KR102099891B1

KR102099891B1 - 마그넷 발전기

Info

Publication number: KR102099891B1
Application number: KR1020180151974A
Authority: KR
Inventors: 김희근
Original assignee: 김희근
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-04-13

Abstract

본 발명은 마그넷 발전기에 BLDC 모터의 기능을 부여하여 마그넷 발전기의 회전자의 회전을 가속시키거나 회전속도를 유지시키어 발전 에너지 변화 효율을 증진시키도록 하는 마그넷 발전기를 제공한다.
본 발명은 양측단에 하우징커버(110)를 갖는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 내부에 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈(210)이 그 외경면에 구비되는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(210)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치되는 회전자(300); 상기 고정자(200)의 관통구 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하면서 상기 다수의 코일모듈(210)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속하도록 하는 사이드커버(400);를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기로서,
상기 회전자(300)의 양측에 각각 축설하면서 고정자의 양측에 각각 내입되어 고정자(200)의 양측단부에 위치하는 코일모듈(210)과 대응하여 생성되는 자기장 사이의 관계에 의하여 회전자(300)를 회전시키도록 구성하는 회전 영구자석부재(500)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

마그넷 발전기{Magnet generator}

본 발명은 마그넷 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그넷 발전기에 BLDC 모터 기능을 부여하여 효율성을 높이도록 하는 마그넷 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 장치로서 상기 외부 동력원을 사용하여 전기에너지를 발생시키는 방법으로는 수력발전, 풍력발전, 화력발전, 원자력발전, 태양열 발전 등 다양한 방식에 의하여 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 종래의 발전 메커니즘(mechanism)은 반드시 동력원을 필요로 하며 외부 동력원을 이용하여 지속적으로 기계적 에너지를 공급하지 않으면 발전을 계속 할 수 없기 때문에, 많은 외부 동력원을 필요로하는 문제점이 있었다.

또한, 발전에 사용되는 외부 동력원의 기계적 에너지를 발전을 통하여 전기적 에너지로 변환시킬 때 발생하는 마찰 등에 의한 에너지 손실로 인하여 발전 에너지 변화 효율이 떨어지는 문제점도 있었다.

그리고 최근 들어 마그넷 발전기에 관련하여 상당한 관심 속에 다양한 형태의 구조로 개발이 제안되고 있는바,

그 선행기술로 본 출원인이 발명자로 출원한 특허공개번호 10-2017-0022947호 "마그넷 발전기 및 이를 이용한 발전방법"이 제안되어 있다.

상기 선행기술에 살펴보면,

코어 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일들이 설치되는 고정자;

상기 고정자의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석이 설치되는 회전자; 및

제어 모드에서는 상기 코어가 전자석이 되어 상기 회전자가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자의 회전에 의해 상기 코일들에서 발생되는 전기 에너지를 수집하는 제어부; 를 포함하여 이루어져 있다.

이는 상기 코일모듈에 전기에너지가 인가되어 자기장이 생성되고, 이 자기장에 의하여 축설된 상기 회전자가 회전됨에 따라 전기에너지를 얻을 수 있도록 하고 있다.

그러나 본 출원인은 상기 마그넷 발전기의 시동기능을 갖으면서 출력을 더욱 향상시켜 경제성을 더욱 높일 수 있는 시스템이 요구되었다.

한편, 일반적인 BLDC 모터는 영구자석으로 된 회전자와 권선으로 되어 있는 스테이터 폴들로 이어져 있는바, 영구자석 회전자와 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의하여 전기에너지는 회전자를 회전시킴으로써 기계적인 에너지로 변환되도록 한 것으로 기계적인 구동을 얻기 위한 것일 뿐 전기에너지를 수집하기 위한 것이 아니다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 마그넷 발전기에 BLDC 모터의 기능을 부여하여 마그넷 발전기의 회전자의 회전을 가속시키거나 회전속도를 유지시키어 발전 에너지 변화 효율을 증진시키도록 하는 마그넷 발전기를 제공하는데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

양측에 마감커버를 구비하는 하우징;

상기 하우징 내부에 내입되고 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈이 그 외경면에 구비된 고정자;

상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈에 대응되는 다수의 영구자석이 설치된 회전자;

상기 고정자의 양단에 각각 설치하여 상기 회전자가 회전 가능하도록 축설하면서 상기 다수의 코일모듈의 코일선을 각각 +전류 및 -전류를 나누어 집속하는 사이드커버를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기로서,

상기 회전자의 양측단에 축설되는 회전 영구자석부재를 구비하여 고정자의 양측단부에 위치하는 코일모듈과 대응하여 생성되는 자기장 사이의 관계에 의하여 전기에너지는 회전자를 회전시키도록 구성함을 특징으로 하는 마그넷 발전기를 제공한다.

본 발명에 따른 마그넷 발전기에 의하면, 마그넷 발전기를 구성하는 회전자의 양단부에 구비한 회전 영구자석이 고정자의 양단부에 위치한 코일모듈과 대응하여 생성되는 자기장 사이의 관계로 회전 영구자석의 회전으로 회전자를 함께 구동시키어 시동수단으로 활용하는 효과가 있을 뿐만 아니라 회전자의 가속이나 회전속를 안정적으로 작동이 이루어지도록 하여 전력효율을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에서 하우징에 마그넷 발전기 앗세이를 분리한 상태의 사시도
도 2는 본 발명의 조립 단면도
도 3은 본 발명에서 마그넷 발전기 앗세이의 분리 사시도
도 4는 본 발명에서 회전 영구자석의 일부 분리사시도

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중 특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 하우징에 마그넷 발전기 앗세이를 분리한 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명에서 마그넷 발전기의 분리 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마그넷 발전기는 하우징(100), 고정자(200), 회전자(300), 사이드 커버(400), 회전 영구자석부재(500)를 포함한다.

상기 하우징(100)은 내부가 원통형의 공간부가 형성되고, 양단에 하우징커버(110)가 체결하여 부착된다.

상기 고정자(200)는 원통 형상으로 하우징(100)의 내부에 고정되면서 외경부에 길이방향 및 등각으로 일정간격을 두고 각각 코일모듈(210)을 삽입하여 설치된다.

상기 회전자(300)는 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(210)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치된다.

상기 사이드 커버(400)는 상기 고정자(200)의 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 베어링하우징과 함께 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하면서 상기 다수의 코일모듈(210)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속한다.

상기 회전 영구자석부재(500)는 고정자(200)의 양측단부에 위치하는 코일모듈(210)과 대응하여 회전자(300)의 양측단에 축설된다.

따라서, 상기 코일모듈(210)에 전기에너지가 인가되어 자기장이 생성되고, 이 자기장에 의하여 상기 회전 영구자석부재(500)가 회전되면서 이에 축설된 상기 회전자(300)가 함께 회전된다.

특히, 상기 회전 영구자석부재(500)는 상기 회전자(300)의 초기 구동시 회전력을 제공함과 아울러, 속도를 가감할 수 있도록 형성됨으로써 회전중에도 상기 회전자(300)의 회전 속도를 안정적으로 유지할 수 있다.

도 4는 본 발명에서 회전자의 사시도를 보인 것으로,

도시된 바와 같이, 본 발명에서 회전자(300)는 원통 형상의 회전몸체(310)에 양측으로 형성하는 회전축(320)을 사이드커버(400)에 회전이 자유롭게 축설된다.

상기 회전몸체(310)의 외경 면에 횡열 및 등각으로 일정간격을 두고 각각 영구자석(330)이 회전축(320)을 중심으로 각각 N극 S극이 인접하여 교대로 배치되도록 삽입 고정된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 회전 영구자석부재(500)는,

회전자(300)의 축에 축설할 수 있도록 중앙에 축공(511)을 형성하고 둘레에 등 간격으로 형성하는 삽입홈(512)을 형성한 코어(510)와, 상기 각 삽입홈(512)에 끼워 고정하면서 2등분으로 N극과 S극이 배치된 단위 영구자석(520)을 포함하여 이루어진다.

상기 단위 영구자석(520)은 각각 N극 S극이 인접하여 교대로 배치되도록 하면서 짝수의 복수 개로 구비하는 것이 바람직하다.

이는 상기 회전 영구자석부재(500)의 각 극과 상기 코일모듈(210)이 서로 어긋나게 배치된다.

이와 같은 본 발명은 제어시스템(도시되지 않음)에 의하여 동작이 이루어지는바,

고정자(200)의 코일모듈(220)에 자화 제어 신호를 인가로 고정자(200)에 구비하는 코일모듈(210)이 전자석이 되면서 코일 극성을 시간별로 제어하여 회전자(300)의 외경면에 배치된 각 영구자석(330)을 반발시킴으로써 회전자(300)를 일 방향으로 회전시킴에 따라 각 코일 모듈(210)에서 발생하는 전기 에너지를 수집되는 것이다.

상기 회전자(300)의 구동과정에서 N극과 S극이 교차 반복되며, 가까운 거리에 있는 산화철에 원자가 운동에너지(저항)을 얻으며, 이 에너지를 코일이 받아서 증폭시키게 되는 것이다.

상기 영구자석(330)은 코일모듈(210)의 위치에 정확하게 일치하여 대응되지 않고 어긋나기 때문에, 대응되는 위치마다 자력에 의해 회전력이 급격하게 변동되고 토크의 변화가 연속적으로 상승하여 결과적으로 조그마한 힘으로도 큰 회전수를 증폭시킬 수 있는 것이다.

그리고 동시에 회전자(300)의 양단에 구비하는 회전 영구자석부재(500)과 인접하여 대응하는 코일모듈(210)에 의하여 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의한 전기에너지에 의하여 회전 영구자석부재(500)를 회전시키는 BLDC 모터 작동이 이루어지게 됨에 따라 회전 영구자석부재(500)가 축설된 회전자(300)를 회전시키게 된다.

즉, 상기 코일모듈(210)에 전기에너지가 인가되어 자기장이 생성되고, 이 자기장에 의하여 상기 회전 영구자석부재(500)가 회전되면서 이에 축설된 상기 회전자(300)가 함께 회전된다. 이때, 상기 회전 영구자석부재(500)의 회전 작용은 속도 및 위치의 정밀 제어가 가능한 통상의 BLDC 모터와 유사한 작용에 의하여 회전하게 되는 것이다.

이러한 BLDC 모터 작동으로 회전자(300)의 시동수단으로 적용하거나 보조 회전수단으로 적용시킬 수 있을 뿐만 아니라 회전자(300)의 안정적인 구동을 얻을 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 고정자(200)에 외경면에 구비되는 코일모듈(210)에서 전기 에너지를 수집하면서 동시에 회전자(300)의 양측단에 구비되는 회전 영구자석부재에 의하여 BLDC 모터기능을 병행하므로서 그만큼 발전 에너지 변화 효율을 더욱 극대화시키어 전력효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 안정적인 전기에너지를 수집할 수 있는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.

100: 하우징
200: 고정자 210: 코일모듈
300: 회전자 310: 회전몸체
320: 회전축 330: 영구자석
400: 사이드커버
500: 회전영구자석부재 510: 코어
511: 축공 512: 삽입홈
520: 단위영구자석

Claims

양측단에 하우징커버(110)를 갖는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 내부에 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈(210)이 그 외경면에 구비되는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(210)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치되는 회전자(300); 상기 고정자(200)의 관통구 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하면서 상기 다수의 코일모듈(210)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속하도록 하는 사이드커버(400);를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기에 있어서,
상기 회전자(300)의 양측에 각각 축설하면서 고정자의 양측에 각각 내입되어 고정자(200)의 양측단부에 위치하는 코일모듈(210)과 대응하여 생성되는 자기장 사이의 관계에 의하여 회전자(300)를 회전시키도록 구성하는 회전 영구자석부재(500)를 포함하여 이루어지며,
상기 회전 영구자석부재(500)는,
회전자(300)의 회전축(320)에 축설할 수 있도록 중앙에 축공(511)을 형성하고 둘레에 등 간격으로 형성하는 삽입홈(512)을 형성한 코어(510)와, 상기 각 삽입홈(512)에 끼워 고정하도록 배치된 단위영구자석(520)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 마그넷 발전기.
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