KR20070091824A - 자동 전동발전 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동발전기를 이용한 자동 전동발전 충전장치를 개시한다.

본 발명의 장치는 전동발전기와, 회로부가 케이스 내부에 일체로 구현되어 배터리의 전원에 따라 상기 전동발전기가 전동기로서 동작함과 아울러 상기 전동발전기의 발전동작에 의해 상기 배터리를 충전시킬 수 있도록 된 자동 충전장치에 있어서, 상기 회로부가 상기 배터리의 전원을 상기 전동발전기의 전동권선측으로 연결 혹은 차단하기 위한 릴레이와, 상기 전동발전기의 발전전압에 의해 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기와, 상기 배터리의 저전압을 감지하기 위한 저전압 감지부와, 충전상태를 표시하기 위한 충전표시 LED와, 상기 저전압 감지부의 입력에 따라 상기 릴레이의 동작을 제어하고 상기 충전기의 동작을 제어하며, 충전중에 상기 충전표시 LED를 점등시키도록 제어하는 제어부로 구성된다.

따라서, 본 발명에 따르면 배터리의 전압을 이용하여 전동발전기를 동작시켜 발전이 이루어지게 하고, 전동발전기의 발전전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써 전기 에너지가 없는 상황에서도 발전에 의해 배터리를 충전할 수 있다.

전동발전기, 충전장치, 전동권선, 발전권선, 자동 충전, 배터리

Description

자동 전동발전 충전장치{ Automatic Motor-generator Charger }

도 1은 본 발명에 따른 자동 전동발전 충전장치의 전체 구성을 도시한 블럭도,

도 2는 도 1에 도시된 전동발전기의 구성을 도시한 개략도,

도 3은 도 2에 도시된 전동발전기의 권선상태를 도시한 개략도,

도 4는 도 1에 도시된 고정자를 도시한 도면,

도 5는 도 4에 도시된 고정자의 권선을 펼쳐 도시한 예의 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 자동 전동발전 충전장치 10: 전동발전기

20: 회로부 21: 키입력부

22: 제어부 23: 충전표시 LED

24: 표시부 25: 충전기

26: 저전압감지부 27: 릴레이

30: 배터리 12: 고정자

14-1: 상측 회전자 14-2: 하측 회전자

16: 축

본 발명은 자동 충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전동발전기를 이용한 자동 전동발전 충전장치에 관한 것이다.

최근들어, 휴대용 전자제품이 널리 사용되면서 휴대용 전자제품의 전원으로서 배터리가 널리 사용되고 있다. 이러한 배터리는 전기 에너지를 이용하는 충전장치에 의해 충전되도록 되어 있으므로, 전기가 없는 환경에서는 충전기를 사용할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전동기를 이용하여 발전기능을 달성할 수 있는 전동발전기를 이용한 자동 충전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동 충전장치는, 전동발전기와, 회로부가 케이스 내부에 일체로 구현되어 배터리의 전원에 따라 상기 전동발전기가 전동기로서 동작함과 아울러 상기 전동발전기의 발전동작에 의해 상기 배터리를 충전시킬 수 있도록 된 자동 충전장치에 있어서, 상기 회로부가 상기 배터리 의 전원을 상기 전동발전기의 전동권선측으로 연결 혹은 차단하기 위한 릴레이와, 상기 전동발전기의 발전전압에 의해 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기와, 상기 배터리의 저전압을 감지하기 위한 저전압 감지부와, 충전상태를 표시하기 위한 충전표시 LED와, 상기 저전압 감지부의 입력에 따라 상기 릴레이의 동작을 제어하고 상기 충전기의 동작을 제어하며, 충전중에 상기 충전표시 LED를 점등시키도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 전동발전기는 중앙에 위치하는 원판형의 PCB에 방사상으로 전동권선이 N상으로 권선되어 있고, 발전권선이 2N 상으로 권선되어 있으며, 상기 전동권선은 배터리의 전원부에 상기 발전권선은 충전부에 연결할 수 있도록 된 고정자; 원편형의 영구자석으로 되어 있고, N극이 상기 고정자측을 향하도록 상기 고정자의 상측에 위치하여 회전되는 상측 회전자; 원편형의 영구자석으로 되어 있고, N극이 상기 고정자측을 향하도록 상기 고정자의 하측에 위치하여 회전되는 하측 회전자; 및 상기 상측 회전자와 상기 하측 회전자를 연결하여 동일방향으로 회전되게 하는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 전동발전 충전장치의 전체 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전동발전기의 구성을 도시한 개략도이다.

본 발명에 따른 자동 전동발전 충전장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전 동발전기(10)와, 회로부(20)가 케이스(예컨대, 사각통 형상 등이 가능하나 도시생략함)에 일체로 구현되어 배터리(30)(혹은외부전원)의 전원에 따라 전동발전기(10)가 전동기로서 동작함과 아울러 전동발전기(10)의 발전동작에 의해 배터리(30)를 충전시킬 수 있도록 되어 있다.

자동 전동발전 충전장치의 회로부(20)는 배터리(30)의 전원을 전동발전기(10)의 전동권선(M)측으로 연결 혹은 차단하기 위한 릴레이(27)와, 전동발전기(10)의 발전권선(G1,G2)으로부터 전달된 전압에 의해 배터리(30)를 충전시키기 위한 충전기(25)와, 배터리(30)의 저전압을 감지하기 위한 저전압 감지부(26)와, 키입력부(21), 충전상태를 표시하기 위한 충전표시 LED(23), 동작상태를 표시하기 위한 표시부(24), 사용자의 키조작과 저전압 감지부(26)의 입력에 따라 릴레이(27)의 동작을 제어하고 충전기(25)의 동작을 제어하며, 충전중에 충전표시 LED(23)를 점등시킴과 아울러 동작상태를 표시부(24)에 표시하도록 제어하는 제어부(22)로 구성된다.

전동발전기(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙에 위치하는 원판형의 고정자(12)와, 원편형의 영구자석으로 되어 고정자(12)의 상측에서 회전되는 상측 회전자(14-1)와, 원편형의 영구자석으로 되어 고정자(12)의 하측에서 회전되는 하측 회전자(14-2)와, 상측 회전자(14-1)와 하측 회전자(14-2)를 연결하기 위한 회전축(16)으로 구성되어 있다. 즉, 회전자(14-1,14-2)는 얇은 원판형의 양면 착자 자석을 한개는 PCB의 상위에 위치시키고, 다른 한개의 자석은 PCB의 하위에 위치시키되, N극이 고정자(12)측을 향하도록 하게 하여 상하 자석이 같은 방향으로 회전하 도록 구성된다. 이때 자속밀도는 필요한 가우스를 보유해야 한다. 그리고 고정자(12)는 평판 원형의 PCB에 방사상(Radial to shaft)으로 한겹으로 전동권선(M)과 발전권선(G1,G2)이 양면 와인딩되어 있다. 이때 전동권선(M)은 2,3,.., N상으로 권선하고, 발전권선(G1,G2)은 4,6,...,2N상으로 배합 권선한다. 그리고 각 상은 직렬 연결하며, 전동권선(M)은 배터리의 전원부에 연결하고, 발전권선(G1,G2)은 충전부에 연결한다.

도 2를 참조하면, 상측 회전자(14-1)는 대략 1mm 이내의 두께를 갖는 원편형의 영구자석으로서 고정자(12)와 가까운 하측이 N극으로 되어 있고, 상측이 S극으로 되어 있다. 중앙의 고정자(12)는 대략 2mm정도의 원편형으로서, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 얇은 PCB에 전동권선(M)과 제1 발전권선(G1), 및 제2 발전권선(G2)이 권선되어 있다.

하측 회전자(14-2)는 대략 1mm 이내의 두께를 갖는 원편형의 영구자석으로서 고정자(12)와 가까운 상측이 N극으로 되어 있고, 하측이 S극으로 되어 있다.

상측 회전자(14-1)와 고정자(12) 사이 그리고 고정자(12)와 하측 회전자(14-2) 사이는 각각 대략 0.5mm 정도의 간격을 유지하도록 하여 전체적으로 전동발전기(10)의 두께가 5mm 이내로 유지되게 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 전동발전기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

고정자(12)의 전동권선(M)을 배터리(30) 전원에 연결하면 전동권선(M)은 통전된다. 이때 N극 상에 배선된 전동코일(M)에는 전류가 흐르게 되고, 플레밍의 왼 손법칙에 따라 회전자(14-1,14-2)는 회전하게 된다. 회전자(14-1,14-2)의 전체면이 N극이므로 항상 N극을 유지하고, 전류의 방향은 일정하기 때문에 스위칭 스테이지는 불필요하다. 따라서 고정자(12)의 상하 양면은 동일한 현상으로 회전자(14-1,14-2)가 선형 토오크를 발생시키면서 토크 리플없이 회전하게 된다.

회전자(14-1,14-2)의 영구자석은 포텐셜(패시브) 에너지를 가지고 있으므로 당초 기자력을 갖고 있다. 고정자(12)에 통전이 되면 고정자에는 액티브 에너지(전기에너지)가 입력되어 기자력으로 변환된다. 따라서 두 기자력은 합성되어 회전자(14-1,14-2)는 회전하게 되고, 이때 회전자(14-1,14-2) 자석의 에너지와 고정자(12)의 전기 에너지가 합해져서 출력 에너지로 나타나는데, 자석의 종류에 따라 고효율을 얻을 수 있다.

고정자에서 전동권선(M)과 일체형으로 와인딩되어 있는 발전권선(G1,G2)은 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 회전자(14-1,14-2)가 회전될 때, 발전이 된다. 이때 발전 전압은 회전자(14-1,14-2)의 속도에 따라 증감하게 된다. 마그네틱 필드에서 발생하는 모든 마그네틱 플럭스는 발전기측으로 출력될 수 있고, 이에 따라 마그네틱 필드의 자속밀도를 높게 하면 효율이 더욱 높아지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 배터리(혹은 외부전원)의 전압을 이용하여 전동발전기를 동작시켜 발전이 이루어지게 하고, 전동발전기의 발전전압을 이용하여 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써 전기 에너지가 없는 상황에 서도 발전에 의해 배터리를 충전할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 중앙에 위치하는 원판형의 PCB에 방사상으로 전동권선이 N상으로 권선되어 있고, 발전권선이 2N 상으로 권선되어 있으며, 상기 전동권선은 배터리의 전원부에 상기 발전권선은 충전부에 연결할 수 있도록 된 고정자;

   원편형의 영구자석으로 되어 있고, N극이 상기 고정자측을 향하도록 상기 고정자의 상측에 위치하여 회전되는 상측 회전자;

   원편형의 영구자석으로 되어 있고, N극이 상기 고정자측을 향하도록 상기 고정자의 하측에 위치하여 회전되는 하측 회전자; 및

   상기 상측 회전자와 상기 하측 회전자를 연결하여 동일방향으로 회전되게 하는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동발전기.
2. 전동발전기와, 회로부가 케이스 내부에 일체로 구현되어 배터리의 전원에 따라 상기 전동발전기가 전동기로서 동작함과 아울러 상기 전동발전기의 발전동작에 의해 상기 배터리를 충전시킬 수 있도록 된 자동 충전장치에 있어서,

   상기 회로부가

   상기 배터리의 전원을 상기 전동발전기의 전동권선측으로 연결 혹은 차단하기 위한 릴레이와,

   상기 전동발전기의 발전전압에 의해 상기 배터리를 충전시키기 위한 충전기와,

   상기 배터리의 저전압을 감지하기 위한 저전압 감지부와,

   충전상태를 표시하기 위한 충전표시 LED와,

   상기 저전압 감지부의 입력에 따라 상기 릴레이의 동작을 제어하고 상기 충전기의 동작을 제어하며, 충전중에 상기 충전표시 LED를 점등시키도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 전동발전 충전장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전동발전기가

   중앙에 위치하는 원판형의 PCB에 방사상으로 전동권선이 N상으로 권선되어 있고, 발전권선이 2N상으로 권선되어 있으며, 상기 전동권선은 배터리의 전원부에 상기 발전권선은 충전부에 연결할 수 있도록 된 고정자와,

   원편형의 영구자석으로 되어 있고, N극이 상기 고정자측을 향하도록 상기 고정자의 상측에 위치하여 회전되는 상측 회전자와,

   원편형의 영구자석으로 되어 있고, N극이 상기 고정자측을 향하도록 상기 고정자의 하측에 위치하여 회전되는 하측 회전자와,

   상기 상측 회전자와 상기 하측 회전자를 연결하여 동일방향으로 회전되게 하는 회전축으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 전동발전 충전장치.

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