KR101723712B1 - Dc모터를 이용한 발전장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 DC모터에서 전해지는 최소한의 에너지를 이용하여 많은 양의 전기를 생산할 수 있도록 한 DC모터를 이용한 발전장치를 제공한다.
이를 구현하기 위한 본 발명은 구동원인 제 1DC모터, 상기 제 1DC모터의 동력을 전달받아 회전하는 구동축으로 구성한 구동부와, 상기 구동축의 동력을 전달받아 회전하는 제 1중량휠, 상기 제 1중량휠에 축 결합되는 제 1회전축, 상기 제 1회전축과 제 1증속기어박스로 연결 구성되어 상기 제 1회전축의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 2회전축, 상기 제 2회전축과 제 2증속기어박스로 연결 구성되어 상기 제 2회전축의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 3회전축으로 구성한 증속부 및 상기 제 3회전축과 커플러로 연결되며 상기 제 3회전축에서 전해지는 회전속도로 전기를 생산하는 발전기를 포함하며, 상기 구동부에는 상기 제 1DC모터 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터가 설치되며, 상기 제2DC모터는 상기 제 1DC모터의 구동이 정지됨과 동시에 동작하며 상기 구동축을 회전시키도록 구성한 것을 기술적 요지로 한다.
이를 구현하기 위한 본 발명은 구동원인 제 1DC모터, 상기 제 1DC모터의 동력을 전달받아 회전하는 구동축으로 구성한 구동부와, 상기 구동축의 동력을 전달받아 회전하는 제 1중량휠, 상기 제 1중량휠에 축 결합되는 제 1회전축, 상기 제 1회전축과 제 1증속기어박스로 연결 구성되어 상기 제 1회전축의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 2회전축, 상기 제 2회전축과 제 2증속기어박스로 연결 구성되어 상기 제 2회전축의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 3회전축으로 구성한 증속부 및 상기 제 3회전축과 커플러로 연결되며 상기 제 3회전축에서 전해지는 회전속도로 전기를 생산하는 발전기를 포함하며, 상기 구동부에는 상기 제 1DC모터 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터가 설치되며, 상기 제2DC모터는 상기 제 1DC모터의 구동이 정지됨과 동시에 동작하며 상기 구동축을 회전시키도록 구성한 것을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DC모터에서 전해지는 에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있도록 한 DC모터를 이용한 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전을 하기 위해서는 에너지원이 필요하고, 에너지원으로서는 다양한 종류의 에너지가 발전에 이용되는데 예컨대 풍력 및 태양광 발전 시스템은 청정에너지로서 에너지 위기 이후 세계 각국에서 지속적인 기술개발을 하고 있으며, 전 세계적으로 상용화가 활발하게 진행되고 있다.
그러나 종래의 발전시스템에서 채용되어 있는 태양광을 에너지원으로 이용하는 발전시스템의 경우에는 날씨변화에 따라 많은 영향을 받고 있기 때문에 효율적으로 발전을 할 수 없는 경우가 야기된다.
이에 반하여 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력 발전모터는 태양이 없는 악천후와 같은 조건에도 전력을 공급할 수 있으며, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 태양열 발전시스템보다 더 효율적으로 전력을 생산할 수가 있다.
이와 같이 바람의 힘을 이용하여 전기를 발생하는 풍력발전기는 산업의 발달 및 인구 증가에 의해 석유, 석탄, 천연가스 등의 자원이 고갈되어감에 따라 대체 에너지원으로서 많은 연구가 진행되고 있다.
한편 풍력발전기는 바람에 의해 회전하여 풍력을 기계적 에너지로 바꾸는 풍차와, 상기 풍차를 지면으로부터 일정 높이로 지지하는 지지구조물과, 풍차에 의해 생성된 기계적 에너지를 이용해 전기를 생성하는 발전장치로 이루어진다. 여기서 상기 풍차는 보다 효과적인 발전을 위해서 다양한 형상 및 구조로 개발되고 있으며, 가장 일반적으로는 로터를 중심으로 다수개의 블레이드가 방사상으로 형성된 풍차가 널리 사용되고 있다.
그러나 상기와 같은 일반적인 풍력발전기는 적당한 풍속의 바람에는 효과적으로 전기를 생성할 수 있으나, 자연상태에서 바람이 부는 세기는 일정하지 않아 바람이 없을 때나 풍속이 낮을 때는 풍차가 회전되지 않거나 또는 전기를 생성하기 위한 충분한 속도로 회전되지 못하여 제 기능을 수행할 수 없을 뿐만 아니라, 풍속이 매우 강할 때는 풍차를 비롯한 지지구조물과 발전장치의 손상을 유발하는 등 많은 문제점이 있었다.
한편, 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2011-0035802 호(명칭: 충전식 밧데리를 이용한 발전장치)에는 DC밧데리의 전기 에너지를 통해 직류(DC)모터를 회전시키고 이 모터의 최전축에 기어부를 설치하여 모터발전기를 연결 구성하되, 모터의 기어 보다 모터발전기의 기어를 두배 크게 하여 모터의 회전수 보다 모터발전기의 회전수를 2배 증가시켜 결과적으로 최초 전원공급원인 밧데리 보다 더 많은 양의 전기에너지를 얻도록 한 기술이다.
그러나 이와 같이 단순히 기어 크기를 달리하는 것만으로는 DC밧데리의 전기 에너지로 보다 많은 양의 전기를 생산하는 데는 한계가 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 DC모터에서 전해지는 에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있도록 한 DC모터를 이용한 발전장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 서로 다른 출력을 내는 두 개의 DC모터를 장착하여 전기가 생산되기 시작한 시점부터는 적은 출력을 내는 DC 모터의 에너지로 전기를 생산토록 한 DC모터를 이용한 발전장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 서로 다른 출력을 내는 두 개의 DC모터를 장착하여 전기가 생산되기 시작한 시점부터는 적은 출력을 내는 DC 모터의 에너지로 전기를 생산토록 한 DC모터를 이용한 발전장치를 제공함에 있다.
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상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 DC모터를 이용한 발전장치에 있어서, 구동원인 제 1DC모터, 상기 제 1DC모터의 동력을 전달받아 회전하는 구동축으로 구성한 구동부와, 상기 구동축의 동력을 전달받아 회전하는 제 1중량휠, 상기 제 1중량휠에 축 결합되는 제 1회전축, 상기 제 1회전축의 외경에 결합되는 대기어, 상기 대기어와 맞물려 있는 소기어에 결합되며 상기 제 1회전축의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 2회전축, 상기 제 2회전축의 외경에 결합되는 대기어, 상기 대기어와 맞물려 있는 소기어에 결합되며 상기 제 2회전축의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 3회전축으로 구성한 증속부 및 상기 제 3회전축과 커플러로 연결되며 상기 제 3회전축에서 전해지는 회전속도로 전기를 생산하는 발전기를 포함하며, 상기 구동부에는 상기 제 1DC모터 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터가 설치되며, 상기 제2DC모터는 상기 제 1DC모터의 구동이 정지됨과 동시에 동작하며 상기 구동축을 회전시키도록 함을 특징으로 한다.
상기 제 1DC모터의 축에는 샤프트가 결합되고, 상기 샤프트에는 제 1동력전달기어가 설치되며, 상기 제 1동력전달기어는 상기 구동축에 결합되어 있는 제 1구동기어와 맞물리도록 구성하며, 상기 제 2DC모터의 축에는 제 2동력전달기어가 설치되고, 상기 제 2동력전달기어는 상기 구동축에 결합되어 있는 제 2구동기어에 맞물리도록 구성함이 바람직하다.
상기 제 1동력전달기어에는 브라켓의 일단이 결합되고, 상기 브라켓의 타단은 실린더의 로드에 결합되어, 상기 실린더의 동력으로 상기 제 1동력전달기어를 전, 후 왕복 이동시켜 상기 제 1동력전달기어와 상기 제 1구동기어의 맞물림을 선택적으로 해제시키도록 함이 바람직하다.
상기 제 2, 제 3회전축의 외경에는 제 2, 3중량휠이 더 설치되도록 구성함이 바람직하다.
상기 제 1DC모터의 축에는 샤프트가 결합되고, 상기 샤프트에는 제 1동력전달기어가 설치되며, 상기 제 1동력전달기어는 상기 구동축에 결합되어 있는 제 1구동기어와 맞물리도록 구성하며, 상기 제 2DC모터의 축에는 제 2동력전달기어가 설치되고, 상기 제 2동력전달기어는 상기 구동축에 결합되어 있는 제 2구동기어에 맞물리도록 구성함이 바람직하다.
상기 제 1동력전달기어에는 브라켓의 일단이 결합되고, 상기 브라켓의 타단은 실린더의 로드에 결합되어, 상기 실린더의 동력으로 상기 제 1동력전달기어를 전, 후 왕복 이동시켜 상기 제 1동력전달기어와 상기 제 1구동기어의 맞물림을 선택적으로 해제시키도록 함이 바람직하다.
상기 제 2, 제 3회전축의 외경에는 제 2, 3중량휠이 더 설치되도록 구성함이 바람직하다.
본 발명에 따른 DC모터를 이용한 발전장치는 DC모터에서 전해지는 에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있으며, 더불어 서로 다른 출력을 내는 두 개의 DC모터를 장착하여 전기가 생산되기 시작한 시점부터는 적은 출력을 내는 DC 모터의 전기 에너지를 이용하더라도 충분한 발전을 이룰 수 있도록 함으로서 효율성 및 실용성이 높은 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DC모터를 이용한 발전장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 구동부를 발췌하여 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 구동부를 발췌하여 도시한 도면.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DC모터를 이용한 발전장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시하고 있는 구동부를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 DC모터를 이용한 발전장치(100)는 크게 구동부(10)와 증속부(40) 그리고 발전기(70)로 나뉘어져 구성한다.
상기 구동부(10)는 최소한의 전기에너지를 이용하여 회전력을 발생시켜 상기 증속부(40)를 통해 상기 구동부(10)에서 전해지는 회전속도를 증가시킨 상태로 발전기(70)로 제공하여 전기에너지를 생산하도록 하는 수단이다.
상기 구동부(10)는 구동원인 제 1DC모터(12), 상기 제 1DC모터(12)의 축에 결합되어 회전하는 샤프트(14), 상기 샤프트(14)의 외경에 결합되는 제 1동력전달기어(16), 상기 제 1동력전달기어(16)에 맞물리는 제 1구동기어(18), 상기 제 1구동기어(18)에 결합되어 회전하는 구동축(20)을 포함한다.
상기한 구동원(10)은 제 1DC모터(12)의 동력으로 샤프트(14)가 회전하면 상기 샤프트(14)의 외경에 결합되어 있는 제 1동력전달기어(16)가 회전하며 제 1구동기어(18)를 회전시키게 되고, 이에 따라 상기 제 1구동기어(18)에 결합되어 있는 구동축(20)을 회전시키게 된다.
상기 구동축(20)의 끝단에는 제 1풀리(22)가 결합되고, 상기 제 1풀리(22)는 전술한 증속부(40)를 구성하는 제 1중량휠(42)에 결합되어 있는 제 2풀리(26)에 벨트(24)로 연결 구성되어, 상기 구동축(20)의 회전력을 상기 제 1중량휠(42)로 전달하게 된다.
한편, 상기 구동부(10)에는 별도의 동력원인 제 2DC모터(28)가 더 설치된다. 상기 제 2DC모터(28)는 상기 제 1DC모터(12)의 동력으로 증속부(40)인 제 1중량휠(42)이 회전을 시작하고 나면 상기 제 1DC모터(12)의 구동을 정지하고, 상기 제 1DC모터(12) 보다 출력이 낮은 상기 제 2DC모터(28)의 동력으로 증속부(40)인 제 1중량휠(42)을 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제 2DC모터(28)의 축에는 제 2동력전달기어(30)가 결합되고, 상기 제 2동력전달기어(30)는 상기 구동축(20)에 결합되어 있는 제 2구동기어(32)와 맞물리도록 구성하여 상기 제 2DC모터(28)의 동력으로 상기 구동축(20)이 회전할 수 있도록 구성한다. 이때 상기 제 2DC모터(28)가 구동할 때에는 상기 제 1DC모터(12)의 동력으로 회전하는 제 1동력전달기어(16)는 제 1구동기어(18)에서 분리시켜 제 2DC모터(28)의 구동에 따른 부하가 전해지지 않도록 한다.
이를 위해 본 발명은 상기 제 1동력전달기어(16)에 브라켓(38)의 일단을 결합하고, 상기 브라켓(38)의 타단은 실린더(34)의 로드(36)에 결합 구성하여, 제어부(미 도시 함)의 신호에 따라 상기 실린더(34)가 구동하면 로드(36)의 인출 및 인입 동작에 따라 상기 브라켓(38)에 연결 구성되어 있는 제 1동력전달기어(16)는 샤프트(14)의 외경을 따라 전, 후 왕복 이동하며 제 1구동기어(18)와의 맞물림을 해제시켜 제 2DC모터(28)의 동력이 제 1동력전달기어(16)를 통해 제 1DC모터(12)로 전해지지 않도록 한다.
또한 상기 제 2DC모터(28)의 축과 상기 제 2동력전달기어(30)는 일방향베어링(미 도시 함)을 사이에 두고 조립 구성하여 상기 제 1DC모터(12)의 동력이 제 2동력전달기어(30)로 전해질 때, 상기 제 2동력전달기어(30)는 헛돌도록 구성하여 부하가 전해지지 않도록 구성함이 바람직할 것이다.
한편, 상기 증속부(40)는 언급한 바와 같이 구동부(10)에서 전해지는 회전속도를 증가시킨 상태로 발전기(70)로 제공하는 수단이다.
상기 증속부(40)는 상기 구동축(20)의 동력을 전달받아 회전하는 제 1중량휠(42), 상기 제 1중량휠(42)에 축 결합되는 제 1회전축(44), 상기 제 1회전축(44)의 외경에 결합되는 제 1증속기어박스(46)의 대기어(48), 상기 대기어(48)에 맞물려 있는 상기 제 1증속기어박스(46)의 소기어(50)에 결합되며 상기 제 1회전축(44)의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 2회전축(52), 상기 제 2회전축(52)의 외경에 결합되는 제 2증속기어박스(56)의 대기어(58), 상기 대기어(58)와 맞물려 있는 상기 제 2증속기어박스(56)의 소기어(60)에 결합되며 상기 제 2회전축(52)의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하며 상기 발전기(70)에 커플러로 결합 구성되는 제 3회전축(62) 및 상기 제 3회전축(62)의 외경에 결합되는 제 3중량휠(64)을 포함하여 구성한다.
상기 제 1중량휠(42)은 상기 구동축(20)의 동력을 최초로 전달받는 수단으로서 언급한 바와 같이 상기 제 1중량휠(42)에는 제 2풀리(26)를 결합하고, 상기 제 2풀리(26)는 상기 구동축(20)의 끝단에 결합되어 있는 제 1풀리(22)와 벨트(24)로 연결 구성하여, 상기 구동축(20)의 회전력을 전달받도록 한다.
상기 제 1중량휠(42)은 자체 무게를 통해 회전과정에서 회전 관성이 작용하여 제 1DC모터(12)의 구동이 정지되더라도 일정시간 동안 회전운동을 계속 수행하게 되며, 더불어 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 이미 회전운동을 하고 있는 관계로 제 1중량휠(42)은 제 2DC모터(28)의 동력만으로도 정상적인 회전운동을 수행할 수 있게 된다.
상기 제 1중량휠(42)은 직경 700ø이고, 중량은 80㎏으로 제작하도록 한다.
상기 제 1증속기어박스(46)는 상기 제 1중량휠(42)에 결합되어 있는 제 1회전축(44)과 제 2회전축(52)을 서로 연결하되, 상기 제 1중량휠(42)에서 전해지는 회전속도를 증속시킨 상태로 상기 제 2회전축(52)으로 전달하게 된다. 상기 제 1증속기어박스(46)는 상기 제 1회전축(44)의 외경에 결합되는 대기어(48)와, 상기 대기어(48)에 맞물리며 제 2회전축(52)에 결합되는 소기어(50)로 구성한다.
상기 제 2중량휠(54)은 상기 제 2회전축(52)에 결합되어 회전하는 수단으로서, 상기 제 2중량휠(54) 역시 전술한 제 1중량휠(42)과 같이 자체 무게를 통해 회전과정에서 회전 관성이 작용하여 제 1DC모터(12)의 구동이 정지되더라도 일정시간 동안 회전운동을 계속 수행하게 되며, 더불어 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 정상적인 회전운동을 수행할 수 있게 된다.
상기 제 2중량휠(54)은 전술한 제 1중량휠(42) 보다는 직경과 무게가 적게나가도록, 바람직하게는 직경 490ø이고, 중량은 38㎏으로 제작하도록 한다.
상기 제 2증속기어박스(56)는 상기 제 2중량휠(54)에 결합되어 있는 제 2회전축(52)과, 제 3회전축(62)을 서로 연결하되, 상기 제 2중량휠(54)에서 전해지는 회전속도를 증속시킨 상태로 상기 제 3회전축(62)으로 전달하게 된다. 상기 제 2증속기어박스(56)는 상기 제 2회전축(52)의 외경에 결합되는 대기어(58)와, 상기 대기어(58)에 맞물리며 제 3회전축(62)에 결합되는 소기어(60)로 구성한다.
상기 제 3중량휠(64)은 상기 제 3회전축(62)에 결합되어 회전하는 수단으로서, 상기 제 3중량휠(64) 역시 전술한 제 1, 2중량휠(42, 52)과 같이 자체 무게를 통해 회전과정에서 회전 관성이 작용하여 제 1DC모터(12)의 구동이 정지되더라도 일정시간 동안 회전운동을 계속 수행하게 되며, 더불어 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 정상적인 회전운동을 수행할 수 있게 된다.
상기한 구조를 가진 증속부(40)를 통해 제 1, 2DC모터(12, 28)에서 선택적으로 전해지는 회전속도를 증가시킨 상태로 발전기(70)로 공급토록 함으로서 최소한의 에너지를 이용하여 많은 양의 전기를 생산할 수 있게 된다.
본 발명의 DC모터를 이용한 발전장치에는 충전장치(80)가 더 포함되어 설치된다. 상기 충전장치(80)는 상기 발전기(70)에서 생산된 전기를 공급받아 전력 사용처, 예를 들어 산업 현장에서는 각종 기계 가동용으로 사용토록 한다.
이하, 본 발명에 따른 DC모터를 이용한 발전장치의 작용을 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 기술하기로 한다.
본 발명의 DC모터를 이용한 발전장치를 이용하여 전기를 생산하고자 할 때에는 먼저, 구동부(10)의 제 1DC모터(12)를 구동하면 제 1동력전달기어(16) 및 제 1구동기어(18)가 회전하며 구동축(20)을 회전시키게 되고, 이에 따라 상기 구동축(20)과 제 1, 2풀리(22, 26) 및 벨트(24)로 연결 구성되어 있는 증속부(40)의 제 1중량휠(42)이 회전하며 제 1회전축(44)을 회전시키게 된다.
상기 제 1DC모터(12)는 대락 5, 6초간 구동하며 제 1중량휠(42)을 회전시키고 나면 제어부의 신호로 자동으로 정지함과 동시에 상기 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하며 제 2구동기어(32)를 회전시켜 상기 제 1중량휠(42)을 회전시키게 된다. 이때 상기 제 2DC모터(28)가 구동을 시작하면 실린더(34)가 동작하며 브라켓(38)을 통해 제 1동력전달기어(16)는 샤프트(14)의 외경을 따라 전, 후 왕복 이동하며 제 1구동기어(18)에서 자동 분리되어 제 2DC모터(28)의 동력이 제 1동력전달기어(16)를 통해 제 1DC모터(12)로 전해지지 않도록 한다. 또한 제 1DC모터(12) 보다 출력이 적은 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 상기 제 1중량휠(42)은 자체 무게로 인해 회전과정에서 회전 관성이 작용하게 됨으로서 적은 출력에 관계없이 계속적인 회전 동작을 수행하게 된다.
다음, 상기 제 1중량휠(42)이 회전하면 상기 제 1중량휠(42)에 결합되어 있는 제 1회전축(44)이 회전하게 되고, 이와 함께 상기 제 1회전축(44)과 제 2회전축(52)을 연결하는 제 1증속기어박스(46)를 통해 회전속도는 일차적으로 증속되어 진다.
이어서, 제 1증속기어박스(46)를 통해 일차적으로 증속된 회전속도를 전달받은 제 2회전축(52)은 다시 제 2증속기어박스(56)를 통해 회전속도를 더욱 크게 증속시킨 상태로 제 3회전축(62)으로 전달하게 되고, 이를 통해 상기 제 3회전축(62)과 커플러로 연결 구성되어 있는 발전기(70)는 전기를 생산할 수 있게 된다.
첨부된 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DC모터를 이용한 발전장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시하고 있는 구동부를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 1과 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 DC모터를 이용한 발전장치(100)는 크게 구동부(10)와 증속부(40) 그리고 발전기(70)로 나뉘어져 구성한다.
상기 구동부(10)는 최소한의 전기에너지를 이용하여 회전력을 발생시켜 상기 증속부(40)를 통해 상기 구동부(10)에서 전해지는 회전속도를 증가시킨 상태로 발전기(70)로 제공하여 전기에너지를 생산하도록 하는 수단이다.
상기 구동부(10)는 구동원인 제 1DC모터(12), 상기 제 1DC모터(12)의 축에 결합되어 회전하는 샤프트(14), 상기 샤프트(14)의 외경에 결합되는 제 1동력전달기어(16), 상기 제 1동력전달기어(16)에 맞물리는 제 1구동기어(18), 상기 제 1구동기어(18)에 결합되어 회전하는 구동축(20)을 포함한다.
상기한 구동원(10)은 제 1DC모터(12)의 동력으로 샤프트(14)가 회전하면 상기 샤프트(14)의 외경에 결합되어 있는 제 1동력전달기어(16)가 회전하며 제 1구동기어(18)를 회전시키게 되고, 이에 따라 상기 제 1구동기어(18)에 결합되어 있는 구동축(20)을 회전시키게 된다.
상기 구동축(20)의 끝단에는 제 1풀리(22)가 결합되고, 상기 제 1풀리(22)는 전술한 증속부(40)를 구성하는 제 1중량휠(42)에 결합되어 있는 제 2풀리(26)에 벨트(24)로 연결 구성되어, 상기 구동축(20)의 회전력을 상기 제 1중량휠(42)로 전달하게 된다.
한편, 상기 구동부(10)에는 별도의 동력원인 제 2DC모터(28)가 더 설치된다. 상기 제 2DC모터(28)는 상기 제 1DC모터(12)의 동력으로 증속부(40)인 제 1중량휠(42)이 회전을 시작하고 나면 상기 제 1DC모터(12)의 구동을 정지하고, 상기 제 1DC모터(12) 보다 출력이 낮은 상기 제 2DC모터(28)의 동력으로 증속부(40)인 제 1중량휠(42)을 회전시킬 수 있도록 한다.
상기 제 2DC모터(28)의 축에는 제 2동력전달기어(30)가 결합되고, 상기 제 2동력전달기어(30)는 상기 구동축(20)에 결합되어 있는 제 2구동기어(32)와 맞물리도록 구성하여 상기 제 2DC모터(28)의 동력으로 상기 구동축(20)이 회전할 수 있도록 구성한다. 이때 상기 제 2DC모터(28)가 구동할 때에는 상기 제 1DC모터(12)의 동력으로 회전하는 제 1동력전달기어(16)는 제 1구동기어(18)에서 분리시켜 제 2DC모터(28)의 구동에 따른 부하가 전해지지 않도록 한다.
이를 위해 본 발명은 상기 제 1동력전달기어(16)에 브라켓(38)의 일단을 결합하고, 상기 브라켓(38)의 타단은 실린더(34)의 로드(36)에 결합 구성하여, 제어부(미 도시 함)의 신호에 따라 상기 실린더(34)가 구동하면 로드(36)의 인출 및 인입 동작에 따라 상기 브라켓(38)에 연결 구성되어 있는 제 1동력전달기어(16)는 샤프트(14)의 외경을 따라 전, 후 왕복 이동하며 제 1구동기어(18)와의 맞물림을 해제시켜 제 2DC모터(28)의 동력이 제 1동력전달기어(16)를 통해 제 1DC모터(12)로 전해지지 않도록 한다.
또한 상기 제 2DC모터(28)의 축과 상기 제 2동력전달기어(30)는 일방향베어링(미 도시 함)을 사이에 두고 조립 구성하여 상기 제 1DC모터(12)의 동력이 제 2동력전달기어(30)로 전해질 때, 상기 제 2동력전달기어(30)는 헛돌도록 구성하여 부하가 전해지지 않도록 구성함이 바람직할 것이다.
한편, 상기 증속부(40)는 언급한 바와 같이 구동부(10)에서 전해지는 회전속도를 증가시킨 상태로 발전기(70)로 제공하는 수단이다.
상기 증속부(40)는 상기 구동축(20)의 동력을 전달받아 회전하는 제 1중량휠(42), 상기 제 1중량휠(42)에 축 결합되는 제 1회전축(44), 상기 제 1회전축(44)의 외경에 결합되는 제 1증속기어박스(46)의 대기어(48), 상기 대기어(48)에 맞물려 있는 상기 제 1증속기어박스(46)의 소기어(50)에 결합되며 상기 제 1회전축(44)의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 2회전축(52), 상기 제 2회전축(52)의 외경에 결합되는 제 2증속기어박스(56)의 대기어(58), 상기 대기어(58)와 맞물려 있는 상기 제 2증속기어박스(56)의 소기어(60)에 결합되며 상기 제 2회전축(52)의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하며 상기 발전기(70)에 커플러로 결합 구성되는 제 3회전축(62) 및 상기 제 3회전축(62)의 외경에 결합되는 제 3중량휠(64)을 포함하여 구성한다.
상기 제 1중량휠(42)은 상기 구동축(20)의 동력을 최초로 전달받는 수단으로서 언급한 바와 같이 상기 제 1중량휠(42)에는 제 2풀리(26)를 결합하고, 상기 제 2풀리(26)는 상기 구동축(20)의 끝단에 결합되어 있는 제 1풀리(22)와 벨트(24)로 연결 구성하여, 상기 구동축(20)의 회전력을 전달받도록 한다.
상기 제 1중량휠(42)은 자체 무게를 통해 회전과정에서 회전 관성이 작용하여 제 1DC모터(12)의 구동이 정지되더라도 일정시간 동안 회전운동을 계속 수행하게 되며, 더불어 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 이미 회전운동을 하고 있는 관계로 제 1중량휠(42)은 제 2DC모터(28)의 동력만으로도 정상적인 회전운동을 수행할 수 있게 된다.
상기 제 1중량휠(42)은 직경 700ø이고, 중량은 80㎏으로 제작하도록 한다.
상기 제 1증속기어박스(46)는 상기 제 1중량휠(42)에 결합되어 있는 제 1회전축(44)과 제 2회전축(52)을 서로 연결하되, 상기 제 1중량휠(42)에서 전해지는 회전속도를 증속시킨 상태로 상기 제 2회전축(52)으로 전달하게 된다. 상기 제 1증속기어박스(46)는 상기 제 1회전축(44)의 외경에 결합되는 대기어(48)와, 상기 대기어(48)에 맞물리며 제 2회전축(52)에 결합되는 소기어(50)로 구성한다.
상기 제 2중량휠(54)은 상기 제 2회전축(52)에 결합되어 회전하는 수단으로서, 상기 제 2중량휠(54) 역시 전술한 제 1중량휠(42)과 같이 자체 무게를 통해 회전과정에서 회전 관성이 작용하여 제 1DC모터(12)의 구동이 정지되더라도 일정시간 동안 회전운동을 계속 수행하게 되며, 더불어 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 정상적인 회전운동을 수행할 수 있게 된다.
상기 제 2중량휠(54)은 전술한 제 1중량휠(42) 보다는 직경과 무게가 적게나가도록, 바람직하게는 직경 490ø이고, 중량은 38㎏으로 제작하도록 한다.
상기 제 2증속기어박스(56)는 상기 제 2중량휠(54)에 결합되어 있는 제 2회전축(52)과, 제 3회전축(62)을 서로 연결하되, 상기 제 2중량휠(54)에서 전해지는 회전속도를 증속시킨 상태로 상기 제 3회전축(62)으로 전달하게 된다. 상기 제 2증속기어박스(56)는 상기 제 2회전축(52)의 외경에 결합되는 대기어(58)와, 상기 대기어(58)에 맞물리며 제 3회전축(62)에 결합되는 소기어(60)로 구성한다.
상기 제 3중량휠(64)은 상기 제 3회전축(62)에 결합되어 회전하는 수단으로서, 상기 제 3중량휠(64) 역시 전술한 제 1, 2중량휠(42, 52)과 같이 자체 무게를 통해 회전과정에서 회전 관성이 작용하여 제 1DC모터(12)의 구동이 정지되더라도 일정시간 동안 회전운동을 계속 수행하게 되며, 더불어 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 정상적인 회전운동을 수행할 수 있게 된다.
상기한 구조를 가진 증속부(40)를 통해 제 1, 2DC모터(12, 28)에서 선택적으로 전해지는 회전속도를 증가시킨 상태로 발전기(70)로 공급토록 함으로서 최소한의 에너지를 이용하여 많은 양의 전기를 생산할 수 있게 된다.
본 발명의 DC모터를 이용한 발전장치에는 충전장치(80)가 더 포함되어 설치된다. 상기 충전장치(80)는 상기 발전기(70)에서 생산된 전기를 공급받아 전력 사용처, 예를 들어 산업 현장에서는 각종 기계 가동용으로 사용토록 한다.
이하, 본 발명에 따른 DC모터를 이용한 발전장치의 작용을 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 기술하기로 한다.
본 발명의 DC모터를 이용한 발전장치를 이용하여 전기를 생산하고자 할 때에는 먼저, 구동부(10)의 제 1DC모터(12)를 구동하면 제 1동력전달기어(16) 및 제 1구동기어(18)가 회전하며 구동축(20)을 회전시키게 되고, 이에 따라 상기 구동축(20)과 제 1, 2풀리(22, 26) 및 벨트(24)로 연결 구성되어 있는 증속부(40)의 제 1중량휠(42)이 회전하며 제 1회전축(44)을 회전시키게 된다.
상기 제 1DC모터(12)는 대락 5, 6초간 구동하며 제 1중량휠(42)을 회전시키고 나면 제어부의 신호로 자동으로 정지함과 동시에 상기 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 구동하며 제 2구동기어(32)를 회전시켜 상기 제 1중량휠(42)을 회전시키게 된다. 이때 상기 제 2DC모터(28)가 구동을 시작하면 실린더(34)가 동작하며 브라켓(38)을 통해 제 1동력전달기어(16)는 샤프트(14)의 외경을 따라 전, 후 왕복 이동하며 제 1구동기어(18)에서 자동 분리되어 제 2DC모터(28)의 동력이 제 1동력전달기어(16)를 통해 제 1DC모터(12)로 전해지지 않도록 한다. 또한 제 1DC모터(12) 보다 출력이 적은 제 2DC모터(28)가 구동하더라도 상기 제 1중량휠(42)은 자체 무게로 인해 회전과정에서 회전 관성이 작용하게 됨으로서 적은 출력에 관계없이 계속적인 회전 동작을 수행하게 된다.
다음, 상기 제 1중량휠(42)이 회전하면 상기 제 1중량휠(42)에 결합되어 있는 제 1회전축(44)이 회전하게 되고, 이와 함께 상기 제 1회전축(44)과 제 2회전축(52)을 연결하는 제 1증속기어박스(46)를 통해 회전속도는 일차적으로 증속되어 진다.
이어서, 제 1증속기어박스(46)를 통해 일차적으로 증속된 회전속도를 전달받은 제 2회전축(52)은 다시 제 2증속기어박스(56)를 통해 회전속도를 더욱 크게 증속시킨 상태로 제 3회전축(62)으로 전달하게 되고, 이를 통해 상기 제 3회전축(62)과 커플러로 연결 구성되어 있는 발전기(70)는 전기를 생산할 수 있게 된다.
10: 구동부 12: 제 1DC모터
14: 샤프트 16: 제 1동력전달기어
18: 제 1구동기어 20: 구동축
28: 제 2DC모터 30: 제 2동력전달기어
32: 제 2구동기어 40: 증속부
42: 제 1중량휠 44: 제 1회전축
46: 제 1증속기어박스 52: 제 2회전축
54: 제 2중량휠 56: 제 2증속기어박스
62: 제 3회전축 64: 제 3중량휠
70: 발전기
14: 샤프트 16: 제 1동력전달기어
18: 제 1구동기어 20: 구동축
28: 제 2DC모터 30: 제 2동력전달기어
32: 제 2구동기어 40: 증속부
42: 제 1중량휠 44: 제 1회전축
46: 제 1증속기어박스 52: 제 2회전축
54: 제 2중량휠 56: 제 2증속기어박스
62: 제 3회전축 64: 제 3중량휠
70: 발전기
Claims (4)
- 삭제
- DC모터를 이용한 발전장치에 있어서,
구동원인 제 1DC모터(12);
상기 제 1DC모터(12)의 동력을 전달받아 회전하는 구동축(20)으로 구성한 구동부(10)와;
상기 구동축(20)의 동력을 전달받아 회전하는 제 1중량휠(42);
상기 제 1중량휠(42)에 축 결합되는 제 1회전축(44);
상기 제 1회전축(44)의 외경에 결합되는 대기어(48);
상기 대기어(48)와 맞물려 있는 소기어(50)에 결합되며 상기 제 1회전축(44)의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 2회전축(52);
상기 제 2회전축(52)의 외경에 결합되는 대기어(58);
상기 대기어(58)와 맞물려 있는 소기어(60)에 결합되며 상기 제 2회전축(52)의 회전속도를 증속받은 상태로 회전하는 제 3회전축(62)으로 구성한 증속부(40) 및 ;
상기 제 3회전축(62)에 연결되며 상기 제 3회전축(62)에서 전해지는 회전속도로 전기를 생산하는 발전기(70)를 포함하며;
상기 구동부(10)에는 상기 제 1DC모터(12) 보다 적은 출력을 내는 제 2DC모터(28)가 설치되며, 상기 제2DC모터(28)는 상기 제 1DC모터(12)의 구동이 정지됨과 동시에 동작하며 상기 구동축(20)을 회전시키도록 하며;
상기 제 1DC모터(12)의 축에는 샤프트(14)가 결합되고, 상기 샤프트(14)에는 제 1동력전달기어(16)가 설치되며, 상기 제 1동력전달기어(16)는 상기 구동축(20)에 결합되어 있는 제 1구동기어(18)와 맞물리도록 구성하며;
상기 제 2DC모터(28)의 축에는 제 2동력전달기어(30)가 설치되고, 상기 제 2동력전달기어(30)는 상기 구동축(20)에 결합되어 있는 제 2구동기어(32)에 맞물리도록 구성함을 특징으로 하는 DC모터를 이용한 발전장치.
- 제 2항에 있어서,
상기 제 1동력전달기어(16)에는 브라켓(38)의 일단이 결합되고, 상기 브라켓(38)의 타단은 실린더(34)의 로드(36)에 결합되어, 상기 실린더(34)의 동력으로 상기 제 1동력전달기어(16)를 전, 후 왕복 이동시켜 상기 제 1동력전달기어(16)와 상기 제 1구동기어(18)의 맞물림을 선택적으로 해제시키도록 함을 특징으로 하는 DC모터를 이용한 발전장치.
- 제 3항에 있어서,
상기 제 2, 제 3회전축(52, 62)의 외경에는 제 2, 3중량휠(54, 64)이 더 설치되도록 함을 특징으로 하는 DC모터를 이용한 발전장치.
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