KR101622436B1 - 자가 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발전용량이나 형태 또는 구조의 변경과 사용조건의 등에 따른 유도코일의 권선수가 변경되더라도 호환성 있게 사용할 수 있고, 구조가 간결, 단순하고, 제조가 용이할 뿐만 아니라 내구성을 향상시킬 수 있는 자가 발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자가 발전장치는 입력측 N 및 S 자극의 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자의 수용을 위한 수용공간과 상기 무축 회전계자의 움직임에 따른 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취된 케이스를 구비한 자가 발전장치에 있어서, 상기 케이스는 상기 무축 회전계자가 삽입, 설치되도록 분리 가능하게 구성된 계자수용몸체와, 상기 계자수용몸체에 형성되어 상기 유도코일이 이탈되지 않도록 하는 권선지지부재를 구비하되, 상기 권선지지부재는 상기 계자수용몸체에 선택적으로 장착 또는 분리되는 분리형 구조로 형성되고, 상기 권선지지부재가 접속되도록 상기 계자수용몸체에 형성되는 접속수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
이에 의하면, 권선지지부재가 분리 가능한 구조이므로 발전용량의 변경에 따른 유도코일의 권선수가 변경되더라도 권선지지부재만을 교체하는 방식으로 사용할 수 있어서 케이스 전체를 발전용량, 사용조건 등에 맞게 모두 갖출 필요가 없고, 호환성에 따른 사용상에 편의성이 향상되며, 제조비용이 절감되는 효과가 있다. 그리고, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 종래 통상의 발전기와는 달리 회전자에 회전축이 구비되어 있지 않은 무축 회전계자가 적용되어 있을 뿐만 아니라 무축 회전계자의 접속구조가 간결, 단순하여 제조가 용이하고, 마찰저항을 최소화할 수 있어서 발전효율과 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Description

자가 발전장치{POWER GENERATOR}

본 발명은 자가 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 발전용량이나 형태 또는 구조의 변경과 사용조건의 등에 따른 유도코일의 권선수가 변경되더라도 호환성 있게 사용할 수 있고, 구조가 간결, 단순하고, 제조가 용이할 뿐만 아니라 내구성을 향상시킬 수 있는 자가 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 생활 주변이나 산업현장에서 볼 수 있는 대부분의 가전제품이나 장치는 전기를 동력원으로 하고 있는 것으로, 사회의 고도화에 따라 그 수요는 비약적으로 증대되고 있다.

이에 따라 화력발전, 원자력발전 등 다양한 발전시설에 대한 시설투자가 지속적으로 증가되고 있으며, 최근에는 레저활동이나 야외활동시 사용되는 생활가전제품의 전원을 생산할 수 있는 자가발전용 소형 발전기 또한 다양하게 개발되고 있다.

예컨대, 자가 발전장치는 대한민국 공개특허 특2002-0026488호에 나타난 바와 같이 고정자(204) 및 진동자(203)의 왕복운동으로 인해 유도전류를 발생시키는 유도코일(202)로 구성된 것이 제안되어 있고, 대한민국 실안신안등록 제20-0225457호에 나타난 바와 같이 핸들(202)의 조작동작에 따라 자가발전모듈(20)에서 전력을 발전하도록 구성된 것이 등이 제안되어 있다.

하지만, 전술한 발전장치는 구조가 복잡하여 제조비용이 상승되고, 부피가 커서 휴대용 자가 발전장치로는 적용할 수 없는 단점이 있다. 그리고, 전원의 충전이 필요한 경우 사용자가 의도적으로 정해진 조작을 수행하여야 하므로 사용이 힘들고 불편한 문제점이 있다.

이러한 종래 자가 발전장치의 문제점을 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2010-00110242호로 개시된 "자가 발전장치 및 이를 이용한 물품" 과 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2011-0053879호로 개시된 자가 발전장치를 개발하게 되었다.

상기한 공개특허 공개번호 제10-2011-0053879호는 발전몸체(1), 이 발전몸체(1)에 설치되는 적어도 하나 이상의 전원발생부(2), 및 전기가 생성되도록 전원발생부(2)를 구동시키는 구동자석부재(3)를 구비한다.

전원발생부(2)는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(22)이 권취되고 내부에 수용공간(211)이 형성된 케이스(21)와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자(23)를 구비한다. 특히, 전원발생부(2)는 종래 발전기에서 회전자와 유사한 역할을 수행하는 부분을 별도의 출력축이 없고 N극 및 S극이 형성된 자석으로 이루어진 무축방식의 진동자(23)로 구성한 것이다.

이에 따르면, 충격과 같은 외력에 대해 강성이 뛰어난 영구자석을 이용하여 전원발생부를 구성하게 되므로, 구조가 간결, 단순하고 자가 발전장치로서 충분한 내충격성과 내구성을 확보할 수 있었다.

하지만, 전원발생부(2)의 케이스(21)는 도1에 도시된 바와 같이 진동자(23)가 삽입, 설치되는 진동자 수용몸체(21a)의 양쪽 측방향으로 유도코일(22)이 권취되는 권선공간을 형성하는 동시에 권선된 유도코일이 이탈되지 않도록 하기 위한 코일권선돌부(21b)가 돌출된 것이므로 전체적으로 부피와 크기가 증가되고, 비교적 구조가 복잡하여 제조와 조립이 어렵고 제조비용이 상승될 뿐만 아니라 생산성이 낮은 단점이 있다.

특히, 전술한 종래 자가 발전장치는 특정 크기로 형성된 사각판 형태의 코일권선돌부(21b)가 진동자 수용몸체에 일체로 형성되어 있으므로 발전용량에 따라 변화되는 유도코일(22)의 권선수 증감에 적절하게 대응할 수 없는 한계점이 있다. 즉, 유도코일의 권선수가 작은 경우에는 코일권선돌부가 지나치게 커서 자가 발전장치를 간결, 단순(컴팩트)하게 구현할 수 없고 불필요하게 자원을 낭비하게 되는 단점이 있으며, 유도코일의 권선수가 많은 경우에는 모두 권취할 수 없으므로 권선작업이 불가능한 문제점이 있다.

또한 전술한 문제점으로 인해 종래 자가 발전장치는 발전용량을 변경 또는 조정하고자 하는 경우에 케이스(21)나 진동자(23)를 모두 신품으로 제작하여야 하므로 호환성의 결여로 인해 제조에 많은 준비시간(금형 설계, 제작 등의 시간이 필요함)이 소요되고 제조원가가 상승되는 단점이 있다.

아울러, 상기한 특허출원 출원번호 제10-2009-011192호는 진동자 수용몸체의 내부에서 진동자(23)가 요동되는 구조이므로 소음이 발생되고, 요동과정에서 진동자 수용몸체(21a)의 내벽면을 마모시키게 되므로 내구성이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 발전용량이나 형태 또는 구조의 변경과 사용조건의 등에 따른 유도코일의 권선수가 변경되더라도 호환성 있게 사용할 수 있도록 한 자가 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 구조가 간결, 단순하고, 제조가 용이할 뿐만 아니라 내구성이 향상되도록 한 자가 발전장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 입력측 N 및 S 자극의 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자의 수용을 위한 수용공간과 상기 무축 회전계자의 움직임에 따른 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취된 케이스를 구비한 자가 발전장치에 있어서, 상기 케이스는 상기 무축 회전계자가 삽입, 설치되도록 분리 가능하게 구성된 계자수용몸체와, 상기 계자수용몸체에 형성되어 상기 유도코일이 이탈되지 않도록 하는 권선지지부재를 구비하되, 상기 권선지지부재는 상기 계자수용몸체에 선택적으로 장착 또는 분리되는 분리형 구조로 형성되고, 상기 권선지지부재가 접속되도록 상기 계자수용몸체에 형성되는 접속수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 접속수단은 상기 계자수용몸체로부터 돌출되는 복수의 접속편 또는 상기 계자수용몸체에 요입, 형성되는 복수의 요입형 접속홈으로 구성될 수 있다.

상기 권선지지부재는 상기 접속편 또는 상기 접속홈에 접속되는 피접속부와, 상기 피접속부에 일체로 형성되어 상기 유도코일의 이탈방지기능을 수행하는 지지편를 포함할 수 있다.

한편, 상기 유도코일로부터 출력되는 전원에 의해 발광되는 램프모듈; 및 상기 램프모듈이 장착 또는 분리될 수 있도록 상기 계자수용몸체에 형성되는 램프설치부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 무축 회전계자는 원형 볼, 원판 형상, 원기둥 형상 중에서 어느 하나의 형상으로 형성되고, 상기 무축 회전계자는 상하 중심면에 대칭되게 안내돌기 또는 안내홈이 형성되고, 상기 케이스는 상기 안내돌기가 삽입되는 케이스홈 또는 상기 안내홈에 삽입되는 케이스돌기가 형성될 수 있다.

상기 안내돌기 및 상기 케이스돌기의 외주면에 삽입되도록 설치되는 베어링이나 상기 안내돌기 및 상기 케이스돌기의 단부에 설치되는 회전안내볼 중에서 적어도 하나 이상이 설치될 수 있다.

그리고, 상기 안내돌기는 반구형 돌기 또는 원추형 돌기로 돌출되고, 상기 안내홈은 상기 반구형 돌기 또는 원추형 돌기와 대응하는 형상으로 요입될 수 있다.

한편, 상기 무축 회전계자의 상하부 중심과 대응하는 상기 케이스의 상하면 사이에 설치되어 회전을 안내하기 위한 상부 회전안내볼 및 하부 회전안내볼; 상기 상부 회전안내볼 및 하부 회전안내볼의 일부분이 삽입되도록 상기 무축 회전계자의 상하면 중심에 요입되는 제1 회전안내볼 삽입홈; 및 상기 상부 회전안내볼 및 하부 회전안내볼의 나머지 부분이 삽입되도록 상기 제1 회전안내볼 삽입홈과 대향되게 상기 케이스 내면에 요입되는 제2 회전안내볼 삽입홈을 포함할 수 있다.

아울러, 상기 케이스가 내장되어 수용되는 외부 커버체를 포함한다.

그리고, 상기 무축 회전계자의 회전시에 마찰력이 최소화되고 마모가 발생되지 않도록 상기 무축 회전계자와 상기 케이스와의 접속부위에 마찰방지코팅층 또는 마찰방지패드가 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 자가 발전장치에 의하면, 권선지지부재가 분리 가능한 구조이므로 발전용량의 변경에 따른 유도코일의 권선수가 변경되더라도 권선지지부재만을 교체하는 방식으로 사용할 수 있어서 케이스 전체를 발전용량, 사용조건 등에 맞게 모두 갖출 필요가 없고, 호환성에 따른 사용상에 편의성이 향상되며, 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 종래 통상의 발전기와는 달리 회전자에 회전축이 구비되어 있지 않은 무축 회전계자가 적용되어 있을 뿐만 아니라 무축 회전계자의 접속구조가 간결, 단순하여 제조가 용이하고, 마찰저항을 최소화할 수 있어서 발전효율과 내구성이 향상되는 효과가 있다.

도1은 종래 자가 발전장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타낸 분리 사시도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타낸 사시도,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타낸 단면도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 분리 사시도,
도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제2 변형예를 나타낸 분리 사시도,
도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제3 변형예를 나타낸 단면도,
도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제4 변형예를 나타낸 단면도,
도9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제5 변형예를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도9에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도9에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타낸 분리 사시도, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타낸 사시도, 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타낸 단면도이다.

도2 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치는 입력측 N 및 S 자극을 구비한 구동자석부재(미도시, 도1의 구동자석부재(3)와 동일 유사한 기능을 수행하는 부재나 장치)의 움직임에 대응하여 전기를 발전할 수 있도록 케이스(2)상에 유도코일(3) 및 무축 회전계자(4)가 구비되어 있다.

상기 케이스(2)는 무축 회전계자(4)가 삽입, 설치되는 계자수용몸체(21)와, 이 계자수용몸체(21)에 형성되어 유도코일(3)의 권취시에 이탈되지 않도록 감싸는 권선지지부재(22)를 구비하되, 권선지지부재(22)가 계자수용몸체(21)에 선택적으로 장착 또는 분리되는 분리형 구조로 형성된 점에 특징이 있다.

계자수용몸체(21)는 무축 회전계자(4)의 수용을 위한 수용공간이 내부에 형성된 구조로서 수용공간에 삽입되는 무축 회전계자(4)의 형상에 맞게 다양한 형태로 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 무축 회전계자(4)가 대략 원판 형상으로 형성되어 있으므로 이를 수용할 수 있는 정도의 수용공간을 갖는 원통형으로 형성되고, 내부에 수용되는 무축 회전계자의 조립을 위해 상하방향 또는 좌우방향으로 분리되는 2개의 부재(조각)로 구성된다. 본 실시예에 따른 계자수용몸체(21)는 도2에 나타난 바와 같이 상하로 결합되는 상부 계자수용몸체(21a)와 하부 계자수용몸체(21b)로 구성되어 상하방향으로 분리되도록 되어 있다. 이때 상부 계자수용몸체(21a)와 하부 계자수용몸체(21b)는 본딩 방식(접착방식)에 의해 서로 결합 되도록 구성하거나 서로 마주보는 접속 부분에 끼움돌기(미도시)와 끼움홈(미도시)을 형성하여 서로 결합하는 방식으로 조립할 수 있다.

또한, 계자수용몸체(21)는 권선지지부재(22)가 접속(장착 또는 분리)되는 접속수단(23)이 구비되어 있다. 접속수단(23)은 권선지지부재(22)의 수량에 대응하는 수량으로 형성되는 것으로 그 형상은 도2에 도시된 바와 같이 계자수용몸체(21)로부터 돌출되는 복수의 돌출형 접속편(23a)으로 형성된다.

그리고, 접속편(23a)의 형상은 권선지지부재(22)의 삽입이 용이하고 삽입된 상태에서 쉽게 이탈되지 않은 형상이라면 제한 없이 다양한 형상으로 구성될 수 있지만 본 실시예에서는 돌출형 접속편으로서 도2에 도시된 바와 같이 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 막대구조로 돌출되어 있다. 이때, 접속편(23a)의 단면 형태는 권선지지부재(22)가 이탈되지 않도록 외측 방향으로부터 내측 방향을 향해 점차 폭이 좁아지는 구조로 형성되어 있다.

한편, 권선지지부재(22)는 접속편(23a)에 접속되는 피접속부(221)와, 이 피접속부(221)에 일체로 형성되어 유도코일(3)의 이탈방지기능을 수행하는 지지편(222)으로 구성되어 있다.

피접속부(221)는 접속편(23a)이 삽입될 수 있도록 대응하는 접속편 끼움홈(221a)을 갖는 구조로 형성되고, 지지편(222)은 대략 직사각판 형상으로 형성되어 있다. 이때, 피접속부(221)는 지지편(222)의 상하방향 전 범위에 걸쳐 형성될 수 있지만 유도코일(3)의 권선에 방해되지 않도록 계자수용몸체(21)의 높이에 해당되는 범위에만 형성되는 것이 바람직하고, 지지편(222)은 유도코일(3)의 권취량에 따라 다양한 높이로 형성될 수 있다.

그리고, 피접속부(221)는 상하방향으로 권선지지부재(22)의 이탈을 방지하기 위해 도2의 확대부에 나타난 바와 같이 접속편 끼움홈(221a)의 상단에 접속편(23a)의 상단이 걸림되는 이탈방지턱(221b)이 형성되어 있다. 또한 권선지지부재(22)의 이탈을 방지하기 위한 다른 방안으로는 접속편(23a) 및 접속편 끼움홈(221a)의 형상의 치수를 점차적으로 축소함으로써 상하방향 이탈을 방지하는 방식 등으로도 구현할 수 있을 것이다.

한편, 무축 회전계자(4)는 외부로부터 직접적으로 동력을 전달받는 별도의 축이 없는 회전계자라는 의미를 갖는 구성으로 출력측 N 및 S 자극(41,42)이 하나의 몸체로 구성되고 구동자석부재(미도시)의 입력측 N 및 S 자극의 움직임에 따른 척력 및 인력이 작용되면서 움직일 수 있도록 설치되어 있다. 이때, 입력측 N 및 S 자극의 극수는 발전용량 등 여러 조건에 따라 4극, 6극, 8극 순으로 2극씩 증가시킨 다극 구조로 구성할 수 있다.

그리고, 무축 회전계자(4)는 원형 볼, 원판 형상, 원기둥 형상 중에서 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있지만, 본 실시예에서는 제조성이 우수한 원판 형상으로 형성되어 있다.

또한, 무축 회전계자(4)는 상하면 중심에 대칭되게 안내돌기(43)가 돌출되어 있고, 케이스(2)의 계자수용몸체(21) 내부에는 안내돌기(43)가 삽입되는 케이스홈(221c)이 요입되어 있다.

아울러, 안내돌기(43)의 외주면에는 원활한 회전을 위해 베어링(44)이 삽입되어 있고, 케이스홈(221c) 내부에는 안내돌기(43)의 단부에 접촉되도록 회전안내볼(45)이 삽입, 설치되어 있다. 그리고, 전술한 베어링(44)과 회전안내볼(45)은 무축 회전계자(4)의 원활한 회전을 안내하기 위해 설치되는 것이므로 항상 2가지 모두가 설치될 필요는 없고, 무축 회전계자(4)의 크기나 중량이 소형일 경우에는 베어링(44)이나 회전안내볼(45) 중 어느 하나만 설치되고, 무축 회전계자(4)의 크기나 중량이 대형일 경우에는 베어링(44)과 회전안내볼(45)이 모두 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 유도코일(3)은 무축 회전계자(4)의 움직임에 따른 전자기유도작용으로 기전력이 생성되도록 수용공간을 감싸는 케이스(2)의 외면에 권취되어 있다. 그리고 유도코일(3)은 대표적으로 동선과 같은 금속선을 권취하여 구성하지만, 그 외에도 전기의 출력효율 향상을 위해 동(Cu)에 비해 전기전도성이 우수한 초전도소재인 그래핀(graphene)을 면상 또는 선상으로 형성한 것을 적용할 수 있다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 분리 사시도이다.

도5를 참조하면, 자가 발전장치는 접속수단(23)을 구비한 계자수용몸체(21)와 이 계자수용몸체(21)에 설치되는 권선지지부재(22)를 구비하되, 계자수용몸체(21) 및 권선지지부재(22)가 전체적으로 수용되는 외부 커버체(6)가 더 구비되어 있다.

외부 커버체(6)는 내부에 권선지지부재(22)가 장착된 계자수용몸체(21)가 수용될 수 있는 구조라면 형태에 제한은 없지만 공간부가 형성된 통 형상의 수용용기(61)와, 이 수용용기(61)의 상부에 결합되는 뚜껑부재(62)로 구성되어 있다.

접속수단(23)은 돌출형 접속편으로 구성되되, 삽입된 상태에서 쉽게 이탈되지 않도록 대략 "T"자 단면을 갖는 막대구조로 형성되어 있다.

피접속부(221)는 접속편(23a)이 삽입될 수 있도록 대응하는 형상의 접속편 끼움홈(221)이 형성된 것으로 지지편(222)에 일체로 형성되어 있다. 이때, 지지편(222)은 호 형상으로 만곡된 판형부재로 형성되어 있다.

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제2 변형예를 나타낸 분리 사시도이다.

도6을 참조하면, 자가 발전장치는 접속수단(23)을 구비한 계자수용몸체(21)와 이 계자수용몸체(21)에 설치되는 권선지지부재(22)를 구비하되, 접속수단(23)은 계자수용몸체(21)에 요입, 형성되는 복수의 요입형 접속홈(23b)으로 구성되고, 권선지지부재(22)는 피접속부(221)와 지지편(222)으로 이루어지되 피접속부(221)는 요입형 접속홈(23b)에 접속되도록 대응하는 형상으로 돌출된 돌출부로 구성되어 있다.

그리고, 자가 발전장치는 유도코일(3)로부터 출력되는 전원에 의해 발광되는 램프모듈(7)이 더 구비되어 있다.

램프모듈(7)은 복수의 LED램프(72)가 장착된 인쇄회로기판(71)으로 구성되고, 인쇄회로기판(71)에는 후술되는 램프설치부(24)에 설치될 수 있는 장착돌부(73)가 마련되어 있다.

또한, 계자수용몸체(21)는 램프모듈(7)이 장착 또는 분리될 수 있도록 램프설치부(24)가 마련되어 있다. 이 램프설치부(24)는 램프모듈(7)의 탈부착이 가능하다면 형태나 구조에 제한은 없지만 본 실시예에서는 램프모듈(7)에 형성된 장착돌부(73)가 삽입될 수 있는 장착홈으로 형성되어 있다.

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제3 변형예를 나타낸 단면도로서, 케이스(2)와 무축 회전계자(4)의 접속구조에 대한 변형예를 도시한 것이다.

도7을 참조하면, 자가 발전장치는 케이스(2) 내부에 설치되는 회전안내볼(8)에 의해 무축 회전계자(4)가 회전되도록 구성되어 있다.

회전안내볼(8)은 무축 회전계자(4)의 상부 중심과 대응하는 케이스(2) 내면과의 사이에 설치되어 회전을 안내하는 상부 회전안내볼(81)와, 무축 회전계자(4)의 하부 중심과 대응하는 케이스(2) 내면과의 사이에 설치되어 회전을 안내하는 하부 회전안내볼(82)로 구성되어 있다.

그리고, 무축 회전계자(4)에는 상부 회전안내볼(81) 및 하부 회전안내볼(82)의 일부분이 삽입되도록 상하면 중심에 제1 회전안내볼 삽입홈(46)이 요입, 형성되고, 계자수용몸체(21)의 내면에는 제1 회전안내볼 삽입홈(46)과 대향하는 위치에 상부 회전안내볼(81) 및 하부 회전안내볼(82)의 나머지 부분이 삽입되도록 제2 회전안내볼 삽입홈(25)이 요입, 형성되어 있다.

또한, 제1 및 제2 회전안내볼 삽입홈(46,25)의 내부에는 무축 회전계자(4)의 회전시에 마찰력이 최소화되고 마모가 발생되지 않도록 마찰방지코팅층(미도시)이 형성되거나 마찰방지패드(미도시)가 내장되는 것이 바람직하다.

이때, 마찰방지코팅층은 고체윤활유가 코팅되어 구성될 수 있다. 그리고 고체윤활유는 상대 운동하는 부분의 마찰·마모를 감소시키는 것과 함께 표면 손상을 막기 위해서 박막 또는 분말 모양의 고체로서 대표적인 것으로 2유화 몰리브덴이나 그래파이트가 있다

그리고, 마찰방지패드(미도시)는 제1 및 제2 회전안내볼 삽입홈(46,25)의 형상과 대응되게 형성된 박막 구조의 부재로서 마찰계수가 낮고 내모성을 갖는 오일리스 메탈로 형성된다. 오일리스 메탈은 인조 또는 천연 흑연계 오일리스 메탈이 적용될 수 있다.

도8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제4 변형예를 나타낸 단면도로서, 케이스와 무축 회전계자의 접속구조에 대한 다른 변형예를 도시한 것이다.

도8을 참조하면, 자가 발전장치는 무축 회전계자(4)의 상하면에 형성되어 무축 회전계자의 회전을 안내하는 안내돌기(43)가 돌출되되 반구형 돌기(43a)로 형성되어 있다. 반구형 돌기(43a)는 무축 회전계자의 상하면에 형성되지 않고 케이스의 내면에 형성될 수도 있지만 케이스(2)는 프라스틱 사출물로 제조되므로 충분한 강도를 확보할 수 없어서 본 실시예에서는 금속으로 제조되는 무축 회전계자(4)에 형성된 것을 기준으로 설명한다.

그리고, 안내돌기(43)와 대응되는 케이스(2) 또는 무축 회전계자(4)에 안내홈(26)이 형성되되, 상기한 반구형 돌기(43a)와 대응하는 반구형 홈으로 형성되어 있다.

아울러, 안내돌기(43)는 마찰저항을 더욱 감소시킬 수 있도록 원추형 돌기(도시하지 않음)로도 변경하여 구성할 수 있다.

제4 변형예에 따른 자가 발전장치는 제3 변형예에 따른 자가 발전장치와 유사하지만 반구형 돌기(43a) 및 반구형 홈을 케이스(2) 및 무축 회전계자(4)의 성형시 또는 제조시 일체로 형성할 수 있으므로 제3 변형예에 나타난 상부 회전안내볼(81) 및 하부 회전안내볼(82)을 별도로 구비하거나 조립할 필요가 없으므로 원자재 비용을 절감할 수 있고, 조립공수의 절감으로 제조원가가 절감되는 장점이 있다.

도9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제5 변형예를 나타낸 단면도로서, 케이스와 무축 회전계자의 접속구조에 대한 또 다른 변형예를 도시한 것이다.

도9를 참조하면, 자가 발전장치는 무축 회전계자(4)의 상하 중심면에 양쪽으로 대칭되게 안내홈(47)이 형성되어 있고, 케이스(2)에 안내홈(47)에 삽입되는 케이스돌기(27)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 안내홈(47)에는 케이스돌기(27)의 하단과 접속되어 무축 회전계자(4)의 회전동작을 안내하기 위한 회전안내볼(8)이 삽입되어 있다.

전술한 바와 같이 구성되는 자가 발전장치의 작동상태를 간략하게 설명한다.

먼저, 자가 발전장치의 조립과정을 간략하게 살펴보면, 내부 수용공간에 무축 회전계자(4)가 수용되도록 상부 계자수용몸체(21a)와 하부 계자수용몸체(21b)를 서로 결합한다. 이때, 계자수용몸체(21)의 양측에 마련된 접속수단(23)이 동일축 선상에 위치하도록 하여 조립한다.

이후, 권선지지부재(22)의 피접속부(221)를 접속수단(23)에 끼워넣는 방식으로 계자수용몸체(21)의 양쪽에 권선지지부재(22)를 조립하고, 계자수용몸체(21)의 외면에 발전용량에 맞게 유도코일(3)을 권취하게 되면 자가발전장치의 조립이 완료된다.

전술한 바와 같이 조립된 자가 발전장치를 정위치 시키고, 외부로부터 인가되는 외력(풍력, 수력, 자전거의 회전운동 등 자연 또는 인간의 생활중에 발생되는 움직임이나 압력)에 의해 입력측 N 및 S 자극이 구비된 구동자석부재(미도시,도1 참조)가 움직이도록 구성하게 되면, 입력측 N 및 S 자극의 자계 범위내에 설치된 자가 발전장치의 무축 회전계자(4)의 출력측 N 및 S 자극(41,42)에 인력 및 척력이 교번적으로 반복 작용된다. 이에 따라 출력측 N 및 S 자극(41,42)이 구비된 무축 회전계자(4)는 회전운동을 하게 되고, 이러한 무축 회전계자(4)의 회전운동에 따른 전자기유도작용으로 유도코일(3)에는 기전력이 생성되므로 전기를 생성하게 된다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자가 발전장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

2:케이스 21:계자수용몸체
21a:상부 계자수용몸체 21b:하부 계자수용몸체
22:권선지지부재 221:피접속부
221a:접속편 끼움홈 222:지지편
23:접속수단 23a:접속편
23b:요입형 접속홈 24:램프설치부
3:유도코일 4:무축 회전계자
6:외부 커버체 61:수용용기
62:뚜껑부재 7:램프모듈
71:인쇄회로기판 72:LED램프
73:장착돌부 8,45:회전안내볼

Claims (10)

1. 입력측 N 및 S 자극의 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자의 수용을 위한 수용공간과 상기 무축 회전계자의 움직임에 따른 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취된 케이스를 구비한 자가 발전장치에 있어서,
   상기 케이스는 상기 무축 회전계자가 삽입, 설치되도록 분리 가능하게 구성된 계자수용몸체와, 상기 계자수용몸체에 형성되어 상기 유도코일이 이탈되지 않도록 하는 권선지지부재를 구비하되,
   상기 권선지지부재는 상기 계자수용몸체에 선택적으로 장착 또는 분리되는 분리형 구조로 형성되고,
   상기 권선지지부재가 접속되도록 상기 계자수용몸체에 형성되는 접속수단을 구비한 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접속수단은 상기 계자수용몸체로부터 돌출되는 복수의 접속편 또는 상기 계자수용몸체에 요입, 형성되는 복수의 요입형 접속홈인 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 권선지지부재는 상기 접속편 또는 상기 접속홈에 접속되는 피접속부와, 상기 피접속부에 일체로 형성되어 상기 유도코일의 이탈방지기능을 수행하는 지지편를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 유도코일로부터 출력되는 전원에 의해 발광되는 램프모듈; 및
   상기 램프모듈이 장착 또는 분리될 수 있도록 상기 계자수용몸체에 형성되는 램프설치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 무축 회전계자는 원형 볼, 원판 형상, 원기둥 형상 중에서 어느 하나의 형상으로 형성되고,
   상기 무축 회전계자는 상하 중심면에 대칭되게 안내돌기 또는 안내홈이 형성되고, 상기 케이스는 상기 안내돌기가 삽입되는 케이스홈 또는 상기 안내홈에 삽입되는 케이스돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 무축 회전계자의 상하부 중심과 대응하는 상기 케이스의 상하면 사이에 설치되어 회전을 안내하기 위한 상부 회전안내볼 및 하부 회전안내볼;
   상기 상부 회전안내볼 및 하부 회전안내볼의 일부분이 삽입되도록 상기 무축 회전계자의 상하면 중심에 요입되는 제1 회전안내볼 삽입홈; 및
   상기 상부 회전안내볼 및 하부 회전안내볼의 나머지 부분이 삽입되도록 상기 제1 회전안내볼 삽입홈과 대향되게 상기 케이스 내면에 요입되는 제2 회전안내볼 삽입홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
9. 삭제
10. 삭제

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