KR20070059304A - 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소등 모든 발전소용 양방향 발전장치에 관한 것으로서, 특히 케이스의 내부에 그 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하고, 케이스의 중앙을 관통하는 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하고, 상기 회전축의 선단부를 터빈의 터빈축과 연결하되, 터빈축의 회전방향에 대해 코일이 반대방향으로 회전할 수 있도록 역회전동력을 전달하는 유성기어를 포함한 역회전 동력전달수단을 형성하고, 자석과 코일의 동력 입력측에는 회전속도를 증가시키는 증속기를 연결하므로서, 원자력, 화력, 수력 및 조력 발전소에서 물 또는 증기의 흐름력으로 회전하는 터빈의 동력에 의해 회전축에 취부된 자석이 정방향으로 회전하고 자석의 외곽에 설치된 코일이 역회전 동력전달수단에 의해 전달된 역회전동력에 의해 반대방향으로 회전하여 발전효율이 향상되도록 한 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치에 관한 것이다.

정역구동, 케이스, 내부회전케이스, 코일, 자석, 유성기어, 풀리,

Description

원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치{Generator}

도 1 은 본 발명의 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치를 보인 단면도.

도 2 는 본 발명에 적용된 유성기어를 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 다른 실시예를 보인 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 케이스, 2: 내부회전케이스,

3: 코일, 4: 베어링,

5: 회전축, 6: 자석,

7: 터빈, 7a: 터빈축,

8a: 제 1 증속기, 8b: 제 2 증속기,

9: 제 1 기어, 10: 역회전 베이스,

11: 제 2 기어, 12: 베어링,

13: 유성기어, 14: 외부하우징,

15: 내부하우징, 16: 아마추어,

17: 브러쉬, 18: 마감판,

본 발명은 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치에 관한 것으로서, 특히 원자력, 화력, 수력 및 조력 발전소에서 물 또는 증기의 흐름력으로 회전하는 터빈의 동력에 의해 회전축에 취부된 자석이 정방향으로 회전하고 자석의 외곽에 설치된 코일이 역회전 동력전달수단에 의해 전달된 역회전동력에 의해 반대방향으로 회전하여 발전효율이 향상되도록 한 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치에 관한 것이다.

현재, 전기를 생산하는 발전소로서, 핵반응열을 이용한 원자력발전소, 석유 석탄 등의 화력을 이용하여 증기를 발생시켜 발전하는 화력발전소, 댐을 건설하여 수로를 통과하는 물의 운동에너지를 이용하여 발전하는 수력발전소, 서해의 조수간만의 차를 이용하여 발전하는 조력발전소 등 다양한 발전소가 설치되어 가동되고 있다.

이러한 발전소는 에너지원만 차이가 있을 뿐 물 또는 증기를 이용하여 터빈을 회전시키고, 그 회전력을 이용하여 발전하는 동일한 발전원리를 적용하고 있다.

즉, 물 또는 증기에 의해 터빈이 회전하면, 그 터빈의 회전력을 발전기의 축에 연결하여 발전기를 고속 회전시켜 전기를 생성하는 것이다.

종래의 발전소용 발전기는 케이스의 내측 외곽으로 코일로 이루어진 고정 자가 설치되고, 케이스의 중심을 관통하도록 형성된 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석으로 이루어진 회전자가 설치되어 구성된다.

이에따라 회전축이 회전함에 따라 그 회전축에 형성되어 있는 회전자가 고속으로 회전하면서 외곽의 코일과 교차하게되고, 이때 코일에 자속이 인가되면서 전류가 흐르게되어 전기가 생성되는 것이다.

그러나, 종래의 발전소용 발전기는 회전축에 형성된 회전자 만이 회전하면서 전기를 생성하는 것이기 때문에 전기 발생효율이 떨어지게되는 문제점이 있었고, 이러한 이유로 고용량의 발전기는 그 부피가 커짐은 물론 생산단가가 높아지게되어 일반 사용자들에게 경제적인 부담으로 작용하게되는 문제점이 발생하고 있었다.

즉, 발전기의 발전효율은 코일과 자석의 교차횟수에 의해 발생하는 자속에 의해 결정되는 것인데, 종래기술은 회전자(코일) 만이 회전하는 것이어서 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하는 것에 비해 발전효율이 현저히 떨어지는 문제점이 발생하는 것이다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 케이스의 내부에 그 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하고, 케이스의 중앙을 관통하는 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하고, 상기 회전축의 선단부를 터빈의 터빈축과 연결하되, 터빈축의 회전방향에 대해 코일이 반대방향으로 회전할 수 있도록 역회전동력을 전달하는 유성기어를 포함한 역회전 동력전달수단을 형성하고, 자석과 코일의 동력 입력측에는 회전속도 를 증가시키는 증속기를 연결하므로서, 원자력, 화력, 수력 및 조력 발전소에서 물 또는 증기의 흐름력으로 회전하는 터빈의 동력에 의해 회전축에 취부된 자석이 정방향으로 회전하고 자석의 외곽에 설치된 코일이 역회전 동력전달수단에 의해 전달된 역회전동력에 의해 반대방향으로 회전하여 발전효율이 향상되도록 한 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

청구항 1 항에 의하여,

물, 증기 등과같은 유체를 이용하여 터빈(7)을 회전시켜 발전하는 것에 있어서,

케이스(1)의 내부에 내부 회전케이스(2)를 베어링(4) 결합하고, 케이스(1)의 중앙으로는 터빈축(7a)과 연결되는 회전축(5)을 관통 형성하며, 상기 내부 회전케이스(2)의 내측면에는 코일(3)을 권회하고, 회전축(5)에는 코일(3)과 대응되는 자석(6)을 설치하여 코일(3)과 자석(6)이 독립회전 가능하도록 하되,

상기 회전축(5)과 터빈축(7a)의 사이에 제 1 증속기(8a)를 연결하고, 상기 터빈축(7a)과 내부 회전케이스(2)의 사이에는 터빈(7)의 정회전동력을 역회전방향으로 변환시켜 내부 회전케이스(2)에 공급하는 역회전 동력전달수단을 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 2 항에 의하여,

상기 역회전동력전달수단은

상기 터빈축(7a)에 제 1 기어(9)를 결합하고, 제 1 기어(9)에 회전방향을 반 대방향으로 변환시키는 유성기어(13)를 치합하며, 상기 유성기어(13)에 제 2 기어(11)를 연결하고, 상기 제 2 기어(11)에 제 2 증속기(8b)를 연결하여 역회전속도를 증가시키되, 상기 제 2 증속기(8b)에 의해 증속된 회전력이 역회전베이스(10)에 의해 내부회전케이스(2)에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 3 항에 의하여,

상기 코일(3)의 후단부 내측으로 전기배출을 위한 아마추어(16)를 형성하고, 상기 케이스의 후단에 결합된 마감판(18)에 아마추어(16)에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬(17)를 형성한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 과 도 2 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도면부호 7 은 원자력, 화력, 수력, 및 조력 발전소에 설치되어 물 또는 증기의 움직임에 의해 회전하는 터빈을 나타내며, 이 터빈(7)에는 터빈축(7a)이 결합되어 있다.

도면부호 1 은 발전기의 외형을 이루는 케이스를 나타낸다.

상기한 케이스(1)의 중앙으로는 회전축(5)이 관통 형성되어 있고, 케이스(1)의 내측에는 별도의 내부 회전케이스(2)가 베어링(4)에 의해 결합되어 독립적인 회전이 가능하도록 설치된다.

상기 내부 회전케이스(2)의 내주면상에는 코일(3)이 권회되어 있고, 회전 축(5)에는 상기 코일(3)과 대향되도록 자석(6)이 형성되어 있다.

즉, 상기 코일(3)은 내부 회전케이스(2)에 의해 독립회전하게되고, 자석(6)은 회전축(5)에 의해 독립회전하게된다.

그리고, 상기 회전축(5)의 선단부는 터빈축(7a)과 직결되는데, 이때 터빈축(7a)과 회전축(5)의 사이에는 제 1 증속기(8a)가 연결되어 터빈축(7a)의 회전속도를 증가시켜 회전축(5)에 전달하게된다.

상기 제 1 증속기(8a)를 설치하는 이유는 일반적으로 발전소에 설치되는 터빈(7)은 대형으로 제작되어 회전속도는 빠르지 않으나 마력은 큰 것이므로 터빈(7)의 회전속도를 빠르게 증가시켜 발전기의 코일 및 자석을 고속회전시키기 위함이다.

한편, 본 발명에서는 상기 터빈(7)의 회전방향을 역방향으로 변환시켜 내부 회전케이스(2)에 공급하는 역회전 동력전달수단을 구성한다.

상기 역회전 동력전달수단은 터빈축(7a)에 경사면을 갖는 제 1 기어(9)를 형성하고, 상기 제 1 기어(9)에는 복수개의 유성기어(13)를 맞물리게 형성하여 제 1 기어(9)의 회전방향이 반대방향으로 변환되도록 하며, 상기 유성기어(13)의 후단에는 제 2 기어(11)를 맞물리게 결합하고, 상기 제 2 기어(11)에는 회전속도를 증가시키는 제 2 증속기(8b)를 연결한다.

그리고, 내부회전 케이스(2)에 역회전베이스(10)를 돌출 형성하고, 상기 역회전베이스(10)의 선단부에 돌출 형성하며, 상기 제 2 증속기(8b)에서 증대된 회전력이 역회전베이스(10)로 전달되어 내부회전 케이스(2)가 회전축(5)과는 반대방향 으로 회전할 수 있도록 한다.

상기한 역회전베이스(10)와 회전축(5)의 사이에는 베어링(12)이 개재된다.

상기 유성기어(13)는 도 2 에 도시된 바와같이 원형의 외부하우징(14)과 내부하우징(15)의 사이에 회동 가능하게 장착하며, 상기 외부하우징(14)은 케이스(1)에 고정시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제 1 기어(9)와 제 2 기어(11)는 일정각도 경사진 경사면을 구비하고 있으며, 상기 유성기어(13)는 경사면에 맞물릴 수 있도록 전체적인 단면 형상이 상측은 넓고 하측은 좁게 형성되어 있다.

이에따라, 상기 제 1 기어(9)의 회전방향이 유성기어(13)에 의해 반대방향으로 전환되어 제 2 기어(11)에 전달되므로서 역회전베이스(10)가 역방향으로 회전하게되어 코일(3)이 자석(6)의 회전방향에 대해 반대방향으로 회전하게되는 것이다.

한편, 상기 케이스(1)의 후방에는 마감판(18)이 끼워져 결합되어 있으며, 코일(3)의 후단부 내측으로 전기 배출을 위한 아마추어(16)가 형성되어 있으며, 상기 마감판(18)의 내측면으로는 아마추어(16)에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬(17)가 설치되어 있고, 상기 브러쉬(17)를 통해 발전된 전기가 외부로 배출된다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 터빈(7)이 원자력, 화력, 수력 및 조력 발전소에 설치되어 물 또는 증기의 힘에 의해 회전하게되면, 터빈(7)의 터빈축(7a)이 정회전하고, 터빈축 (7a)의 회전속도는 제 1 증속기(8a)에 의해 가속되어 회전축(5)으로 전달되며, 상기 회전축(5)이 정방향으로 회전하게되어 자석(6)이 정방향으로 회전하게된다.

한편, 상기 터빈축(7a)에 결합되어 있는 제 1 기어(9)가 정방향으로 회전하면서 이에 맞물려있는 유성기어(13)를 회전시키게되고, 상기 제 1 기어(9)에 대향하도록 유성기어(13)의 타측에 맞물려있는 제 2 기어(11)는 유성기어(13)를 통해 공급되는 역회전 동력에 의해 역회전하게된다.

상기 제 2 기어(11)의 역회전력은 제 2 증속기(8b)에 의해 증대되어 역회전베이스(10)를 역회전시키고, 상기 역회전베이스(10)에 연결되어 있는 내부회전케이스(2)가 역회전하므로서 상기 내부회전케이스(2)에 취부되어있는 코일(3)이 역회전하게 되는 것이다.

상기 설명과같이 자석(6)이 정회전할때 이와 대향되도록 설치된 코일(3)이 역방향으로 회전하게됨에 따라 자석(6)과 코일(3)의 교차속도 및 횟수가 증가하게되어 발전효율이 향상되는 것이다.

실험결과 자석(6) 또는 코일(3) 만을 회전시켰을때 보다 약 1.5~2.5 배 가량의 발전효율을 얻을 수 있었다.

상기 설명과같이 동작하는 본 발명에 의하면, 기존의 원자력발전소, 화력발전소, 수력발전소, 조력발전소 등의 발전용량을 발전기의 교체만으로 1.5배 이상 높일 수 있게되는 것이다.

한편, 도 3 은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서,

물, 증기 등과같은 유체를 이용하여 터빈(7)을 회전시켜 발전하는 것에 있어서,

상기 터빈(7)의 터빈축(7a) 끝단에 연결되어 터빈축(7a)의 회전속도를 증속하는 제 1 증속기(8a)와;

상기 터빈축(7a)의 도중에 연결되어 터빈(7)의 정회전동력을 역회전방향으로 변환시키는 역회전 동력전달수단과;

상기 역회전 동력전달수단의 역회전력을 증속하는 제 2 증속기(8b)와;

상기 제 1 증속기(8a)에 제 1 발전축(31)이 연결되어 발전하는 제 1 발전기(30)와;

상기 제 2 증속기(8b)에 매개기어(42)를 통해 제 2 발전축(41)이 연결되어 발전하는 제 2 발전기(40); 로 구성된 것이며,

상기한 역회전 동력전달수단은 본 발명에 적용된 것과 동일한 것이므로 상세한 설명을 피하기로 한다.

상기와같이 구성된 본 발명의 다른 실시예는

터빈(7)이 원자력, 화력, 수력 및 조력 발전소에 설치되어 물 또는 증기의 힘에 의해 회전하게되면, 터빈(7)의 터빈축(7a)이 정회전하고, 터빈축(7a)의 회전속도는 제 1 증속기(8a)에 의해 가속되어 제 1 발전기(30)의 제 1 발전축(31)으로 전달되며, 상기 터빈축(7a)에 결합되어 있는 제 1 기어(9)가 정방향으로 회전하면서 이에 맞물려있는 유성기어(13)를 회전시키게되고, 상기 제 1 기어(9)에 대향하도록 유성기어(13)의 타측에 맞물려있는 제 2 기어(11)는 유성기어(13)를 통해 공급되는 역회전 동력에 의해 역회전하게되고, 상기 제 2 기어(11)의 역회전력은 제 2 증속기(8b)에 의해 증대되어 매개기어(42)를 통해 제 2 발전기(40)로 공급된다.

이에따라, 터빈(7)의 회전력에 의해 공지의 제 1 발전기(30)와 제 2 발전기(40)가 동작하게 됨에 따라 1개의 터빈(7)으로서 2개의 발전기를 구동시킬 수 있게되어 그만큼 발전량을 증대시킬 수 있게되는 것이다.

상기한 제 1 발전기(30)와 제 2 발전기(40)는 코일과 자석이 서로 반대방향으로 회전하는 것이 아니라 어느 하나, 즉, 코일 또는 자석만이 고속회전하면서 발전하는 공지의 발전기를 나타냄을 밝혀둔다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 케이스의 내부에 그 내측으로 코일이 권회된 내부 회전 케이스를 형성하고, 케이스의 중앙을 관통하는 회전축에는 상기 코일에 대응하는 자석을 형성하여 코일과 자석이 독립회전이 가능토록하고, 상기 회전축의 선단부를 터빈의 터빈축과 연결하되, 터빈축의 회전방향에 대해 코일이 반대방향으로 회전할 수 있도록 역회전동력을 전달하는 유성기어를 포함한 역회전 동력전달수단을 형성하고, 자석과 코일의 동력 입력측에는 회전속도를 증가시키는 증속기를 연결하므로서, 원자력, 화력, 수력 및 조력 발전소에서 물 또는 증기의 흐름력으로 회전하는 터빈의 동력에 의해 회전축에 취부된 자석이 정방향으로 회전하고 자석의 외곽에 설치된 코일이 역회전 동력전달수단에 의해 전달된 역회전동력 에 의해 반대방향으로 회전하여 발전효율이 향상되도록 한 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (5)

1. 물, 증기 등과같은 유체를 이용하여 터빈(7)을 회전시켜 발전하는 것에 있어서,

   케이스(1)의 내부에 내부 회전케이스(2)를 베어링(4) 결합하고, 케이스(1)의 중앙으로는 터빈축(7a)과 연결되는 회전축(5)을 관통 형성하며, 상기 내부 회전케이스(2)의 내측면에는 코일(3)을 권회하고, 회전축(5)에는 코일(3)과 대응되는 자석(6)을 설치하여 코일(3)과 자석(6)이 독립회전 가능하도록 하되,

   상기 회전축(5)과 터빈축(7a)의 사이에 제 1 증속기(8a)를 연결하고, 상기 터빈축(7a)과 내부 회전케이스(2)의 사이에는 터빈(7)의 정회전동력을 역회전방향으로 변환시켜 내부 회전케이스(2)에 공급하는 역회전 동력전달수단을 형성한 것을 특징으로 하는 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 역회전동력전달수단은

   상기 터빈축(7a)에 제 1 기어(9)를 결합하고, 제 1 기어(9)에 회전방향을 반대방향으로 변환시키는 유성기어(13)를 치합하며, 상기 유성기어(13)에 제 2 기어(11)를 연결하고, 상기 제 2 기어(11)에 제 2 증속기(8b)를 연결하여 역회전속도를 증가시키되, 상기 제 2 증속기(8b)에 의해 증속된 회전력이 역회전베이스(10) 에 의해 내부회전케이스(2)에 전달되도록 구성한 것을 특징으로 하는 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코일(3)의 후단부 내측으로 전기배출을 위한 아마추어(16)를 형성하고, 상기 케이스의 후단에 결합된 마감판(18)에 아마추어(16)에 접촉된 상태로 전기를 공급받는 브러쉬(17)를 형성한 것을 특징으로 하는 원자력,화력,수력,조력 발전소용 양방향 발전장치.
4. 물, 증기 등과같은 유체를 이용하여 터빈(7)을 회전시켜 발전하는 것에 있어서,

   상기 터빈(7)의 터빈축(7a) 끝단에 연결되어 터빈축(7a)의 회전속도를 증속하는 제 1 증속기(8a)와;

   상기 터빈축(7a)의 도중에 연결되어 터빈(7)의 정회전동력을 역회전방향으로 변환시키는 역회전 동력전달수단과;

   상기 역회전 동력전달수단의 역회전력을 증속하는 제 2 증속기(8b)와;

   상기 제 1 증속기(8a)에 제 1 발전축(31)이 연결되어 발전하는 제 1 발전기(30)와;

   상기 제 2 증속기(8b)에 매개기어(42)를 통해 제 2 발전축(41)이 연결되어 발전하는 제 2 발전기(40); 로 구성된 것을 특징으로 하는 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 역회전동력전달수단은

   상기 터빈축(7a)에 제 1 기어(9)를 결합하고, 제 1 기어(9)에 회전방향을 반대방향으로 변환시키는 유성기어(13)를 치합하며, 상기 유성기어(13)에 제 2 기어(11)를 연결하고, 상기 제 2 기어(11)에 제 2 증속기(8b)를 연결하여 역회전속도를 증가시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 원자력, 화력, 수력, 조력 발전소용 양방향 발전장치.

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