KR102164584B1 - 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예로써, 도1에서와 같이, 본 발명의 회전축을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(100A)는 회전축(110)이 회전축지지대L,R(111a,111b)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 제1회전자L,R(120a,120b)는 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되어 회전축(110)의 외주면과 고정되게 결합되고, 고정자L,R(130a,130b)는 제1회전자L,R(120a,120b)의 외부에서 복합연성물질 또는 비자성체로 슬롯이 성형되어 권선코일(135)이 이루어지며, 회전축베어링L,R(113a,113b)과 고정자결합부싱L,R(133a,133b)에 의해서 회전축(110)에 슬립되도록 결합되고, 제2회전자(150)는 고정자L,R(130a,130b)의 외측에 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 자성체(157a)로 성형되어 상기 회전축(110)과 슬립되도록 결합되어 상기 제1회전자L,R(120a,120b)의 회전운동이 발생하면 이끌려서 붙으려고 하는 힘에 의해서 회전된다.
또한, 본 발명의 실시 예로써, 도5 및 도9에서와 같이, 본 발명의 고정축을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(200A,200B)는 고정축(210)이 고정축지지대L,R(211a,211b)에 의해 지지되고, 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되는 제1회전자L,R(120a,120b)는 고정축(210)의 외주면에 제1회전자 결합베어링L,R(122a,122b)과 제1회전자 결합허브L,R(123a,123b)로 슬립되도록 결합시켜 내부에서 회전이 가능하도록 설치된다.
고정자L,R(130a,130b)는 제1회전자L,R(120a,120b)의 외측에 위치하며, 복합연성물질 또는 비자성체로 고정자날개(134)가 성형되어 코일권선이 이루어지며, 고정자L,R(130a,130b)은 고정자결합부싱L,R(133a,133b)를 이용하여 고정자측판L,R(131a,131b)를 고정축(210)의 외주면에 고정되도록 결합된다.
제2회전자(150)는 고정자L,R(130a,130b)의 외측에 위치하며, 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 자성체(157a)로 성형되어, 고정축(210)과 고정자L,R(130a,130b)가 정지한 상태에서 바퀴굴림과 같이 외부의 외력에 의해서 제2회전자(150)가 회전할 때 내부에 있는 제1회전자L,R(120a,120b)도 자력의 영향으로 제2회전자(150)와의 붙으려는 힘 때문에 서로 끌어당기면서 동시에 동일한 회전각을 가지면서 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)가 함께 등속회전운동을 하는 것이다.

Description

다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기{A generator composed of multiple rotors and stator}
본 발명은 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 발전기는 고정자의 코어를 강력한 자성체인 계자철심으로 성형한 후 코일을 권선을 하여 회전자와 고정자간에 자기장으로 인해서 서로 붙으려고 끌어당기는 힘(attraction) 때문에 회전저항이 많이 발생하는데, 본 발명에서는 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자 코어에 권선코일을 사용하며, 자성체 또는 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제1회전자L,R과 수 분할된 복수의 자석 또는 자성체로 성형된 제2회전자가 동일한 방향으로 등속회전운동을 할 때 상호간 자력이 유도되어 고정자에 기전력을 발생시키며, 제1회전자L,R과 제2회전자가 서로 붙으려고 끌어당기는 힘(attraction)을 유지한 상태에서 자연스런 등속회전을 하도록 하여 회전저항이 없이 발전효율성을 증가시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다.
본 발명은 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자성체 또는 수 분할된 복수의 자석으로 성형된 제1회전자L,R과 수 분할된 복수의 자석 또는 자성체로 성형된 제2회전자를 동시에 회전시킴으로써 회전자의 회전저항을 줄이며 발전효율성을 증가시켜 전기를 발생시킬 수 있는 발전기에 관한 것이다.
발전기에서 생성되는 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대속도에 비례한다.
따라서 자기장의 세기를 높이거나 도체를 길게 형성하거나 또는 자기장과 도체의 상대속도를 크게 함으로써 기전력을 높일 수 있다. 통상적으로 자기장과 도체의 상대속도를 크게 하여 기전력을 높이고 있는데 이를 위해서는 회전자의 회전속도를 높여야 하는 데 이럴 경우 회전저항이 없어야하기 때문에 조력, 풍력 및 도로발전과 같이 충분한 회전력을 인가하지 못하는 경우 원하는 기전력을 얻을 수 없었다.
이에 2개의 회전자를 사용하여 원하는 기전력을 얻을 수 있는 발전기가 개발되었으며, 그 일례인 개량된 형태의 저속발전기 제10-20100108950호의 개량된 형태의 저속발전기가 도13에 도시되어 있다.
도13의 개량된 형태의 저속발전기는 자석을 갖는 회전자와 자성체인 내부케이싱을 서로 동일한 방향으로 회전시킴으로써 저속회전력에서 기전력을 얻는 구조이고, 장점으로는 자석을 갖는 회전자와 자성체인 내부케이싱이라는 동시 회전체 사이에 비자성체로 성형된 고정자 코어를 두어 회전저항을 크게 줄여주는 효과가 있다.
그러나 상술한 종래의 개량된 형태의 저속발전기는 내부케이싱의 일측면에 고정기어와 회전기어를 결합시키므로 회전마찰저항을 유발시키며, 회전력을 개선하기 위하여 회전자와 동시에 회전하는 내부케이싱을 사용하였으나 회전자가 내부케이싱 보다 작어서 자석 성형 개수가 한정되므로 큰 기전력을 얻지 못하는 단점과 인휠시스템에 필요한 차륜내에 적용하는데 한계가 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것이다. 본 발명의 목적은 회전축 또는 고정축을 각각 이용할 수 있는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기이다.
이를 위해, 첫째, 회전축을 이용하여 제1회전자L,R은 모두 고정시켜 결합하고 제2회전자는 슬립되도록 결합한다.
둘째, 고정축을 이용하여 제1회전자L,R 및 제2회전자를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자는 서로 마주보게 결합한다.
셋째, 고정축을 이용하여 제1회전자L,R 및 제2회전자를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자는 서로 등지도록 결합한다.
본 발명의 목적은 회전축 또는 고정축을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기로써, 제1회전자L,R은 회전축 또는 고정축과 고정 혹은 슬립되도록 결합한다.
또한, 제2회전자는 회전축 또는 고정축과 슬립되도록 결합한다.
회전자의 착좌 방법으로는,
제1회전자L,R은 자성체 또는 수 분할된 복수의 자석으로 성형한다.
또한, 제2회전자는 제1회전자L,R에 대응하여 수 분할된 복수의 자석 또는 자성체로 성형한다.
또한, 제1회전자L,R와 제2회전자 모두 수 분할된 복수의 자석으로 성형시킬 수가 있다.
또한, 고정자는 제1회전자L,R과 제2회전자의 사이에 구성한다.
또한, 고정자는 둥근 쟁반형태로써 복합연성물질 또는 비자성체로 성형한다.
또한, 고정자는 슬롯형태의 고정자날개를 성형한다.
또한, 고정자는 측판을 성형하고 측판의 중심부에 중공원형을 성형하여 회전축 또는 고정축에 슬립(slip) 또는 고정되도록 결합한다.
또한, 고정자로부터 나온 기전력은 배선을 통해 도출한다.
본 발명의 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기에 따르면, 제1회전자L,R 및 제2회전자가 동시에 회전될 때 2개의 회전자와 고정자 간에 자력으로 인해서 서로 끌어당기며 붙으려고 하는 힘(attraction)을 이용하며 동시에 회전하기 때문에 회전저항을 크게 줄임으로써 제1회전자L,R 또는 제2회전자의 수 분할된 복수의 자석과 고정자의 권선코일 간의 코깅 현상과 맴돌이 전류를 제거하고 상대속도를 높일 수 있어서 원하는 기전력을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 복합연성물질 또는 비자성체로 구성된 고정자 코어를 가지므로 와전류의 해소하고 열 발생을 억제하여 권선코일의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 코깅토크와 회전저항의 감소로 외부의 회전동력이 크게 필요하지 않아 외부공급 동력에너지를 절약하는 장점이 있다.
또한, 코깅토크와 와전류를 억제하여 고열과 회전저항을 줄일 수 있다.
또한, 고정축의 경우 전기오토바이나 전기차 바퀴처럼 외부에 있는 제2회전자를 지면과 닿도록 하여 굴리게 될 때 내측에 있는 제1회전자L,R가 슬립상태로 연결되어 있으므로 서로 끌어당기며 붙으려고 하는 힘(attraction)을 유지한채 회전하게 되어서, 코깅토크와 와전류를 억제하여 고열과 회전저항을 줄일 수 있다.
또한, 제1회전자L,R 보다 상대적으로 큰 제2회전자에게 자석을 성형할 때 기전력을 더 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 회전축에 제1회전자L,R은 모두 고정시켜 결합하고 제2회전자는 슬립되도록 결합하는 횡단면도
도 2는 도 1의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 얻어진 종단면
도 4는 도 1의 C-C선을 따라 얻어진 종단면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고정축에 제1회전자L,R 및 제2회전자를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자는 서로 마주보게 결합 횡단면도
도 6은 도 5의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도
도 7은 도 5의 B-B선을 따라 얻어진 종단면도
도 8은 도 5의 C-C선을 따라 얻어진 종단면도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고정축에 제1회전자L,R 및 제2회전자를
모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자는 서로 등지도록 결합하는 횡단면도
도 10은 도 9의 A-A선을 따라 얻어진 종단면도
도 11은 도 9의 B-B선을 따라 얻어진 종단면도
도 12는 도 9의 C-C선을 따라 얻어진 종단면도
도 13은 종래기술의 개량된 형태의 저속발전기의 횡단면도
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기에 대하여 그 구성과 회전축(110) 또는 고정축(210)을 이용하는 발명을 상세하게 설명한다.
도1, 도5, 도9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 실시방법으로써, 첫째, 회전축(110)에 제1회전자L,R(120a,120b)은 모두 고정시켜 결합하고 제2회전자(150)는 슬립되도록 결합한다.
둘째, 고정축(210)에 제1회전자L,R(120a,120b) 및 제2회전자(150)를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자는 서로 마주보게 결합한다.
셋째, 고정축(210)에 제1회전자L,R(120a,120b) 및 제2회전자(150)를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자는 서로 등지도록 결합한다.
첫 번째 실시 예로써, 첨부한 도면을 참조로 도1내지 도4에 도시한 바와 같이,
회전축(110)에 제1회전자L,R(120a,120b)은 고정시켜 결합하고 제2회전자(150)는 슬립되도록 결합하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(100A)는 회전축(110), 회전축지지대L,R(111a,111b), 회전축베어링L,R(113a,113b), 제1회전자L,R(120a,120b), 제1회전자결합허브L,R(123a,123b), 고정자L,R(130a,130b), 고정자측판L,R(131a,131b), 고정자 결합베어링L,R(132a,132b), 고정자결합부싱(133), 권선코일(135), 고정자결합허브(136b), 제2회전자(150), 제2회전자측판L,R(151a,151b), 제2회전자결합허브R(153b), 제2회전자결합베어링L(155a), 제2회전자결합부싱R(156b), 자성체(157a), 분할된 복수의 자석(157b), 스냅링(214), 키(key)(215), 배선관통구(241), 배선(242)을 포함한다.
회전축(110)은 외부의 동력발생수단에 의해 발생하는 동력에 의해 회전하며, 그 양측 단이 회전축지지대L,R(111a,111b)에 의해 회전가능하게 지지된다.
제1회전자L,R(120a,120b)는 원통형으로 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되어 회전축(110)의 외주면에 제1회전자결합허브L,R(123a,123b)를 이용하여 고정되게 결합된다.
제1회전자결합허브L,R(123a,123b)의 양측단은 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
또한, 제1회전자L,R(120a,120b)는 둥근 자동차 휠 모양으로 성형하고, 휠 내주면과 결합되는 열십자(+) 형태의 바퀴살을 가지며, 열십자(+) 형태의 바퀴살의 중앙은 중공원형으로 성형하며, 1쌍의 암수나사로 성형되는 제1회전자결합허브L,R(123a,123b)를 장착하여 열십자(+) 형태의 바퀴살의 중앙과 맞추어서 회전축(110)과 고정되도록 결합하고, 양쪽에 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자L,R(130a,130b)는 제1회전자L,R(120a,120b)과 제2회전자(150)사이에 위치하며, 복합연성물질 또는 비자성체로써 둥근 쟁반형태로 성형하고, 코일을 권선하기 위한 고정자날개(134)는 슬롯형태로 성형한다.
고정자L,R(130a,130b)를 지지하기 위해 내부에 회전축베어링L,R(113a,113b)을 장착한 고정자결합부싱L,R(133a,133b)를 이용하여 양측단이 회전축(110)에 슬립되도록 결합하고, 양쪽에 스냅링(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자결합부싱L,R(133a,133b)는 회전축(110)과 평행한 방향으로 배선관통구(241)를 성형한다.
제2회전자(150)는 고정자L,R(130a,130b)의 외측에 위치하며, 중공원통형으로 내주면에 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 자성체(157a)로 성형되고, 양쪽으로 성형되는 제2회전자측판L,R(151a,151b)은 제2회전자결합베어링L,R(155a,155b)과 고정자결합부싱L,R(133a,133b) 및 회전축베어링L,R(113a,113b)을 통해서 회전축(110)의 양끝단에 슬립(Slip)되도록 결합되어 회전축(110)으로부터 자유롭게 회전될 수 있도록 한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 회전축(110)을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(100A)의 작용에 대하여 설명한다.
회전축(110)에 외부의 회전동력이 공급되면, 회전축지지대L,R(111,112)에 의해 지지되는 회전축(110)이 회전하게 된다.
회전축(110)이 회전하면, 회전축(110)에 고정되게 결합된 제1회전자L,R(120a,120b)가 회전할 때 제2회전자(150)는 제1회전자L,R(120a,120b)들과 서로 붙으려고 끌어당기는 힘(attraction)을 유지한 상태에서 동시에 동일한 방향으로 자연스런 등속회전하게 된다.
이때, 제1회전자L,R(120a,120b)는 상기 회전축(110)과 고정되게 결합되고, 제2회전자(150)는 제2회전자 결합베어링L,R(155a,155b)과 고정자 결합부싱L,R(133a,133b) 및 회전축베어링L,R(113a,113b)를 이용하여 회전축(110) 양끝단에 슬립되도록 결합된다.
제1회전자L,R(120a,120b) 또는 제2회전자(150)에 설치된 수 분할된 복수의 자석(157b)과 고정자L,R(130a,130b)에 설치된 권선코일(135)에 의해 발생되는 기전력은 고정자결합부싱L,R(133a,133b)의 배선관통구(241)를 통해 외부로 안전하게 도출된다.
즉, 종래의 영구자석발전기는 고정자의 코어에 강력한 자성체인 계자철심으로 성형한 후 코일을 권선을 하여 하나 뿐인 회전자와 고정자 간에 상호 붙으려고 하는 자기장 때문에 회전저항이 많이 발생하는데,
본 발명에서는 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자날개(134)에 권선된 권선코일(135)을 사용하여 회전축(110)에 고정된 제1회전자L,R(120a,120b)가 외부동력에 의해 먼저 구동하게 되면 제2회전자(150)도 이끌리어서 동일한 방향으로 등속회전을 하게 되어, 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자L,R(130a,130b)에게 강한 자력이 유도되어 기전력을 발생시키면서도 회전저항이 없이 자연스런 회전력을 얻게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 두 번째 실시 예로써, 첨부한 도면을 참조로 도5내지 도8에 도시한 바와 같이, 고정축(210)에 제1회전자L,R(120a,120b) 및 제2회전자(150)를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자L,R(130a,130b)는 서로 마주보게 결합하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(200A)는 고정축(210), 고정축지지대L,R(211a,211b), 고정축베어링L,R(213a,213b), 제1회전자L,R(120a,120b), 1회전자결합베어링L,R(122a,122b), 제1회전자결합허브L,R(123a,123b), 고정자L,R(130a,130b), 고정자측판L,R(131a,131b), 고정자결합부싱L,R(133a,133b), 권선코일(135), 제2회전자(150), 제2회전자측판L,R(151a,151b), 제2회전자결합베어링L,R(155a,155b), 자성체(157a), 분할된 복수의 자석(157b), 스냅링(214), 키(key)(215), 배선관통구(241), 배선(242)을 포함한다.
도9에 도시한 내용과 다른점은 고정자L,R(130a,130b)를 서로 마주보도록 하여 고정자측판L,R(131a,131b)을 고정축(210)의 양끝에 고정자결합부싱L,R(133a,133b)을 이용하여 고정되도록 결합한다.
또한, 배선(242)은 고정자측판L,R(131a,131b)을 거쳐 고정자결합부싱L,R(133a,133b)에 성형된 배선관통구(241)로 도출한다.
고정축(210)은 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)를 모두 슬립(Slip)되도록 결합하며, 그 양측 단이 고정축지지대ab(211a,211b)에 의해 고정되도록 설치된다.
제1회전자L,R(120a,120b)는 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되며, 고정축(210)의 외측에 위치하며 1회전자결합베어링L,R(122a,122b)을 장착한 1쌍의 나사형태로 성형된 제1회전자결합허브L,R(123a,123b)를 이용하여 고정축(210)의 외주면에 슬립(Slip)되도록 결합하여 고정축(210)으로부터 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.
제1회전자결합허브L,R(123a,123b)의 양측단은 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
또한, 제1회전자L,R(120a,120b)는 둥근 자동차 휠 모양으로 성형하고, 휠 내주면과 결합되는 열십자(+) 형태의 바퀴살을 가지며, 열십자(+) 형태의 바퀴살의 중앙은 중공원형으로 성형하며, 1쌍의 암수나사로 성형되는 제1회전자결합허브L,R(123a,123b) 속에 1회전자결합베어링L,R(122a,122b)을 장착하여 열십자(+) 형태의 바퀴살의 중앙과 맞추어서 고정축(210)과 슬립(Slip)되도록 결합하고, 양쪽에 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자L,R(130a,130b)는 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)사이에 위치하며, 복합연성물질 또는 비자성체로써 둥근 쟁반형태로 성형하고, 코일을 권선하기 위한 고정자날개(134)는 슬롯형태로 성형한다.
고정자L,R(130a,130b)를 지지하기 위해 내부에 고정축베어링L,R(213a,213b)을 장착한 고정자결합부싱L,R(133a,133b)를 이용하여 양측단이 고정축(210)에 슬립되도록 결합하고, 양쪽에 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자결합부싱L,R(133a,133b)은 고정축(210)과 평행한 방향으로 배선관통구(241)를 성형한다.
제2회전자(150)는 고정자L,R(130a,130b)의 외측에 위치하며, 중공원통형으로 내주면에 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 자성체(157a)로 성형되고, 양쪽으로 성형되는 제2회전자측판L,R(151a,151b)은 제2회전자결합베어링L,R(155a,155b)과 고정자결합부싱L,R(133a,133b) 및 고정축베어링L,R(213a,213b)을 통해서 고정축(210)의 양끝단에 슬립(Slip)되도록 결합되어 고정축(210)으로부터 자유롭게 회전될 수 있도록 한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 고정축(210)을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(200A)의 작용에 대하여 설명한다.
상기 제1회전자L,R(120a,120b)는 상기 자성체(157a) 또는 상기 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되어 상기 고정축(210)과 슬립되도록 결합된 상태이며, 또한, 슬립(Slip)되도록 결합된 상기 제2회전자(150)가 바퀴굴림이나 블레이드 터빈 등과 같은 외부 동력에 의해 회전하게 되면 상기 제2회전자(150)가 상기 제1회전자L,R(120a,120b)와 서로 끌어당기며 붙으려는 힘을 가지고 동일한 방향으로 등속회전을 하는 것을 특징으로 하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기로써,
제1회전자L,R(120a,120b) 또는 제2회전자(150)에 설치된 수 분할된 복수의 자석(157b)과 고정자L,R(130a,130b)에 설치된 권선코일(135)에 의해 발생되는 기전력은 배선(242)을 통해 고정자 결합부싱L,R(156a,156b)의 배선관통구(241)로 안전하게 도출된다.
즉, 종래의 영구자석발전기는 고정자의 코어에 강력한 자성체인 계자철심으로 성형한 후 코일을 권선을 하여 하나 뿐인 회전자와 고정자 간에 상호 붙으려고 하는 자기장에 때문에 회전저항이 많이 발생하는데,
본 발명에서는 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자날개(134)에 권선된 권선코일(135)을 사용하여 고정축(210)에 슬립되도록 결합된 제2회전자(150)가 바퀴굴림과 같은 외부동력에 의해 먼저 구동하게 되면 제1회전자L,R(120a,120b)도 이끌리어서 동일한 방향으로 등속회전을 하게 되어, 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자L,R(130a,130b)에게 강한 자력이 유도되어 기전력을 발생시키면서도 회전저항이 없이 자연스런 회전력을 얻게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세 번째 실시 예로써, 첨부한 도면을 참조로 도9내지 도12에 도시한 바와 같이, 고정축(210)에 제1회전자L,R(120a,120b) 및 제2회전자(150)를 모두 슬립(slip)되도록 결합하고, 고정자L,R(130a,130b)는 서로 등지도록 결합하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(200B)는 고정축(210), 고정축지지대L,R(211a,211b), 고정축베어링L,R(213a,213b), 제1회전자L,R(120a,120b), 1회전자결합베어링L,R(122a,122b), 제1회전자결합허브L,R(123a,123b), 고정자L,R(130a,130b), 고정자측판L,R(131a,131b), 와이어가드L,R(132a,132b), 고정자결합부싱L,R(133a,133b), 고정자결합허브(136), 권선코일(135), 제2회전자(150), 제2회전자측판L,R(151a,151b), 제2회전자결합베어링L,R(155a,155b), 자성체(157a), 분할된 복수의 자석(157b), 스냅링(214), 키(key)(215), 배선관통구(241), 배선(242)을 포함한다.
도5에 도시한 내용과 다른점은 고정자L,R(130a,130b)를 서로 등지도록 결합하여 고정자측판L,R(131a,131b)을 고정축(210)의 중간지점에 고정자결합허브(136)를 이용하여 고정되도록 결합한다.
또한, 배선(242)은 고정자결합부싱L,R(133a,133b)의 일측에 성형된 와이어가드L,R(132a,132b)를 거처서 배선관통구(241)로 도출한다.
고정축(210)은 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)를 모두 슬립되도록 결합하며, 그 양측 단이 고정축지지대a,b(211a,211b)에 의해 고정되도록 설치된다.
제1회전자L,R(120a,120b)는 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되며, 고정축(210)의 외측에 위치하며 1회전자결합베어링L,R(122a,122b)을 장착한 1쌍의 나사형태로 성형된 제1회전자결합허브L,R(123a,123b)를 이용하여 고정축(210)의 외주면에 슬립(Slip)되도록 결합하여 고정축(210)으로부터 자유롭게 회전할 수 있도록 한다.
제1회전자결합허브L,R(123a,123b)의 양측단은 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
또한, 제1회전자L,R(120a,120b)는 둥근 자동차 휠 모양으로 성형하고, 휠 내주면과 결합되는 열십자(+) 형태의 바퀴살을 가지며, 열십자(+) 형태의 바퀴살의 중앙은 중공원형으로 성형하며, 1쌍의 암수나사로 성형되는 제1회전자결합허브L,R(123a,123b) 속에 제1회전자결합베어링(122)을 장착하여 열십자(+) 형태의 바퀴살의 중앙과 맞추어서 고정축(210)과 슬립(Slip)되도록 결합하고, 양쪽에 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자L,R(130a,130b)는 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)사이에 위치하며, 복합연성물질 또는 비자성체로써 둥근 쟁반형태로 성형하고, 코일을 권선하기 위한 고정자날개(134)는 슬롯 형태로 성형한다.
고정자L,R(130a,130b)를 지지하기 위해 내부에 고정축베어링L,R(213a,213b)을 장착한 고정자결합부싱L,R(133a,133b)를 이용하여 양측단이 고정축(210)에 슬립되도록 결합하고, 양쪽에 스냅링(Snap ring)(214)을 이용하여 좌우로 이동하지 않도록 한다.
고정자결합부싱L,R(133a,133b)는 고정축(210)과 평행한 방향으로 배선관통구(241)를 성형한다.
제2회전자(150)는 고정자L,R(130a,130b)의 외측에 위치하며, 중공원통형으로 내주면에 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 자성체(157a)로 성형되고, 양쪽으로 성형되는 제2회전자측판L,R(151a,151b)은 제2회전자결합베어링L,R(155a,155b)과 고정자결합부싱L,R(133a,133b) 및 고정축베어링L,R(213a,213b)을 통해서 고정축(210)의 양끝단에 슬립(Slip)되도록 결합되어 고정축(210)으로부터 자유롭게 회전될 수 있도록 한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.
제1회전자L,R(120a,120b)는 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되어 고정축(210)과 슬립되도록 결합된 상태이며, 또한, 슬립되도록 결합된 제2회전자(150)가 바퀴굴림이나 블레이드 터빈 등과 같은 외부 동력에 의해 회전하게 되면 제2회전자(150)가 제1회전자L,R(120a,120b)와 서로 끌어당기며 붙으려는 힘을 가지고 동일한 방향으로 등속회전을 하는 것을 특징으로 하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기로써,
제1회전자L,R(120a,120b) 또는 제2회전자(150)에 설치된 수 분할된 복수의 자석(157b)과 고정자L,R(130a,130b)에 설치된 권선코일(135)에 의해 발생되는 기전력은 배선(242)을 통해 와이어가드(132a,132b)와 고정자결합부싱L,R(133a,133b)의 배선관통구(241)를 통해 외부로 안전하게 도출된다.
즉, 종래의 영구자석발전기는 고정자의 코어에 강력한 자성체인 계자철심으로 성형한 후 코일을 권선을 하여 하나 뿐인 회전자와 고정자 간에 상호 붙으려고 하는 자기장에 때문에 회전저항이 많이 발생하는데,
본 발명에서는 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자날개(134)에 권선된 권선코일(135)을 사용하여 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)가 동일한 방향으로 회전할 때 고정자L,R(130a,130b)를 사이에 두고 상호간 강한 자력이 유도되어도 복합연성물질 또는 비자성체로 형성된 고정자L,R(130a,130b)간에 기전력을 발생시키면서도 회전저항이 없이 자연스런 회전력을 얻도록 한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 고정축(210)을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기(200B)의 작용에 대하여 설명한다.
외부에 노출되어 있는 제2회전자(150)에게 어떠한 바퀴굴림이나 블레이드 터빈 등과 같은 외력에 의해 회전동력이 발생하면, 고정축(210)에 슬립(Slip)되게 결합된 제1회전자L,R(120a,120b)도 자력현상으로 서로 이끌리어서 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 가지고 등속회전을 하게 된다.
즉, 제1회전자L,R(120a,120b)와 제2회전자(150)는 고정축(210)과 슬립(Slip)되도록 결합되어 있으므로 자력에 의해 서로 붙으려고 하는 힘에 이끌리면서 제1회전자L,R(120a,120b) 및 제2회전자(150)가 동시에 동일한 방향으로 동일한 회전각을 이루며 등속회전운동을 하게 된다.
고정자L,R(130a,130b)에 설치된 권선코일(135)에 의해 형성되는 기전력은 고정자 결합부싱L,R(133a,133b)에 성형된 배선관통구(241)를 통해 외부로 안전하게 송전하게 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 회전축 또는 고정축을 이용하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
100A : 회전축에 제1회전자를 고정결합하고 제2회전자를 슬립 결합하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기
110 : 회전축
111a : 회전축지지대L 111b : 회전축 지지대R
113a : 회전축 베어링L 113b : 회전축베어링R
120a : 제1회전자L 120b: 제1회전자R
121 : 제1회전자 테두리
122a : 제1회전자 결합베어링L
122b : 제1회전자 결합베어링R
123a : 제1회전자 결합허브L
123b : 제1회전자 결합허브R
124 : 회전자바퀴살
130a : 고정자L 130b : 고정자R
131a : 고정자L 측판 131b : 고정자R 측판
132a : 와이어가드L(wire guide L)
132b : 와이어가드R(wire guide R)
133a : 고정자 결합부싱L
133b : 고정자 결합부싱R
134 : 고정자 날개
135 : 권선코일
136 : 고정자 결합허브
150 : 제2회전자
151a : 제2회전자 측판L 151b : 제2회전자 측판R
155a : 제2회전자 결합베어링L
155b : 제2회전자 결합베어링R
157a : 자성체
157b : 수 분할된 복수의 자석
200A : 고정축에 제1회전자 및 제2회전자를 슬립 결합하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기
200B : 고정축에 제1회전자 및 제2회전자를 슬립 결합하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기
210 : 고정축
211a : 고정축지지대L
211b : 고정축지지대R
213a : 고정축베어링 L 213b : 고정축베어링 R
214 : 스냅링(Snap ring)
215 : Key
240 : 외부하우징
241 : 배선 관통구 242 : 배선

Claims (12)

  1. 외부동력에 의해 회전하는 회전축(110);
    상기 회전축(110)을 지지하기 위해 내부에 베어링이 장착되는 회전축지지대L,R(111a,111b);
    자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되고 상기 회전축(110)과 고정되도록 상기 회전축(110)의 외측과 고정자L,R(130a,130b) 사이에 결합되는 제1회전자L,R(120a,120b);
    제1회전자L,R(120a,120b)의 내주면에 열십자(+) 형태의 바퀴살을 가지며 중심부에 중공원형으로 성형되는 회전자 바퀴살(124);
    상기 회전축(110)과 슬립(Slip)되도록 결합하는 제1회전자 결합베어링L,R(122a, 122b);
    상기 회전축(110)과 슬립(Slip)되도록 결합하기 위해 암수 나사를 포함한 쌍으로 성형된 제1회전자결합허브L,R(123a,123b);
    상기 회전축(110)의 외측에 복합연성물질 또는 비자성체로써 둥근 쟁반형태로 성형되어 서로 마주보고 구성되는 상기 고정자L,R(130a,130b);
    상기 고정자L,R(130a,130b)의 권선코일을 위한 슬롯을 구비한 고정자날개(134);
    상기 고정자날개(134)의 슬롯에 권선되는 권선코일(135);
    상기 고정자날개(134)의 일측면 지지를 위해 성형되는 고정자측판L,R(131a,131b);
    상기 고정자측판L,R(131a,131b)을 상기 회전축(110)에 결합하며, 배선관통구(241)를 성형하는 고정자결합부싱L,R(133a,133b);
    상기 회전축(110)과 상기 고정자결합부싱L,R(133a,133b)을 슬립(Slip)되도록 결합하기 위한 회전축베어링L,R(113a,113b);
    상기 고정자L,R(130a,130b)의 외측에 상기 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 상기 자성체(157a)로 성형되어 상기 회전축(110)에 슬립(Slip)되도록 결합하기 위한 제2회전자(150);
    상기 제2회전자(150)를 상기 회전축(110)에 결합하기 위한 제2회전자측판L,R(151a,151b);
    상기 제2회전자측판L,R(151a,151b)과 상기 회전축(110)에 슬립(Slip)되도록 결합하기 위해 상기 고정자결합부싱L,R(133a,b)의 외주면에 결합되는 제2회전자결합베어링L(155a);
    상기 고정자결합부싱L,R(133a,b)의 상기 배선관통구(241)를 통해 외부로 안전하게 도출되는 배선(242); 및
    스냅링(214)을 포함하며
    상기 제1회전자L,R(120a,120b)와 대응하여 제1회전자L,R(120a,120b)이 자성체(157a)로 성형되는 경우 상기 제2회전자(150)는 수 분할된 복수의 자석(157b)로 성형되고
    제1회전자L,R(120a,120b)이 수 분할된 복수의 자석(157b)로 성형되는 경우 상기 제2회전자(150)는 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 상기 자성체(157a)로 성형되는 것을 특징으로 하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1회전자L,R(120a,120b)는 자성체(157a) 또는 수 분할된 복수의 자석(157b)으로 성형되어 회전축(110)과 고정되도록 결합된 상태이며, 상기 회전축(110)과 함께 상기 제1회전자L,R(120a,120b)가 외부 동력에 의해 회전하게 되면, 상기 제1회전자L,R(120a,120b)와 대응하여 제1회전자L,R(120a,120b)이 자성체(157a)로 성형되는 경우 상기 제2회전자(150)는 수 분할된 복수의 자석(157b)로 성형되고
    제1회전자L,R(120a,120b)이 수 분할된 복수의 자석(157b)로 성형되는 경우 상기 제2회전자(150)는 수 분할된 복수의 자석(157b) 또는 상기 자성체(157a)로 성형되는
    상기 제2회전자(150)가 상기 제1회전자L,R(120a,120b)와 서로 끌어당기며 붙으려는 힘을 가지고 동일한 방향으로 등속회전을 하는 것을 특징으로 하는 다중의 회전자 및 고정자로 구성되는 발전기.

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