KR102099897B1

KR102099897B1 - 마그넷 발전기

Info

Publication number: KR102099897B1
Application number: KR1020180151953A
Authority: KR
Inventors: 김희근
Original assignee: 김희근
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-05-15

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 양측에 마감커버를 구비하는 하우징(100); 상기 하우징(100)에 내입되고 다수의 코일모듈(210)이 그 외경면에 구비되는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고 상기 다수의 제1코일모듈(210)에 대응되는 각 영구자석(310)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 제1코일모듈(210)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속하도록 하는 사이드커버(400);를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기로서,
상기 회전자(300)의 양측부에 각각 구비되면서 사이클 마그넷(510)과 제2코일모듈(520)을 갖는 BLDC 전동수단(500)을 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 시동수단으로 적용하면서 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 하우징에 내입되고 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈이 외경부에 길이방향 및 등각으로 일정간격을 두고 각각 삽입하여 설치되도록 구비하는 고정자;

상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 제1코일모듈에 대응되도록 외경 면에 각각 영구자석이 회전축을 중심으로 각각 N극 S극이 인접하여 교대로 배치되도록 삽입 고정하는 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 양측부에 각각 구비되면서 사이클 마그넷부재와 제2코일모듈을 갖는 BLDC 전동수단을 포함하여 이루어지며,

상기 사이클 마그넷부재는 회전자의 양측 중심부에 형성하는 삽입구에 각각 내입시키고 외측단부를 회전자커버로 마감되게 구성함과,

상기 제2코일모듈은 회전자에 구비하는 회전축에 끼워지면서 사이드커버에 각각 체결 고정한 상태로 사이클 마그넷부재에 내입되어 구비되도록 한 것으로, 방사상으로 각각 위치하는 보빈이 길게 형성하면서 한 측단에 사이드커버에 체결 고정하도록 플랜지를 형성하고 각 보빈에 코일이 감긴 형태로 구성한 것을 포함하는 마그넷 발전기를 제공한다.

본 발명에 따른 마그넷 발전기에 의하면, 마그넷 발전기를 구성하는 회전자의 양단부에 구비한 BLDC 전동수단의 작동에 의하여 회전자의 시동 작동이 이루어져 시동수단으로 활용하는 효과가 있을 뿐만 아니라 회전자의 가속이나 회전속도를 효율적으로 콘트롤하여 회전자가 안정적으로 작동이 이루어지도록 하여 전력효율을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 조립 단면도
도 2는 본 발명에서 하우징에 마그넷 발전기 앗세이의 한 부분만를 분리한 상태의 사시도
도 3은 본 발명에서 사이클 마그넷부재의 일부 분리 사시도
도 4는 본 발명에서 BLDC 전동수단의 결합구성을 보인 측면도
도 5는 본 발명에서 제2코일모듈의 구성을 보인 사시도이다.

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 앗세이의 한 부분만를 분리한 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명에서 사이클 마그넷부재의 일부 분리 사시도이고, 도 4는 본 발명에서 BLDC 전동수단의 결합구성을 보인 측면도이고, 도 5는 본 발명에서 제2코일모듈이 구성을 보인 사시도이다.

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

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

상기 고정자(200)는 외경부에 길이방향 및 등각으로 일정간격을 두고 각각 제1코일모듈(210)을 삽입하여 설치하여 구비한다.

상기 회전자(300)는 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 제1코일모듈(210)에 대응되도록 외경 면에 각각 영구자석(310)이 회전자(300)에 축설되는 회전축(320)을 중심으로 각각 N극 S극이 인접하여 교대로 배치되도록 삽입 고정된다.

상기 사이드 커버(400)는 상기 고정자(200)의 양단부에 설치되어 회전자(300)에 축설하는 회전축(320)을 베어링 하우징과 함께 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하면서 상기 다수의 코일모듈(210)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속한다.

상기 BLDC 전동수단(500)은 사이클 마그넷부재(510)와 제2코일모듈(520)을 포함한다.

상기 사이클 마그넷부재(510)는 회전자(300)의 양측 중심부에 형성하는 삽입구(301)에 각각 내입시키고 외측단부를 회전자커버(330)를 체결하여 마감되게 구성한다.

상기 사이클 마그넷부재(510)는 둘레에 일정간격을 두고 방사상으로 형성한 삽입홈(511)에 긴 막대형의 마그넷(512)을 각각 끼워 고정한 것이다.

상기 제2코일모듈(520)은 회전자(300)에 끼워지는 회전축(320)에 끼워지면서 사이드커버(400)에 각각 체결 고정한 상태로 사이클 마그넷부재(510)에 내입되어 구비되도록 한 것으로,

외측으로 사이드커버(400)에 체결 고정하도록 플랜지(522)를 형성한 육각형상의 삽입관(523)의 둘레에 방사상으로 코일이 감기는 보빈(521)을 구비한 것으로, 상기 보빈(521)은 삽입관(523)의 둘레에 형성한 끼움홈(523a)에 보빈(521)을 끼운 후 체결나사로 체결하여 고정하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 BLDC 전동수단(500)은 제2코일모듈(520)에 전기에너지가 인가되어 자기장이 생성되고 이 자기장에 의하여 상기 사이클 마그넷부재(510)가 회전되면서 이에 축설된 상기 회전자(300)가 함께 회전되도록 한 것으로 기존의 BLDC 모터와 같이 작동되는 것이다.

특히, 상기 BLDC 전동수단(500)은 상기 회전자(300)의 초기 시동 회전력을 제공함과 아울러, 회전자의 회전을 서포트 함으로써 회전 중에도 상기 회전자(300)의 회전 속도를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있는 것이다.

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

제1,2코일모듈(210,520)에 각각 전기가 인가되면,

먼저 회전자(300)의 양쪽에 구비하는 BLDC 전동수단(500)의 제2코일모듈(520)에 의하여 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의한 전기에너지에 의하여 사이클 마그넷(510)부재를 회전시키는 BLDC 모터 작동이 이루어지게 됨에 따라 사이클 마그넷부재(510)가 축설된 회전자(300)의 회전을 서포트시키게 된다.

즉, 상기 제2코일모듈(510)에 전기에너지가 인가되어 자기장이 생성되고, 이 자기장에 의하여 상기 사이클 마그넷부재(510)가 회전되면서 이에 축설된 상기 회전자(300)가 함께 회전된다. 이때 상기 사이클 마그넷부재(510)의 회전 작용은 속도 및 위치의 정밀 제어가 가능한 통상의 BLDC 모터와 같은 작용에 의하여 회전하게 되는 것이다.

그리고 상기 회전자(300)가 BLDC 전동수단(500)에 의해 시동 회전이 이루어지고 고정자(200)에 구비하는 제1코일모듈(210)이 전자석이 되면서 코일 극성을 시간별로 제어하여 회전자(300)의 외경면에 배치된 각 영구자석(310)을 반발시킴으로써 회전자(300)를 일 방향으로 회전시킴에 따라 각 제1코일모듈(210)에서 발생하는 전기 에너지를 수집되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 회전자(300)의 양측부에 구비되는 BLDC 전동수단(500)에 의한 BLDC 모터기능으로 시동기능을 하면서 고정자(200)에 외경면에 구비되는 제1코일모듈(210)에서 전기 에너지를 수집하게 되고 BLDC 전동수단(500)에 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.

200: 고정자 210: 제1코일모듈
300: 회전자 310: 영구자석
320: 회전축 330: 회전자커버
400: 사이드커버
500: BLDC 전동수단 510: 사이클 마그넷부재
520: 제2코일모듈

Claims

내부에 원통형 공간부를 형성하면서 양단에 하우징커버(110)가 체결된 하우징(100); 상기 하우징(100)에 내입되어 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈이 외경부에 길이방향 및 등각으로 일정간격을 두고 각각 삽입하여 설치되도록 구비하는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고 다수의 제1코일모듈(210)에 대응되도록 외경 면에 각각 영구자석(310)이 회전축을 중심으로 각각 N극 S극이 인접하여 교대로 배치되도록 삽입 고정하는 회전자(300); 상기 고정자(200)의 양단에 각각 설치하여 상기 회전자(300)가 회전 가능하도록 축설하는 사이드커버(400)를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기에 있어서,
상기 회전자(300)의 양측 중심부에 형성하는 삽입구(301)에 각각 내입시키고 외측단부를 회전자커버(330)에 체결하여 마감되게 구성하면서 내면 둘레에 일정간격으로 마그넷(512)을 구비한 사이클 마그넷부재(510)와;
상기 회전자(300)에 축설한 회전축(320)에 끼워지면서 후단을 사이드커버(400)에 각각 체결 고정한 상태로 사이클 마그넷부재(510)에 내입되어 구비하는 제2코일모듈(520)을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 마그넷 발전기.
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제1항에 있어서, 상기 제2코일모듈(520)은,
외측으로 사이드커버(400)에 체결 고정하도록 플랜지(522)를 형성한 육각형상의 삽입관(523)의 둘레에 방사상으로 코일이 감기는 보빈(521)을 구비함과,
상기 보빈(521)은 삽입관(523)의 둘레에 형성한 끼움홈(523a)에 보빈(521)을 끼운 후 체결나사로 체결하여 고정하도록 구성함을 특징으로 하는 마그넷 발전기.