KR102367374B1 - Power generator using gearbox - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기어박스를 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 구동기어가 구비된 구동모터, 구동모터의 구동기어에 기어 결합된 동력전달수단, 동력전달수단에 연결되어 회전되는 피동발전기, 및 구동모터와 피동발전기에 연결되는 배터리를 포함하여 기존의 발전기보다 고효율의 동력전달장치를 제공함으로써 전기의 발전 효율을 높인 발전장치를 제공할 수 있다. The present invention relates to a power generation device using a gearbox, and relates to a driving motor provided with a driving gear, a power transmission means geared to the driving gear of the driving motor, a driven generator connected to the power transmission means to rotate, and a driving motor and driven By providing a power transmission device with higher efficiency than a conventional generator, including a battery connected to the generator, it is possible to provide a generator with increased efficiency of electricity generation.
Description
본 발명은 기어를 이용하여 전기를 생산하는 기어박스를 이용한 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation device using a gearbox for generating electricity using gears.
일반적으로, 유도 발전기는 코일 회전을 전력으로 변환시키는 것으로서, 아마추어 코일과 자기물질로 구성되며, 아마추어 코일 또는 자기물질을 회전시킴으로써, 아마추어 코일에서 교류전류가 발생된다. 이러한 유도발전기 선행기술로는, 공개번호 제10-1999-0082376호에 개시된 동성자극 유도발전기가 있다.In general, an induction generator converts coil rotation into electric power, and is composed of an armature coil and a magnetic material, and by rotating the armature coil or magnetic material, an alternating current is generated in the armature coil. As a prior art of such an induction generator, there is a same-sex stimulation induction generator disclosed in Publication No. 10-199-0082376.
상기 선행기술은 아마추어가 아마추어 코어와 도체를 포함하고, 자화부와 도체가 아마추어 코어의 둘레에 권취된 코일부를 갖는 것이다. 회전자극은 회전축과 자석을 포함하고 둘 이상의 자석이 회전축의 둘레에 배열된 자극부를 갖는다.In the prior art, the armature includes an armature core and a conductor, and a magnetization unit and a conductor have a coil unit wound around the armature core. The rotating magnetic pole includes a rotating shaft and a magnet, and has a magnetic pole portion in which two or more magnets are arranged around the rotating shaft.
자극부에 배열된 자석은 자석의 S 또는 N극이 회전축의 양측으로 배치되게 배열된다. 또한 회전자극은 다수의 자극부를 가지고 자극부에 배열된 자석은 자석의 S극이 회전축의 일측 단부에 배치되고 자석의 N극이 타측 단부에 배치되게 배열된다.The magnets arranged in the magnetic pole portion are arranged such that the S or N poles of the magnet are arranged on both sides of the rotation axis. In addition, the rotating magnetic pole has a plurality of magnetic pole parts, and the magnets arranged in the magnetic pole part are arranged such that the S pole of the magnet is disposed at one end of the rotation shaft and the N pole of the magnet is disposed at the other end.
상기와 같은 기존의 유도 발전기는 입력 토크에 비해 회전자극의 출력 회전 속도가 불규칙하며, 회전 토크의 전달 안정성이 높지 않으며, 전기의 발전효율이 충분히 높지 않은 문제점이 있었다.The conventional induction generator as described above has problems in that the output rotational speed of the rotational pole is irregular compared to the input torque, the transmission stability of the rotational torque is not high, and the electricity generation efficiency is not high enough.
본 발명은 기존의 유도 발전기보다 출력 회전속도와 회전 토크의 전달이 안정적으로 이루어지면서, 고효율 기어비를 제공함으로써 전기의 발전 효율을 높인 기어박스를 이용한 발전장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a power generation device using a gearbox in which output rotational speed and rotational torque are transmitted more stably than a conventional induction generator, and by providing a high-efficiency gear ratio, the power generation efficiency of electricity is increased.
본 발명에 따른 기어박스를 이용한 발전장치는, 구동기어(101)가 구비되도록 기어하우징(111)에 설치된 구동모터(100)와, 상기 구동기어(101)에 기어 결합된 동력전달수단(110) 및 상기 동력전달수단(110)에 연결되어 회전되는 종동풀리(151)가 구비되는 피동발전기(150)를 포함하는 것으로서, 상기 동력전달수단(110)은, 구동기어(101)에 의해 회전하도록 구성된 중앙 기어부(120)와, 중앙 기어부(120)에 의해 회전토록 구성된 사이드 기어부(130)와, 사이드 기어부(130)에 의해 회전하며 중앙 기어부(120)와 동일한 회전축을 갖도록 구성되어 피동발전기를 회전시키는 회전 전달부(140)를 더 포함하여, 중앙 기어부(120)는, 기어하우징(111)의 중앙부에 회전 가능하게 설치된 주회전축(121)과, 회전축(121)의 상부에 설치되어 구동기어(101)와 기어 결합되도록 구성된 대기어(122)와, 주회전축(121)의 하부에 설치된 소기어(124)를 더 포함하며, 사이드 기어부(130)는, 중앙 기어부(120)의 일측에서 회전 가능하게 기어하우징(111)에 설치된 주회전축(121), 주회전축(121)의 하부에 설치되어 소기어(124)와 기어 결합되도록 구성된 하부 기어(133)과, 주회전축(121)의 상부에 설치된 상부 기어(132)를 더 포함하며, 회전전달부(140)는 주회전축(121)이 관통되어 회전하는 중공 샤프트(143)와, 중공 샤프트(143)의 하부에 설치되어 상부기어(132)와 기어 결합되도록 구성된 중기어(144)와, 중공 샤프트(143)의 상부에 설치되어 상기 종동풀리(151)와 연동되게 구성된 구동풀리(141)가 포함된 것을 특징으로 한다.The power generation device using a gearbox according to the present invention includes a driving
추가로 구동기어(101)와 대기어(122)의 기어비는 1:9로 구성되며, 소기어(124)와 하부 기어(133)의 기어비는 7:12로 구성되며, 상부 기어(132)와 중기어(144)의 기어비는 5:8로 구성되며, 벨트로 연동되는 구동풀리(141)와 종동풀리(151)는 각각 40cm와 10cm의 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the gear ratio of the
또한 상기 구동모터(100)에 동력을 공급하는 배터리(160)를 더 포함하며, 피동발전기(150)는 다른 장치(170)에 구동을 위한 전원을 공급하며, 상기 배터리(160)를 충전시키는 것을 특징으로 한다.In addition, it further includes a
상기와 같이 기술된 본 발명은, 기존의 유도 발전기보다 출력 회전속도와 회전 토크의 전달이 안정적으로 이루어지면서, 고효율 기어비를 제공함으로써 전기의 발전 효율을 높인 기어박스를 이용한 발전장치를 제공할 수 있다.The present invention described as described above can provide a power generation device using a gearbox in which the power generation efficiency of electricity is increased by providing a high-efficiency gear ratio while stably transmitting the output rotational speed and rotational torque compared to the conventional induction generator. .
따라서 고속의 모터를 통해 대형 발전기도 힘 있게 회전시켜 전기를 생산할 수도 있으며, 생산된 전기를 필요한 곳에 사용한 후 잉여전력이 남을 경우 고속의 모터에 재공급토록 할 수도 있어 낭비되는 전력이 없게 된다.Therefore, a large generator can also be rotated vigorously through a high-speed motor to produce electricity, and if there is surplus power after using the generated electricity where it is needed, it can be re-supplied to the high-speed motor, so there is no wasted power.
또한 DC전원에 비해 AC전압이 전송손실이 적어 송전에 유리하며, AC가 변압이 보다 쉬운편이다.In addition, compared to DC power, AC voltage has less transmission loss, which is advantageous for power transmission, and AC voltage is easier to transform.
AC발전을 통해서 DC발전기가 갖는 회전속도범위 제한, 크기와 중량이 증대, 브러쉬 마모에 따른 잦은 수리의 문제도 해결할 수 있게 된다.Through AC power generation, it is possible to solve the problems of frequent repair due to the limitation of the rotation speed range of the DC generator, increase in size and weight, and brush wear.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스를 이용한 발전장치의 내부가 투영된 입체도이다.
도 2는 도 1의 기어하우징이 분리된 분리 입체도이다.
도 3은 도 1의 상하 중심라인에 교차하는 수평 방향으로 투영한 측단면 개념도이다.1 is a three-dimensional view in which the inside of a power generation device using a gearbox according to an embodiment of the present invention is projected.
FIG. 2 is an exploded three-dimensional view in which the gear housing of FIG. 1 is separated.
3 is a conceptual diagram of a side cross-section projected in a horizontal direction intersecting the upper and lower center lines of FIG. 1 .
이하, 본 발명의 실시 가능한 다양한 실시 예들 중 실질적인 구현성과 산업적 이용 가능성이 높은 기어박스를 이용한 발전장치를 첨부된 도면에 도시된 특정 구성 요소의 실시 예에 의해 설명한다.Hereinafter, a power generation device using a gearbox having high practical implementation and industrial applicability among various embodiments of the present invention will be described with reference to the specific component examples shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스를 이용한 발전장치의 내부가 투영된 사시도이며, 도 2는 도 1의 기어하우징이 분리된 분해도이고, 도 3은 도 1의 상하 중심라인에 교차하는 수평 방향으로 투영한 단면도이다.1 is a perspective view showing the inside of a power generation device using a gearbox according to an embodiment of the present invention is projected, FIG. 2 is an exploded view in which the gear housing of FIG. 1 is separated, and FIG. It is a cross-sectional view projected in the horizontal direction.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스를 이용한 발전장치는, 구동기어(101)가 구비된 구동모터(100), 구동모터(100)의 구동기어(101)에 기어 결합된 동력전달수단(110), 동력전달수단(110)에 연결되어 회전되는 피동발전기(150), 및 구동모터(100)와 피동발전기(150)에 연결되는 배터리(160)를 포함한다.1 to 3 , a power generation device using a gearbox according to an embodiment of the present invention includes a
구동모터(100)는 도면에서 동력전달수단(110)의 상부 측부에 동력전달수단(110)에 비해 작은 비율로 설치 표현되어 있으나, 실질적으로는 더 큰 형상이 될 수 있으며, 피동발전기(150)를 구동시키기 위한 동력원으로 표현된 것이므로, 다른 동력원으로 대체 가능하다.Although the
도면상 피동발전기(150)가 소형으로 도시되어 있으나, 보다 강한 힘으로 구동시킴에 따라 3,000kW와 같은 큰 규격의 피동발전기(150)도 적용이 가능하다.Although the
동력전달수단(110)은, 구동모터(100)와 피동발전기(150) 사이에 작동하여 발전을 위한 동력을 전달하는 것으로서, 큰 감속 기어비와 내부에서 연동되는 기어들에 의해 토크 전달 중 진동과 충격에 의한 기어 이탈이나 공회전을 방지함으로써 충실하게 동력을 전달하게 된다.The power transmission means 110 operates between the
이러한 동력전달수단(110)은 기어하우징(111), 기어하우징(111)의 중앙부에 회전 가능하게 설치되는 중앙 기어부(120), 중앙 기어부(120)의 양측에 회전 가능하게 설치되며 중앙 기어부(120)의 하부에 기어 결합되어 중앙 기어부(120)의 하부를 연동시키는 사이드 기어부(130), 및 사이드 기어부(130)와 피동발전기(150)를 연결하는 회전 전달부(140)를 포함한다.The power transmission means 110 is rotatably installed on both sides of the
기어하우징(111)은 기어들의 축과 기어들이 수용 배치되는 공간을 제공하는 것으로서, 상부 공간과 하부 공간을 구분하는 상부 격벽(112)과 동력전달을 위한 개구부(113)를 포함하며, 원통형으로 표현되어 있으나 이에 제한되지 않으며, 사각이나 다각 형상이 사용될 수 있으며, 중량 대비 강성이 높은 금속재료나 플라스틱재질로 제작된다.The
중앙 기어부(120)는, 기어하우징(111)의 중앙부에 회전 가능하게 결합된 주회전축(121), 기어하우징(111)의 외면부에 위치하여 구동기어(101)에 기어 결합되며 주회전축(121)에 결합된 대기어(122) 및 주회전축(121)의 하부에 결합되어 설치되는 소기어(124)를 포함하는 것이다.The
대기어(122)는 기어하우징(111)의 상면부에 설치되는 것으로서, 구동모터(100)의 위치 변경으로 주회전축(121)의 하부에 설치도 가능하다.The
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소기어(124)는 대기어(122)와 동일 축에 설치됨으로써 대기어(122)와 동일한 속도로 회전되며, 중기어(144)는 주회전축(121)에 공회전 가능하게 결합되어 있으므로, 소기어(124)와 사이드 기어부(130)의 기어비를 통해 결정된 회전 속도로 회전된다.Since the
사이드 기어부(130)는, 주회전축(121)의 양측에서 기어하우징(111)의 회전 가능하게 결합되는 사이드 회전축(131), 사이드 회전축(131)의 상부에서 중기어(144)에 기어 결합되는 상부 기어(132), 사이드 회전축(131)의 하부에서 소기어(124)에 기어 결합되는 하부 기어(133)를 포함하는 것이다.The
이러한 사이드 기어부(130)는, 상부 기어(132)가 중기어(144)에 맞물리며, 하부 기어(133)가 소기어(124)에 맞물려 배치됨으로써 주회전축(121)의 회전 중심을 충분히 잡아주며, 대기어(122)의 회전에 의해 중기어(144)가 별개로 회전되게 만들며, 주회전축(121)의 상부와 하부에서 서로 반대의 기어 비율에 의해 주회전축(121) 상에서 구동풀리(141)의 회전이 원활히 이루어지도록 만든다.In this
회전 전달부(140)는 주회전축(121)이 관통되어 회전하는 중공 샤프트(143)와, 중공 샤프트(143)의 하부에 설치되어 상부기어(132)와 기어 결합되도록 구성된 중기어(144)와, 중공 샤프트(143)의 상부에 설치되어 피동발전기(150)에 설치되는 종동풀리(151)와 연동되게 구성된 구동풀리(141)가 포함된다.
중기어(144)와 소기어(124)는 상부 기어(132)와 하부 기어(133)에 대응하여 주회전축(121)에 설치되는 것으로서, 주회전축(121)의 중심을 견고하게 잡아주어 주회전축(121)의 진동에 의한 동력 손실을 방지한다.The
The
회전 전달부(140)는 본 실시예에서는 도면과 같이 기어하우징(111)의 상부 격벽(112)에 베어링 결합되어 주회전축(121)과 간섭되지 않는 방식이 도시되어 있으나, 또 다른 결합 방식으로는 상부 격벽(112)이 아닌 회전 전달부(140)의 중공샤프트(143)와 주회전축(121) 사이에 베어링이 개재되도록 구성하여 주회전축(121)의 회전과 중공샤프트(143)의 회전이 서로 영향을 주지 않도록 구성할 수도 있는 것이다.The
구동풀리(141)와 종동풀리(151)은 "V"형 벨트(145)로 연결된다. 구동풀리(141)는 주회전축(121)에서 중기어(144)에 결합되어 중기어(144)와 함께 회전되도록 설치되어 있으므로, 중기어(144)와 동일한 속도로 회전되면서 종동풀리(151)을 회전시키게 된다.The
한편, 중기어(144)와 구동풀리(141)는 주회전축(121)에 대해 상대 회전되도록 설치되는 중공 샤프트(143)에 결합된다.Meanwhile, the
본 실시예에서의 각 치차들의 동력전달을 보다 자세히 살펴보면 하기와 같으며, 이는 다양한 실시예 중 하나로 수치를 한정하는 것은 아니다.The power transmission of each gear in the present embodiment will be described in more detail as follows, which is not intended to limit the numerical value to one of various embodiments.
구동모터(100)는 10,000rpm으로 회전한다.The
구동모터(100)의 구동기어(101)는 잇수 30개, 중앙 기어부(120)의 대기어(122)는 잇수 120개로 구성되어, 기어 비율 1:9로서 회전 속도가 약 1,111rpm으로 감속된다.The
중앙 기어부(120)의 소기어(124)는 잇수 35개, 사이드 기어부(130)의 하부 기어(133)는 잇수 60개로 구성되어, 기어 비율 7:12로서 약 650rpm으로 감속된다.The
사이드 기어부(130)의 상부 기어(132)는 잇수 25개, 회전전달부(140)의 중기어(144)는 잇수 40개로 구성되어, 기어비율 5:8로서 회전속도가 약 405rpm으로 감속된다.The
회전전달부(140)의 구동풀리(141)는 직경 40cm, 피동발전기(150)의 종동풀리(151)는 직경 10cm로 구성되며, 상기 구성은 V벨트 등으로 연동되어 회전하므로 이를 원주율과 함께 환산하면 회전속도가 대략 1,600rpm으로 가속된다.The
따라서 피동발전기(150)를 1,600rpm으로 회전시켜 구동모터(100)보다 회전속도는 느리지만 토크를 보다 높여 강한 힘으로 회전시키게 된다.Therefore, by rotating the driven
한편, 배터리(160)는 피동발전기(150)에 의해 충전되며, 다른 장치(170)에 구동을 위한 전원을 공급하도록 사용될 수 있다.Meanwhile, the
일예로, 배터리(160)는 차량용 배터리(160)와 같은 24V를 사용할 수 있으며, 구동모터(100)는 DC모터를 사용하게 된다. 피동발전기(150)는 교류 전류를 생산하며, 연결된 다른 장치를 구동시키며 잉여 전력을 배터리(160)에 저장시킬 수 있다.For example, the
이러한 구동모터(100), 동력전달수단(110), 피동발전기(150), 및 배터리(160)는 하이브리드 차량에 사용될 수 있으며, 전기 차량, 선박, 드론과 같이 고속의 전기모터가 사용되는 이동수단의 전기에너지의 낭비를 막고 고효율로 전기를 생산하여 배터리(160)를 재충전시키는 데 사용될 수 있다.The
이상과 같이 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 본질적인 기술 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다.Although the embodiments of the present invention have been described as described above, those of ordinary skill in the art based thereon can add or change components within the scope that does not depart from the essential technical spirit of the present invention described in the claims. , the present invention may be variously modified and changed by deletion or addition, and this is also included within the scope of the present invention.
100: 구동모터 101: 구동기어
110: 동력전달수단 111: 기어하우징
112: 상부 격벽 113: 개구부
120: 중앙 기어부 121: 주회전축
122: 대기어 124: 소기어
130: 사이드 기어부 131: 사이드 회전축
132: 상부 기어 133: 하부 기어
140: 회전 전달부 141: 구동풀리
143: 중공 샤프트 144: 중기어
145: 벨트
150: 피동발전기 151: 종동풀리
160: 배터리100: drive motor 101: drive gear
110: power transmission means 111: gear housing
112: upper bulkhead 113: opening
120: central gear 121: main rotation shaft
122: large gear 124: small gear
130: side gear unit 131: side rotation shaft
132: upper gear 133: lower gear
140: rotation transfer unit 141: drive pulley
143: hollow shaft 144: heavy gear
145: belt
150: driven generator 151: driven pulley
160: battery
Claims (3)
상기 동력전달수단(110)은 구동기어(101)에 의해 회전하도록 구성된 중앙 기어부(120)와, 중앙 기어부(120)에 의해 회전토록 구성된 사이드 기어부(130)와, 사이드 기어부(130)에 의해 회전하며 중앙 기어부(120)와 동일한 회전축을 갖도록 구성되어 피동발전기를 회전시키는 회전 전달부(140)를 포함하여;
중앙 기어부(120)는 기어하우징(111)의 중앙부에 회전 가능하게 설치된 주회전축(121)과, 주회전축(121)의 상부에 설치되어 구동기어(101)와 기어 결합되도록 구성된 대기어(122)와, 주회전축(121)의 하부에 설치된 소기어(124)를 포함하며;
사이드 기어부(130)는 중앙 기어부(120)의 일측에서 회전 가능하게 기어하우징(111)에 설치된 주회전축(121), 주회전축(121)의 하부에 설치되어 소기어(124)와 기어 결합되도록 구성된 하부 기어(133)과, 주회전축(121)의 상부에 설치된 상부 기어(132)를 포함하며;
회전전달부(140)는 주회전축(121)이 관통되어 회전하는 중공 샤프트(143)와, 중공 샤프트(143)의 하부에 설치되어 상부기어(132)와 기어 결합되도록 구성된 중기어(144)와, 중공 샤프트(143)의 상부에 설치되어 상기 종동풀리(151)와 연동되게 구성된 구동풀리(141)가 포함된 것을 특징으로 하는 기어박스를 이용한 발전장치.
The drive motor 100 installed in the gear housing 111 so that the drive gear 101 is provided, the power transmission means 110 gear-coupled to the drive gear 101, and the power transmission means 110 are connected to As comprising a driven generator 150 provided with a driven pulley 151 to rotate,
The power transmission means 110 includes a central gear unit 120 configured to rotate by a driving gear 101 , a side gear unit 130 configured to rotate by the central gear unit 120 , and a side gear unit 130 . ) and is configured to have the same rotation axis as the central gear unit 120 and includes a rotation transmission unit 140 for rotating the driven generator;
The central gear unit 120 includes a main rotation shaft 121 rotatably installed in the central portion of the gear housing 111 , and a large gear 122 installed on the main rotation shaft 121 to be gear-coupled with the driving gear 101 . ) and a small gear 124 installed under the main rotation shaft 121;
The side gear unit 130 is installed on the lower part of the main rotating shaft 121 and the main rotating shaft 121 rotatably installed in the gear housing 111 from one side of the central gear unit 120 to combine the small gear 124 with the gear. It includes a lower gear 133 configured to be so, and an upper gear 132 installed on the upper portion of the main rotation shaft 121;
The rotation transmission unit 140 includes a hollow shaft 143 through which the main rotation shaft 121 passes and rotates, and a heavy gear 144 installed at the lower portion of the hollow shaft 143 and configured to be gear-coupled with the upper gear 132 and , A power generation device using a gearbox, characterized in that it is installed on the upper portion of the hollow shaft (143) and comprises a drive pulley (141) configured to interlock with the driven pulley (151).
구동기어(101)와 대기어(122)의 기어 톱니수의 비는 1:9로 구성되며,
소기어(124)와 하부 기어(133)의 기어 톱니수의 비는 7:12로 구성되며,
상부 기어(132)와 중기어(144)의 기어 톱니수의 비는 5:8로 구성되며,
벨트로 연동되는 구동풀리(141)와 종동풀리(151)는 각각 40cm와 10cm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기어박스를 이용한 발전장치.
According to claim 1,
The ratio of the number of gear teeth of the driving gear 101 and the large gear 122 is 1:9,
The ratio of the number of gear teeth of the small gear 124 and the lower gear 133 is 7:12,
The ratio of the number of gear teeth of the upper gear 132 and the middle gear 144 is 5:8,
Power generation device using a gearbox, characterized in that the drive pulley 141 and the driven pulley 151 interlocked with a belt have diameters of 40 cm and 10 cm, respectively.
상기 구동모터(100)에 동력을 공급하도록 구성된 배터리(160)를 더 포함하며,
피동발전기(150)는 다른 장치(170)에 구동을 위한 전원을 공급하며, 상기 배터리(160)를 충전시키는 것을 특징으로 하는 기어박스를 이용한 발전장치.According to claim 1,
Further comprising a battery 160 configured to supply power to the driving motor 100,
The driven generator 150 supplies power for driving to another device 170 and charges the battery 160. A power generation device using a gearbox, characterized in that it is charged.
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