KR20080003286A

KR20080003286A - 관성력을 이용한 발전장치

Info

Publication number: KR20080003286A
Application number: KR1020070132295A
Authority: KR
Inventors: 정기관
Original assignee: 정기관
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2008-01-07

Abstract

본 발명은, 관성력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

이는 특히, 회전축에 동력을 전달하는 회전력발생부;

상기 회전력발생부에 연결되는 회전축에 고정되는 회전체를 통하여 자유회전토록 연결되는 중량추;

상기 회전축의 회전시 중량추를 동일방향으로 회전토록 설치되는 기어조합;

상기 회전축의 타측에 연결되는 발전기를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

이에 따라서, 회전축의 회전시 중량추에 의해 전달되는 최대회전에 의한 관성력을 회전축에 동시에 전달하도록 하여 에너지 소비의 효율성을 높이도록 하는 것이다.

중량체, 기어조합, 위성기어, 회전력발생부

Description

관성력을 이용한 발전장치{a device for generation with inertia}

본 발명은 산업현장이나 일반가정에서 사용되는 발전기를 중량추의 회전시 발생되는 관성력을 사용하여 동작시키도록 함으로써 초기 기동시와 일반적인 동작시의 회전력을 선택적으로 조절토록 하여 전체적인 에너지 소비의 효율성을 높이도록 하는 관성력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는, 회전시 전자기유도작용(電磁氣誘導作用)으로 기전력을 발생시키는 장치로서 상기와 같은 기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대적 속도에 비례하는 것이고, 이와같은 기전력을 이용한 발전기는 직류 발전기, 동기 발전기 그리고 유도 발전기 등으로 대별된다.

이와같은 기술과 관련되어 등록실용신안 제170384호에 관성발전기가 개시되어 있으며 그 구성은 도1에서와 같이, 하우징(10)의 내측에 회전체(200)를 설치하고, 이 회전체(200)에 최초 회전력을 전달하는 시동모터(100)와, 상기 시동모터(100)에 의해 회동하는 회전체(200)의 회전력을 증속시켜 제너레이터(500)에 전달하는 증속수단(300) 그리고, 상기 제너레이터(500)로 부터로 공급되는 전력에 의해 구동하며 상기 회전체(200)의 연속적인 회동이 가능하도록 하는 구동모터(400) 로 이루어 진다.

그리고, 상기 하우징(10)은 베이스판(11)의 상면에 두개의 측벽(12)이 입설되고, 이 측벽(12) 사이에 회전체(200)가 주축(201)에 의해 회동 가능하게 설치되며, 주축(201)의 일측 단부에는 종동기어(210)가 장착된다.

또한, 상기 회전체(200)는 중량체로 구성되며, 상기 주축(201)에는 원동풀리(220)가 설치되어 상기 증속수단(300)에 회전력을 전달하고, 상기 증속수단(300)은 하우징(10)의 브라켓트(13)에 설치되는 박스체(310)내에 설치되는 다수의 기어로 구성되며, 상기 증속수단(300)에 의해 증속된 회전력은 제4기어(360)가 설치되는 전달축(303)의 보조풀리(520)와 연결되는 제너레이터(500)에 전달하도록 한다.

더하여, 상기 기어는 먼저 박스체(310) 내에 설치된 격벽(311)과 박스체(310)에 축설된 회전축(301)에 설치된 제1기어(330)와, 이 제1기어(330) 맞물려 회동하는 제2기어(340) 그리고, 제2기어(340)와 동일한 축선상에 장착된 제3기어(350) 및 제3기어(350)와 맞물려 회동하는 제4기어(360)로 구성된다.

그리고, 상기 종동기어(220)가 장착된 주축(201)의 대향측단부에는 두개의 주축풀리(700)가 장착되어 그 중 하나는 구동모터(400)측 풀리(410)와 연결되고, 다른 하나는 보조구동모터(600)측의 풀리(610)와 연결되는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 발전기는, 시동모터(100)의 회전력이 곧 바로 회전체(200)의 주축(201)에 연결되는 구성으로 회전체(200)가 관성에 의해 회전될 때 오히려 시동모터(100)를 회전시키도록 하여 마찰 부하를 발생시키게 되는 단점이 있는 것이다.

또한, 상기 시동모터(100)가 원동기어(110)와 종동기어(210)의 조합을 통해서만 주축(210)에 회전력을 전달하여 회전체(200)가 연결되는 주축(210)에 편심만이 작용하여 균일한 회전이 힘들게 됨은 물론 치차 마찰력에 의한 토크상승을 기대할 수 없게 되는 문제점이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 목적은, 회전축의 회전시 중량추에 의해 전달되는 최대회전에 의한 관성력을 회전축에 동시에 전달하도록 하여 에너지 소비의 효율성을 높일수 있도록 하며, 초기 기동시와 일반적인 동작시의 회전력을 선택적으로 조절토록 하여 에너지 소비의 효율성을 높이도록 하고, 다단의 치차 조합에 의해 발생되는 중량추의 회전력를 회전축의 회전에 사용할 수 있도록 하며, 중량추의 중량조절이 가능하는 원하는 용량에 따른 적용이 용이하게 이루어 지도록 하는 관성력을 이용한 발전장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 회전축에 회전력을 공급하는 회전력발생부;

상기 회전축에 연결되는 회전체 원주방향에 자유회전토록 연결되면서 회전축 자유회전토록 설치되는 아이들기어에 동일방향의 증속되는 회전력을 제공하도록 설치되는 복수의 중량추;

상기 회전축에 의한 회전체의 회전시 중량추를 회전축과 반대방향으로 회전토록 설치되는 기어조합;

상기 회전축의 타측에 연결되는 발전기를 포함하는 구성으로 이루어 진 관성력을 이용한 발전장치를 제공한다.

또한 본 발명은 회전력발생부와 회전축은 회전력발생부에서 회전축으로 향하 는 동력전달만이 가능한 클러치유니트가 더 구비되며, 상기 회전력발생부의 회전력을 제어하도록 설치되는 회전력제어부가 더 구비되는 관성력을 이용한 발전장치 를 제공한다.

그리고, 본 발명은 회전력발생부는, 초기 시동시 최대의 회전력을 발생시키도록 하고, 발전기에서 원하는 회전력의 발생시 회전력발생부의 회전력을 원하는 회전력 이하로 조절하도록 하는 구성으로 이루어 진 관성력을 이용한 발전장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 회전축의 회전시 중량추에 의해 전달되는 최대회전에 의한 관성력을 회전축에 동시에 전달하도록 하여 에너지 소비의 효율성을 높이며, 초기 기동시와 일반적인 동작시의 회전력을 선택적으로 조절토록 하여 에너지 소비의 효율성을 높이고, 접촉에 의한 부하를 일정하게 유지하여 편 마모를 줄이고, 중량추의 중량조절이 가능하는 원하는 용량에 따른 적용이 용이한 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2 및 도3은 각각 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 사시도 및 분해도 이고, 도4는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 단면도 이다.

아래에서는 종래기술과 대응되는 부분은 동일부호를 사용하여 설명한다.

본 발명은, 회전력발생부(100)와 회전력제어부(600) 및 회전체(200), 중량추(265), 기어조합(250), 발전기(500)로서 이루어 진다.

상기 회전력발생부(100)는, 전기를 사용하는 모터 및 화석연료를 사용하는 엔진, 수력이나 풍력등의 자연력을 사용하여 회전체로서 일정한 회전력을 공급하도록 설치된다.

본 발명에서는 일반적으로 출력(회전력)의 제어가 가능한 엔진등을 사용하는 것이 바람직 하며, 내측에 출력에 의한 그 회전속도를 감지하는 제1감지센서(110)가 구비된다.

상기 회전력제어부(600)는, 상기 회전력발생부(100)에 연결되어 회전력발생부에 전달되는 연료의 공급량을 제어토록 설치된다.

이때, 상기 회전력제어부(600)는, 회전력발생부(100)의 제1감지센서(110) 및 발전기(500)의 제2감지센서(510)에 연결되어 회전력발생부의 회전수에 따른 발전량 데이터가 미리 입력되어 원하는 발전량에 따라 회전수를 선택할 수 있도록 마이콤(610)이 구비된다.

상기 회전체(200)는, 지지블럭(12)에 의해 지지되는 회전축(201)에 일체로 연결된다.

그리고, 상기 회전축(201)은 회전력발생부와 제1변속유니트(209)로서 연결된다.

한편, 상기 제1변속유니트(209)의 일측에는 회전력발생부에서 회전축으로 향하는 동력전달만이 가능한 클러치유니트(211)가 더 구비된다.

또한, 상기 회전체(200)는, 그 원주방향 외경측에 원주방향을 따라 복수의 중량추(265)가 자유회전토록 각각 설치되고, 상기 중량추(265)는 착탈가능한 별도의 중량체(205)가 더 연결된다.

이때, 상기 중량체(205)는, 나사홈(207)이 더 형성되어 볼트로서 중량추(265)에 연결된다.

상기 기어조합(250)은, 회전축(201)의 회전시 회전체(200)를 중심으로 회전되는 중량추(265)를 반대방향으로 회전토록 설치된다.

그리고, 상기 기어조합(250)은, 일측의 지지블럭(12)에 결합되면서 내경측에 회전축(201)이 자유회전는 고정기어(251)와 상기 고정기어에 외접하여 회전할 때 회전체(200)가 회전되도록 상기 회전체의 일측에 돌출되는 고정축을 통하여 자유회전토록 되는 복수의 위성기어(253) 및 상기 회전체(200)에 자유회전토록 연결되는 회전축에 고정되면서 위성기어(253)에 외접토록 설치되는 복수의 회전기어(255)로서 이루어 진다.

이때, 상기 회전축(201)에는 회전체(200)가 일체로 연결되어 동일방향으로 회전토록 되며, 상기 회전체(200)의 원주방향에 위치하여 자유회전토록 하면서 회전기어(255)에는 중량추(265)가 일체로 연결되어 회전축(201)의 회전시 반대방향으로 회전토록 설치된다.

그리고, 상기 중량추(265)는, 상기 회전축(201)에 자유회전토록 설치되는 아이들기어(261)에 외접토록 설치된다.

즉, 상기 회전축(201)의 회전시 동일방향으로 회전되는 회전체(200)의 원주 방향에 기어조합(250)을 통하여 각각의 중량추(265)는 반대방향을 향하도록 설치되고, 상기 중량추(265)는 회전축(201)에 자유회전토록 되는 아이들기어(261)에 회전됨으로써 초기의 회전축(201) 속도보다 증속되는 회전수로 아이들기어(261)를 동일방향으로 회전시키도록 한다.

상기 발전기(500)는, 상기 회전축(201)의 타측에 제2변속유니트(300)를 통하여 연결된다.

계속하여, 상기 회전력제어부(600)는, 상기 중량추(265)의 회전을 감지하는 제3감지센서(210)와 연결된다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

본 발명의 발전장치는 회전력제어부(600)에 연결되는 회전력발생부(100)의 회전력을 선택적으로 조절토록 함으로써 최적의 에너지 소모 효율을 유지할 수 있다.

상기와 같은 회전략제어부(600)는, 그 사용방법에는 제한이 없으나 초기구동을 위하여 회전력발생부(100)에서 최대의 회전력을 발생시켜 사용하는 것이 좋다.

이때, 상기 회전력발생부(100)에서 회전력의 제어는 그 일측에 연결되는 회전력제어부(600)의 동작을 통하여 엔진등에 전달되는 연료의 량을 증가시키는 구성을 통하여 얻을 수 있다.

그리고, 상기와 같은 초기구동은 전기를 사용하는 일반적인 모터를 사용할 수 도 있다.

또한, 상기 회전력발생부(100)에서 발생되는 회전력은 제1변속기유니트(209) 를 통하여 지지블럭(12)에 자유회전토록 설치되는 회전축(201)에 전달된다.

이때, 상기 회전축(201)은 일체로 연결되는 회전체(200)를 회전시키면서 기어조합(250)을 통하여 회전체(200)의 원주방향에 각각 설치되는 복수의 중량추(265)를 회전축(201)과 반대방향으로 회전시키고, 상기 중량추(265)의 회전으로 회전축(201)가 외접되어 자유회전토록 되는 아이들기어(261)가 회전축(201)과 동일방향으로 회전토록 됨으로써 관성력에 의해 발생되는 회전력을 회전축의 회전에 합성시키게 된다.

즉, 회전축(201)의 회전시 그 외경측에 자유회전토록 되는 아이들기어(261)가 더 고속으로 회전하면서 회전력의 합성효과를 가져오게 된다.

계속하여, 상기 회전축(201)의 단부에 제2변속유니트(300)를 통하여 연결되는 발전기(500)를 회전시켜 전원을 발생시킨다.

그리고, 상기 발전기(500)에서 필요로 하는 전원이 발생되면 그 상태를 파악하여 회전력제어부(600)에 전달하고, 상기 회전력제어부(600)에서는 회전력발생부(100)의 회전력을 원하는 발전기에서 필요로 하는 회전력 이하가 되도록 조절한다.

이때, 상기 회전체(200) 및 중량추(265)는 관성에 의하여 회전력발생부(100)에서 최대의 회전력이 전달되지 않아도 관성력에 의해 원하는 회전수로 연속회전토록 되는 효과를 가져오고, 회전력발생부에 공급되는 에너지소비를 조절함으로써 에너지의 절감효과를 가져오게 된다.

더하여, 상기 회전력발생부(100)의 회전이 회전체(200)의 회전수보다 적게 되면 상기 회전축(201)과 회전력발생부(100)에 각각 설치되는 센서의 동작에 의해 회전력발생부(100)에 동력을 추가 공급하여 회전력을 상승시킨후 회전축을 회전시키도록 한다.

즉, 이와같은 회전력발생부(100)의 회전력을 필요에 따라 적절하게 조절함으로써 상용 에너지 소비를 최소화 하게 된다.

또한 도2 내지 도4에서와 같이 본 발명의 제어장치는, 상기 회전력발생부(100)를 전기를 사용하는 모터 및 화석연료를 사용하는 엔진, 수력이나 풍력등의 자연력을 사용하여 회전체등을 사용함으로써 회전축(201)에 회전력을 공급한다.

이때, 상기 회전력제어부(600)는, 상기 회전력발생부(100)에 연결되어 회전력발생부에 전달되는 연료의 공급량을 제어토록 함으로써 그 회전력을 증감시킬수 있게 된다.

그리고, 상기 회전력제어부(600)는, 발전기(500)의 회전력을 감지하는 센서와 연결되면서 회전수에 따른 발전량 데이터가 미리 입력되는 마이콤(610)이 구비되어 원하는 발전량에 따른 회전수를 선택할 수 있도록 설치된다.

상기 회전체(200)는, 지지블럭(12)에 의해 지지되는 회전축(201)과 일체로 연결되어 회전축(201)의 회전시 동시에 회전하면서 회전축이 정지하더라도 관성력을 발생시키게 된다.

이때, 상기 중량추(265)는, 착탈가능한 별도의 중량체(205)가 더 연결토록 나사홈(207)이 더 형성되어 필요에 따라 원하는 중량으로 용이하게 변경할 수 있게 된다.

계속하여, 상기 회전체(200)에는 회전축(201)의 회전시 중량추(265)를 반대방향으로 회전토록 하는 기어조합(250)이 구비되고, 상기 기어조합(250)은, 일측의 지지블럭(12)에 결합되는 고정기어(251)와 상기 고정기어에 외접하면서 회전체(200)에 돌출되는 고정축을 통하여 자유회전토록 되는 복수의 위성기어(253) 및 상기 회전체(200)에 자유회전토록 연결되는 회전축에 고정되면서 위성기어(253)에 외접토록 설치되는 복수의 회전기어(255)로서 이루어 져 치합되면서 생성되는 회전토크를 중량추(265)에 전달하여 회전시 최대의 토크를 발생시키도록 한다.

그리고, 상기 중량추(265)는, 이에 치합되는 아이들기어(261)가 회전력발생부(100)에 연결되는 회전축(201)의 회전력보다 저하되더라도 관성에 의해 회전축의 회전력보다 증속되는 회전수로서 회전축(201)의 둘레에서 회전되어 회전축의 회전토크를 상승토록 하고, 상기와 같은 동작으로 중량추(265)의 회전에 따라 회전력발생부(100)의 동력전달을 조절함으로써 에너지를 세이빙 하는 효과를 가져오는 것이다.

도1은 종래의 관성발전장치를 도시한 측면도 이다.

도2 및 도3은 각각 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 사시도 및 분해도 이다.

도4는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 단면도 이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...회전력발생부 200...회전체

201...회전축 250...기어조합

500...발전기 600...회전력제어부

610...마이콤

Claims

엔진, 모터, 자연력, 인력중에서 선택되는 어느 하나 이상에 의해 회전축(201)에 회전력을 공급하는 회전력발생부(100);

지지블럭(12)에 의해 자유회전토록 지지되는 회전축(201)에 회전체(200)가 일체로 연결될 때 상기 회전체에서 자유회전토록 하면서 기어조합(250)을 통하여 회전축(201)에서 자유회전되는 아이들기어(261)가 회전축과 동일방향으로 증속회전토록 설치되는 중량추(265);

상기 회전축(201)의 타측에 연결되는 발전기(500)를 포함하는 구성으로 이루어진 관성력을 이용한 발전장치
제1항에 있어서, 상기 발전기(500)의 회전력, 중량추(265)의 회전력 및 회전력발생부(100)의 회전을 감지하는 감지센서가 더 구비될 때 이에 연결되면서 회전수에 따른 발전량 데이터가 미리 입력되어 원하는 발전량에 따른 회전수를 선택할 수 있는 마이콤(610)을 갖는 회전력제어부(600)가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 관성력을 이용한 발전장치
제2항에 있어서, 상기 회전력제어부(600)는, 회전력발생부에서 최대의 회전력을 발생시켜 회전축을 회전시키도록 하고, 회전축에 연결되는 발전기에서 원하는 회전력의 발생시 회전력발생부의 회전력을 원하는 회전력 이하로 조절한 후 중량추 와 회전체의 관성 및 아이들기어의 회전토크를 회전축에 전달하도록 하는 것을 특징으로 하는 관성력을 이용한 발전장치
제1항에 있어서, 상기 중량추(265)는, 착탈가능한 별도의 중량체(205)가 더 연결토록 나사홈(207)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 관성력을 이용한 발전장치
제1항에 있어서, 상기 회전축(201)은 회전력발생부와 제1변속유니트(209)로서 연결되면서 그 일측에 회전력발생부에서 회전축으로 향하는 동력전달만이 가능한 클러치유니트(211)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 관성력을 이용한 발전장치
제1항에 있어서, 상기 기어조합(250)은, 지지블럭(12)에 결합되면서 내경측에 회전축이 자유회전되는 고정기어(251)와 상기 고정기어에 외접하면서 회전체(200)에 돌출되는 고정축을 통하여 고정기어에서 자유회전 되는 복수의 위성기어(253) 및 상기 회전체(200)에 자유회전토록 연결되는 회전축에 고정되면서 위성기어(253)에 외접토록 설치되는 복수의 회전기어(255)로서 이루어 지는 것을 특징으로 하는 관성력을 이용한 발전장치
제1항에 있어서, 상기 회전축(201)은 발전기와 제2변속유니트(300)로서 연결 되는 것을 특징으로 하는 관성력을 이용한 발전장치