KR20090080027A - 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 로터와 함께 다단계로 구성된 스테이터도 로터와 역방향으로 회전토록 하여 작은 발전기로도 높은 발전전압을 얻을 수 있으며, 풍력이 약한 경우에도 충전개시전압에 일찍 도달하여 발전효율을 높일 수 있도록 한 발전기를 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 샤프트(6)에 고정되는 스테이터(5)와, 상기 스테이터(5)와 안팎으로 근접되도록 설치되어 회전하는 로터(2)를 갖는 발전기(1)에 있어서, 상기 로터(2)는 풍력에 의해 회전이 가능토록 다수개의 블레이드(3a)를 갖는 상부 풍차(3)가 설치되고, 상기 스테이터(5)에는 상기 상부 풍차(3)의 블레이드(3a)와 반대방향으로 형성된 블레이드(4a)를 갖는 하부 풍차(4)가 설치되며, 상기 샤프트(6)에는 슬립링(12)이 에나멜선(9)과 결선된 인출선(11)과 결선되고, 상기 슬립링(12)에는 인입선(11a)과 연결된 브러시(13)가 연접설치되도록 한다.

그리고 상기 스테이터(5)는 1단 이상의 다단계로 구성하여, 발전기(1)의 외형 확장없이 에나멜선(9)의 권선수를 늘여 발전 전력량을 높일 수 있도록 하며, 상기 로터(2)에 부착되는 영구자석(10)은 일반 철로 제작된 환형의 자석홀더(14)에 부착하여 로터(2) 하우징(2a)에 결합시킨 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 스테이터(5)를 다단계로 구성하여 에나멜선(9)을 직렬 연결하여 작은 발전기로도 높은 발전전압을 발생할 수 있으며, 로터(2)를 회전시키는 같은 방향의 풍력으로 스테이터(5)를 역방향으로 회전시켜 다시 한번 발전 전압을 높일 수 있다.

이러한 본 발명은 약한 풍력에도 충전지를 충전시킬 수 있는 충전개시 전압에 일찍 도달하여 발전효율을 높일 수 있는 것이다.

발전기, 로터, 스테이터, 풍차, 에나멜선, 슬립링, 브러시, 영구자석, 자석홀더

Description

발전기{Generator}

본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 로터와 함께 다단계로 구성된 스테이터도 로터와 역방향으로 회전토록 하여 작은 발전기로도 높은 발전전압을 얻을 수 있으며, 풍력이 약한 경우에도 충전개시전압에 일찍 도달하여 발전효율을 높일 수 있도록 한 발전기를 제공코자 하는 것이다.

통상적으로 영구자석을 이용한 기존의 발전기는 자석이 부착된 로터가 회전하면서, 스테이터에 권선되어 있는 에나멜선과 로터에 부착된 자석의 자기력선이 쇄교하여 전력을 생산한다.

하지만 이런 기존의 발전기는 약한 바람으로 인한 느린 회전에서는 충전지를 충전시킬 수 있는 충분한 전압을 얻기가 어렵다.

충전 가능한 전압에 도달하려면 로터가 특정 회전수 이상의 회전을 하여야 하고, 이를 위해서는 바람이 세게 불어 로터의 회전수를 높이거나, 높은 기어비를 이용한 증속기를 부착하여 로터의 회전수를 높이는 방안이 강구되기도 한다.

그러나 바람이 세게 불 때만 발전을 하는 것은 발전기의 가동 효율면에서 좋지 못하고, 증속기를 이용하는 방법은 추가 원가 상승의 요인 및 잦은 고장의 원 인이 되어 이러한 문제점을 해결할 방안이 절실히 요망되었던 것이다.

이에 본 발명에서 제공하는 발전기는 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,

본 발명은 증속기 없이 자연 풍력만으로 발전기의 발전 전압을 높여, 약한 바람에도 충전지를 충전시킬 수 있는 충전개시전압에 일찍 도달할 수 있도록 한 발전기를 제공하며,

발전기의 외형의 확장 없이 발전전압을 높일 수 있고, 제조시 원가절감 효과도 얻을 수 있도록 한 발전기를 제공코자 하는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 발전기용 스테이터를 다단계로 구성하여 스테이터에 권선된 에나멜선의 수를 늘린 후 이를 직렬로 연결하여 발전전압을 높이고, 또한 회전하는 로터 외에 에나멜선이 권선되어 있는 스테이터도 역방향으로 회전하도록 하여 약한 풍력에도 자기력선과 에나멜선이 쇄교하는 속도를 높이도록 하였다.

이를 위해서는 로터의 회전방향과는 반대방향으로 스테이터가 회전하여야 하며, 스테이터에 부착된 에나멜선의 인출선은 회전으로 인해 서로 꼬이지 않도록, 슬립링과 브러시를 이용하여 에나멜선에 발생된 전류를 송출토록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발전기는 내부의 빈 공간을 이용하여 다단계 스테이터를 설치하여 외형 확장 없이 감긴 에나멜선의 수를 많게 하여 발전전압을 높일 수 있고, 또한 로터와 스테이터를 상호 역방향으로 회전토록 하여 약한 바람에도 충전개시 전압에 일찍 도달하여 발전기의 가동효율을 높일 수 있는 등 그 기대되는 효과가 큰 발명이다.

본 발명에서 제공하는 발전기(1)의 바람직한 일 실시예를 첨부도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 발전기(1)의 기본 구성을 보인 개략적인 정면도로서, 발전기(1) 상부에 회전 가능하게 설치되는 로터(2)에 상부 풍차(3)를 고정설치하고, 하부 풍차(4)는 에나멜선이 감긴 스테이터(5)와 고정설치하여 상기 로터(2)와 스테이터(5)가 상호 간섭없이 회전될 수 있도록 한다.

상부 풍차(3)의 블레이드(3a)와 하부 풍차(4)의 블레이드(4a)는 서로 반대방향으로 배치하여, 동일 방향의 풍력에 의하여 상부 풍차(3)과 하부 풍차(4)는 서로 반대 방향으로 회전되도록 한다.

도 2는 본 발명에서 제공하는 발전기(1)의 샤프트(6)에 축고정되는 스테이터(5)와 자유회전 가능하게 베어링(7)으로 상하로 축설치되는 로터(2)의 구성을 보인 단면도로서, 로터(2)와 스테이터(5)는 상호 간섭없이 회전할 수 있도록 구성하고, 상기 스테이터(5) 외단부에 부착된 적층규소강판(8)에는 에나멜선(9)이 적층규 소강판(8)이 이루고 있는 원의 안쪽면과 바깥쪽면에 2단으로 권선된다.

도면상에는 하나의 스테이터(5)에 에나멜선(9)이 내외 2단으로 권선되어 있으나, 발전기의 설계 전력에 맞추어 스테이터(5) 끝의 적층규소강판(8)에 1단으로 에나멜선을 권선 할 수도 있으며, 필요에 의하여 스테이터(5)에 적층규소강판(8)을 하나 더 배치하면, 3단이나 4단으로 에나멜선(9)을 권선하여 발전전압이나 발생전류를 높일 수 있도록 하였다.

상기 로터(2)에는 영구자석(10)이 부착되어 스테이터(5)의 에나멜선(9) 주위를 회전하도록 되어 있다.

상기 로터(2)는 일반 철재로 제작되어 재료비 절감 및 가공성 향상으로 제조 공정수도 줄일 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 발전기(1)에 사용되는 스테이터(5)와 샤프트(6)의 구성을 보인 정면도로서, 스테이터(5)에는 에나멜선(9)이 권선되고, 풍력에 의하여 스테이터(5)가 회전시 발생한 전력을 인출할 인출선(11)이 부착되어 있으므로, 스테이터(5)가 회전시 상기 인출선(11)의 꼬임 방지를 위해 샤프트(6)에는 슬립링(12)을 설치하고, 상기 슬립링(12)에 연접되도록 브러시(13)를 스테이터(5)가 축고정된 샤프트(6)에 설치한다.

상기 슬립링(12)은 스테이터(5)와 함께 회전하게 되고, 브러시(13)와 접촉하여 전기적으로는 통전상태이지만, 기계적으로는 회전하는 스테이터(5)의 인출선(11)과 충전기(도시하지 아니함)로 향하는 인입선(11a)이 분리된 상태가 되어 인출선(11), 인입선(11a)이 꼬이는 것을 방지한다.

도 4는 본 발명의 로터(2)에 설치되는 영구자석(10) 및 자석홀더(14)를 보인 평면도로서, 상기 영구자석(10)은 로터(2) 하우징(2a)에 직접 부착하지 않고 환형철판으로 제작된 자석홀더(14) 내연부에 영구자석(10)을 부착 한 후, 상기 자석홀더(14)를 로터(2) 하우징(2a)에 끼움 고정토록 하여 작업 효율을 높이도록 하였다.

도 5는 본 발명의 발전기(1)에 있어서, 2단 스테이터(5)와 마주보도록 영구자석(10)을 부착한 자석홀더(14)를 배치한 경우를 보인 평면도이다.

상기 자석홀더(14)는 로터(2)와 결속되어 스테이터(5)와 반대로 회전하도록 한다.

이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명의 발전기는 로터와 스테이터를 상호 역방향으로 회전토록 하여 발전효율을 극대화 할 수 있어 관련산업 발전에 일익을 할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 발전기의 기본적인 구성을 설명하기 위한 개략적인 정면도

도 2는 본 발명의 발전기에 있어서, 로터와 스테이터의 결합관계를 보인 단면 구성도

도 3은 본 발명의 발전기에 있어서, 스테이터의 구성을 보인 정면도

도 4는 본 발명의 발전기에 있어서, 영구자석 및 이를 로터에 설치하기 위한 자석홀더의 부착상태를 보인 평면도

도 5는 본 발명의 발전기에 있어서, 스테이터를 2단으로 구성한 실시예의 평면도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: 발전기 2: 로터

2a: 하우징 3: (상부)풍차

3a: 블레이드 4: (하부)풍차

4a: 블레이드 5: 스테이터

6: 샤프트 7: 베어링

8: 적층규소강판 9: 에나멜선

10: 영구자석 11: 인출선

11a: 인입선 12: 슬립링

13: 브러시 14: 자석홀더

Claims (3)

1. 샤프트(6)에 고정되는 스테이터(5)와, 상기 스테이터(5)와 안팎으로 근접되도록 설치되어 회전하는 로터(2)를 갖는 발전기(1)에 있어서;

   상기 로터(2)는 풍력에 의해 회전이 가능토록 다수개의 블레이드(3a)를 갖는 상부 풍차(3)가 설치되고,

   상기 스테이터(5)에는 상기 상부 풍차(3)의 블레이드(3a)와 반대방향으로 형성된 블레이드(4a)를 갖는 하부 풍차(4)가 설치되며,

   상기 샤프트(6)에는 슬립링(12)이 에나멜선(9)과 결선된 인출선(11)과 결선되고,

   상기 슬립링(12)에는 인입선(11a)과 연결된 브러시(13)가 연접설치된 것을 특징으로 하는 발전기.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 스테이터(5)는 1단 이상의 다단계로 구성하여, 발전기(1)의 외형 확장없이 에나멜선(9)의 권선수를 늘여 발전 전력량을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 발전기.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 로터(2)에 부착되는 영구자석(10)은 일반 철로 제작된 환형의 자석홀더(14)에 부착하여 로터(2) 하우징(2a)에 결합시킨 것을 특징으로 하는 발전기.

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