KR102004361B1 - 듀얼 태엽 발전형 ups - Google Patents

Abstract

본 발명은 UPS가: 태엽 발전부와, 태엽 발전부로부터 전달된 동력을 전기 에너지로 변환하는 에너지 전환부와, 에너지 전환부로부터 전달되는 전기를 충전하는 배터리를 포함하도록 구성된 듀얼 태엽 발전형 UPS를 제공한다. 본 발명에 의하면, 듀얼 태엽 구조를 이용하여 간단한 조작으로 큰 동력을 발생할 수 있고, 정전 시 전단 태엽 기어와 후단 태엽 기어가 약간의 시간차를 두고 구동되므로 구동 시 진동 및 충격을 완화하고 안정된 회전력을 일정하게 구현할 수 있다.

Description

듀얼 태엽 발전형 UPS{Dual spring generating type UPS}

본 발명은 듀얼 태엽 발전형 UPS에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 동력식 자가 발전 장치가 부착된 UPS에 관한 것으로 기존의 충전식 자가 발전 장치의 충전 효율 저하 현상을 개선한 발명에 관한 것이다.

UPS(Uninterruptible power supply; 무정전 전원 장치)는 컴퓨터와 주변 장치에 대한 전력 공급을 조절하는 장치로서 전기 회로의 전압이 끊기거나 갑자기 올라가거나 내려가는 것을 방지하는 기능을 한다. UPS의 과전압 보호 장치는 통신 장비(전화, 팩스, 모뎀)가 과전압으로 손상되는 것을 방지하며, 과전압 보전 장치는 고전압 때문에 접속 장치가 손상을 입는 것을 보호한다.

UPS의 과전압 보호 기능에 관련된 특허로 특허 제10-1480770호는 상용 전력을 전력 계통을 통하여 공급하는 상용 전력 공급부, 상용 전력을 이용하여 구동하는 부하, 상기 부하에 공급되는 전원의 이상 발생을 감지하여 이상 발생 시 UPS 장치 기반의 배터리 전원을 부하에 공급하여 무정전 상황을 지원하며, 소정의 시간 경과 여부에 따라 발전기를 구동하여 부하 구동 유지에 필요한 비상 전력을 생산하여 제공하는 비상 전원 공급 시스템을 개시하고 있다.

또 다른 특허 공개 제10-2005-0088107호는 부하에 무정전 전력을 제공하기 위한 장치가 전력 저장 서스 시스템과 전력 발생기에 결합된 제어 시스템을 포함하고, 제어 시스템이 정적 보상 모드, 무정전 전원 공급 모드 및 발전기 모드를 포함하는 다수의 동작 모드들을 제공하여 다수의 모드들 간의 전이들을 제어하도록 구성된 기술을 개시하고 있다.

그러나, 이들 특허는, 예를 들어 정전 시 배터리가 50% 이하의 저 출력으로 전자 전기 제품의 충전 효율이 저하하는 경우의 해결 방안에 대해서는 개시하지 않고 있다.

그러므로 본 발명은 전기 전자 제품의 UPS로 사용하며, 정전 시 제품의 전원 충격 단절을 완화하고 제품을 효율적으로 보호할 수 있는 듀얼 태엽 발전형 UPS를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 듀얼 태엽 발전형 UPS로서, 상기 UPS는: 태엽 발전부와, 태엽 발전부로부터 전달된 동력을 전기 에너지로 변환하는 에너지 전환부와, 에너지 전환부로부터 전달되는 전기를 충전하는 배터리를 포함하는, 듀얼 태엽 발전형 UPS를 제공한다.

태엽 발전부는 다이얼과, 다이얼의 회전에 의하여 회전하는 입력축과, 입력축의 회전에 의하여 회전하는 제1 구동기어와, 제1 구동기어와 치합하여 회전하는 위성 기어와, 위성 기어에 의하여 회전하여 탄성력을 축적하는 태엽기어를 포함할 수 있다.

태엽기어는, 그 중앙을 관통하는 출력축에 코일형의 인장 스프링의 일단이 고정되고, 상기 인장스프링의 타단으로부터는 판 스프링으로 제작된 나선 스프링이 여러 층으로 겹쳐 연장되면서 그 끝단이 위성 기어에 고정될 수 있다.

에너지 전환부는, 출력축과 연결된 회전자와, 회전자를 둘러 싸도록 배치된 고정자를 포함하며, 회전자에는 코일이 권선될 수 있다.

본 발명은 듀얼 태엽 구조를 이용하여 간단한 조작으로 큰 동력을 발생할 수 있고, 따라서 배터리를 고전력으로 충전할 수 있으며 UPS에 연결된 전자 전기 제품을 효과적으로 보호할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명의 태엽 발전부는 직렬식으로 배치되어 있으며 전단 태엽 기어와 후단 태엽 기어가 적절한 장치를 통해 약간의 시간차를 두고 구동되므로 구동 시 진동 및 충격을 완화하고 안정된 회전력을 일정하게 구현하는 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS의 전체 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS의 전면 사시도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS의 후면 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 UPS를 높이 방향으로 절단한 내부 구성도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태엽 발전부를 분리하여 도시한 사시도;
도 6은 도 5의 정면도; 그리고
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태엽기어의 내부 구성도이다.

이하 본 발명의 일부 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서 제1, 제2, ⅰ?), ⅱ?), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 '연결', '설치' 또는 '부착'한다고 할 때 이는 구성요소간의 직접적인 연결 또는 직접적인 설치나 부착만을 의미하는 것이 아니라 간접적인 것 또는 다른 구성요소를 통한 연결, 설치 또는 부착을 포함하는 것으로 최대한 광의로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 UPS(1)의 전체 구성도이다. UPS(1)는 태엽 발전부(2)와, 태엽 발전부(2)로부터 전달된 동력을 전기 에너지로 변환하는 에너지 전환부(5)와, 에너지 전환부(5)로부터 전달되는 전기를 충전하는 배터리(4)를 포함한다. 배터리(4)에서 공급된 전력은 별도의 인버터 추가 및 설치로 교류전원으로 전환하여 UPS(1) 외부의 전자 전기 제품(6)으로 공급되어 전원으로 활용된다. (12)는 UPS(1)를 도시하지 않은 전원(power source)에 연결하는 케이블이다.

도 2는 본 발명의 UPS(1)의 전면 사시도이고, 도 3은 후면 사시도이다.

두 도면을 함께 참조하면, UPS(1)의 외관은 긴 사각형의 케이스(10)로 형성되고, 전면(14)에는 컨센트(16)와 전원버튼(18)이 배치된다. 컨센트(16)는 예를 들어 과전압 보전 케이블 또는 배터리 백업/과전압 보호 리셉터와 접속되는 연결구이다. 전면(14)의 하부에는 USB(Universal serial port)와 접속되는 포트(11)가 설치된다.

한편, 케이스(10)의 전방 상면에는 LED램프(13)가 설치된다. LED램프(13)는 후술하는 태엽 발전부(2)가 작동 중일 때 점등되어 발전 작업 중임을 알린다. 또는 전자 전기 제품(6)에 과전압이 발생하는 이상 상태인 경우 점멸을 반복하여 사용자에게 알리는 역할을 겸할 수 있다.

USB(1)의 후면(15) 상부에는 태엽발전부(2)의 다이얼(17)이 노출되어 설치된다. 사용자는 다이얼(17)을 돌려 회전시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 UPS(1)를 높이 방향으로 절단한 내부 구성도이다.

UPS(1)의 상부에는 태엽 발전부(2)와 태엽 발전부(2)에 인접한 에너지 전환부(5)가 설치되고 그 하부에는 다층으로 적층된 배터리(4)가 설치된다.

에너지 전환부(5)는, 태엽 발전부(2)의 출력축(25)과 연결된 회전자(51)와, 회전자(51)를 둘러 싸도록 배치된 영구자석과 같은 고정자(52)를 포함한다. 회전자(51)에는 코일(54)이 감겨 있고 코일(54)의 단부(54a,54b)는 분기되어 배터리 내부에 설치된다. 따라서, 출력축(25)이 회전하면 회전자(51)의 회전으로 전류가 발생하며, 코일(54)을 통하여 배터리(4)로 흐르는 전류는 단부(54a,54b)를 경유하여 배터리(4) 내부에 충전된다.

도 5는 본 발명의 태엽 발전부(2)를 분리하여 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 정면도이다.

두 도면을 함께 참조하면, 태엽 발전부(2)는 다이얼(17)의 회전에 의하여 회전하는 입력축(21)과, 입력축(21)의 회전에 의하여 회전하는 제1 구동기어(22)와, 제1 구동기어(22)와 치합하여 회전하는 위성 기어(24)와, 위성 기어(24)에 의하여 회전하여 탄성력을 축적하는 태엽기어(26)를 포함한다. 태엽 발전부(2)는 적어도 2열의 기어(22,26)을 포함하는 다단 구조인 점에서 듀얼 태엽 발전부를 이룬다.

입력축(21)은 제1 구동기어(22)와 맞물리도록 치형이 형성되어 있다. 제1 구동기어(22)는 회전축(23)을 공유하면서 예를 들어 직렬로 2개 배치된다. 태엽기어(26)는 제 1구동기어(22) 보다 2배 이상 크도록 제작되며, 출력축(25)을 공유하면서 예를 들어 직렬로 2개 배치된다. 태엽 발전부(2) 대부분의 구조는 사각형의 케이싱(20) 내부에 수용된다.

도 7의 확대도에 도시한 것처럼, 태엽기어(26)는, 그 중앙을 관통하는 출력축(25)에 코일형의 인장 스프링(260)의 일단이 고정되고, 인장스프링(260)의 타단으로 부터는 판 스프링으로 제작된 나선 스프링(262)이 여러 층으로 겹쳐져 연장되면서 그 끝단이 위성 기어(24)에 고정되어 있다. 이와 같이 본 발명의 태엽기어(26)는 인장 스프링(260)과 나선 스프링(262)이 결합된 복합 구조이므로 기존의 태엽보다 축 동력이 높은 점에 특징이 있다.

따라서, 사용자가 도 6에서 다이얼(17)을 시계 방향으로 돌리면, 제1 구동기어(22)와 위성 기어(24)는 도시한 화살표 방향으로 회전하고, 인장 스프링(262)이 눌림에 따라 코일스프링(260)이 점점 압축되어 태엽기어(26)는 탄성력을 저장하게 된다. 다이얼(17)을 계속 회전시킴에 따라 축적되는 탄성력은 커지게 된다. 다이얼(17)을 최대로 회전시킨 후 조작을 정지하면, 탄성력에 의하여 코일 스프링(260)이 늘어나면서 인장 스프링(262)도 반대 방향으로 눌림에 따라 태엽기어(26)는 도시한 것과 같이 시계 방향으로 회전하게 된다. 그러면, 출력축(25)이 회전하여 전술한 것과 같이, 회전자(51)의 회전으로 전류가 발생하는 발전기를 완성할 수 있다.

본원 발명에 의하면 듀얼 태엽 구조를 이용하여 간단한 조작으로 큰 동력을 발생할 수 있고, 따라서 배터리를 고전력으로 충전할 수 있으며 UPS에 연결된 전자 전기 제품(6)을 효과적으로 보호할 수 있다.

특히, 본원발명의 태엽 발전부(2)는 기존의 단독 또는 병렬식과 다르게 직렬식으로 배치되어 있으며 전단 태엽 기어와 후단 태엽 기어가 약간의 시간차를 두고 구동되므로 구동 시 진동 및 충격을 완화하고 안정된 회전력을 일정하게 구현할 수 있다.

이상은 본 발명의 실시예를 예로 설명하였으나, 이들은 본 발명의 권리범위를 제한하지 않으며, 본 발명에 대해서는 다양한 변경 또는 수정이 가능하다. 예를 들어 기어의 숫자나 형상은 개시한 것에 한정되지 않으며 다양한 변경이 가능하다.

(1): UPS (2): 태엽 발전부 (5): 에너지 전환부 (12): 케이블 (17): 다이얼 (21): 입력축 (22): 제 1구동기어 (24): 위성 기어 (26): 태엽기어 (51): 회전자 (52): 고정자 (260): 인장 스프링 (262): 나선 스프링

Claims (5)

1. 듀얼 태엽 발전형 UPS로서, 상기 UPS는:
   태엽 발전부와, 태엽 발전부로부터 전달된 동력을 전기 에너지로 변환하는 에너지 전환부와, 에너지 전환부로부터 전달되는 전기를 충전하는 배터리를 포함하고,
   태엽 발전부는 다이얼과, 다이얼의 회전에 의하여 회전하는 입력축과, 입력축의 회전에 의하여 회전하는 제1 구동기어와, 제1 구동기어와 치합하여 회전하는 위성 기어와, 위성 기어에 의하여 회전하여 탄성력을 축적하는 태엽기어를 포함하고,
   태엽기어는, 그 중앙을 관통하는 출력축에 코일형의 인장 스프링의 일단이 고정되고, 상기 인장스프링의 타단으로부터는 판 스프링으로 제작된 나선 스프링이 여러 층으로 겹쳐 연장되면서 그 끝단이 위성 기어에 고정된, 듀얼 태엽 발전형 UPS.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   에너지 전환부는, 출력축과 연결된 회전자와, 회전자를 둘러 싸도록 배치된 고정자를 포함하며, 회전자에는 코일이 권선된, 듀얼 태엽 발전형 UPS.
5. 제4항에 있어서,
   태엽기어는 출력축을 공통축으로 적어도 2개 직렬 설치된, 듀얼 태엽 발전형 UPS.

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