KR102012552B1 - DC generator utilizing rotation of a multi-circuit brush for DC supply - Google Patents
DC generator utilizing rotation of a multi-circuit brush for DC supplyInfo
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Abstract
본 발명은 계자코일(142)이 감겨진 다수개의 계자철심(141)을 구비하는 계자(140)와, 상기 계자(140)의 둘레를 소정 간격 이격된 상태로 감싸도록 형성된 전기자코일(150)과, 상기 계자(140)의 일단에 상기 계자코일(142)과 각각 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 정류자편(111)을 구비하는 정류자(110)와, 상기 정류자(110)의 외주면과 밀착되도록 안쪽 벽면에 각각 45도의 위상차를 두고 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하는 정류자브러시홀더(112)와, 지지대(130)에 고정되어 정류자브라켓(114)과 밀착하여 붙어서 맞대응 하는 원판형의 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합되어 회전시키기 위한 외부동력장치(155)에 의한 직류발전장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 직류를 얻기 위한 역발상으로 상기 계자(140)와 상기 정류자(110)를 회전시키지 않고 고정축에서 슬립(slip)되게 결합된 상기 정류자브러시홀더(112)를 상기 외부동력장치(155)에 의해 가볍게 회전시켜 강제 회전에 필요한 외부동력 및 에너지 낭비가 없도록 하며, 상기 전기자코일(150)에서 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 경제적 효율성이 우수한 전력을 생산할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
또한, 본 발명은 상기 계자(140)와, 상기 전기자코일(150) 및 축전지(120)는 케이싱을 이용하여 독립된 장소에 분리 설치하고, 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 외부동력장치(155)와, 상기 슬립디스크단자(115)는 상기 지지대(130)에 의해서 별도의 구조물로 분리 설치함으로써 엔진발전기나 풍력 및 조력발전 등 초대형의 디자인 설계가 용이하고, 공간의 활용성이 좋으며, 제작 설치 및 이용이 간편한 매우 유용한 발명인 것이다.The present invention provides a field 140 having a plurality of field cores 141 wound around the field coil 142, and an armature coil 150 formed to surround the field 140 at a predetermined interval. And a commutator 110 having a plurality of commutator pieces 111 connected to the field coil 142 one to one at one end of the field 140 and arranged in a circular shape, and in close contact with an outer circumferential surface of the commutator 110. The commutator brush holder 112 having four pairs of commutator brushes 113 with a phase difference of 45 degrees on the inner wall surface as much as possible, and a disk-shaped type which is fixed to the support 130 and adheres to the commutator bracket 114 in close contact with each other. A slip disk terminal 115 and the commutator brush holder 112 is coupled to provide a direct current generator by an external power unit 155 for rotating, the present invention is to reverse the field to obtain a direct current 140 and the commutator 110 Lightly rotate the commutator brush holder 112 coupled to the slip shaft on the fixed shaft by the external power unit 155 so as not to waste external power and energy required for forced rotation, and the electric coil ( It is a very useful invention that can produce a four-phase induction electromotive force in 150) to produce power with excellent economic efficiency.
In addition, the present invention, the field 140, the armature coil 150 and the storage battery 120 is separated and installed in an independent place using a casing, the commutator 110, the commutator brush holder 112 and Since the external power unit 155 and the slip disk terminal 115 are separately installed by the support 130 as a separate structure, an extra large design such as an engine generator, wind power, and tidal power generation is easy to design. It is a very useful invention that has good utility and is easy to manufacture, install and use.
Description
본 발명은 직류공급용 다중회로 브러시(multi-circuit brush)의 회전을 이용하는 직류발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계자에 다수개의 계자철심과 각각의 계자코일이 구비되고, 고정축에는 상기 계자와 정류자가 고정되게 결합되고, 정류자브러시홀더와 외부동력장치를 결속하여 상기 고정축에서 슬립(Slip)하게 결합되어 종래의 발전기에서 사용하던 회전계자를 대신하여 회전할 수 있게 구성하는 것이 핵심이며, 축전지의 전류가 공급되고 상기 외부동력장치가 인위적으로 구동될 때 4쌍의 정류자브러시와 정류자브라켓이 서로 연결된 상기 정류자브러시홀더를 회전시켜주고, 1쌍으로 이루어진 직류공급회로로 성형된 슬립디스크단자와 4쌍의 단락회로로 성형된 상기 정류자브라켓 사이에서 전류의 연결과 단락을 반복시켜 줌으로써, 상기 정류자브러시홀더의 내측에 구비된 상기 4쌍의 정류자브러시를 접속하는 정류자편에 의해서 각각 상기 계자철심에 자력을 유도하고, 상기 계자철심과 이격되어 권선되어 있는 전기자코일에는 상기 계자철심과 반대되는 극성의 자력이 유도되도록 함으로써 높은 효율의 직류전류를 발생할 수 있도록 하는 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a direct current generator using a rotation of a multi-circuit brush for direct current supply, and more particularly, a plurality of field cores and respective field coils are provided on the field, and the field is fixed to the field. And the commutator is fixedly coupled, and the commutator brush holder and the external power unit are combined to slip on the fixed shaft so that the commutator can rotate in place of the rotating field used in the conventional generator. When the current is supplied and the external power unit is artificially driven, four pairs of commutator brushes and commutator brackets rotate the commutator brush holders connected to each other, and a slip disk terminal formed of a pair of direct current supply circuits and The rectification is repeated by repeating the connection and the short circuit of the current between the commutator bracket formed in a pair of short circuit. A magnetic force is induced to the magnetic field cores by the commutator pieces connecting the four pairs of commutator brushes provided inside the brush holder, and the electric magnetic coils wound apart from the magnetic field cores have a polarity opposite to the magnetic field cores. The present invention relates to a power generation device capable of generating a high efficiency direct current by causing a magnetic force to be induced.
또한, 본 발명은 상기 계자와, 상기 전기자코일 및 상기 축전지는 케이싱을 이용하여 독립된 장소에 분리해서 설치할 수 있고, 상기 정류자와, 상기 정류자브러시홀더와, 상기 외부동력장치와, 상기 슬립디스크단자는 지지대에 의해서 별도의 구조물로 분리해서 설치함으로써 엔진발전기나 풍력 및 조력발전 등에서 초대형의 디자인 설계가 용이하고, 공간의 활용성이 좋으며, 제작 설치 및 이용이 매우 유용하여 분리 설치도 가능한 발전장치에 관한 것이다.In addition, the present invention, the field magnet, the armature coil and the storage battery can be installed separately in a separate place using a casing, the commutator, the commutator brush holder, the external power device, and the slip disk terminal By separating and installing it as a separate structure by the support, it is easy to design extra large in engine generator, wind power and tidal power, and it is very useful for space, and it is very useful to manufacture and use. will be.
보통 직류발전기는 로터(rotor)와 상기 로터(rotor)의 외측에 형성되는 스테이터(stator)와, 상기 스테이터(stator)를 감싸는 하우징으로 이루어지는데, 상기 로터(rotor)가 회전하게 되면 로터 자석(rotor maget)으로부터의 자속이 스테이터 권선(stator coil)과 상호작용하면서 스테이터 권선(stator coil) 내에 전류를 유도하게 된다.In general, a DC generator includes a rotor, a stator formed on the outside of the rotor, and a housing surrounding the stator. When the rotor rotates, a rotor magnet The magnetic flux from the maget interacts with the stator coils to induce a current in the stator coils.
본 발명에서 직류발전기의 전압특성은 로터(rotor)의 회전속도를 높이거나 계자코일의 수를 증가시키면 발생하는 기전력을 높일 수 있다는 점과, 코일의 자속변화가 빠르면 빠를수록 유도전압이 상승하게 되는 점 및 회전속도와 여자전류(excited current)가 증가함에 따라 유도전압이 상승한다는 점을 착안하여, 본 연구에서는 종래의 직류발전기에서 사용하던 스테이터(stator)와 로터(rotor) 및 정류자(commutator)를 회전시키지 않고, 반대되는 구조의 역발상으로 슬립링을 대체하여 일측에는 1쌍으로 이루어진 직류공급회로를 성형하고 타측에는 4쌍의 디스크브러시가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형된 슬립디스크단자를 고안하였고, 상기 슬립디스크단자와 비슷한 구조로 맞대응하는 4쌍의 단락회로가 45도씩 위상 차이를 유지하면서 180씩 양분된 반원형을 성형한 정류자브라켓을 고안하여 외부동력장치에 의해 중량이 가벼운 상기 정류자브라켓을 슬립디스크단자와 밀착시켜서 회전시킴으로써 외부 동력에너지를 매우 절약하며 종래의 직류발전기가 발생하는 기전력의 크기와 효율을 높게 증가시킬 수 있는 기술을 접목하고 이용한 것이다.In the present invention, the voltage characteristic of the DC generator can increase the electromotive force generated by increasing the rotation speed of the rotor or increasing the number of field coils, and the faster the change in magnetic flux of the coil, the higher the induced voltage is. In view of the fact that the induced voltage increases as the point, rotation speed and excited current increase, in this study, the stator, rotor and commutator used in the conventional DC generator are used. Instead of rotating, the slip ring replaces the slip ring with the opposite structure to form a pair of DC supply circuit on one side, and on the other side, 4 pairs of disc brushes are formed with a phase difference of 45 degrees each clockwise. 4 pairs of short circuits corresponding to the sleep disk terminal have a half circle divided by 180 while maintaining a 45 degree phase difference. By devising a mold-formed commutator bracket, the commutator bracket, which is light in weight, is rotated in close contact with the slip disk terminal by an external power unit, thereby greatly saving external power energy and increasing the magnitude and efficiency of the electromotive force generated by a conventional DC generator. It is a combination of techniques that can increase.
종래의 직류발전기는 회전자와 정류자가 회전축 상에 장착되며, 상기 회전자는 외부동력에 의해 고정자 내에서 회전하면서 고정자와 상호작용하게 되고 상기 상호작용에 의해 기전력이 발생하게 되는데, 결국 종래의 직류발전장치로 전류를 발생시키기 위해서는 동력원에 의해 회전자와 정류자를 강제로 회전시켜야 하는 것이어서 매우 무거운 중량을 갖는 회전자를 회전시키기 위해 소요되는 에너지의 낭비는 물론 마찰 및 기타 요인들에 의한 효율이 떨어지는 단점을 갖는다.In a conventional DC generator, a rotor and a commutator are mounted on a rotating shaft, and the rotor rotates in the stator by external power, interacts with the stator, and electromotive force is generated by the interaction. In order to generate current with the device, the rotor and the commutator must be forcibly rotated by a power source, which is a waste of energy required to rotate a rotor having a very heavy weight, as well as a decrease in efficiency due to friction and other factors. Has
또한 종래의 직류발전기는 직류공급브러시와 정류자브러시가 회전축에 의해 회전되는 슬립링 및 정류자의 외측 면에 형성된 정류자편에 접촉되는 구조이거나, 계자극발생기와 정류자는 고정축에 형성되고 슬립링과 회전체는 회전축에 형성하여 2개의 축이 만나게 되는 구조여서 상기 슬립링과 회전체가 외부동력원에 의해 회전하게 되면 원심력이 작용하면서 심하게 떨면서 고정 축에 구비된 정류자편과 정류자브러시 사이에서 충돌현상과 발화현상이 발생하게 되고 이로 인해 기계적인 결함과 전류발생효율이 떨어지는 단점이 발생하게 된다.In addition, the conventional DC generator has a structure in which the DC supply brush and the commutator brush are in contact with the slip ring rotated by the rotating shaft and the commutator piece formed on the outer surface of the commutator, or the field stimulation generator and the commutator are formed on the fixed shaft, The entire structure is formed on the rotating shaft so that the two shafts meet. When the slip ring and the rotating body are rotated by an external power source, the centrifugal force acts violently and vibrates, causing a collision between the commutator piece and the commutator brush provided on the fixed shaft. The phenomenon occurs, which causes mechanical defects and inferior current generation efficiency.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 회전계자형 발전장치에서 반드시 회전축에서 회전시켜야만 발전이 가능하던 회전자를 본 발명에서는 계자코일이 각각 권선된 다수개의 계자철심으로 구성하여 회전하지 않도록 하고, 각각의 상기 계자코일과 정류자편은 코일연결선에 의해 연결되고, 일측에는 1쌍으로 이루어진 직류공급회로를 성형하고 타측에는 4쌍의 디스크브러시가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형된 슬립디스크단자와, 정류자브러시홀더의 일측단에 4쌍의 단락회로로 구비된 정류자브라켓 및 상기 정류자브러시홀더의 안쪽에 구비되고 정류자브라켓과 연결된 4쌍의 정류자브러시가 상기 정류자편을 통해서 상기 계자코일에 직류를 공급할 수 있도록 함으로써 각각의 상기 계자철심에 상기 4쌍의 단락회로에 의해서 순차적으로 자력을 유도하고 이로 인해 상기 계자철심과 대응하고 있는 전기자코일에는 상기 계자철심과 반대되는 극성의 자력이 순차적으로 유도되도록 함으로써 상기 전기자코일에는 기전력의 발생과 소멸을 반복시키면서 전류가 발생하도록 함을 목적으로 직류발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, in the present invention, a rotor that can be generated only by rotating in the rotating shaft in the conventional rotating field-type power generator in the present invention is composed of a plurality of field coils each of the field coil winding Each of the field coil and the commutator piece are connected by a coil connection line, and one pair of DC supply circuits is formed on one side, and four pairs of disk brushes are rotated by 45 degrees clockwise on the other side. A molded slip disk terminal, a commutator bracket provided with four pairs of short circuits at one end of the commutator brush holder, and a pair of commutator brushes provided inside the commutator brush holder and connected to the commutator bracket are connected to the commutator piece. It is possible to supply a direct current to the field coil so that each of the field cores The magnetic force is sequentially induced by a pair of short circuits, thereby causing the magnetic force corresponding to the magnetic field core to be sequentially induced with a magnetic force having a polarity opposite to that of the magnetic field core. The purpose is to provide a direct current generator for the purpose of generating a current while.
또한, 본 발명은 상기 계자와, 상기 전기자코일 및 축전지는 케이싱을 이용하여 독립된 장소에 설치할 수 있고, 상기 정류자와, 상기 정류자브러시홀더와 외부동력장치와 상기 슬립디스크단자는 지지대에 의해서 별도의 구조물로 분리 설치함으로써 상기 정류자브러시홀더를 회전시키기 위해서 모터 풀리(Motor Pulley)나 로터휠(Rotor Wheel) 또는 자력 회전체(magnetic power rotor)나 풍력 & 조력터빈(Wind & Tidal Turbine)으로 구성되는 것을 포함한 상기 외부동력장치를 이용함으로써 초대형의 디자인 설계가 용이하고, 공간의 활용성과 제작 설치 및 이용이 매우 유용한 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention, the field, the armature coil and the storage battery can be installed in an independent place using a casing, the commutator, the commutator brush holder and the external power device and the slip disk terminal is a separate structure by a support Motor pulley or rotor wheel or magnetic power rotor or wind & tidal turbine to rotate the commutator brush holder. The purpose of the present invention is to provide a power generation device that is very easy to design a large-scale design by using the external power device, the utility of the space and the production installation and use is very useful.
본 발명은 종래의 발전기가 1쌍의 브러시를 이용한 반면에 1쌍으로 이루어진 직류공급회로와 4쌍의 디스크브러시를 성형한 슬립디스크단자와, 4쌍의 단락회로를 가진 정류자브라켓 및 4쌍의 정류자브러시를 가진 정류자브러시홀더를 이용하여 직류전류의 연결과 단절을 반복함으로써 종래의 발전장치에 비해서 외부동력에너지 공급을 최소화하면서도 고효율의 기전력을 제공할 수 있는 매우 유용한 직류발전장치이다.According to the present invention, a conventional generator uses a pair of brushes, whereas a slip disk terminal formed of a pair of DC supply circuits and four pairs of disk brushes, a commutator bracket having four pairs of short circuits, and four pairs of commutators. By using a commutator brush holder with a brush to repeat the connection and disconnection of the DC current, it is a very useful DC generator that can provide a high-efficiency electromotive force while minimizing the external power energy supply compared to the conventional generator.
즉, 본 발명은 외부 회전동력을 줄이고 고효율의 직류를 얻기 위한 역발상으로 계자와 정류자를 강제로 회전시키지 않고, 고정축에 슬립(slip)되게 결합된 상기 정류자브러시홀더를 외부동력장치에 의해 가볍게 회전시켜 강제 회전에 필요한 외부동력 및 에너지 낭비가 없도록 하며, 전기자코일에 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 경제적 효율성이 우수한 전력을 생산할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.That is, according to the present invention, the commutator brush holder, which is coupled to the fixed shaft to be slipped on the fixed shaft, is lightly moved by an external power device without forcibly rotating the field and the commutator in the reverse idea to reduce the external rotational power and obtain a high efficiency direct current. It is a very useful invention that can produce power with excellent economic efficiency by allowing the four-phase induction electromotive force to be generated in the armature coil by eliminating the external power and energy waste required for forced rotation by rotating.
또한, 본 발명은 상기 계자와 상기 전기자코일 및 축전지 부분은 각각 독립된 장소에 거치시키고, 상기 슬립디스크단자와, 상기 정류자와, 상기 정류자브러시홀더와, 상기 외부동력장치는 별도의 구조물로 분리 설치함으로써 엔진발전기나 풍력 및 조력발전 등 초대형의 디자인 설계가 용이하고, 공간의 활용성과 제작 설치 및 경제적 효율성이 우수한 전력을 생산할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.In addition, the present invention by mounting the field, the armature coil and the battery part in a separate place, respectively, the slip disk terminal, the commutator, the commutator brush holder, and the external power device by separating and installing a separate structure It is a very useful invention that can easily design large-sized designs such as engine generators, wind power and tidal power, and can produce electric power with excellent space utilization, production installation and economic efficiency.
도 1 - 본 발명의 슬립디스크단자 참고도
도 2 - 본 발명의 정류자브라켓 참고도
도 3 - 본 발명의 분리 사시도
도 4 - 본 발명의 계자와 전기자 간의 참고도
도 5 - 본 발명의 출력곡선 참고도
도 6 - 본 발명의 개략적인 일체형의 구성도
도 7 - 본 발명의 개략적인 일체형 및 분리형의 구성도
도 8 - 본 발명의 프로펠러 터빈을 이용한 개략적인 일체형 및 분리형의 구성도
도 9 - 본 발명의 스크류 터빈을 이용한 개략적인 일체형 및 분리형의 구성도1-Reference diagram of a slip disk terminal of the present invention
Figure 2-Reference diagram of the commutator bracket of the present invention
3-An exploded perspective view of the present invention
4-Reference diagram between the field and armature of the present invention
Figure 5-Output curve reference diagram of the present invention
Figure 6-Schematic diagram of the integrated unit of the present invention
7-Schematic diagram of the integrated and detached schematic of the present invention
8-Schematic diagram of the integrated and separated schematic diagram using the propeller turbine of the present invention
Figure 9-Schematic diagram of the integrated and separated schematic diagram using the screw turbine of the present invention
이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 계자코일(142)이 각각 감겨진 다수개의 계자철심(141)을 구비하는 계자(140)와, 상기 계자(140)의 외측에 이격된 상태에서 감싸도록 형성된 전기자코일(150)과, 상기 계자(140)의 일단에 상기 계자코일(142)과 각각 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 정류자편(111)을 구비하는 정류자(110)와, 중공 원통형의 안쪽에 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하며 일측단에 정류자브라켓(114)을 구비한 정류자브러시홀더(112)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합되어 회전시키기 위한 외부동력장치(155)와, 직류전류를 공급하기 위해 상기 정류자(110)와 상기 정류자브라켓(114) 사이에서 결합되도록 일측에는 1쌍의 직류공급회로(118)를 성형하고 타측에는 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형된 슬립디스크단자(115)와, 상기 슬립디스크단자(115)에 직류전류를 공급하기 위한 축전지(120)로 이루어진다.The present invention provides a field 140 having a plurality of field cores 141 wound around the field coil 142, the armature coil 150 formed so as to surround the outside of the field 140, A commutator 110 having a plurality of commutator pieces 111 connected to the field coil 142 and one-to-one at one end of the field 140 and arranged in a circular shape, and four pairs of commutator brushes inside the hollow cylinder. A commutator brush holder 112 having a commutator bracket 114 at one end and an external power device 155 for rotating in combination with the commutator brush holder 112 and supplying a direct current; In order to couple between the commutator 110 and the commutator bracket 114, a pair of DC supply circuits 118 are formed on one side and four pairs of disk brushes 117 on the other side are 45 degrees in the clockwise direction. And a slip disk terminal 115 formed of It comprises a battery 120 for supplying a direct current to a disk terminal 115.
상기 계자(140)의 각 상기 계자철심(141)에는 자극을 발생하기 위한 상기 계자코일(142)이 권선되고, 상기 계자코일(142)은 코일연결선(143)에 의해 다수개의 상기 정류자편(111)과 각각 연결된다.The field coil 142 is wound around each of the field iron cores 141 of the field 140, and the field coil 142 has a plurality of commutator pieces 111 by a coil connection line 143. Respectively).
전압의 공급방법은 타여자 발전방식인 상기 축전지(120)로부터 전압을 공급받거나 또는 자여자 발전방식인 계자자극(magnetic pole)의 잔류자기(residual magnetism)로부터 자체에서 발생시킨 전압을 공급받는 방법으로 계자자속(界磁磁束)을 형성시킬 수가 있으며, 상기 1쌍의 직류공급회로(118)와 상기 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형된 상기 슬립디스크단자(115)와 상기 정류자브러시홀더(112)의 상기 정류자브라켓(114) 및 상기 4쌍의 정류자브러시(113)에 의해 상기 정류자편(111)에 직류전기가 공급되어지는데, 서로 대응되는 상기 정류자편(111)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 연결되며, 상응되는 상기 계자코일(142)에도 양극(+)와 음극(-)의 전류가 흐르게 된다.The method of supplying a voltage is a method of receiving a voltage from the storage battery 120 that is another excitation generating method or a voltage generated by itself from a residual magnetism of a magnetic pole of a self exciting generating method. The slip disk terminal 115 in which a magnetic flux can be formed, and the pair of DC supply circuits 118 and the four pairs of disk brushes 117 are formed in a phase difference of 45 degrees each in a clockwise direction. ) And the direct current is supplied to the commutator piece 111 by the commutator bracket 114 and the four pairs of commutator brushes 113 of the commutator brush holder 112, the commutator pieces 111 corresponding to each other. A positive electrode (+) and a negative electrode (-) are respectively connected to each other, and currents of the positive electrode (+) and the negative electrode (-) also flow in the corresponding field coil 142.
즉, 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자브러시홀더(112) 내측 면에 45도간격으로 배치해놓은 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와, 일측단에 있는 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45도의 위상차로 각각 180씩 양분되어 반원형으로 성형된 상기 정류자브라켓(114)의 회전에 따라 상기 정류자편(111)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 지속적으로 교번되면, 상응되는 상기 계자코일(142)에도 양극(+)와 음극(-)의 교번이 일어나면서 대응되는 상기 전기자코일(150)에는 45도의 위상차를 가지고 직류사인파 곡선이 발생하게 된다.That is, the slip disk terminal 115, the pair of commutator brushes 113 arranged on the inner surface of the commutator brush holder 112 at 45 degree intervals, and the pair of short circuits 116 at one end thereof. When the positive electrode (+) and the negative electrode (-) are continuously alternating to each of the commutator pieces 111 in accordance with the rotation of the commutator bracket 114 formed in a semicircular shape by dividing each 180 by a phase difference of 45 degrees. The alternating current between the positive electrode (+) and the negative electrode (−) also occurs in the field coil 142, and a DC sine wave curve is generated in the corresponding armature coil 150 with a 45 degree phase difference.
따라서 상기 계자코일(142)에 양극(+)와 음극(-)이 형성되면 상기 계자철심(141)에는 자력(磁力)이 발생하게 되는데, 이때 상기 계자철심(141)에는 상기 계자코일(142)이 일정 방향으로 감겨진 상태여서 상기 계자(140)의 축을 중심으로 일측 방향은 N극 또는 S극이 되고, 타측 방향은 일측 방향과 반대 극성을 갖게 되는 것이다.Therefore, when the positive electrode (+) and the negative electrode (-) are formed in the field coil 142, magnetic field is generated in the field core 141. At this time, the field coil 141 includes the field coil 142. This state is wound in a predetermined direction so that one direction becomes the N pole or the S pole around the axis of the field 140, and the other direction has the opposite polarity to the one direction.
그러므로 상기 계자철심(141)과 대응하고 있는 상기 전기자코일(150)에는 상기 계자철심(141)들과 반대되는 극성의 자력이 유도되어 45도의 시간차로 4상(four phase)의 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(150)에 연결된 출력배선(160)을 통해 직류전류가 출력되어 진다.Therefore, magnetic force of opposite polarity to the magnetic field cores 141 is induced in the electric coil 150 corresponding to the magnetic field cores 141 so that four-phase induction electromotive force is continuously performed at a 45 degree time difference. The DC current is output through the output wiring 160 connected to the armature coil 150.
그런데 본 발명은 기존의 직류발전기와 다르게 슬립링을 대체하기 위해서 도 1과 같이 지지대(130)에 고정되며 일측은 상기 1쌍의 직류공급회로(118)를 성형하고 타측은 상기 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형된 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자브라켓(114)의 양측에는 45도의 위상차를 유지하고 반원형으로 배치된 상기 4쌍의 단락회로(116) 에는 각각 180간격으로 양분된 4쌍의 반원형의 회로가 구성되고, 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와 연결된다.By the way, the present invention is fixed to the support 130 as shown in Figure 1 to replace the slip ring, unlike the conventional DC generator, one side of the pair of DC supply circuit 118 and the other side of the four pair of disk brush The pair of short circuits 116 having the phase difference of 45 degrees on both sides of the slip disk terminal 115 and the commutator bracket 114 having a phase difference of 45 degrees and are formed in a semicircular shape. ) Is composed of four pairs of semicircular circuits each divided by 180 intervals, and are connected to the four pairs of commutator brushes 113.
따라서 본 발명은 도 2 및 도 3과 같이 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측단에 상기 정류자브라켓(114)을 구비하고, 안쪽에는 4쌍의 브러시가 45도의 위상 차이로 구비된 상기 4쌍의 정류자브러시(113)가 상기 정류자편(111)을 감싸고도는 구조이며, 상기 지지대(130)에 고정된 상기 슬립디스크단자(115)는 스프링을 통해서 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측인 상기 정류자브라켓(114)과 접촉력이 향상될 수 있도록 구성한다.Therefore, the present invention is provided with the commutator bracket 114 at one end of the commutator brush holder 112, as shown in Figures 2 and 3, the four pairs of brushes provided with a phase difference of 45 degrees on the inside The commutator brush 113 surrounds the commutator piece 111, and the slip disk terminal 115 fixed to the support 130 is one side of the commutator brush holder 112 through a spring. It is configured to improve the contact force with the bracket (114).
본 발명에 있어서 상기 정류자(110)는 상기 계자코일(142)에 전류를 분할하여 공급하기 위해 얇은 운모편에 의해 서로 절연된 쐐기 모양의 다수의 상기 정류자편(111)들로 이루어져 있다.In the present invention, the commutator 110 is composed of a plurality of wedge-shaped commutator pieces 111 insulated from each other by thin mica pieces to divide and supply current to the field coil 142.
본 발명의 발전원리를 도 4 및 도 5에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The power generation principle of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 as follows.
즉 상기 정류자브러시홀더(112)의 상기 4쌍의 정류자브러시(113)가 45도의 위상 차이로 구비되었고, 회전하는 4쌍의 정류자브러시(113)에 의해 상기 정류자편(111)을 통해서 상기 계자코일(142)에는 순차적으로 A+와 A-, B+와 B-, C+와 C-, D+와 D- 극이 형성되도록 45도의 위상 차이로 전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복되며 상기 계자철심(141)은 각각 순차적인 45도의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸된다.That is, the four pairs of commutator brushes 113 of the commutator brush holder 112 are provided with a phase difference of 45 degrees, and the field coils are passed through the commutator pieces 111 by four pairs of commutator brushes 113 that rotate. 142 is the a + and a sequentially -, B + and B -, C + and C -, D + and D - poles of the electric current at a 45-degree phase shift connected to form and break a is continuously repeated in the field The iron cores 141 are sequentially generated and disappeared from the N poles and the S poles with successive 45 degree phase differences.
이때 상기 계자코일(142)에 순차적으로 A+, B+, C+, D+ 극을 형성할 때는 대응하고 있는 상기 전기자코일(150)에는 순차적으로 N극이 유도되고, 반대쪽에서도 순차적으로 A-, B-, C-, D-극을 형성하므로 인접하고 있는 상기 전기자코일(150)에는 S극이 유도된다.At this time, when the A + , B + , C + , D + poles are sequentially formed in the field coil 142, the corresponding N poles are sequentially induced in the corresponding armature coil 150, and A − may be sequentially applied to the opposite side. , B − , C − , and D − poles are formed, so that the S pole is induced in the adjacent armature coil 150.
상기 전기자코일(150)의 구성은 각각 상기 계자코일(142)에 대응하여 45도의 위상 차이로 동등하게 구성되며 최소 4쌍의 권선코일로 구성된다. 따라서 A+와 A- 극의 경우, 유도되는 상기 계자코일(142)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 12시 방향으로 가정한 0부터 6시 방향으로 가정한 180의 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자코일(150)에도 12시 방향으로 가정한 0부터 6시 방향으로 가정한 180의 필드(field)로 대응하는 반원형의 권선코일이 이루어진다.Each of the armature coils 150 is equally configured with a 45 degree phase difference corresponding to the field coils 142, and is composed of at least four pairs of winding coils. Therefore, in the case of A + and A − poles, a field of 180 that is assumed to be from 0 to 6 o'clock in which the total field flux of the field coil 142 is assumed to be at 12 o'clock. When forming the, the armature coil 150 also has a semicircular winding coil corresponding to a field of 180 assumed from 0 to 6 o'clock assumed in the 12 o'clock direction.
그리고 B+와 B-, C+와 C-, D+와 D- 극의 경우 45도의 위상 차이를 유지하여 각각의 필드(field)를 형성하게 되며 A+와 A- 극의 경우와 같은 방법으로 권선코일이 구성된다.And B + and B - in the same manner as the case of pole -, C + and C -, D + and D - if the pole maintains the 45-degree phase difference to be formed for each field (field) A + and A The winding coil is constructed.
따라서 연속적으로 회전각속도가 일정할 때 4상(four phase)의 유도기전력이 발생한다.Therefore, when the rotational angular velocity is continuously, four-phase induced electromotive force occurs.
본 발명에 있어서 작동순서의 순환구조를 살펴보면, 직류전류를 공급하기 위해서 상기 축전지(120)의 전류가 공급되고 또한 상기 외부동력장치(155)가 인위적으로 구동되어질 때 일측은 1쌍으로 이루어진 상기 직류공급회로(118)를 성형하고 타측은 상기 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형되어 있어서 가장 먼저 전류를 공급받는 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측단에서 상기 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45도의 위상차로 각각 180씩 양분되어 반원형으로 성형되어 상기 슬립디스크단자(115)에 밀착되어 회전하는 상기 정류자브라켓(114)과, 상기 정류자브러시홀더(112) 내측에 45도씩의 위상차로 4쌍이 구비되는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와, 상기 4쌍의 정류자브러시(113)가 밀착되어지는 상기 정류자편(111)과, 상기 정류자편(111)으로부터 상기 계자코일(142)로 연결되어 상기 전기자코일(150)에서 4상(four phase)의 유도기전력이 발생하게 되는 구조이다.Looking at the circulation structure of the operating sequence in the present invention, when the current of the battery 120 is supplied to supply a DC current and the external power unit 155 is artificially driven, one side of the direct current is composed of a pair On the other side, the four pairs of disk brushes 117 are molded at a phase difference of 45 degrees in the clockwise direction so that the slip disk terminal 115 and the commutator brush holder are first supplied with current. At the one end of the 112, the four pairs of short circuits 116 are respectively divided into 180 with a phase difference of 45 degrees, each of which is molded into a semi-circular shape, and the rectifier bracket 114 rotates in close contact with the slip disk terminal 115. In the rectifier brush holder 112, the four pairs of commutator brushes 113 and four pairs of commutator brushes 113 are provided in close contact with each other with a phase difference of 45 degrees. And side 111, a structure is connected to the field coil 142 from the commutator segments 111 are to the induced electromotive force of the four-phase (four phase) generated in the armature coil (150).
또한, 본 발명의 다른 구성 및 설치방법으로 도 6 내지 도 9와 같이 발전장치를 구성할 수도 있다.In addition, as another configuration and installation method of the present invention, it is possible to configure the power generation device as shown in Figs.
본 발명은 상기 계자코일(142) 및 상기 계자철심(141)을 포함한 상기 계자(140)와, 상기 전기자코일(150) 및 상기 축전지(120)는 케이싱(170)을 이용하여 독립된 장소에 분리하여 설치하고, 또한, 상기 정류자편(111)을 포함한 상기 정류자(110)와, 상기 4쌍의 정류자브러시(113) 및 상기 정류자브라켓(114)을 포함한 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 외부동력장치(155)와, 상기 정류자(110) 그리고 2쌍의 직류공급회로(118) 및 4쌍의 디스크브러시(117)를 포함한 상기 슬립디스크단자(115)는 분리하여 지지대(130)에 의해서 지상구조물에 설치할 수도 있다.According to the present invention, the field coil 142 and the field iron core 141 including the field core 141 and the armature coil 150 and the storage battery 120 are separated from each other by using a casing 170. And the commutator 110 including the commutator piece 111, the commutator brush holder 112 including the pair of commutator brushes 113, and the commutator bracket 114, and the external power. The device 155, the commutator 110 and the slip disk terminal 115 including two pairs of direct current supply circuits 118 and four pairs of disk brushes 117 are separated and the ground structure is supported by the support 130. Can also be installed in
따라서 본 발명은 직류발전기의 전압특성이 상기 외부동력장치(155)에 의해 상기 정류자(110)의 회전속도를 높이거나 상기 계자코일(142)의 수를 증가시키면 발생하는 기전력을 높일 수 있다는 점에 착안하여, Therefore, the present invention can increase the electromotive force generated when the voltage characteristic of the DC generator to increase the rotational speed of the commutator 110 or increase the number of the field coil 142 by the external power unit 155 In my opinion,
코일의 자속변화가 빠르면 빠를수록 유도전압이 상승하게 되는 점을 접목하고, 회전속도와 여자전류(excited current)가 증가함에 따라 유도전압이 상승한다는 기술과 상기 고정축(100)과 슬립(slip)되게 결합되어 상기 정류자브러시홀더(112)를 회전시키기 위해서 모터 풀리(Motor Pulley)나 로터휠(Rotor Wheel) 또는 자력 회전체(magnetic power rotor)나 풍력 & 조력터빈(Wind & Tidal Turbine)으로 구성되는 것을 포함한 상기 외부동력장치(155)를 이용하여 발전장치를 분리하여 설치 운용을 할 수 있는 기술을 이용한 것이다.The faster the change in the magnetic flux of the coil, the faster the induced voltage increases, and the technique of increasing the induced voltage as the rotational speed and the excitation current (excited current) increases and the fixed shaft 100 and slip. It is coupled to be composed of a motor pulley (Rotor Wheel) or a rotor wheel (magnetic wheel) or a magnetic power rotor (wind & Tidal Turbine) to rotate the commutator holder (112) By using the external power device 155 including the one that uses a technology that can be installed and operated by separating the power generation device.
1 : 직류발전장치
100: 고정축
110: 정류자 111: 정류자편
112: 정류자브러시홀더 113: 4쌍의 정류자브러시
114: 정류자브라켓 115: 슬립디스크단자
116: 4쌍의 단락회로 117: 4쌍의 디스크브러시 118: 1쌍의 직류공급회로
120: 축전지
130: 지지대
140: 계자 141: 계자철심 142: 계자코일 143: 코일연결선
150: 전기자코일
155: 외부동력장치
160: 출력배선
170: 케이싱1: DC generator
100: fixed shaft
110: commutator 111: commutator
112: commutator brush holder 113: 4 pairs of commutator brush
114: commutator bracket 115: slip disk terminal
116: 4 pairs of short circuits 117: 4 pairs of disk brushes 118: 1 pair of DC supply circuits
120: storage battery
130: support
140: field 141: field core 142: field coil 143: coil connection line
150: armature coil
155: external power unit
160: output wiring
170: casing
Claims (4)
발전장치의 안쪽의 계자철심(141)에 각각의 계자코일(142)이 권선된 계자(140)와,
상기 계자(140)의 일단에서 각각의 상기 계자코일(142)과 대응되도록 코일연결선(143)으로 연결되고 원형으로 배열되는 복수의 정류자편(111) 및 상기 정류자편(111)으로 구비되는 상기 정류자(110)와,
안쪽 내면에 구비되는 4쌍의 정류자브러시(113) 및 일측단에 정류자브라켓(114)을 구비하고 상기 고정축(100)에 슬립(Slip)되게 결합하여 상기 정류자편(111)의 외주면과 밀착되어 회전하게 되는 중공 원통형의 상기 정류자브러시홀더(112)와,
상기 정류자브러시홀더(112)의 일측단에서 일측면은 슬립디스크단자(115)와 맞대응하여 회전하도록 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45도의 위상 차이를 유지하여 각각 180간격으로 양분되어 각각 반원형 회로로 성형되고 일측면과 연결된 타측면은 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와 연결되어 직류전류의 연결 및 단절을 반복하도록 하는 원판형의 상기 정류자브라켓(114)과,
상기 정류자브러시홀더(112)의 안쪽 내면에는 4쌍의 브러시가 45도의 위상 차이로 구비되어 상기 정류자편(111)을 감싸고도는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와,
일측면은 1쌍의 직류공급회로(118)를 성형하고 타측면은 상기 1쌍의 직류공급회로(118)의 후면과 연결된 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45도씩 위상차로 성형되고 상기 4쌍의 단락회로(116)와 일측면이 밀착하여 붙어서 맞대응하는 원판형의 상기 슬립디스크단자(115)와,
상기 계자코일(142)의 외곽에 이격된 상태에서 상기 계자코일(142)과 대응하는 전기자코일(150)과,
상기 고정축(100)과 슬립(slip)되게 결합되어 상기 정류자브러시홀더(112)를 회전시키기 위해서 모터 풀리(Motor Pulley)나 로터휠(Rotor Wheel) 또는 자력 회전체(magnetic power rotor)나 풍력 & 조력터빈(Wind & Tidal Turbine)으로 구성되는 것을 포함한 상기 외부동력장치(155) 및:
상기 슬립디스크단자(115)와 상기 정류자브러시홀더(112) 및 상기 정류자편(111)에 직류 전기를 공급하기 위한 축전지(120)로 구성되어짐을 특징으로 하는 직류공급용 다중회로 브러시(multi-circuit brush)의 회전을 이용하는 직류발전장치.A fixed shaft 100 for fixedly coupling the commutator 110 and the commutator brush holder 112 and the external power unit 155 to be slipped;
The field 140 with each field coil 142 wound around the field core 141 inside the power generator,
The commutator is provided with a plurality of commutator piece 111 and the commutator piece 111 connected in a circle and arranged in a circle so as to correspond to each of the field coil 142 at one end of the field 140 110,
Four pairs of commutator brushes 113 and commutator brackets 114 provided at one inner end thereof are provided on the inner surface, and are coupled to the fixed shaft 100 so as to be slipped to be in close contact with the outer circumferential surface of the commutator piece 111. The commutator brush holder 112 of the hollow cylindrical to be rotated,
At one end of the commutator brush holder 112, one side is divided into 180 pairs of two short circuits 116 each having a phase difference of 45 degrees so as to rotate in response to the slip disk terminal 115. The other side formed of a circuit and connected to one side is connected to the four pairs of commutator brushes 113 and the disc shaped rectifier bracket 114 to repeat connection and disconnection of a DC current,
Four pairs of brushes are provided on the inner inner surface of the commutator brush holder 112 with a 45 degree phase difference to surround the commutator pieces 111 and the four pairs of commutator brushes 113;
One side forms a pair of DC supply circuits 118 and the other side forms four pairs of disk brushes 117 connected to the rear surface of the pair of DC supply circuits 118 with a phase difference of 45 degrees each in a clockwise direction. And the four pairs of short circuit 116 and the one side is in close contact with the disk-shaped slip disk terminal 115,
An electric magnetic coil 150 corresponding to the field coil 142 and spaced apart from the outside of the field coil 142,
A motor pulley or a rotor wheel or a magnetic power rotor or wind power &<> coupled to the fixed shaft 100 to slip to rotate the commutator brush holder 112. The external power unit 155 and comprising an tidal turbine (Wind & Tidal Turbine):
Multi-circuit for the DC supply, characterized in that the slip disk terminal 115, the commutator brush holder 112 and the storage battery 120 for supplying direct current to the commutator piece 111 DC generator using the rotation of the brush.
직류발전장치(1)의 안쪽에 다수의 상기 계자철심(141)에 상기 계자코일(142)이 각각 권선되고, 상기 계자코일(142)과 상기 전기자코일(150)의 작용으로 계자자극(magnetic pole)의 잔류자기(residual magnetism)로부터 자체에서 발생시킨 전류를 공급받거나 축전지(120)의 전류를 공급받아 고정된 상기 슬립디스크단자(115)와 밀착되어 회전하는 상기 정류자브라켓(114)을 지나 상기 정류자브러시홀더(112)의 내측면에 4쌍이 각각 45도의 위상 차이를 유지한 상기 4쌍의 정류자브러시(113)로 통과하여 운모편에 의해 서로 절연된 쐐기 모양의 상기 정류자편(111)에 도달하고, 상기 고정축(100)에 고정된 상기 정류자편(111)과 밀착된 상기 4쌍의 정류자브러시(113)가 각각 45도의 위상 차이로 연결 및 단절이 반복되게 회전하면서 상기 계자철심(141)에게 계자자속(界磁磁束)을 형성시켜, 45도의 위상 차이로 각각 N극과 S극을 순차적으로 발생시키게 되고, 상기 계자철심(141)와 대응되는 상기 전기자코일(150)에게도 순차적인 45도의 위상 차이로 반대되는 극성의 자력이 유도되도록 하여 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 구성되어짐을 특징으로 하는 직류공급용 다중회로 브러시(multi-circuit brush)의 회전을 이용하는 직류발전장치.
The method of claim 1,
The field coils 142 are wound around the plurality of field cores 141 inside the DC power generator 1, and magnetic field poles are caused by the action of the field coils 142 and the electric coils 150. The rectifier is passed through the commutator bracket 114 that is in close contact with the slip disk terminal 115 fixed by receiving current generated by itself from the residual magnetism of () or supplied with current of the battery 120. On the inner surface of the brush holder 112, four pairs pass through the four pairs of commutator brushes 113 each having a 45 degree phase difference to reach the wedge-shaped commutator pieces 111 insulated from each other by mica pieces. , The four pairs of commutator brushes 113 in close contact with the commutator pieces 111 fixed to the fixed shaft 100 are connected to the field core 141 while the connection and disconnection are repeatedly rotated at a phase difference of 45 degrees. To form a magnetic field flux In order to generate the N pole and the S pole, respectively, with the phase difference of 45 degrees, the magnetic force of the opposite polarity is induced to the electric coil 150 corresponding to the field iron core 141 with the sequential 45 degree phase difference. DC power generator using a rotation of a multi-circuit brush for direct current supply, characterized in that configured to generate a four-phase induced electromotive force.
상기 계자코일(142)이 각각 감겨진 다수개의 상기 계자철심(141)을 구비하는 상기 계자(140)와, 상기 계자(140)의 외측에 이격된 상태에서 감싸도록 형성된 상기 전기자코일(150) 및 상기 축전지(120)는 케이싱(170)을 이용하여 독립된 장소에 분리 설치하고, 상기 계자코일(142)과 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 상기 정류자편(111)을 구비하는 상기 정류자(110)와, 중공 원통형의 안쪽에 2쌍의 정류자브러시(113)를 구비하며 양측면에 2쌍 이상의 단락회로(116)을 구비한 상기 정류자브라켓(114)과, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합되어 회전시키기 위한 상기 외부동력장치(155)와, 직류전류를 공급하기 위해 상기 정류자(110) 그리고 상기 정류자브러시홀더(112)의 상기 정류자브라켓(114) 사이에서 결합되어지는 일측은 1쌍 이상으로 이루어진 상기 직류공급회로(118)를 성형하고 타측은 2쌍 이상의 브러시를 구비한 상기 디스크브러시(117)가 시계방향으로 균등한 위상차로 성형된 상기 슬립디스크단자(115)는 별도의 구조물로 분리 설치되는 것을 특징으로 하는 직류공급용 다중회로 브러시(multi-circuit brush)의 회전을 이용하는 직류발전장치.The method of claim 1,
The field coil 142 having the plurality of field cores 141 wound around the field coil 142, and the armature coil 150 formed to surround the outside of the field 140. The storage battery 120 is installed in an independent place by using a casing 170, the commutator 110 having a plurality of the commutator piece 111 is arranged in a circle connected in one-to-one with the field coil 142. And a commutator bracket 114 having two pairs of commutator brushes 113 inside the hollow cylinder and two or more pairs of short circuits 116 on both sides thereof, and the commutator brush holders 112. One side coupled between the external power device 155 for rotation and the commutator bracket 114 of the commutator 110 and the commutator brush holder 112 to supply a DC current is made of one or more pairs. The direct current The slip disk terminal 115 formed by forming the rapid circuit 118 and the disk brush 117 having two or more pairs of brushes on the other side with an equal phase difference in the clockwise direction is separated and installed as a separate structure. DC generator using the rotation of a multi-circuit brush for direct current.
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