KR102553239B1 - 무저항 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무저항 발전기에 관한 것으로, 일정한 길이를 이루고 중간 부분에 회전자(300)가 장착된 상태로 세워져 설치되어 외력에 의해 회전하는 회전축(100)을 포함하되, 상기 회전축(100) 하단은 자력에 의해 부양된 상태로 설치되는 한편, 상기 회전축(100)의 길이 방향을 따라 적어도 한 지점에서 자력으로 상기 회전축(100)에 접하지 않는 상태로 지지하는 축지지수단이 형성되어, 상기 회전축(100)이 회전하는 과정에서 마찰 저항이 발생하지 않게 되는 무저항 발전기에 관한 것이다.

Description

무저항 발전기{Generator}

본 발명은 발전기에 관한 것으로, 특히 축이 무저항 상태로 회전할 수 있게 형성되는 무저항 발전기에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 발전기는 일반적으로 발전기는 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 장치로서 코일이 권선되어 있는 고정자 내부에서 자석이 설치된 회전자를 고속으로 회전시킴으로써 전류를 발생시키게 된다. 이때 회전자는 회전축에 설치된 상태에서 회전을 하게 되는데, 회전축은 베어링이 설치되어서 외부에서 공급되는 동력에 의해 회전을 하게 된다.

상기와 같은 구성에서 발전기가 작동하게 되면 회전축이 회전을 하면서 필연적으로 회전축을 지지하는 부속품과의 사이에 마찰이 발생하게 된다. 그러한 마찰은 저항을 유발하게 되는바, 에너지의 손실로 이어지게 된다. 특히 상기와 같은 마찰은 의해 상당한 정도의 열을 발생시키게 됨에 따라 과열로 인한 발전기의 고장을 일으키는 원인이 될 수 있고, 더불어 소음도 발생하게 되는 등 다양한 문제가 발생하게 된다.

대한민국 특허출원공개 제10-2017-0022949호(2017. 3. 2.)

본 발명은 발전기로 발전을 하는 과정에서 회전자를 회전시키기 위해 고속으로 회전하는 회전축이 그 회전축을 지지하는 부속품과의 마찰에 의해 발생하는 저항으로 인해 발생하게 되는 다양한 문제를 해결하여 고효율의 발전이 가능하도록 하는 발전기를 제안하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에서는 회전축이 그 회전축을 지지하는 부속품과의 사이에 이격되어 부양된 상태로 형성됨으로써 고속으로 회전하는 과정에서 마찰이 발생하지 않도록 하여 마찰 저항에 의한 문제 발생을 방지하는 무저항 발전기를 제안하여 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 따르면 회전축이 마찰 저항 없이 고속을 회전을 하면서 발전을 할 수 있게 되므로 마찰 저항으로 인한 기계적인 문제 발생이 방지됨과 아울러 발전 효율이 향상되는 발전기를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 발전기의 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 발전기의 일부 구성을 절개하여 보여주는 예시도,
도 3은 본 발명에 의한 발전기의 단면 예시도,
도 4는 본 발명에 발전기의 회전축 하단 지지구조를 보여주는 예시도.

본 발명에서는 일정한 길이를 이루고 중간 부분에 회전자가 장착된 상태로 세워져 설치되어 외력에 의해 회전하는 회전축을 포함하되, 상기 회전축 하단은 자력에 의해 부양된 상태로 설치되는 한편, 상기 회전축의 길이 방향을 따라 적어도 한 지점에서 자력으로 상기 회전축에 접하지 않는 상태로 지지하는 축지지수단이 형성되어, 상기 회전축이 회전하는 과정에서 마찰 저항이 발생하지 않게 되는 무저항 발전기를 제안한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 발전기의 예시도, 도 2는 본 발명에 의한 발전기의 일부 구성을 절개하여 보여주는 예시도, 도 3은 본 발명에 의한 발전기의 단면 예시도, 도 4는 본 발명에 발전기의 회전축 하단 지지구조를 보여주는 예시도이다.

본 발명에 의한 무저항 발전기는 회전축(100)이 고속으로 회전하는 과정에서 마찰 저항이 발생하지 않게 형성된다. 회전축(100)은 일반적인 발전기에서 볼 수 있는 바와 같이 회전자(300)가 형성되고, 회전자(300)는 고정자(400) 내부에서 고속으로 회전을 하면서 발전이 이루어 지게 된다.

회전축(100)이 고속으로 회전을 하는 과정에서 마찰 저항이 발생하지 않도록 하기 위해 자력이 사용되는데, 자력은 자석에 의해 부여된다.

회전축(100)은 중간 부분에 자석이 구비된 회전자(300)가 형성된다. 이러한 회전자(300)는 코일이 권선된 고정자(400) 내부에 배치되어 회전축(100)의 회전에 따라 고속으로 회전을 하게 되고, 그 결과 고정자(400)에서 전기가 발생하게 된다. 이러한 회전자(300)와 고정자(400)를 통한 전기 생산 구조는 공지의 발전기 구조와 다르지 않다.

본 발명에서 회전축(100)은 일정한 길이로 형성되고, 세워져 설치된다. 이 구성에서 회전축(100)은 자력에 의해 부양된 상태를 이루게 형성되는데, 회전축(100) 하단에 지지대(200)가 형성되고 회전축(100)과 지지대(200) 사이에 자석이 설치되어서 척력에 의해 부양되는 구조를 이룬다.

즉, 회전축(100) 하단과 지지대(200) 상단 중 어느 하나에는 회전축(100) 또는 지지대(200)보다 지름이 작은 돌기(120)가 형성되고, 다른 하나에는 돌기(120) 보다 지름이 큰 축홈(220)이 형성되어 돌기(120)가 축홈(220)에 끼워져 결합되는데, 회전축(100) 하단과 지지대(200) 상단에는 같은 극이 서로 마주보게 각자 부양자석(140)(240)이 형성되어서 부양자석(140)(240) 간의 척력에 의해 회전축(100)이 부양된 상태를 이루게 되는 것이다. 돌기(120)가 회전축(100) 하단에 형성되는 경우 지지대(200)에 축홈(220)이 형성되어 돌기(120)가 홈에 끼워지게 되고, 회전축(100)이 부양된 상태에서 돌기(120) 하단은 축홈(220) 내부 바닥과 일정 간격 떨어진 상태를 유지하도록 부양되게 되는 것이다. 상기에 따라 회전축(100)과 지지대(200) 가 서로 접하지 않는 상태를 유지하게 되므로 회전축(100)이 회전할 때 지지대(200)와의 사이에서 마찰 저항이 발생하지 않게 된다.

부양자석(140)(240)은 링 형태로 형성되어 회전축(100) 하단과 지지대(200) 상단에 수평하게 각자 설치될 수 있다. 따라서 부양자석(140)(240)이 회전축(100) 하단과 지지대(200)에 설치되면 N극과 S극이 상하로 배치되는 구조를 이루게 되고, 회전축(100) 하단과 지지대(200) 상단에 설치된 것들 간에 서로 같은 극이 마주보게 배치함으로써 척력이 작용하게 된다. 다만 부양자석(140)(240)의 형상은 링 형상에 한정되지는 않는다.

한편, 상기와 같이 부양자석(140)(240)이 설치되는 지점에는 회전축(100)이 수평방향으로 과도하게 움직이지 않도록 제한하는 수단이 형성된다. 이를 통해 돌기(120)가 축홈(220) 내부 벽면에 접하지 않도록 하게 되는데, 이러한 수단은 하부 지지자석(520)이 채택될 수 있다.

하부 지지자석(520)은 회전축(100) 외주면과 일정한 간격을 두고 부양자석(140)(240)이 설치된 지점에 대응되게 설치되는 것으로, 같은 극이 서로 상하로 마주보게 형성된 부양자석(140)(240)과 같은 극이 마주보게 형성된다. 예를 들어 부양자석(140)(240)이 S극끼리 서로 마주보게 형성되는 경우 하부 지지자석(520)은 S극이 부양자석(140)(240)의 S극과 대응되는 위치에 형성되는 것이다. 이에 따라 하부 지지자석(520)과 부양자석(140)(240) 간에 척력이 작용하게 되므로 회전축(100)이 수평방향으로 움직이는 것을 제한하여 돌기(120)가 축홈(220) 내부 벽면에 접하지 않도록 하게 된다. 그 결과 돌기(120)가 축홈(220) 내부에서 마찰 저항 없이 회전을 할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 하부 지지자석(520)은 링 형태로 형성되어 회전축(100)이 관통되는 방식으로 설치될 수 있다. 다만, 그에 한정되는 것은 아니고, 막대자석 형상을 이루어 회전축을 기준으로 방사상으로 설치되는 것도 가능하다.

회전축(100)은 축지지수단으로 세워진 상태를 유지하게 형성된다. 축지지수단은 회전축(100)의 길이 방향을 따라 적어도 어느 한 지점에 형성되게 되는 것으로, 자력으로 회전축(100)을 지지하게 형성된다. 회전축(100)의 하부를 하부 지지자석(520)이 지지하고 있으므로 상기 축지지수단은 회전축(100) 상부에 형성되게 된다.

상기 축지지수단은 회전축(100)에 설치되는 축자석(160) 및 축자석(160)과 같은 극이 마주보며 일정 간격을 두고 형성되는 상부 지지자석(540)을 포함할 수 있다. 축자석(160)이 높이 방향으로 N극과 S극이 배치되게 형성된 상태에서 상기 N극 또는 S극과 대응되는 위치에서 상부 지지자석(540)이 상기 N극 또는 S극과 같은 극이 마주보게 형성됨으로써 축자석(160)과 상부 지지자석(540) 간에 척력이 형성되어 회전축(100)이 상부 지지자석(540)에 접하지 않는 상태로 세워지게 형성되는 것이다. 이를 통해 회전축(100)이 회전하는 과정에서 마찰 저항이 발생하지 않는 상태로 회전을 하게 된다.

상기와 같은 상부 지지자석(540)은 링 형태로 형성되어 회전축(100)이 관통되는 방식으로 설치될 수 있다. 다만, 그에 한정되는 것은 아니고, 막대자석 형상을 이루어 회전축(100)을 기준으로 방사상으로 설치되는 것도 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 발전기는 축회전수단이 형성되어 회전축(100)을 회전시키게 된다. 도면에서 설명되지 않은 부호 600은 전자석이고, 900은 하우징을 나타낸다.

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한편, 이상에서 설명된 본 발명에 의한 무저항 발전기에서 상부 지지자석(540)과 하부 지지자석(520), 그리고 고정자(400)는 도시되지 않은 지지대로 위치가 고정되게 형성되게 된다. 지지대는 상기 구성들을 견고하게 지지하여 움직이지 않도록 하는 수단이라면 어느 것이라도 채택할 수 있다.

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상기와 같은 본 발명에 따르면, 회전축(100)의 하부를 지지하는 구성과 상부를 지지하는 구성, 그리고 회전축(100)을 회전시키는 구성들이 모두 회전축(100)과 접하지 않게 형성될 수 있게 된다. 따라서 상기 축회전수단에 의해 회전축(100)이 회전을 시작하여 소정의 회전속도에 이르러 전기가 생산되는 과정에서 회전축(100)이 마찰 저항 없이 회전을 할 수 있게 되므로 발전 효율이 향상되게 되고, 마찰에 의한 기계적인 손상이 유발되지 않게 된다.

100 : 회전축, 120 : 돌기,
140, 240 : 부양자석, 160 : 축자석,
180 : 구동자석, 200 : 지지대,
220 : 축홈, 300 : 회전자,
400 : 고정자, 520 : 하부 지지자석,
540 : 상부 지지자석, 600 : 전자석,
900 : 하우징.

Claims (6)

1. 일정한 길이를 이루고 중간 부분에 회전자(300)가 장착된 상태로 세워져 설치되어 외력에 의해 회전하는 회전축(100)을 포함하고,
   상기 회전축(100) 하단은 자력에 의해 부양된 상태로 설치되는 한편, 상기 회전축(100)의 길이 방향을 따라 적어도 한 지점에서 자력으로 상기 회전축(100)에 접하지 않는 상태로 지지하는 축지지수단이 형성되어 상기 회전축(100)이 회전하는 과정에서 마찰 저항이 발생하지 않게 되되,
   상기 회전축(100) 하단은 지지대(200)에 의해 지지되고,
   상기 회전축(100) 하단과 지지대(200) 중 어느 하나에는 돌기(120)가 형성되는 한편, 다른 하나에는 상기 돌기(120) 보다 지름이 큰 축홈(220)이 형성되어 상기 돌기(120)가 축홈(220)에 끼워져 결합되며,
   상기 회전축(100) 하단과 지지대(200) 상단에는 같은 극이 서로 마주보게 각자 부양자석(140)(240)이 형성되는 한편, 상기 회전축(100) 외주면과 일정한 간격을 두고 상기 부양자석(140)(240)과 같은 극이 마주보게 형성되는 하부 지지자석(520)이 구비되어, 상기 회전축(100)이 상기 부양자석(140)(240) 및 하부 지지자석(520) 간에 형성되는 척력에 의해 상기 지지대(200)에 접하지 않는 상태로 부양되고,
   상기 축지지수단은 상기 회전축(100)에 설치되는 축자석(160) 및 상기 축자석(160)과 같은 극이 마주보며 일정 간격을 두고 형성되는 상부 지지자석(540)을 포함하여, 상기 회전축(100)이 상기 축자석(160)과 상부 지지자석(540) 간에 형성되는 척력에 의해 세워지게 지지되는 무저항 발전기.
   
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