KR102528273B1 - 관통구가 형성된 코일 및 이를 포함하는 전동 및 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전기를 공급 받아 자기력을 발생시키거나 자기력의 충격으로 전기를 생산하는 코일에 관한 것으로, 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인을 포함하며, 복수의 절곡 라인은, 상기 복수의 연결 라인이 상기 복수의 환형 라인의 개구 양측에서 적층되어 배치되도록 길이 조절된 관통구가 형성된 코일을 제공한다.

Description

관통구가 형성된 코일 및 이를 포함하는 전동 및 발전장치{Coil with through hole and electric and power generation device including the same}

본 발명은 전기를 공급 받아 자기력을 발생시키거나 자기력의 유도 전류로 전기를 생산하는 코일에 관한 것으로, 보다 상세하게는 거치수단에 결속 거치된 계자가 코일에 형성된 중공을 관통 이동하는 관통구가 형성된 코일에 관한 것이다.

일반적으로, 전동 및 발전장치는 전기를 투입 자기력을 발생시켜 코일 자기력과 계자 사이에서 발생하는 인력 및 척력을 이용 물체를 운동시거키나. 계자를 운동시켜 변화하는 자기력으로 계자에 전기를 발생시키도록 구성된다.

한국특허 제10-1386247호에는 개방구가 형성된 전기코일을 이용한 장치가 개시된다. 상기 장치는 자기력의 손실을 방지하고 에너지 이용효율을 높이기 위해 중공이 형성되고 일면에 관통구가 형성되도록 구성된 코일을 고정자로 사용한다.

이러한 장치의 코일은 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 개방구(12)의 상단면 형성 위치(12-1)에서 내면을 시작점(12-3)으로 개방구 하단면(12-2)의 형성 위치로 권선 후 다시 역행하며 상단 권선하는 방법을 반복하며 좌우 이동 적층 권선하되, 중심부에 중공(11)이 형성되고, 상기 중공(11)의 일측에 중공과 통하는 개방구(12)가 형성되도록 권선되어 구성된다.

상기와 같은 기존의 개방구가 형성된 전기코일을 이용한 장치의 코일은, 양쪽 끝단을 왕복하며 도선을 적층 중공과 관통구를 구성하는 방법으로 권선을 구성함으로써 전류 진행방향이 서로 다른 도선이 중첩되어 발생하는 자기력이 상쇄되는 현상이 있으며, 이에 따라 코일에 전기를 공급할 때 발생하는 자기력과 코일의 자기력에 의해 유도 발생하는 전기 생산량이 감소하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자기력 상쇄 없이 중심부에 계자가 관통하는 중공과 관통구가 마련되면서 계자를 지지하는 휠의 환형판에 있는 거치수단이 원활하게 지나가면서 기동하거나 자기력의 상쇄를 방지하여 전기를 생산할 수 있는 관통구가 형성된 코일을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 관통구가 형성된 코일은, 환형판의 외주부에 원주 방향을 따라 배치된 계자들이 원주 방향으로 통과하면서 전기를 유도하거나, 상기 계자들을 원주 방향으로 자기 기동시켜 상기 환형판에 연결된 회전축이 회전되는 발전 및 전동장치에서 원주 방향을 따라 설치되는 보빈에 권선되는 코일로서, 하나의 축선을 감싸면서 상기 축선을 따라 중심이 배치되어 상기 축선을 따른 중공을 형성하며, 상기 축선에 반경 방향으로 이격된 일측 부분이 개방되어 개구가 마련된 복수의 환형 라인; 상기 복수의 환형 라인의 개구 측 각각의 양측 단부에서 외측으로 절곡되되, 상기 축선에서 상기 개구를 통과하는 교차 축선을 기준으로 대칭 이격되며, 상기 복수의 환형 코일의 중앙부를 기준으로 상기 축선 방향에 따른 동일한 거리 간격으로 이격되어 있는 복수의 절곡 라인; 및 상기 복수의 환형 코일의 중앙부를 기준으로 상기 복수의 절곡 라인들 중 동일 거리에 있는 것들을 상호 연결하며, 상기 교차 축선에 대해 대칭 이격되어 있는 복수의 연결 라인을 포함하며, 상기 복수의 절곡 라인은, 상기 복수의 연결 라인이 상기 복수의 환형 라인의 개구 양측에서 적층되어 배치되도록 길이 조절된다.

상기 복수의 환형 라인은 중앙부를 기준으로 상기 축선 방향을 따라 배치된 전후 양측 부분에서 반대 방향의 전류에 의해 상호 다른 자극을 가질 수 있다.

상기 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인은 하나의 라인으로 연결될 수 있다.

상기 절곡 라인과 연결되는 연결 라인은 직각으로 연결될 수 있다.

상기 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인은 복수의 판상 부재로 마련될 수 있다.

상기 복수의 판상 판재는 넓은 접촉면으로 상호 접촉될 수 있다.

상기 복수의 절곡 라인은 상기 교차 축선에 대해 대칭 이격됨으로써 상기 환형판이 통과하는 관통구를 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인을 포함하는 전동 및 발전장치가 제공된다.
상기 연결라인은 상기 복수의 절곡라인에 의하여 상기 환형라인으로부터 소정의 동일한 거리 이격된 지점에서 상기 축선 방향을 따라 연장됨으로써 환형라인에서 발생하는 자기장과 연결라인에서 발생하는 자기장이 간섭되지 않아, 코일에서 발생되는 전체 자기장의 상쇄를 방지할 수 있다.

상기와 같이 기술된 본 발명은, 자기력 상쇄 없이 중심부에 계자가 관통하는 중공과 이에 연결된 관통구가 마련되면서 계자를 지지하는 휠의 환형판에 있는 거치수단이 마찰 없이 코일을 관통하여 원활하게 지나가면서 기동하거나 자기력의 상쇄를 방지하여 전기를 생산할 수 있는 관통구가 형성된 코일을 제공할 수 있다.

도 1은 기존 장치의 보빈에 권선된 적층 코일의 정면도 및 측면도,
도 2는 도 1의 적층 코일의 한층의 사시도 및 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 관통구가 형성된 코일의 사시도,
도 4는 도 3의 평면 개념도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 관통구가 형성된 코일에 전류가 흐를때 발생하는 자기력의 극성을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 관통구가 형성된 코일의 주요 구성 요소들을 도면을 기초로 설명한다. 이러한 본 실시예에 따른 관통구가 형성된 코일은, 환형판의 외주부에 원주 방향을 따라 배치된 계자들이 원주 방향으로 통과하면서 전기를 유도 생산하거나, 계자들을 원주 방향으로 자기 기동시켜 환형판에 연결된 회전축을 회전시키는 발전 및 전동장치에서 원주 방향을 따라 설치되는 보빈에 권선되는 코일로 사용된다.

도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 관통구가 형성된 코일(100)은, 복수의 환형 라인(110), 복수의 절곡 라인(120), 및 복수의 연결 라인(130)을 포함한다. 이러한 복수의 환형 라인(110), 복수의 절곡 라인(120), 및 복수의 연결 라인(130)은 구리선과 같은 하나의 금속 라인으로서, 연속되게 연결될 수 있다. 또한 복수의 절곡 라인(120)과 연결되는 복수의 연결 라인(130)은 적절한 배치를 위해 직각으로 연결될 수 있다.

복수의 환형 라인(110)은, 하나의 축선(101)을 감싸면서 축선(101)을 따라 중심이 배치되어 축선(101)을 따른 중공(105)을 형성하며, 축선(101)에 반경 방향으로 이격된 일측 부분이 개방되어 개구(106)가 마련된 것이다.

이러한 복수의 환형 라인(110)은, 최전면에서 축선(101)을 따라 배면 측으로 배치되는 제1 환형 라인(111)들과, 이에 이격되어 최배면에서 축선(101)을 따라 반대 전면 측으로 배치되는 제2 환형 라인(112)들을 포함한다.

제1 환형 라인(111)들과 제2 환형 라인(112)들은 축선(101)의 중앙부를 기준으로 동일 거리에 있는 것끼리 양측에서 연결 라인(130)들에 의해 연결된다.

일 예로, 가장 앞쪽에 있는 제1 환형 라인(111)과 가장 뒤쪽에 있는 제2 환형 라인(112)의 양측은 양측에 있는 제1 연결 라인(131)에 의해 연결된다. 마찬가지로, 제1 환형 라인(111)의 바로 뒤쪽에 있는 다른 제1 환형 라인(111)은 가장 뒤쪽에서 바로 앞쪽에 있는 다른 제2 환형 라인(112)에 제2 연결 라인(132)에 의해 연결된다.

이러한 코일(100)의 연속된 금속 라인들은, 제1 환형 라인(111)의 우측에서 좌측까지 환형으로 권선되어 개구(106)를 만들며, 제1 절곡 라인(120)과 제1 연결 라인(131)을 통해 뒤쪽으로 배선되어 제2 환형 라인(112)을 만든 후 반대 측 제1 연결 라인(131)을 통해 전방으로 배선되어 다른 제1 환형 라인(111)을 만들며, 동일한 방식으로 뒤쪽으로 배선되어 다른 제2 환형 라인(112)을 만들고 다시 앞쪽으로 배선되어 또 다른 제1 환형 라인(111)을 동일한 방식으로 연속하여 만들게 된다. 이때 제1 환형 라인(111)들과 제2 환형 라인(112)들은 상호 반대의 원주 방향을 따라 권선되며, 이는 실질적인 전류의 흐름 방향과 일치하게 된다.

이처럼 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)이 이에 대응하는 순서의 연결 라인(130)들과 절곡 라인(120)들에 의해 앞쪽과 뒤쪽에서 연결됨으로써 코일(100)의 중앙부 측으로 권선이 채워지게 된다. 최종적으로 제1 환형 라인(111)들과 제2 환형 라인(112)들은 중앙부에 원형 블록 형상의 공간을 두게 된다. 이러한 원형 블록 형상의 공간은 제1 환형 라인(111)들과 제2 환형 라인(112)들에 다른 극성을 구분하는 공극(108)으로 작용한다.

복수의 절곡 라인(120)은, 복수의 환형 라인(110)의 개구(106) 측 각각의 양측 단부에서 외측으로 절곡되며, 축선(101)에서 개구(106)를 통과하는 교차 축선(102)을 기준으로 대칭 이격되며, 복수의 환형 코일(100)의 중앙부를 기준으로 축선(101) 방향에 따른 동일한 거리 간격으로 이격되어 배치된다.

이러한 복수의 절곡 라인(120)은 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)에 상응하여 제1 절곡 라인들과 제2 절곡 라인들로 구분될 수 있다.

복수의 절곡 라인(120)은, 복수의 연결 라인(130)이 복수의 환형 라인(110)의 개구(106) 양측에서 적층되어 컴팩트하게 수직 평면에서 중첩 배치되도록 길이 조절된다. 수직 평면은 실제적인 코일(100) 배치에서는 수직과 다르게 결정될 수 있다.

복수의 연결 라인(130)은, 복수의 환형 코일(100)의 중앙부를 기준으로 복수의 절곡 라인(120)들 중 동일 거리에 있는 것들을 상호 연결하며, 교차 축선(102)에 대해 대칭 이격되어 배치된다.

이러한 복수의 연결 라인(130)은, 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)의 앞쪽과 뒤쪽의 권선 순서에 따라 아래 측부터 위쪽으로 배선 순위가 정해지는 것으로서, 최하 연결 라인부터 최상 연결라인까지 즉, 제1 연결 라인(131)에서 최종 권선 개수 N의 N/2 연결 라인까지 정해진다. 제1 연결 라인(131)에서 최종 권선 개수 N의 N/2 연결 라인은 앞뒤 권선에 따른 상호 대응하는 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)의 간격만큼 줄어든 길이를 갖는다.

복수의 환형 라인(110)은, 상기와 같이 권선되어 마련되는 전체형상 코일(100)의 권선 순서에 따른 전방부와 후방부에서 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)을 마련한다.

이처럼 복수의 환형 라인(110)에 포함된 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)은, 코일(100)의 공극(108)인 중앙부를 기준으로 축선(101) 방향을 따라 배치된 전후 양측 부분에서 반대 방향의 전류에 의해 상호 다른 자극을 가질 수 있다. 코일(100)의 상호 다른 자극은, 계자의 이동 방향에 대응하여 전기 기동시키거나 전류를 만들기 위한 변화에 대응하여 극성을 부여하거나 부여받는 전기 및 자기 회로 또는 전자기 회로에 따른 것이다.
각각의 연결라인(130)은 상기 복수의 절곡라인(120)에 의하여 상기 환형라인으로부터 소정의 동일한 거리 이격된 지점에서 상기 축선 방향을 따라 연장됨으로써 환형라인에서 발생하는 자기장과 연결라인에서 발생하는 자기장이 간섭되지 않아, 코일에서 발생되는 전체 자기장의 상쇄를 방지할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서, 복수의 환형 라인(110), 복수의 절곡 라인(120), 및 복수의 연결 라인(130)은 복수의 판상 부재(140)로 마련될 수 있다. 복수의 판상 판재(140)는 넓은 접촉면으로 상호 접촉될 수 있다.

이러한 다른 실시예는 상기의 코일(100)에서 라인들이 하나로 연결되지 않은 구분된 판상 부재(140)로 선택되어 배치되었을 뿐이며, 실질적으로 제1 환형 라인(111)과 제2 환형 라인(112)이 축선(101)을 따른 전방부와 후방부에 공극(108)을 마련하면서 권선되며, 제1 환형 라인(111)들과 제2 환형 라인(112)들이 절곡 라인(120)들과 연결 라인(130)들에 의해 연결된 것으로서, 앞뒤로 상호 다른 극성이 부여되도록 전류의 흐름 방향이 형성되는 구조가 이전 실시예와 동일하다.

상기의 실시 예들에서, 제1 환형 라인(111)들과 제2 환형 라인(112)들은 축선(101) 방향을 따른 중공(105)을 형성하여, 환형판에 원주 방향을 따라 배치되는 원통 형상의 계자가 통과하는 구조이며, 복수의 절곡 라인(120)은 교차 축선(102)에 대해 대칭 이격됨으로써 환형판의 얇은 단면이 통과하는 관통구(107)를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 및 발전장치는, 전술한 복수의 환형 라인(110), 복수의 절곡 라인(120), 및 복수의 연결 라인(130)을 포함하는 중공(105)과 관통구(107)가 형성된 코일(100)을 포함하는 것으로서, 기존의 특허 제10-1386247호에 개시된 장치의 코일을 본 실시예의 코일로 대체하여 구성하는 것이다.

상기 전동 및 발전장치에서, 코일과 계자에 의한 모터로서 사용을 위한 자기 기동 및 발전기로서 사용을 위한 자기 기동 및 자기유도에 따른 전기생산은, 특허 제10-1386247호에 포함된 휠의 환형판 구조에 계자가 배치된 기존 장치의 전자기 원리가 적용됨을 밝혀둔다.

본 발명의 다른 응용 예는, 상기에 나타난 실시 양태들로 제한되진 않으며, 청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구 항들을 적절히 결합하여 실시 예를 구성할 수 있음을 밝혀둔다.

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.

100: 코일 101: 축선
102: 교차 축선 105: 중공
106: 개구 107: 관통구
108: 공극 110: 복수의 환형 라인
111: 제1 환형 라인 112: 제2 환형 라인
120: 복수의 절곡 라인 130: 복수의 연결 라인
131: 제1 연결 라인 132: 제2 연결 라인
140: 판상 판재

Claims (8)

1. 환형판의 외주부에 원주 방향을 따라 배치된 계자들이 원주 방향으로 통과하면서 전기를 유도하거나, 상기 계자들을 원주 방향으로 자기 기동시켜 상기 환형판에 연결된 회전축이 회전되는 발전 및 전동장치에서 원주 방향을 따라 설치되는 보빈에 권선되는 코일로서,
   하나의 축선을 감싸면서 상기 축선을 따라 중심이 배치되어 상기 축선을 따른 중공을 형성하며, 상기 축선에 반경 방향으로 이격된 일측 부분이 개방되어 개구가 마련된 복수의 환형 라인;
   상기 복수의 환형 라인의 개구 측 각각의 양측 단부에서 외측으로 절곡되되, 상기 축선에서 상기 개구를 통과하는 교차 축선을 기준으로 대칭 이격되며, 상기 복수의 환형 코일의 중앙부를 기준으로 상기 축선 방향에 따른 동일한 거리 간격으로 이격되어 있는 복수의 절곡 라인; 및
   상기 복수의 환형 코일의 중앙부를 기준으로 상기 복수의 절곡 라인들 중 동일 거리에 있는 것들을 상호 연결하며, 상기 교차 축선에 대해 대칭 이격되어 있는 복수의 연결 라인을 포함하며,
   상기 복수의 절곡 라인은, 상기 복수의 연결 라인이 상기 복수의 환형 라인의 개구 양측에서 적층되어 배치되도록 길이 조절되며,
   상기 연결라인은 상기 복수의 절곡라인에 의하여 상기 환형라인으로부터 소정의 동일한 거리 이격된 지점에서 상기 축선 방향을 따라 연장됨으로써 환형라인에서 발생하는 자기장과 연결라인에서 발생하는 자기장이 간섭되지 않아, 코일에서 발생되는 전체 자기장의 상쇄를 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 환형 라인은 중앙부를 기준으로 상기 축선 방향을 따라 배치된 전후 양측 부분에서 반대 방향의 전류에 의해 상호 다른 자극을 갖는 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인은 하나의 라인으로 연결된 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 절곡 라인과 연결되는 연결 라인은 직각으로 연결되는 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인은 복수의 판상 부재로 마련된 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 복수의 판상 판재는 넓은 접촉면으로 상호 접촉되는 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
7. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 복수의 절곡 라인은 상기 교차 축선에 대해 대칭 이격됨으로써 상기 환형판이 통과하는 관통구를 제공하는 것을 특징으로 하는 관통구가 형성된 코일.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 관통구가 형성된 코일을 포함하는 것으로서, 상기 복수의 환형 라인, 복수의 절곡 라인, 및 복수의 연결 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 및 발전장치.

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