KR102529365B1 - 고효율 크랭크 자석식 발전기 - Google Patents

고효율 크랭크 자석식 발전기 Download PDF

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KR102529365B1 KR1020220154593A KR20220154593A KR102529365B1 KR 102529365 B1 KR102529365 B1 KR 102529365B1 KR 1020220154593 A KR1020220154593 A KR 1020220154593A KR 20220154593 A KR20220154593 A KR 20220154593A KR 102529365 B1 KR102529365 B1 KR 102529365B1
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Abstract

본 발명에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기는, 제1중심축을 중심점으로 하여 제1지름을 가지는 원호 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제1영구자석을 포함하는 제1영구자석 어레이를 포함하고, 회전 가능하게 형성되는 외측 로터, 및 상기 제1중심축과 외측 로터 사이에 위치된 제2중심축을 중심점으로 하여 상기 제1지름보다 작은 제2지름을 가지는 원 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제2영구자석을 포함하는 제2영구자석 어레이를 포함하고, 회전 가능하게 형성되는 내측 로터를 포함하는 회전체 어셈블리 및 상기 외측 로터와 연결되어, 상기 외측 로터의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전장치를 포함하며, 상기 제1영구자석 어레이는 상기 제1영구자석이 인접한 다른 제1영구자석과 극성이 서로 동일한 방향으로 위치되도록 배열되되, 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제2영구자석에 미치는 상대적 자력의 크기가 점차 증가하도록 형성되고, 상기 제2영구자석 어레이는 상기 제2영구자석이 인접한 다른 제2영구자석과 극성이 서로 반대 방향으로 위치되도록 교대로 배열되어, 상기 외측 로터의 회전 시 기 설정된 지점에서 상기 내측 로터가 소정 각도만큼 회전함에 따라 상기 제1영구자석과 동일한 극이 대향되도록 배치된 제2영구자석의 척력에 의해 상기 외측 로터가 가속되도록 형성된다.

Description

고효율 크랭크 자석식 발전기{High Efficiency Crank Magnet Generator}
본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전체 어셈블리의 외측 로터에 구비되는 제1영구자석 어레이와 내측 로터에 구비되는 제2영구자석 어레이 간의 자력을 통해 외측 로터의 회전 가속력을 증가시킴에 따라 고효율의 발전을 수행할 수 있는 고효율 크랭크 자석식 발전기에 관한 것이다.
현대에 있어 전기에너지의 중요성은 매우 높으며, 높은 효율로 전기에너지를 생성하기 위한 방안이 지속적으로 연구 및 개발되고 있다.
이에 전통적인 화력발전, 수력발전, 원자력발전 등의 발전 방식을 비롯하여 풍력발전, 태양열발전 등의 친환경 발전 방식 외에도 다양한 발전 방식이 존재하며, 그 중 하나로 태엽을 활용하여 전기를 생산하는 태엽식 발전기와, 영구자석을 활용하여 전기를 생산을 보조하는 자석식 발전기를 들 수 있다.
다만, 태엽 발전기의 경우 발전기의 회전자에 전달되는 기어의 수가 늘어날수록 발전기의 회전자를 회전시키는 시간 자체는 증가시킬 수 있으나, 갈수록 회전력이 약해져 발전 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다.
또한 자석식 발전기는 영구자석의 자력이 회전자의 회전을 보조하도록 하고, 기어를 활용하는 방식으로 회전수는 증가시킬 수는 있으나, 태엽 발전기와 같이 회전력이 약하며, 전기을 생산시키는 시간이 짧아 효율이 아주 낮다는 문제가 있다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2000-0012296호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 종래 태엽식 발전기 및 자석식 발전기의 단점인 약한 회전력과 낮은 전기 생산 효율을 효과적으로 개선할 수 있는 고효율 크랭크 자석식 발전기를 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고효율 크랭크 자석식 발전기는, 제1중심축을 중심점으로 하여 제1지름을 가지는 원호 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제1영구자석을 포함하는 제1영구자석 어레이를 포함하고, 회전 가능하게 형성되는 외측 로터, 및 상기 제1중심축과 외측 로터 사이에 위치된 제2중심축을 중심점으로 하여 상기 제1지름보다 작은 제2지름을 가지는 원 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제2영구자석을 포함하는 제2영구자석 어레이를 포함하고, 회전 가능하게 형성되는 내측 로터를 포함하는 회전체 어셈블리 및 상기 외측 로터와 연결되어, 상기 외측 로터의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전장치를 포함하며, 상기 제1영구자석 어레이는 상기 제1영구자석이 인접한 다른 제1영구자석과 극성이 서로 동일한 방향으로 위치되도록 배열되되, 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제2영구자석에 미치는 상대적 자력의 크기가 점차 증가하도록 형성되고, 상기 제2영구자석 어레이는 상기 제2영구자석이 인접한 다른 제2영구자석과 극성이 서로 반대 방향으로 위치되도록 교대로 배열되어, 상기 외측 로터의 회전 시 기 설정된 지점에서 상기 내측 로터가 소정 각도만큼 회전함에 따라 상기 제1영구자석과 동일한 극이 대향되도록 배치된 제2영구자석의 척력에 의해 상기 외측 로터가 가속되도록 형성된다.
이때 제1영구자석 어레이는 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제1영구자석이 상기 제2영구자석과 이격된 거리가 점차 감소하도록 형성될 수 있다.
또는 제1영구자석 어레이는 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제1영구자석의 절대적 자력이 점차 증가하도록 형성될 수 있다.
그리고 상기 제1영구자석 어레이는 상기 외측 로터의 원주 방향을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 내측 로터는 복수 개가 상기 제1영구자석 어레이에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.
더불어 상기 제1영구자석 어레이는 복수 개가 상기 제1중심축 방향으로 중심각이 서로 어긋나도록 다단 구조를 이루도록 구비되고, 상기 내측 로터는 복수 개가 상기 제1영구자석 어레이에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.
한편 본 발명은 상기 외측 로터에 회전 구동력을 제공하는 기동장치를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 수동 또는 자동으로 감아 긴장시키도록 마련되는 태엽을 포함하는 태엽 어셈블리 및 상기 태엽의 회전력을 상기 내측 로터에 전달하는 기어 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
이때 상기 기어 어셈블리는, 상기 내측 로터와 연동하여 상기 제2중심축을 기준으로 회전하도록 구비되는 제2로터기어, 상기 제2로터기어와 치합되고, 상기 제1중심축을 기준으로 회전하는 제1로터기어 및 상기 태엽의 회전력을 상기 제1로터기어에 기 설정된 감속비로 전달하는 복수 개의 동력전달기어를 포함하는 전달기어 어레이를 포함할 수 있다.
더불어 본 발명은 상기 전달기어 어레이의 구동을 주기적으로 단속하는 기어 제어장치를 더 포함할 수 있다.
추가적으로 본 발명은 상기 제1중심축에 연결되어 상기 외측 로터의 역회전을 방지하는 역회전 방지장치를 더 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고효율 크랭크 자석식 발전기는, 외측 로터에 구비되는 제1영구자석 어레이와 내측 로터에 구비되는 제2영구자석 어레이 간의 자력을 통해 외측 로터의 회전 가속력을 증가시킴에 따라 고효율의 발전을 수행 가능하다는 장점을 가진다.
그리고 본 발명은 외측 로터 내부의 제1영구자석 어레이에 구비되는 제1영구자석을 수평하게 동일한 높이로 배치할 수 있으므로, 제1영구자석 어레이를 복수 개의 레이어로 다단 구성할 수 있으며, 제2영구자석 어레이가 구비되는 내측 로터는 외측 로터의 내측에 구비되기 때문에 전체적인 회전체 어셈블리의 크기를 소형화할 수 있으며, 회전력을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기의 전체 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 회전체 어셈블리의 외관을 나타낸 도면;
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 회전체 어셈블리의 내부 구조를 나타낸 도면;
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 회전체 어셈블리의 구동 메커니즘을 나타낸 도면;
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 기어 어셈블리의 구조를 나타낸 도면; 및
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 기어 제어장치의 구조를 나타낸 도면이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기의 전체 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기는 회전체 어셈블리(100), 발전장치(10), 태엽 어셈블리(40), 기어 어셈블리(200), 기어 제어장치(300) 및 역회전 방지장치(50)를 포함한다.
그리고 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 회전체 어셈블리(100)의 외관을 나타낸 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 회전체 어셈블리(100)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 회전체 어셈블리(100)는 외측 로터(110) 및 내측 로터(150)를 포함한다.
외측 로터(110)는 제1중심축을 중심점으로 하여 제1지름을 가지는 원호 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제1영구자석(121)을 포함하는 제1영구자석 어레이(120)를 포함하여, 전체적으로 제1중심축을 기준으로 회전 가능하게 형성된다.
그리고 내측 로터(150)는 제11중심축과 외측 로터(110) 사이에 위치된 제2중심축을 중심점으로 하여, 제1지름보다 작은 제2지름을 가지는 원 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제2영구자석(161)을 포함하는 제2영구자석 어레이(160)를 포함하며, 제2중심축을 기준으로 회전 가능하게 형성된다.
이때 제1영구자석 어레이(120)는 제1영구자석(121)이 인접한 다른 제1영구자석(121)과 극성이 서로 동일한 방향으로 위치되도록 배열된다. 즉 제1영구자석(121)은 동일한 극이 회전체 어셈블리(100)의 중심 방향을 바라보도록 배열된다.
또한 제1영구자석 어레이(120)에 구비되는 제1영구자석(121)은 외측 로터(110)의 회전 방향과 반대 방향으로 갈수록 제2영구자석(161)에 미치는 상대적 자력의 크기가 점차 증가하도록 형성된다.
이를 위해, 제1영구자석 어레이(120)는 외측 로터(110)의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 제1영구자석(121)이 제2영구자석(161)과 이격된 거리가 점차 감소하도록 형성될 수 있다.
또는, 제1영구자석 어레이(120)는 외측 로터(110)의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 제1영구자석(121)의 절대적 자력이 점차 증가하도록 형성될 수도 있다.
즉 제1영구자석 어레이(120) 내에 구비되는 제1영구자석(121)은 다양한 방식을 통해 외측 로터(110)의 회전 방향과 반대 방향으로 갈수록 제2영구자석(161)에 미치는 상대적 자력의 크기가 점차 증가될 수 있다.
본 실시예의 경우, 제1영구자석 어레이(120)는 외측 로터(110)의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 제1영구자석(121)이 제2영구자석(161)과 이격된 거리가 점차 감소하도록 형성되는 방식이 적용되었다.
그리고 제2영구자석 어레이(160)는 제2영구자석(161)이 인접한 다른 제2영구자석(161)과 극성이 서로 반대 방향으로 위치되도록 교대로 배열된 형태를 가진다.
본 실시예에서 제2영구자석 어레이(160)는 길이가 상대적으로 길게 형성되고, 내측 로터(150)의 중심점을 기준으로 서로 반대 방향으로 배치되는 는 한 쌍의 제2-1영구자석(161a)과, 길이가 상대적으로 짧게 형성되고, 내측 로터(150)의 중심점을 기준으로 제2-1영구자석(161a)에 대해 직각을 이루되, 서로 반대 방향으로 배치되는 한 쌍의 제2-2영구자석(161b)을 포함한다.
이때 제2-1영구자석(161a)은 제1영구자석(121)과 서로 다른 극성이 마주보도록 배치되며, 제2-2영구자석(161b)은 제1영구자석(121)과 서로 동일한 극성이 마주보도록 배치된다.
이에 따라 본 발명은 외측 로터(110)의 회전 시 기 설정된 지점에서 내측 로터(150)가 소정 각도만큼 회전함에 따라 제1영구자석(121)과 동일한 극이 대향되도록 배치된 제2영구자석(161), 즉 제2-2영구자석(161b)의 척력에 의해 외측 로터(110)가 가속될 수 있다. 이에 대한 제사한 사항은 후술하도록 한다.
한편 제1영구자석 어레이(120)는 외측 로터(110)의 원주 방향을 따라 복수 개가 구비되고, 내측 로터(150)는 복수 개가 제1영구자석 어레이(120)에 각각 대응되도록 배치된다. 즉 내측 로터(150)는 제1영구자석 어레이(120)의 개수와 동일한 개수로 배치될 수 있다.
더불어 제1영구자석 어레이(120)는 복수 개가 제1중심축 방향으로 중심각이 서로 어긋나도록 다단 구조를 이루도록 구비될 수 있다. 이와 같은 경우, 내측 로터(150)는 복수 개가 제1영구자석 어레이(120)에 각각 대응되도록 배치될 수 있다.
본 실시예에서 제1영구자석 어레이(120)는 2개의 레이어를 이루어 2단 구조로 배치되며, 각각의 레이어에는 3개의 제1영구자석 어레이(120)가 구비되는 형태를 가지는 것으로 하였다. 그리고 내측 로터(150)는 외측 로터(110)에 구비되는 총 6개의 제1영구자석 어레이(120) 각각에 대응되도록 총 6개가 제1중심축을 기준으로 서로 일정한 중심각만큼 이격되어 구비된다.
이때 내측 로터(150)의 내부에 구비되는 제2영구자석(161)은 대응되는 제1영구자석 어레이(120)의 높이와 동일한 높이를 이루도록 구비될 수 있다.
도 5 내지 도 7은본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 회전체 어셈블리의 구동 메커니즘을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 외측 로터(110)가 임의의 위치에서 회전하여, 각 제1영구자석 어레이(120)가 외측 로터(110)와 함께 회전된다. 이때 내측 로터(150) 내에서 제1영구자석 어레이(120) 방향을 바라보는 제2영구자석(161)은 제2-1영구자석(161a)이다.
본 실시예의 경우 이와 같이 외측 로터(110)를 회전시키기 위해, 외측 로터(110)에 회전 구동력을 전달하는 기동장치(30, 도 1 참조)가 구비될 수 있다.
이 과정에서 제1영구자석 어레이(120) 내에 구비되는 복수 개의 제1영구자석(121)은 길이가 짧은 순서로 내측 로터(150)의 위치를 통과하게 되며, 따라서 내측 로터(150)를 통과하는 제1영구자석(121)의 길이는 점차 길어지게 된다.
따라서 쿨롱의 법칙에 의해 제1영구자석(121) 및 제2영구자석(161) 간의 거리가 좁아지게 되면서 두 자석간의 자기력은 점점 세지게 된다.
이후 도 6에 도시된 바와 같이 제1영구자석 어레이(120) 내에 구비되는 복수 개의 제1영구자석(121) 중 길이가 가장 긴 제1영구자석(121)이 내측 로터(150)의 위치를 통과하는 순간, 내측 로터(150)가 회전하게 된다.
이와 같이 내측 로터(150)가 회전하는 과정에서 제1영구자석 어레이(120)의 제1영구자석(121)은 제2-2영구자석(161b)에 의해 척력을 받게 되며, 이에 의해 외측 로터(110)의 회전이 가속된다.
이때 내측 로터(150)가 회전하는 순간 외측 로터(110)는 내부에 있는 제1영구자석(121)의 무게에 의한 관성에 의해 회전하게 되므로, 내측 로터(150)는 부하를 받지 않고 회전될 수 있다.
이후 도 7에 도시된 바와 같이, 내측 로터(150)는 180˚ 회전 후 정지하게 되고, 외측 로터(110)의 회전은 유지된다.
그리고 쿨롱의 법칙에 의해 제1영구자석(121) 및 제2영구자석(161) 간의 거리가 좁아지게 되면서 두 자석간의 자기력은 점점 세지게 되며, 외측 로터(110)의 회전은 점차 빨라진다.
이후 도 5 내지 도 7의 과정이 반복되면서 외측 로터(110)는 지속적으로 가속력을 받으며 회전하게 된다.
이와 같이 본 발명은 외측 로터(110) 내부의 제1영구자석 어레이(120)에 구비되는 제1영구자석(121)을 전체적으로 수평하게 동일한 높이로 배치할 수 있으므로, 제1영구자석 어레이(120)를 복수 개의 레이어로 다단 구성할 수 있으며, 제2영구자석 어레이(160)가 구비되는 내측 로터(160)는 외측 로터(110)의 내측에 구비되기 때문에 전체적인 회전체 어셈블리(100)의 크기를 소형화할 수 있으며, 높은 효율로 회전력을 증가시킬 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 전술한 메커니즘에 의해 회전되는 외측 로터(110)는 발전장치(10)에 회전 구동력을 전달하게 되며, 발전장치(10)는 이를 통해 전기를 생성하게 된다.
본 실시예의 경우 외측 로터(110)와 발전장치(10)를 서로 연결하여 회전 구동력을 전달하는 연결회전부(15)와, 발전장치(10)에 의해 생성된 전기를 저장하는 축전장치(20)가 더 구비될 수 있다.
한편 본 발명은 회전체 어셈블리(100)의 내측 로터(121)에 회전 구동력을 제공하도록 수동 또는 자동으로 감아 긴장시키도록 마련되는 태엽을 포함하는 태엽 어셈블리(40)와, 태엽의 회전력을 내측 로터(150)에 전달하는 기어 어셈블리(200)와, 내측 로터(121)의 회전이 단속적으로 이루어지도록 하는 기어 제어장치(300)를 더 포함할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 기어 어셈블리(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 기어 어셈블리(200)는 각각의 내측 로터(150)와 연동하여 제2중심축을 기준으로 회전하도록 구비되는 제2로터기어(220)와, 이와 같은 제2로터기어(220)와 치합되고, 제1중심축을 기준으로 회전하는 제1로터기어(210), 그리고 태엽의 회전력을 제1로터기어(210)에 기 설정된 감속비로 전달하는 복수 개의 동력전달기어(240~285)를 포함하는 전달기어 어레이(230)를 포함한다.
즉 태엽 어셈블리(40)에서 태엽에 의해 발생한 구동력은 전달기어 어레이(230) - 제1로터기어(210) - 제2로터기어(220) - 내측 로터(150)로 전달된다.
이때 본 실시예에서 전달기어 어레이(230)는 태엽 어셈블리(40)의 구동축에 연결되어 회전하는 제1동력전달기어(240), 제1동력전달기어와 치합되는 제2동력전달기어(250), 제2동력전달기어(250)와 치합되는 제1보조기어(265)를 가지는 제3동력전달기어(260), 제3동력전달기어(260)와 치합되는 제2보조기어(275)를 가지는 제4동력전달기어(270) 및 제4동력전달기어(270)와 치합되는 제3보조기어(285)를 가지며, 제1로터기어(210)와 치합되는 제5동력전달기어(280)를 포함하여 기 설정된 감속비를 가지는 것으로 하였다. 다만, 이는 하나의 실시예로 구현한 것이며 전달기어 어레이(230)는 본 실시예 외의 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
또한 본 실시예는 태엽 어셈블리(40)의 태엽을 수동으로 감을 수 있도록 제공되는 페달장치(45)를 더 포함하나, 이는 별도의 구동모터로 대체될 수도 있음은 물론이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 크랭크 자석식 발전기에 있어서, 기어 제어장치(300)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 기어 제어장치(300)는, 전달기어 어레이(230)의 구동을 주기적으로 단속함에 따라, 내측 로터(150)의 회전이 단속적으로 이루어지도록 하는 역할을 수행한다.
이를 위해 기어 제어장치(300)는 전달기어 어레이(230)의 각 동력전달기어(240~285) 중 어느 하나의 회전축에 연결되며, 둘레에 복수 개의 톱니부를 가지는 톱니기어(310)와, 제1로터기어(210)의 회전축에 연결되어 회전하는 캠 부재(330)와, 캠 부재(330)의 회전 과정에서 캠 부재(330)의 곡면에 접촉된 상태로 소정 각도 범위에서 왕복 회전함에 따라 톱니기어(310)를 단속적으로 회전시키는 왕복회전부재(320)를 포함할 수 있다.
한편 본 실시예는 제1로터기어(210)의 회전축, 즉 외측 로터(110)의 제1중심축에 연결되어 외측 로터(110)의 역회전을 방지하는 역회전 방지장치(50)를 더 포함할 수 있으며, 이는 원웨이 베어링 또는 걸쇠 등의 형태로 구현될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 발전장치
15: 연결회전부
20: 축전장치
30: 기동장치
40: 태엽 어셈블리
45: 페달장치
50: 역회전 방지장치
100: 회전체 어셈블리
110: 외측 로터
120: 제1영구자석 어레이
121: 제1영구자석
150: 내측 로터
160: 제2영구자석 어레이
161: 제2영구자석
161a: 제2-1영구자석
161b: 제2-2영구자석
200: 기어 어셈블리
210: 제1로터기어
220: 제2로터기어
230: 전달기어 어레이
240: 제1동력전달기어
250: 제2동력전달기어
260: 제3동력전달기어
265: 제1보조기어
270: 제4동력전달기어
275: 제2보조기어
280: 제5동력전달기어
285: 제3보조기어
300: 기어 제어장치
310: 톱니기어
320: 왕복회전부재
330: 캠 부재

Claims (10)

  1. 제1중심축을 중심점으로 하여 제1지름을 가지는 원호 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제1영구자석을 포함하는 제1영구자석 어레이를 포함하고, 회전 가능하게 형성되는 외측 로터, 및 상기 제1중심축과 외측 로터 사이에 위치된 제2중심축을 중심점으로 하여 상기 제1지름보다 작은 제2지름을 가지는 원 궤적을 따라 배열되는 복수 개의 제2영구자석을 포함하는 제2영구자석 어레이를 포함하고, 회전 가능하게 형성되는 내측 로터를 포함하는 회전체 어셈블리; 및
    상기 외측 로터와 연결되어, 상기 외측 로터의 회전에 의해 전기를 생성하는 발전장치;
    상기 외측 로터에 회전 구동력을 제공하는 기동장치;
    수동 또는 자동으로 감아 긴장시키도록 마련되는 태엽을 포함하는 태엽 어셈블리;
    상기 태엽의 회전력을 상기 내측 로터에 전달하는 기어 어셈블리;
    상기 기어 어셈블리의 구동을 주기적으로 단속하는 기어 제어장치; 및
    상기 제1중심축에 연결되어 상기 외측 로터의 역회전을 방지하는 역회전 방지장치;
    를 포함하여,
    상기 제1영구자석 어레이는 상기 제1영구자석이 인접한 다른 제1영구자석과 극성이 서로 동일한 방향으로 위치되도록 배열되되, 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제2영구자석에 미치는 상대적 자력의 크기가 점차 증가하도록 형성되고,
    상기 제2영구자석 어레이는 상기 제2영구자석이 인접한 다른 제2영구자석과 극성이 서로 반대 방향으로 위치되도록 교대로 배열되어,
    상기 기동장치에 의해 상기 외측 로터의 회전이 이루어진 뒤 기 설정된 지점에서 상기 기어 어셈블리 및 상기 기어 제어장치의 구동에 의해 내측 로터가 소정 각도만큼 회전되고, 상기 역회전 방지장치에 의해 상기 외측 로터의 역회전이 방지됨에 따라 상기 제1영구자석과 동일한 극이 대향되도록 배치된 제2영구자석의 척력에 의해 상기 외측 로터가 가속되도록 형성되는,
    고효율 크랭크 자석식 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    제1영구자석 어레이는 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제1영구자석이 상기 제2영구자석과 이격된 거리가 점차 감소하도록 형성되는,
    고효율 크랭크 자석식 발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    제1영구자석 어레이는 상기 외측 로터의 회전 방향의 반대 방향으로 갈수록 상기 제1영구자석의 절대적 자력이 점차 증가하도록 형성되는,
    고효율 크랭크 자석식 발전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1영구자석 어레이는 상기 외측 로터의 원주 방향을 따라 복수 개가 구비되고, 상기 내측 로터는 복수 개가 상기 제1영구자석 어레이에 각각 대응되도록 배치되는,
    고효율 크랭크 자석식 발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1영구자석 어레이는 복수 개가 상기 제1중심축 방향으로 중심각이 서로 어긋나도록 다단 구조를 이루도록 구비되고, 상기 내측 로터는 복수 개가 상기 제1영구자석 어레이에 각각 대응되도록 배치되는,
    고효율 크랭크 자석식 발전기.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기어 어셈블리는,
    상기 내측 로터와 연동하여 상기 제2중심축을 기준으로 회전하도록 구비되는 제2로터기어;
    상기 제2로터기어와 치합되고, 상기 제1중심축을 기준으로 회전하는 제1로터기어; 및
    상기 태엽의 회전력을 상기 제1로터기어에 기 설정된 감속비로 전달하는 복수 개의 동력전달기어를 포함하는 전달기어 어레이;
    를 포함하는
    고효율 크랭크 자석식 발전기.
  9. 삭제
  10. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106687A1 (ko) * 2022-11-17 2024-05-23 주식회사 삼남 고효율 자가발전기

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000012296A (ko) 1998-11-23 2000-03-06 이정훈 휴대용 소형 판형 발전기
JP2002281684A (ja) * 2001-01-11 2002-09-27 Seiko Epson Corp 弱電用発電装置
KR20100086214A (ko) * 2009-01-22 2010-07-30 박정일 굽은 봉자석을 이용하여 무한동력에너지를 얻는 방법
JP2016025835A (ja) * 2014-07-23 2016-02-08 有限会社福島設計 永久磁石回転装置
KR20220021196A (ko) * 2020-08-13 2022-02-22 (주)엠앤아이 영구자석 스핀회전체의 세차운동의 회전동력 증폭방법 및 이를 이용한 전기발생장치
KR20220059385A (ko) * 2020-11-02 2022-05-10 전숙이 비접촉 자기기어를 이용한 회전동력 증폭방법 및 전력소비량과 연동하여 생산량이 조절되는 지능형 전기발생장치 및 회전토크 중폭발전 시스템

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000012296A (ko) 1998-11-23 2000-03-06 이정훈 휴대용 소형 판형 발전기
JP2002281684A (ja) * 2001-01-11 2002-09-27 Seiko Epson Corp 弱電用発電装置
KR20100086214A (ko) * 2009-01-22 2010-07-30 박정일 굽은 봉자석을 이용하여 무한동력에너지를 얻는 방법
JP2016025835A (ja) * 2014-07-23 2016-02-08 有限会社福島設計 永久磁石回転装置
KR20220021196A (ko) * 2020-08-13 2022-02-22 (주)엠앤아이 영구자석 스핀회전체의 세차운동의 회전동력 증폭방법 및 이를 이용한 전기발생장치
KR20220059385A (ko) * 2020-11-02 2022-05-10 전숙이 비접촉 자기기어를 이용한 회전동력 증폭방법 및 전력소비량과 연동하여 생산량이 조절되는 지능형 전기발생장치 및 회전토크 중폭발전 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024106687A1 (ko) * 2022-11-17 2024-05-23 주식회사 삼남 고효율 자가발전기

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