KR102081454B1 - 다중브러시를 이용한 직류발전장치 - Google Patents
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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 정류자편(111)과 밀착되도록 안쪽 벽면에 각각 45°의 위상차를 두고 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하는 정류자브러시홀더(112)와, 케이싱(170)에 고정되어 정류자디스트리뷰터(114)와 밀착하여 붙어서 맞대응 하는 원판형의 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합되어 회전시키기 위한 상기 DC모터(2)에 의한 직류발전장치를 제공하기 위한 것이며, 본 발명은 종래의 직류발전기의 역발상으로 상기 계자(140)와 상기 정류자(110)를 회전시키지 않고 고정축에 슬립(slip)되게 결합되며 동시에 상기 모터회전축(101)에 고정되게 결합된 상기 브러시홀더브라켓(119)을 상기 DC모터(2)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.
본 발명의 또 다른 실시에서, 상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)의 직렬결합 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)의 직렬결합 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 이용하여 상기 전기자(250)와 상기 계자(240)와 분리되도록 구성하여 상기 배전부하우징(230)에 설치한다.
상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)이 DC전류(281)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 상기 브러시(213)에 의해 상기 제1정류자(210a) 에 DC전류(281)가 연결되어지고, 상기 코일연결선(243)에 의해서는 상기 계자코일(242)에 전달되고, 상기 코일연결선(253)에 의해서 상기 전기자코일(252)에게로 연결되어진다.
상기 중공형슬립링(205b)은 DC전류(221)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 중공형슬립링(205b)의 내측이 회전되면서 상기 DC전류(221)가 연결되어지고, 상기 코일연결선(243)에 의해서는 상기 계자코일(242)에 전달되고, 상기 코일연결선(253)에 의해서 상기 전기자코일(252)에게로 연결되어진다.
따라서 서로 대응되는 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상응되는 상기 계자철심(241)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(252)에 연결된 출력배선(260)을 통해 기전력이 도출되며, 이동수단의 구동장치에 공간의 활용성이 좋으며, 제작 설치 및 이용이 간편한 매우 유용한 발명인 것이다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)의 직렬결합 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)의 직렬결합 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 이용하여 상기 전기자(250)와 상기 계자(240)와 분리되도록 구성하여 상기 배전부하우징(230)에 설치한다.
상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)이 DC전류(281)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 상기 브러시(213)에 의해 상기 제1정류자(210a) 에 DC전류(281)가 연결되어지고, 상기 코일연결선(243)에 의해서는 상기 계자코일(242)에 전달되고, 상기 코일연결선(253)에 의해서 상기 전기자코일(252)에게로 연결되어진다.
상기 중공형슬립링(205b)은 DC전류(221)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 중공형슬립링(205b)의 내측이 회전되면서 상기 DC전류(221)가 연결되어지고, 상기 코일연결선(243)에 의해서는 상기 계자코일(242)에 전달되고, 상기 코일연결선(253)에 의해서 상기 전기자코일(252)에게로 연결되어진다.
따라서 서로 대응되는 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상응되는 상기 계자철심(241)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(252)에 연결된 출력배선(260)을 통해 기전력이 도출되며, 이동수단의 구동장치에 공간의 활용성이 좋으며, 제작 설치 및 이용이 간편한 매우 유용한 발명인 것이다.
Description
본 발명은 다중브러시를 이용한 직류발전장치에 관한 것으로,
더욱 상세하게는 DC모터는 회전하는 DC모터회전축의 일측단이 블레이드와 결합되고, 타측단은 브러시홀더브라켓에 고정되도록 결합되며, 상기 DC모터회전축의 외주면에는 계자형 회전자로 구성되고 고정자와 대응하는 바깥쪽은 전기자형 고정자로 구성된다.
직류발전장치는 종래의 직류발전기와 다르게 회전자와 고정자가 모두 비회전하는 구조이며, 고정축 외주면에 성형된 계자에는 계자철심과 각각의 계자코일이 구비되고, 상기 계자와 대응해서 바깥에 성형하는 전기자는 전기자 철심과 전기자코일이 구비되고, 상기 고정축에는 축전지로부터 전원을 공급받는 슬립디스크단자가 슬립되도록 결합되고 정류자편으로 구비된 정류자가 고정되게 결합된다.
상기 정류자의 외곽에는 정류자디스트리뷰터와 4쌍의 정류자브러시 및 브러시홀더브라켓을 포함한 정류자브러시홀더가 구성된다.
상기 정류자디스트리뷰터는 4쌍의 단락회로로 성형되어 상기 슬립디스크단자와 밀착하면서 회전된다.
상기 4쌍의 정류자브러시는 상기 정류자브러시홀더의 내측 면에 성형되어 상기 정류자편과 밀착하면서 회전된다.
상기 브러시홀더브라켓은 축을 결합하기 위해 중공(中空)이 성형되며 일측이 상기 고정축 끝단에 슬립(Slip)하게 결합되고 타측은 상기 DC모터 회전축 끝단에 고정되도록 결합된다.
따라서 종래의 발전기에서 회전시키던 상기 계자와 상기 정류자는 고정시켜놓고 상기 정류자디스트리뷰터와 상기 4쌍의 정류자브러시 및 상기 브러시홀더브라켓으로 구성된 상기 정류자브러시홀더를 대신해서 회전할 수 있도록 하는 것이 핵심이다.
상기 축전지의 DC전류가 공급되어 상기 DC모터가 인위적으로 구동될 때, 상기 1쌍의 직류공급회로와 상기 4쌍의 디스크브러시로 성형된 슬립디스크단자도 동시에 상기 축전지로부터 DC전류를 공급받으면서 맞대응하고 있는 상기 정류자디스트리뷰터 및 상기 4쌍의 정류자브러시에게 DC전류의 연결과 단락을 반복시킴으로써, 상기 4쌍의 정류자브러시와 접속되는 상기 정류자편에 의해서 상기 계자철심에 자력을 순차적으로 유도하고, 상기 계자철심과 대응하도록 이격되어 권선된 전기자코일에는 상기 계자철심과 반대되는 극성의 자력이 순차적으로 유도되도록 함으로써 원하는 기전력을 얻을 수가 있다. 그러므로 모터가 전기기기의 본래의 사용목적과 더불어서 가벼운 정류자브러시홀더를 회전시켜 회전에너지의 재이용이 가능한 자가발전장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시로써, 본 발명은 외부에 있는 발전부하우징의 내부공간에 전기자를 구성하고 상기 전기자의 안쪽에 계자를 설치하여 결합하며, 이와 별도로 배전부하우징의 안쪽에 제1정류자와 제2정류자를 직렬로 결합하거나 또는 상기 제1정류자와 브러시형슬립링을 직렬로 결합하거나 또는 중공형슬립링으로 설치하는 것이다.
먼저, 브러시를 좌우로 1개씩 구비한 브러시홀더를 이용하여 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링에 밀착하여 회전하면서 DC전류를 공급하여 상기 발전부의 상기 계자코일에 기자력을 형성시켜 상기 전기자로부터 기전력을 생산할 수 있는 구상이며,
다음은, 상기 계자코일과 동일한 수만큼의 입출력 분배회로를 가진 상기 중공형슬립링을 설치하여 일측 회로에 DC전류를 공급하여 상기 발전부의 상기 계자코일에 기자력을 형성시켜 상기 전기자로부터 기전력을 생산할 수 있는 직류발전장치에 관한 것이다.
상기 브러시홀더는 브러시홀더회전체를 이용하여 DC모터축의 구동에 의해 회전하게 된다.
상기 브러시홀더를 사용하지 않은 상기 중공형슬립링은 내측이 DC모터축과 결합되어 직접 회전하게 된다.
즉, 기존에 큰문제가 되었던 무거운 로터와 정류자를 함께 회전시킬 때 많은 외부동력을 줄이고, 상기 로터와 상기 정류자의 고정축을 분리하여 코일연결선으로 위치와 거리에 관계없이 연결함으로써 지상과 지하에 분리 설치할 수가 있으므로 이용편리성과 설치의 유용성을 증가시키는 발전장치에 관한 것이다.
종래의 회전계자형 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 상기 스테이터 권선(stator coil) 내에 전류를 유도하게 된다.
그리고 종래의 직류발전기의 전압특성이 상기 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 상기 로터(즉, 계자)와 상기 스테이터(즉, 전기자)및 상기 정류자(commutator)를 모두 회전시키지 않고, 반대되는 운동구조의 역발상으로써 종래의 슬립링을 대체하기 위해 일측면에는 상기 1쌍의 직류공급회로가 성형되어 타측면과 연결되는데 타측면에는 상기 4쌍의 디스크브러시가 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 원을 그리며 성형된 상기 슬립디스크단자를 발명하였고,
상기 슬립디스크단자와 맞대응하여 회전하도록 양면이 상기 4쌍의 단락회로가 각각 45°의 위상 차이를 유지하여 각각 180°간격으로 양분되어 각각 반원형 회로로 성형되고 브러시연결선으로 상기 4쌍의 정류자브러시와 연결되어 전류의 공급 및 단절을 반복하도록 하는 원판형의 상기 정류자 디스트리뷰터를 발명하였으며, 중량이 가벼운 상기 정류자브러시홀더를 상기 DC모터에 의해 회전시킴으로써 종래의 상기 로터(rotor)를 회전시키는 것보다 외부 동력에너지를 매우 절약하며, 4상(four phase)의 유도기전력이 발생됨으로써 종래의 직류발전기가 발생하는 기전력의 크기와 효율을 높게 증가시킬 수 있는 자가발전기술을 접목하고 이용한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 먼저 종래의 발전기에서 사용하던 계자와 전기자 및 정류자(commutator)를 모두 회전시키지 않고, 반대되는 운동구조의 역발상으로써 기존의 상기 정류자를 상기 제1정류자와 상기 제2정류자를 직렬결합 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링을 직렬로 결합하여 브러시를 회전시켜 상기 DC전류의 공급 및 단락을 반복하여 상기 계자코일과 상기 전기자코일에 상호 반대되는 극성의 자력이 교번하여 유도되도록 하였다.
그리고 상기 중공형슬립링 만을 이용하여 상기 DC전류의 공급 및 단락을 반복하여 상기 계자코일과 상기 전기자코일에 상호 반대되는 극성의 자력이 교번하여 유도되도록 하였다.
따라서 계자철심(141)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼 필드(field)까지 유도기자력이 발생하는 점을 착안하여 상기 중공형슬립링의 내측을 직접 회전시키거나, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자를 직렬로 구성한 후 이를 고정시켜놓고 상기 브러시가 좌우측에 1개씩 성형된 상기 브러시홀더를 회전시킴으로써 종래의 발전기가 매우 무거운 로터(rotor)와 정류자를 회전시키는 것보다 상대적으로 매우 가벼운 상기 브러시홀더 만을 회전시킴으로써 외부동력을 절약 할 수가 있으며 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 원하는 유도기전력이 발생될 수 있도록 하였다.
그러므로 상기 계자코일과 동일한 수만큼의 분배회로를 가진 상기 중공형슬립링에게는 일측 회로에 계자극 발생의 일정부위와 전기자코일의 일정부위에 DC전류를 공급하여 상기 DC전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심은 계자극수 만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 하였다.
또한, 각각 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 브러시에 의해 상기 제2정류자 또는 상기 브러시형슬립링을 통해서 상기 계자코일에 각각 계자극수 만큼의 위상 차이로 상기 DC전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심은 계자극수 만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 하였다.
이때 상기 계자철심과 맞대응하고 있는 상기 전기자코일에도 상기 전기자의 극수만큼 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도되고 상기 계자철심의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 일정한 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자철심에도 동일한 필드(field)로 대응하는 권선코일을 구성하도록 하였다.
그러므로 중량이 가벼운 상기 정류자브러시홀더를 상기 DC모터에 의해 회전시키거나 상기 중공형슬립링이나 풀리(Pulley) 또는 블레이드(Blade)로 회전시킴으로써 종래의 상기 로터(rotor)와 정류자(commutator)를 모두 회전시키는 것보다 외부 동력에너지를 매우 절약하며, 원하는 유도기전력이 발생됨으로써 종래의 직류발전기가 발생하는 기전력의 크기와 효율을 높게 증가시킬 수 있는 기술을 접목하고 이용한 것이다.
종래의 회전계자형 직류발전기는 전류를 발생시키기 위해서는 동력원에 의해 상기 로터(rotor)와 상기 정류자(commutator)를 강제로 회전시켜야 하는 것이어서 매우 무거운 중량을 갖는 상기 로터(rotor)와 상기 정류자(commutator)를 회전시키기 위해 소요되는 동력에너지의 낭비는 물론 마찰 및 기타 요인들에 의한 효율이 떨어지는 단점을 갖는다.
따라서 본 발명은 종래의 회전계자형 발전기와 다르게 상기 로터(rotor)와 상기 정류자(commutator)가 모두 비회전하는 방식을 이용하여 기존의 축을 고정시키도록 하고,
상기 고정축 외주면에 상기 계자철심과 각각의 상기 계자코일이 구비된 상기 계자를 구성하도록 하고,
상기 계자와 대응해서 바깥에는 상기 전기자 철심과 상기 전기자코일이 구비된 상기 전기자를 구성하도록 하고,
상기 고청축의 일측단에 상기 정류자편으로 성형된 상기 정류자는 고정되게 결합하도록 하고,
상기 고정축에는 상기 축전지로부터 전원을 공급받는 상기 슬립디스크단자의 중심부를 부싱을 이용하여 상기 고정축과 슬립(slip)하게 결합하고,
상기 정류자의 외곽에 사기 정류자브러시홀더를 결합하도록 하고,
상기 정류자브러시홀더는 일측면이 상기 정류자디스트리뷰터를 구비하고 내측 면은 상기 4쌍의 정류자브러시를 구비하며, 타측면은 상기 브러시홀더브라켓을 형성하도록 하고,
상기 정류자디스트리뷰터는 상기 슬립디스크단자와 밀착하도록 중심부에 부싱을 이용하여 상기 고정축과 슬립(slip)하게 결합하고,
상기 브러시홀더브라켓의 일측면은 상기 정류자브러시홀더의 측면과 결합시키고, 내주면은 축을 삽입할 수 있도록 성형하여 상기 직류발전장치의 상기 고정축 끝단에 부싱을 이용하여 슬립(Slip)하게 결합하도록 하고,
상기 DC모터 회전축 끝단에는 고정되도록 결합하여 축간 중심선의 상호 분절요소를 최소화 시키도록 하는 과제를 해결하려고 한다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 본 발명은 상기 전기자와 상기 계자 및 상기 정류자(commutator)가 모두 비회전하는 방식을 이용하여 고정시키도록 구성하고,
그리고 상기 계자와 상기 제1정류자를 동일한 고정축a에 결합하여 일체형으로 구성하거나, 상기 계자와 상기 제1정류자를 각각의 고정축b에 결합하여 분리형으로 구성하고,
상기 제2정류자 또는 상기 중공형슬립링은 중심부가 중공으로 성형되어 상기 제2베어링의 외주면과 결합하고,
먼저, 일체형의 경우는 상기 계자철심과 상기 계자코일이 구비된 상기 계자를 구성하고, 상기 계자와 대응해서 바깥에는 상기 전기자철심과 상기 전기자코일이 구비된 상기 전기자를 구성하며, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링 그리고 상기 DC모터와 배전부냉각팬을 모두 함께 설치하고,
그리고 분리형의 경우는 상기 발전부하우징의 내부공간에 상기 계자철심과 상기 계자코일이 구비된 상기 계자를 구성하고 상기 계자와 대응하는 상기 전기자철심과 상기 전기자코일이 구비된 상기 전기자를 구성하며, 상기 계자와 상기 전기자는 상기 발전부하우징에 결합하여 분리 설치하고, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링은 상기 배전부하우징 안에 분리 설치하며, 상기 DC모터와 배전부냉각팬은 동력부하우징 안에 설치하고,
상기 제1정류자는 중심부를 중공으로 성형하여 일체형의 경우에는 고정축a과 결합하여 정지하도록 하고, 분리형의 경우에는 고정축b 및 배전부블라켓a와 결합하여 정지하도록 하고,
또는 상기 제2정류자 및 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링의 중심부를 중공으로 성형하여 상기 제2베어링의 외주면에 삽입되고, 배전부블라켓b와 결합하여 정지하도록 하고,
상기 브러시를 1개씩 좌우로 상기 계자 극수만큼 설치한 상기 브러시홀더는 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 사이에 설치하며, 상기 브러시홀더회전체의 일측과 결합시켜 상기 DC모터 또는 외부동력으로 회전하도록 하며,
상기 브러시홀더를 사용하지 않은 상기 중공형슬립링은 내측이 DC모터축과 결합되어 직접 회전하도록 하며,
상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링을 이용하는 경우, 상호 마주보도록 직렬로 구성하고, 상기 브러시홀더가 회전할 때 상기 브러시에 의해 Plus(+)와 Minus(-) 전류가 각각 상기 계자 극수만큼의 위상차로 공급과 단락을 반복할 수 있도록 하고,
상기 중공형슬립링 만을 이용하는 경우, 상기 계자코일과 동일한 수의 분배회로를 성형하고, 상기 중공형슬립링의 내측 로터가 회전할 때 Plus(+)와 Minus(-) 전류가 각각 상기 계자 극수만큼의 위상차로 공급과 단락을 반복할 수 있도록 하고,
그러므로 상기 코일연결선에 의해서 상기 Plus(+) 및 상기 Minus(-) 전원을 상기 제2정류자 및 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링의 스테이터에게 상기 계자 극수만큼 결선하고,
상기 브러시홀더 및 상기 중공형슬립링을 회전시키기 위해서는 상기 DC모터 또는 상기 외부동력이 필요하게 되며, 상기 계자코일과 상기 전기자코일에 상기 DC전류를 공급하기 위한 축전지가 구비된다.
단, 상기 브러시홀더를 회전시키는데 필요한 상기 DC모터를 대체하는 방법으로는 풀리(Pulley), 블레이드(Blade), 로터 휠(Rotor Wheel), 자력 회전체(magnetic power rotor) 등을 사용한다.
따라서 본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 회전계자형 발전기에서 반드시 회전축에서 회전시켜야만 발전이 가능하던 상기 계자(rotor)를 본 발명에서는 상기 계자코일이 각각 권선된 상기 계자철심을 구성하여 회전하지 않도록 하고, 상기 계자코일과 상기 정류자편은 각각 코일연결선에 의해 연결되고, 일측면은 상기 1쌍의 직류공급회로를 성형하고 타측면은 상기 4쌍의 디스크브러시가 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 성형된 상기 슬립디스크단자가 구성되고, 상기 슬립디스크단자는 상기 정류자브러시홀더의 일측단에 상기 4쌍의 단락회로로 구비된 상기 정류자 디스트리뷰터가 회전하면서 접속되고, 상기 정류자브러시홀더의 안쪽에 구비된 상기 4쌍의 정류자브러시가 상기 정류자 디스트리뷰터와 브러시연결선으로 연결되어 상기 정류자편과의 접속과 단락을 통해서 상기 계자코일에 직류를 공급할 수 있도록 함으로써 각각의 상기 계자철심에는 상기 4쌍의 단락회로에 의해서 순차적으로 기자력을 유도하고 이로 인해 상기 계자철심과 대응하고 있는 상기 전기자코일에는 상기 계자철심과 반대되는 극성의 전자력이 순차적으로 유도되도록 하여, 상기 전기자코일에서 전자력의 발생과 소멸을 반복시키면서 기전력이 발생하도록 한다.
또한, 본 발명은 도6에서와 같이 상기 직류발전장치는 상기 계자와 상기 전기자 및 상기 정류자 그리고 상기 DC모터까지 직렬로 연결하여 일체형으로 구성하거나, 또한 도7에서와 같이 고정축a 및 고정축b로 나누어 분리형으로 설치할 수가 있는데 분리형은 상기 계자와 상기 전기자 및 상기 축전지는 캐비닛을 이용하여 독립된 장소에 분리해서 설치할 수 있고, 나머지 상기 정류자와, 상기 슬립디스크단자와, 상기 정류자 디스트리뷰터와, 상기 정류자브러시홀더와, 상기 브러시홀더브라켓과, 상기 DC모터는 케이싱을 이용하여 별도의 분리형 구조물로 설치한다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 본 발명은 상기 브러시를 구비한 상기 브러시홀더가 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링의 직렬방식에 상기 DC전류를 공급해야 하고 이를 이어받아 상기 계자코일과 상기 전기자코일에게 공급해야하므로 전달매개체인 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링이 조를 이루며 직렬로 결합될 수 있다.
상기 제1정류자와 상기 제2정류자는 동일한 모양과 정류자편으로 성형할 수 있다.
상기 브러시형슬립링은 상기 계자의 극수만큼의 분배회로를 성형할 수 있다.
상기 중공형슬립링은 상기 계자코일의 개수대로 분배회로를 성형할 수 있다.
상기 제1정류자는 절연체인 배전부브라켓a로 결합하여 지지할 수 있다.
상기 제2정류자 및 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링은 절연체인 배전부브라켓b로 결합하여 지지할 수 있다.
상기 제2정류자는 상기 제1정류자의 정류자편을 그대로 성형하고, 각 극마다 Plus(+)와 Minus(-)가 각각
상기 계자 및 상기 전기자의 극수만큼의 위상차로 마주하도록 하여 상기 브러시홀더가 회전될 때 각 상기 브러시마다 상기 DC전류의 공급과 단락을 반복할 수 있도록 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼을 등분하여 결선할 수 있다.
상기 브러시형슬립링은 상기 계자의 극수만큼의 분배회로를 성형하고, 각 극마다 Plus(+)와 Minus(-)가 각각 상기 계자 및 상기 전기자의 극수만큼의 위상차로 마주하도록 하여 상기 브러시홀더가 회전될 때 각 상기 브러시마다 상기 DC전류의 공급과 단락을 반복할 수 있도록 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼을 등분하여 결선할 수 있다.
상기 중공형슬립링은 상기 계자코일과 동일한 개수의 분배회로를 성형하고, 각 회로마다 Plus(+)와 Minus(-)가 각각 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 위상차를 갖도록 하여 상기 중공형슬립링의 내측이 회전될 때 각 분배회로마다 상기 DC전류의 공급과 단락을 반복할 수 있도록 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼을 등분하여 성형할 수 있다.
상기 브러시홀더지지대는 브러시홀더회전체를 이용하여 일측이 상기 DC모터축과 결합하여 회전될 수 있다.
상기 DC전류 공급선과 출력배선은 상기 배전부브라켓b를 관통하여 외부로 도출할 수 있다.
상기 계자와 상기 전기자를 상기 발전부하우징 안에 독립적으로 결합할 수 있다.
상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링을 상기 배전부하우징 안에 독립적으로 결합할 수 있다.
상기 계자코일로부터 상기 제1정류자 또는 상기 중공형슬립링의 스테이터회로단자에게 연결되는 코일연결선은 거리에 관계없이 근거리에 설치할 수 있다.
또한, 상기 제2정류자 또는 상기 중공형슬립링의 로터회로단자로부터 상기 전기자에게 연결되는 코일연결선도 위치에 관계없이 근거리에 설치할 수 있다.
본 발명은 종래의 발전기가 1쌍의 브러시만을 이용한 반면에 상기 1쌍의 직류공급회로와 상기 4쌍의 디스크브러시를 양면에 성형한 상기 슬립디스크단자와, 일측면에 상기 4쌍의 단락회로를 가진 상기 정류자 디스트리뷰터 및 상기 4쌍의 정류자브러시를 가진 상기 정류자브러시홀더를 이용하여 직류전류의 연결과 단절을 반복함으로써 종래의 발전장치에 비해서 외부동력에너지 공급을 최소화하면서도 고효율의 기전력을 제공할 수 있는 매우 유용한 직류발전장치이다.
즉, 본 발명은 외부 회전동력을 줄이고 고효율의 직류를 얻기 위한 역발상으로 상기 계자와 상기 정류자를 회전시키지 않고, 일측을 상기 고정축 끝단에 슬립(slip)되게 결합하고, 타측은 상기 DC모터 회전축 끝단에 고정되게 결합하여 상기 정류자브러시홀더를 상기 DC모터에 의해 가볍게 회전시켜 외부동력 및 에너지 낭비가 없도록 하며, 상기 전기자코일에 상기 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 제품의 소비에너지를 동시에 재생에너지로 변환할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
또한, 상기 정류자브러시홀더를 회전시키기 위해서 DC모터 이외에 로터 휠(Rotor Wheel) 또는 자력 회전체(magnetic power rotor)나 터빈(Turbine) 등의 동력장치로 대체하여 발전장치로 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 종래의 발전기가 상기 계자와 상기 정류자를 동시에 회전시키는데, 본 발명은 상기 계자와 상기 정류자를 회전시키지 않고, 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 상기 브러시를 구비한 상기 브러시홀더를 회전시키거나 상기 중공형슬립링의 내측을 회전시켜 상기 DC전류의 공급과 단절을 반복하여 계자극을 만들어 줌으로써 종래의 발전장치에 비해서 외부동력에너지 공급을 최소화하면서도 상기 전기자코일에 원하는 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 고효율의 기전력을 제공할 수 있는 매우 유용한 직류발전장치이다.
그리고 상기 전기자와 상기 계자는 상기 발전부하우징의 내부공간에 구성하여 별도로 설치가 가능하고, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링은 상기 배전부하우징의 내부공간에 별도로 설치하고 독립적으로 구성하므로 산업용으로 활용성이 매우 많다.
1 - 본 발명의 슬립디스크단자 참고도
도 2 - 본 발명의 정류자디스트리뷰터 참고도
도 3 - 본 발명의 브러시홀더브라켓의 구성도 및 사시도
도 4 - 본 발명의 정류자브러시홀더 구성도
도 5 - 본 발명의 분리 사시도
도 6 - 본 발명의 모터와 블레이드를 이용한 일체형 직류발전장치의 개략적인 구성도
도 7 - 본 발명의 모터와 블레이드를 이용한 분리형 직류발전장치의 개략적인 구성도
도 8 - 본 발명의 계자와 전기자 간의 참고도
도 9 - 본 발명의 출력곡선 참고도
도 10 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자를 이용한 일체형 구성도
도 11 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자를 이용한 분리형 구성도
도 12 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자의 결합 참고도
도 13 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자의 단면도
도 14 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b를 이용한 일체형 구성도
도 15 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b를 이용한 분리형 구성도
도 16 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b의 결합 참고도
도 17 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b의 단면도
도 18 - 본 발명의 슬립링b의 참고도
도 19 - 본 발명의 슬립링a를 이용한 일체형 구성도
도 20 - 본 발명의 슬립링a를 이용한 분리형 구성도
도 21 - 본 발명의 슬립링a의 단면도
도 22 - 본 발명의 슬립링a의 참고도
도 23 - 본 발명의 계자코일와 전기자코일의 결선도
도 2 - 본 발명의 정류자디스트리뷰터 참고도
도 3 - 본 발명의 브러시홀더브라켓의 구성도 및 사시도
도 4 - 본 발명의 정류자브러시홀더 구성도
도 5 - 본 발명의 분리 사시도
도 6 - 본 발명의 모터와 블레이드를 이용한 일체형 직류발전장치의 개략적인 구성도
도 7 - 본 발명의 모터와 블레이드를 이용한 분리형 직류발전장치의 개략적인 구성도
도 8 - 본 발명의 계자와 전기자 간의 참고도
도 9 - 본 발명의 출력곡선 참고도
도 10 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자를 이용한 일체형 구성도
도 11 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자를 이용한 분리형 구성도
도 12 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자의 결합 참고도
도 13 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자의 단면도
도 14 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b를 이용한 일체형 구성도
도 15 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b를 이용한 분리형 구성도
도 16 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b의 결합 참고도
도 17 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b의 단면도
도 18 - 본 발명의 슬립링b의 참고도
도 19 - 본 발명의 슬립링a를 이용한 일체형 구성도
도 20 - 본 발명의 슬립링a를 이용한 분리형 구성도
도 21 - 본 발명의 슬립링a의 단면도
도 22 - 본 발명의 슬립링a의 참고도
도 23 - 본 발명의 계자코일와 전기자코일의 결선도
이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 DC모터(2)는 회전하는 상기 DC모터 회전축(101)의 외주면에 상기 회전자(21)를 구성하고 상기 회전자(21)와 대응하는 바깥쪽은 상기 고정자(22)를 구성한다. 상기 DC모터 회전축(101)의 일측단은 상기 블레이드(155)를 결합하고, 타측단은 상기 브러시홀더브라켓(119)에 삽입되도록 결합하며, 상기 케이싱(170)을 이용하여 일측면을 상기 슬립디스크단자(115)의 가장자리와 결합하며, 상기 케이싱(170) 속에 상기 정류자와, 상기 정류자브러시홀더 및 상기 DC모터를 직렬로 결합시킨다.
상기 직류발전장치는 상기 고정축(100)의 외주면에 상기 계자코일(142)이 감겨진 상기 계자철심(141)을 구비하는 상기 계자(140)와, 상기 계자(140)의 외측에 이격된 상태에서 감싸도록 형성된 상기 전기자코일(152)과, 상기 계자코일(142)과 각각 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 상기 정류자편(111)으로 구비되는 상기 정류자(110)와, 중공원통형의 내측에 상기 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하며 일측면에는 상기 정류자디스트리뷰터(114)를 구비하고 타측면에는 상기 브러시홀더브라켓(119)을 구비한 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합하여 회전시키기 위한 상기 DC모터(2)와, 상기 정류자(110)와 상기 정류자 디스트리뷰터(114) 사이에서 직류전류를 공급하기 위해 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 슬립디스크단자(115)에 직류전류를 공급하기 위한 상기 축전지(120)를 구성한다.
그리고 본 발명은 기존의 직류발전기와 다르게 슬립링을 대체하기 위해서 도 1과 같이 일측면에는 상기 1쌍의 직류공급회로(118)와 타측면에는 상기 4쌍의 디스크브러시(117)가 서로 내부적으로 연결되며 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 성형되어 상기 슬립디스크단자(115)를 구성한다.
상기 슬립디스크단자(115)는 중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합되고 상기 축전지(120)로부터 전압을 공급받는다.
그리고 본 발명은 도 2 내지 도 7과 같이 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측단에 상기 정류자 디스트리뷰터(114)를 구비하고, 타측면은 상기 브러시홀더브라켓(119)을 구비하며, 안쪽에는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)가 상기 정류자편(111)을 밀착하면서 감싸고도는 형태이며, 상기 케이싱(170)에 고정된 상기 슬립디스크단자(115)는 스프링을 통해서 상기 정류자브러시홀더(112)의 측면에 있는 상기 정류자 디스트리뷰터(114)과 접촉이 향상될 수 있도록 구성한다.
상기 정류자디스트리뷰터(114)는 중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 일측면에 상기 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45°의 위상차로 각각 180°씩 양분되어 반원형으로 성형되고 타측면에서 브러시연결선(113a)을 이용하여 상기 정류자브러시(113)와 연결된다.
상기 정류자브러시(113)는 상기 정류자브러시홀더(112)의 내측 면에 상기 4쌍의 정류자브러시(113)를 각각 45°씩의 위상차로 성형한다.
상기 브러시홀더브라켓(119)은 요철 디자인으로 중심부는 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(Slip)하게 결합하도록 하고, 상기 DC모터 회전축(101)과 고정되게 결합한다.
상기 DC모터 회전축(101) 끝단에는 고정되도록 결합하며, 가장자리는 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측면과 결합해서 상기 DC모터회전축(101)의 회전력을 이용하도록 구성한다.
본 발명은 도 8 및 도 9와 같이 각각 45°의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)에 의해 상기 정류자편(111)을 통해서 상기 계자코일(142)에 순차적으로 A+와 A-, B+와 B-, C+와 C-, D+와 D-극이 형성되도록 각각 45°의 위상 차이로 전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심(141)에게 각각 순차적인 45°의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 한다.
이때 상기 계자철심(141)과 45°의 위상 차이로 동등하게 구성되어 맞대응하고 있는 상기 전기자코일(152)에도 순차적으로 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도된다.
따라서 A+와 A- 극의 경우를 살펴보면, 유도되는 상기 계자철심(141)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 12시 방향으로 가정한 0°부터 6시 방향으로 가정한 180°의 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자코일(152)에도 12시 방향으로 가정한 0°부터 6시 방향으로 가정한 180°의 필드(field)로 대응하는 반원형의 권선코일을 구성한다.
그리고 B+와 B-, C+와 C-, D+와 D- 극의 경우도 각각 45°의 위상 차이를 유지하여 A+와 A- 극의 경우와 같은 방법으로 각각의 필드(field)를 형성하게 되며 회전각속도가 일정할 때 상기 전기자코일(152)에 연속적으로 4상(four phase)의 유도기전력이 발생하도록 한다.
본 발명에 있어서 작동순서의 순환구조를 살펴보면, 상기 슬립디스크단자(115)와 상기 DC모터가 전원을 공급받는 순간 상기 DC모터(2)에 의해 상기 정류자브러시홀더(112)가 회전되면서 상기 정류자디스트리뷰터(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 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상응되는 상기 계자철심(141)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 대응되는 상기 전기자코일(152)에도 45°의 위상차를 가지고 4상(four phase)의 직류사인파 곡선이 발생토록 한다.
즉, 상기 계자철심(141)과 대응하고 있는 상기 전기자코일(152)에는 상기 계자철심(141)들과 반대되는 극성의 자력이 유도되어 45°의 시간차로 4상(four phase)의 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(152)에 연결된 출력배선(160)을 통해 직류전류가 출력되어 진다.
또한, 본 발명의 다른 구성 및 설치방법으로는 도 7과 같이 직류발전장치 중에서 상기 계자(140)와, 상기 전기자(150) 및 상기 축전지(120)는 캐비닛을 이용하여 독립된 장소에 분리하여 설치하고, 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 DC모터(2)는 상기 케이싱(170)에 의해서 결합되며 블레이드(155)와 함께 별도의 구조물로 구성한다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 도 10과 도 11, 도 14와 도 15, 도 19와 도 20에서와 같이, 본 발명은 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 상기 계자코일(242)이 감겨진 상기 계자철심(241)을 구비하는 상기 계자(240) 및 상기 계자(240)의 외측에 이격된 상태로 형성된 상기 전기자철심(251)에 상기 전기자코일(252)을 구비하는 상기 전기자(250)는 상기 발전부브라켓a(221a) 및 발전부브라켓b(221b)를 이용하여 상기 발전부하우징(220)에 결합된다.
상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)은 상기 배전부브라켓a(231a) 또는 상기 배전부브라켓b(231b)를 이용하여 상기 배전부하우징(230)에 결합된다.
상기 DC모터(201) 및 냉각팬(232)이 동력부하우징(270)에 결합된다.
또한, 상기 DC모터축(202)의 일측단에 블레이드(255), 풀리(Pulley), 로터 휠(Rotor Wheel), 자력 회전체(magnetic power rotor) 등을 병행하여 이용할 수도 있다.
단, 상기 발전부하우징(220)과 상기 배전부하우징(230)이 분리형일 경우, 도 11과 도 15과 도20에서와 같이, 상기 제1정류자(210a)는 중심부가 중공원형으로서 상기 고정축a(203a) 외곽에 결합된다.
상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)은 중심부가 중공으로 성형되어 상기 제2베어링(204b)의 외주면과 결합된다.
그리고 도 18과 도 21과 같이, 상기 코일연결선(243)으로 상기 계자코일(242)과 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)에 각각 상기 계자코일(242) 편수만큼 위치와 거리에 관계없이 연결하고, 상기 코일연결선(253)으로 상기 전기자코일(252)과 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 회로단자(207) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)을 상기 전기자코일(252) 편수만큼 위치와 거리에 관계없이 연결한다.
상기 브러시홀더(212)는 1쌍씩의 브러시(213)를 상기 계자(240) 극수만큼 구비하고, 절연체인 중공 원형의 상기 브러시홀더지지대(219)에 결합된다.
상기 브러시홀더회전체(216)의 내부는 중공원형으로 상기 DC모터축(202)의 일측에 결합되어 상기 DC모터축(202)과 함께 회전된다.
상기 브러시홀더(212)는 상기 계자(240) 극수만큼의 상기 브러시(213)를 1쌍을 좌우로 구비하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)의 외주면과 대응하여 회전한다.
상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)이 직렬로 구비된 후, 전기적인 연결을 위해서 상기 브러시홀더(212)는 계자극수 만큼의 1쌍이 좌우로 구비된 상기 브러시(213)를 상기 브러시연결선(215)으로 결선한다.
배전부냉각팬(232)은 상기 동력부하우징(270)의 내부에 상기 DC모터축(202)의 일측에 결합한다.
그리고 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에는 극성과 계자극수에 따라 DC전류(281)를 연결한다.
DC전류(281)는 상기 축전지(280)로부터 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 회로단자(207)에게 연결되고, 상기 브러시(213)와 상기 브러시연결선(215)에 의해서 상기 제1정류자(210a)로 전달되고 동시에 상기 계자코일(242)에게 전달된다.
또는 DC전류(281)는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)와 상기 전기자코일(252)에게 전달된다.
상기 배전부브라켓b(231b)는 DC전류(281)를 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b) 및 상기 전기자코일(252)에게 공급하도록 구멍을 성형한다.
각각 상기 계자(240)와 상기 전기자(250)의 극수만큼의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 브러시(213)에 의해 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 통해서 상기 계자코일(242)에 각각 상기 계자(240)의 극수만큼의 위상 차이로 상기 DC전류(281)의 연결 및 단절이 반복하게 하여, 상기 계자철심(241)은 상기 계자(240)의 극수만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 한다.
이때 상기 계자철심(241)과 맞대응하고 있는 상기 전기자철심(251)에도 극수만큼 순차적으로 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도된다.
따라서 유도되는 상기 계자철심(241)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 일정한 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자철심(251)에도 동일한 필드(field)로 대응하는 권선코일을 구성한다.
그러므로 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자가 상기 DC전류(281)를 공급받는 동안 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 동시적으로 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자에게 상기 DC전류(281)가 공급되어지는데,
상기 코일연결선(243)에 의해서 상기 계자철심(241)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 상기 코일연결선(253)에 의해서 극수만큼의 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되어 상기 전기자코일(252)에 연결된 상기 출력배선(260)을 통해 기전력이 출력된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 직류공급용 다중브러시를 이용한 직류발전장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
1: 직류발전장치 2: DC모터 21: 회전자 22: 고정자
100: 고정축 100a: 고정축a 100b: 고정축b 101: DC모터 회전축 102: 부싱
110: 정류자 111: 정류자편
112: 정류자브러시홀더 113: 4쌍의 정류자브러시 113a: 브러시연결선
114: 정류자 디스트리뷰터 115: 슬립디스크단자
116: 4쌍의 단락회로 117: 4쌍의 디스크브러시 118: 1쌍의 직류공급회로 119: 브러시홀더브라켓
120: 축전지 130: 하우징
140: 계자 141: 계자철심 142: 계자코일 143: 코일연결선
150: 전기자 151: 전기자철심 152:전기자코일 155: 블레이드 157 : 결합나사 158 : 결합기구 159 : 베어링 160: 출력배선 170: 케이싱
200a: 발전부 200b: 배전부 200c: 동력부
201: DC모터 202: DC모터축
203a: 고정축a 203b: 고정축b
204a: 제1베어링 204b: 제2베어링
205a: 브러시형슬립링 205b: 중공형슬립링 206a: 로터회로단자 206b: 스테이터회로단자
207: 회로단자
210a: 제1정류자 210b: 제2정류자
211: 정류자편 212: 브러시홀더 213: 브러시 214: 브러시홀더지지대 215: 브러시연결선
216: 브러시홀더회전체
220: 발전부하우징 221a: 발전부브라켓a 221b: 발전부브라켓b 222: 발전부냉각팬
230: 배전부하우징 231a: 배전부브라켓a 231b: 배전부브라켓b 232: 배전부냉각팬
240: 계자 241: 계자철심 242: 계자코일 243: 코일연결선
250: 전기자 251: 전기자철심 252: 전기자코일 253: 코일연결선
254: 풀리(Pulley) 255: 블레이드(Blade) 257 : 결합기구
260: 출력배선 261: 배선도출구
270: 동력부하우징
280: 축전지 281: DC전류
100: 고정축 100a: 고정축a 100b: 고정축b 101: DC모터 회전축 102: 부싱
110: 정류자 111: 정류자편
112: 정류자브러시홀더 113: 4쌍의 정류자브러시 113a: 브러시연결선
114: 정류자 디스트리뷰터 115: 슬립디스크단자
116: 4쌍의 단락회로 117: 4쌍의 디스크브러시 118: 1쌍의 직류공급회로 119: 브러시홀더브라켓
120: 축전지 130: 하우징
140: 계자 141: 계자철심 142: 계자코일 143: 코일연결선
150: 전기자 151: 전기자철심 152:전기자코일 155: 블레이드 157 : 결합나사 158 : 결합기구 159 : 베어링 160: 출력배선 170: 케이싱
200a: 발전부 200b: 배전부 200c: 동력부
201: DC모터 202: DC모터축
203a: 고정축a 203b: 고정축b
204a: 제1베어링 204b: 제2베어링
205a: 브러시형슬립링 205b: 중공형슬립링 206a: 로터회로단자 206b: 스테이터회로단자
207: 회로단자
210a: 제1정류자 210b: 제2정류자
211: 정류자편 212: 브러시홀더 213: 브러시 214: 브러시홀더지지대 215: 브러시연결선
216: 브러시홀더회전체
220: 발전부하우징 221a: 발전부브라켓a 221b: 발전부브라켓b 222: 발전부냉각팬
230: 배전부하우징 231a: 배전부브라켓a 231b: 배전부브라켓b 232: 배전부냉각팬
240: 계자 241: 계자철심 242: 계자코일 243: 코일연결선
250: 전기자 251: 전기자철심 252: 전기자코일 253: 코일연결선
254: 풀리(Pulley) 255: 블레이드(Blade) 257 : 결합기구
260: 출력배선 261: 배선도출구
270: 동력부하우징
280: 축전지 281: DC전류
Claims (22)
- 하우징의 내부에 회전축과 회전자와 고정자를 구비하는 DC모터(2)와;
상기 DC모터(2)의 DC모터회전축(101)의 일측단에 결합된 블레이드(155)와;
직류발전장치(1)의 계자(140) 또는 정류자(110)를 고정시키고 슬립디스크단자(115)는 슬립(slip)하게 결합하는 고정축(100)과;
상기 직류발전장치(1)의 안쪽에 구비된 계자철심(141)에 각각의 계자코일(142)이 권선된 상기 계자(140)와;
상기 계자코일(142)의 외곽에 이격된 상태에서 맞대응하며 전기자철심(151) 및 전기자코일(152)을 구비한 전기자(150)와;
상기 고정축(100)의 일단에서 각각의 상기 계자코일(142)과 대응되도록 코일연결선(143)으로 연결되고 원형으로 배열되며 복수의 정류자편(111)으로 구비되는 상기 정류자(110)와;
일측면에 정류자디스트리뷰터(114)을 구비하고 안쪽 내면에 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하며 타측면에 브러시홀더브라켓(119)을 상기 DC모터 회전축(101)에 고정되게 결합하여 상기 정류자편(111)의 외주면과 밀착되어 회전하도록 하는 중공원통형의 정류자브러시홀더(112)와;
중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 슬립디스크단자(115)와 맞대응하여 회전하도록 양면이 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45°의 위상 차이를 유지하여 각각 180°간격으로 양분되어 반원형 회로로 성형되고 브러시연결선(113a)으로 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와 연결되어 전류의 공급 및 단절을 반복하도록 하는 원판형의 상기 정류자 디스트리뷰터(114)와;
상기 정류자브러시홀더(112)의 안쪽 내면에는 4쌍의 브러시가 45°의 위상 차이로 구비되어 상기 정류자편(111)을 밀착하여 감싸고도는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와;
중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 일측면은 1쌍의 직류공급회로(118)를 성형하고 타측면은 상기 1쌍의 직류공급회로(118)의 후면과 연결된 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 성형되고 케이싱(170)에 고정되어 상기 정류자 디스트리뷰터(114)와 일측면이 밀착하여 맞대응하는 원판형의 상기 슬립디스크단자(115)와;
요철 디자인으로 중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 상기 DC모터회전축(101)과 고정되게 결합하며, 가장자리는 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측면과 결합하는 상기 브러시홀더브라켓(119) 및;
상기 슬립디스크단자(115)와 상기 DC모터(2)에 직류 전원을 공급하기 위한 축전지(120)로 구성되며
상기 계자코일(142)과 상기 전기자코일(152)의 작용으로 축전지(120)의 전류를 공급받아 상기 슬립디스크단자(115)와 밀착되어 회전하는 상기 정류자디스트리뷰터(114)를 지나 상기 정류자브러시홀더(112)의 내측면에 각각 45°의 위상 차이를 유지한 상기 4쌍의 정류자브러시(113)로 통과하여 상기 정류자편(111)사이에서 각각 45°의 위상 차이로 전류공급이 연결 및 단절이 반복되도록 상기 계자철심(141)에게 계자자속(界磁磁束)을 형성시켜, 45°의 위상 차이로 각각 N극과 S극을 순차적으로 발생시키게 되고, 상기 계자철심(141)과 대응되는 상기 전기자코일(152)에게도 순차적인 45°의 위상 차이로 반대극성의 자력이 유도되도록 하여 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 구성되어 지며
고정축(100)과 결합하는 상기 계자(140)와, 전기자(150)와, 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 슬립디스크단자(115) 및 상기 축전지(120)는 일체형 상기 직류발전장치(1)로 구성되고, 상기 DC모터(2) 및 블레이드(155)까지 직렬로 연결시켜 일체형으로 구성되며
상기 계자(140)와, 전기자(150)는 분리된 고정축(100a)에 구성한 후 상기 축전지(120)와 함께 캐비닛을 이용하여 독립된 장소에 분리 설치하고, 나머지 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 슬립디스크단자(115)는 고정축(100b)에 구성한 후 상기 DC모터(2)를 포함해서 상기 케이싱(170)에 결합되고 블레이드(155)와 함께 분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 DC모터를 대신하여 로터 휠(Rotor Wheel)이나 자력 회전체(magnetic power rotor) 또는 터빈(Turbine)의 동력을 이용하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 구조물로써 계자(240)와 전기자(250)가 설치되는 발전부하우징(220)과,
구조물로써 제1정류자(210a)와 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 브러시형슬립링(205a) 또는 중공형슬립링(205b)이 설치되는 배전부하우징(230)과,
구조물로써 DC모터(201)와 배전부냉각팬(232)이 구비되는 동력부하우징(270)과,
상기 계자(240)의 내측에 결합되는 고정축a(203a) 또는 고정축b(203b)와,
DC모터축(202) 외주면과 결합되는 제1베어링(204a)과,
브러시홀더회전체(216)의 외주면 및 상기 제2정류자(210b) 또는 브러시형슬립링(205a)의 내주면과 결합되는 제2베어링(204b)과,
중심부가 중공원형으로 상기 고정축a(203a) 또는 상기 고정축b(203b)의 외주면에 결합되는 상기 제1정류자(210a)와,
중심부가 중공원형으로 상기 제1정류자(210a)와 동일한 모양과 구조로 성형하여 상기 제2베어링(204b)의 외주면에 결합되는 상기 제2정류자(210b)와,
중심부가 중공원형으로 상기 제1정류자(210a)와 동등한 상기 계자(240)의 극수로 성형하여 상기 제2베어링(204b)의 외주면에 결합되는 상기 브러시형슬립링(205a)과,
중심부가 중공원형으로 상기 제1정류자(210a)와 동등한 계자극 편수로 성형하여 상기 고정축a(203a) 또는 상기 고정축b(203b)의 외주면에 결합되는 상기 중공형슬립링(205b)과,
절연제로 성형하여 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 일측을 결합하는 배전부브라켓a(231a)와,
절연제로 성형하여 상기 제2정류자(210b)의 일측 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 일측 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 타측을 결합하는 배전부브라켓b(231b)와,
상기 제1정류자(210a) 및 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a) 및 상기 브러시형슬립링(205a)의 외주면과 밀착되는 브러시(213)와,
상기 계자(240)의 극수만큼 1쌍의 상기 브러시(213)가 좌우로 결합되는 브러시홀더(212)와,
일측이 상기 DC모터축(202)과 연결되어 회전하는 브러시홀더회전체(216)와,
상기 브러시홀더(212)의 좌우에 1쌍이 구비된 상기 브러시(213)들을 각각 연결하는 브러시연결선(215)과,
상기 전기자(250)의 내측에서 계자철심(241)과 계자코일(242)을 구비한 상기 계자(240)와,
상기 계자코일(242)로부터 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)를 연결하는 코일연결선(243)과,
상기 발전부하우징(220)의 내부공간에서 상기 계자(240)의 외측에 전기자철심(251)과 전기자코일(252)을 구비한 상기 전기자(250)와,
상기 전기자코일(252)로부터 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)를 연결하는 코일연결선(253)과,
상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b) 및 상기 전기자코일(252)에게 DC전류(281)를 공급하는 축전지(280) 및:
DC전류(281)를 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에게 공급하도록 상기 배전부브라켓b(231b)에 배선도출구(261)가 성형되며
상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 상기 계자코일(242)이 감겨진 상기 계자철심(241)을 구비하는 상기 계자(240) 및 상기 계자(240)의 외측에 이격된 상태로 형성된 상기 전기자코일(252)을 구비하는 상기 전기자(250)는 발전부브라켓a(221a) 및 발전부브라켓b(221b)를 이용하여 상기 발전부하우징(220)에 결합되고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)이 상기 배전부브라켓a(231a) 또는 상기 배전부브라켓b(231b)를 이용하여 상기 배전부하우징(230)에 결합되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 제1정류자(210a)는 중심부가 중공원형으로 상기 고정축a(203a)의 외곽에 결합되고, 상기 발전부하우징(220)과 상기 배전부하우징(230)이 분리형일 경우 상기 제1정류자(210a)는 중심부가 중공원형으로 성형되어 상기 고정축b(203b)의 외곽에 결합되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 코일연결선(243)으로 상기 계자코일(242)과 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 각각 상기 계자코일(242)의 편수만큼 위치와 거리에 관계없이 연결하고, 상기 코일연결선(253)으로 상기 전기자코일(252)과 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 위치와 거리에 관계없이 상기 전기자코일(252)의 편수만큼 연결하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 브러시연결선(215)으로 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)이 직렬결합을 하였을 때, 상기 브러시홀더(212)의 상기 브러시(213)의 1쌍씩을 상기 브러시연결선(215)으로 연결시켜주는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
DC전류(281)의 Plus(+)와 Minus(-)를 상기 전기자(250)의 극수에 맞게 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 회로단자(207) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)에 연결하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 브러시홀더(212)는 1쌍의 상기 브러시(213)를 상기 계자(240)의 극수만큼 구비하고, 절연체인 중공 원형의 브러시홀더지지대(219)에 결합되고, 상기 브러시홀더회전체(216)의 내부는 중공원형으로서 일측이 상기 DC모터축(202)에 결합되어 상기 DC모터축(202)과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
각각 상기 계자(240)와 상기 전기자(250)의 극수만큼의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 브러시(213)에 의해 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 통해서 상기 계자코일(242)에 각각 계자극수 만큼의 위상 차이로 DC전류(281)의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심(241)은 계자극수 만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 하며, 상기 계자철심(241)과 맞대응하고 있는 상기 전기자코일(252)에도 상기 전기자(250)의 극수만큼 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 회로단자(207) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)가 DC전류(281)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 1쌍씩 상기 브러시연결선(215)로 연결된 상기 브러시(213)에 의해 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)에게도 DC전류(281)의 양극(+)와 음극(-)이 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상기 계자철심(241)에 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(252)에 연결된 출력배선(260)을 통해 기전력이 출력되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)를 직렬로 결합하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 독립된 별도의 상기 배전부하우징(230)에 설치하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 분리되어 설치되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)을 직렬로 결합하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 독립된 별도의 상기 배전부하우징(230)에 설치하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 분리되어 설치되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 중공형슬립링(205b)을 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 독립된 별도의 상기 배전부하우징(230)에 설치하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 분리되어 설치되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 제6항에 있어서,
상기 계자코일(242)로부터 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)에게 연결되는 코일연결선(243)은 거리에 관계없이 근거리에 연결할 수 있으며, 상기 전기자(250)로부터 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)에게 연결되는 코일연결선(253)은 거리에 관계없이 근거리에 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치. - 삭제
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 배전부냉각팬(232)은 상기 동력부하우징(270)의 내부에 상기 DC모터축(202)의 일측에 결합하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
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