KR20110119369A - Motor-shaft rotatory powered generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 모터의 잉여 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 동력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터 축에 동력발전기를 일체로 설치하여 모터 축의 잉여 회전력을 전기에너지로 회수하기 위한 모터 축 동력발전기에 관한 것이다. The present invention relates to a power generator for producing electricity by using a surplus rotational force of the motor, and more particularly to a motor shaft power generator for recovering the surplus rotational force of the motor shaft as electrical energy by integrally installing the power generator on the motor shaft. It is about.
동력발전기(Generator)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 이러한 동력발전기는 자기장을 만들기 위한 강력한 자석과 기전력을 발생시키는 도체가 필요하다. 따라서 동력발전기는 도체가 정지하고 자기장이 회전하는 회전계자형(回轉界磁型)과 이와 반대로 자기장이 정지하고 도체가 회전하는 회전전기자형(回轉電機子型)으로 구분할 수 있다. 또한, 동력발전기는 자기장이나 도체를 회전시키는 기계적 에너지가 요구되는데, 이 기계적 에너지의 종류에 따라 수력 동력발전기, 풍력 동력발전기, 화력 동력발전기 등으로 구분된다. 즉, 수력 동력발전기는 자기장이나 도체를 회전시키기 위해서 수력을 이용하고 풍력 동력발전기는 자기장이나 도체를 회전시키기 위한 기계적 에너지로서 풍력을 이용하는 것이다.Generators are devices that convert mechanical energy into electrical energy. These generators need powerful magnets and conductors to generate electromotive force. Therefore, a power generator can be classified into a rotating field magnet in which a conductor stops and a magnetic field rotates, and a rotating armature in which a magnetic field stops and a conductor rotates. In addition, a power generator requires mechanical energy for rotating a magnetic field or a conductor, and is classified into a hydroelectric generator, a wind power generator, and a thermal power generator according to the type of mechanical energy. In other words, hydroelectric power generators use hydraulic power to rotate magnetic fields or conductors, and wind power generators use wind power as mechanical energy for rotating magnetic fields or conductors.
본 발명은 모터의 회전력을 이용하여 자기장이나 도체를 회전시키는 모터 축 동력발전기에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 모터 축의 잉여 회전력을 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a motor shaft power generator for rotating a magnetic field or a conductor using the rotational force of the motor. That is, the present invention relates to a power generator for converting excess rotational force of the motor shaft into electrical energy.
전기모터(Electric motor)는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치로서, 일반적으로 모터(motor)라 한다. 이러한 모터는 어떤 회전기기가 어떤 일을 수행할 때 그 회전기기의 구동 원이 되는 것으로, 전원을 넣으면 전기 작용에서 발생하는 회전력을 축(SHAFT)을 통해 회전기기로 전달한다. 이러한 모터는 산업현장에 설치된 각종 회전기기, 즉, 블로워, 팬 등에 적용하여 모터 축을 통해 전달되는 회전력을 이용하여 유체 이송이나 배출, 유체의 흐름 및 가압 등의 기능을 발휘한다.An electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy by using a force received by a current-carrying conductor in a magnetic field, and is generally called a motor. Such a motor serves as a driving source of a rotating device when a rotating device performs a certain job. When the power is turned on, the motor transmits a rotating force generated by an electrical action to the rotating device through a shaft. Such a motor is applied to various rotary devices installed in an industrial site, that is, a blower, a fan, and the like, and uses a rotational force transmitted through a motor shaft to perform a function such as fluid transfer or discharge, fluid flow and pressurization.
따라서 모터는 회전기기를 구동시키기 위한 본연의 기능을 수행하도록 만들어진다. 예를 들어, 모터의 정격이란 모터가 정해진 사용 조건에 적합하도록 설계되어 있는 것으로, 그 사용 조건에 맞았을 때의 사용 한도를 정격이라고 하며, 출력에 대한 사용 한도 및 전압, 전류, 회전수, 주파수 등을 지정하는 것이다. 예를 들어, 출력이란 모터가 단위 시간에 할 수 있는 일을 나타내는 것으로, 회전수와 힘(토크)을 곱한 값으로 결정된다. 그리고 정격출력은 지정된 전압, 주파수의 조건에서 연속적으로 발생하는 출력이다. 모터의 토크(TORQUE)란 회전력을 나타내는 것으로, 출력에 비례하고 회전수에 반비례 관계를 갖는다. 정격 토크는 전동기의 정격 속도 시의 토크로 이때 모터에는 정격 전압을 가해 정격출력을 연속적으로 낼 때의 토크이다. 그러므로 정상 운전시에는 정격 토크 이하에서 사용한다. 반대로 최대 토크는 전동기가 낼 수 있는 회전력의 최대치로서 운전 중에 최대 토크 이상의 부하가 걸리면 전동기는 정지된다. Thus, the motor is made to perform its inherent function for driving the rotary machine. For example, the rating of a motor is designed to meet the specified usage conditions of the motor. The usage limit when the motor meets the usage conditions is called the rating, and the usage limit and voltage, current, rotation speed, and frequency for the output. And so on. For example, the output represents what the motor can do in unit time and is determined by multiplying the revolutions by the force (torque). The rated output is the output that occurs continuously under the specified voltage and frequency conditions. Torque of a motor represents a rotational force, which is proportional to the output and inversely proportional to the rotational speed. The rated torque is the torque at the rated speed of the motor, and this is the torque when the rated voltage is applied continuously to the motor. Therefore, it should be used below the rated torque in normal operation. On the contrary, the maximum torque is the maximum torque that the motor can exert, and the motor stops when the load exceeds the maximum torque during operation.
한편, 산업현장에서 사용되는 모터는 본연의 기능을 수행하기 위해서 전기에너지를 소모하게 된다. 그리고 모터의 효율은 입력된 전기에너지에 대한 출력의 비율로 나타난다. 그런데 일반적으로 모터는 전기에너지의 50% 내지 85%만이 본연의 기능을 위하여 사용되고 나머지 에너지는 손실로 방출된다. 에너지 손실에는 마찰손실, 열손실 등 회수 불가능한 손실이 포함되어 있으나 실제 사용되는 용량 이상으로 공급되는 전기 에너지에 의한 회수 가능한 손실도 포함된다. 즉, 산업현장에서 사용하는 모터는 과부하 상태를 대비하고 기능을 안정적으로 수행하기 위해서 실제 사용되는 용량보다 큰 용량으로 설계되는 것이 보통이다. 따라서 과부하 상태에 도달하지 않는 한 모터가 정상적으로 작동되는 경우에는 공급되는 전기 에너지의 일부는 항상 잉여 에너지로 손실되는 구조이다. On the other hand, the motor used in the industrial site consumes electrical energy to perform its original function. And the efficiency of the motor is expressed as the ratio of the output to the input electrical energy. In general, however, only 50% to 85% of the electric energy of the motor is used for its original function, and the remaining energy is released as a loss. Energy losses include non-recoverable losses, such as frictional losses and heat losses, but also recoverable losses from electrical energy supplied above the actual capacity used. In other words, motors used in industrial sites are usually designed with a capacity larger than the actual capacity in order to prepare for overload conditions and perform a stable function. Therefore, unless the overload condition is reached, a part of the electric energy supplied is always lost to surplus energy when the motor is operated normally.
일반적으로 모터의 효율은 표준 삼상 모터의 경우 약 75%~85% 전후이고 100W 이하의 단상 모터의 효율은 대개 50% 전후이다. 따라서 정상 상태로 운전되는 모터에서 낭비되고 있는 전기 에너지를 회수하면 그 수율을 고려하더라도 공급되는 전기 에너지의 5~20%를 절약할 수 있을 것이다. 따라서 산업현장에서 사용되는 다양한 모터로부터 잉여 에너지를 회수할 수 있는 회수장치가 요구되고 있다.In general, the efficiency of motors is around 75% to 85% for standard three-phase motors, and the efficiency of single-phase motors below 100W is usually around 50%. Therefore, recovering the electrical energy wasted from the motor operating in a steady state will save 5 to 20% of the supplied electrical energy even if the yield is considered. Therefore, a recovery device capable of recovering surplus energy from various motors used in industrial sites is required.
본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 문제를 해결하기 위한 것으로서, 특히 본 발명의 주된 목적은 모터 축에 설치되어 모터가 정상 상태로 운전되는 상태에서 낭비되는 잉여 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 모터 축 동력발전기를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the problem according to the prior art, in particular the main object of the present invention is installed on the motor shaft motor shaft power generator for converting the surplus energy wasted in the state in which the motor is operating in a normal state into electrical energy To provide.
본 발명의 다른 목적은 모터에 과부하가 걸리지 않도록 하고, 마찰 및 에너지손실을 최소화함으로써 회전기기의 기능이 저하되지 않도록 하면서 모터로 공급되는 잉여 에너지를 회수하기 위한 모터 축 동력발전기를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a motor shaft power generator for recovering surplus energy supplied to the motor while not overloading the motor and minimizing friction and energy loss so that the function of the rotating device is not degraded.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기는, As a means for achieving the object of the present invention, the motor shaft power generator according to the present invention,
모터 회전자와 모터 고정자를 포함하여 구성되어 전기 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 모터와, 상기 모터 회전자를 이루는 모터 축에 연결되어 상기 모터의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기를 포함하여 이루어진 모터 축 동력발전기에 있어서,And a motor configured to include a motor rotor and a motor stator to convert electrical energy into rotational energy, and a power generator connected to a motor shaft constituting the motor rotor to convert rotational energy of the motor into electrical energy. In motor shaft power generator,
상기 동력발전기는, The power generator,
상기 모터와 동력발전기 사이에 설치되어 자기장에 의한 악영향을 방지하는 차단판과;A blocking plate installed between the motor and the power generator to prevent a bad influence of the magnetic field;
상기 차단판을 관통하는 상기 모터 축에 연결되어 상기 모터 축과 함께 회전하며 자기장을 형성하는 다수 개의 자석을 포함하는 발전기 회전자와;A generator rotor connected to the motor shaft passing through the blocking plate and including a plurality of magnets rotating together with the motor shaft to form a magnetic field;
상기 차단판의 외 측에 일정 간격을 두고 고정되고 상기 발전기 회전자의 사이에 일정 간격의 에어 갭을 두고 마주보게 설치된 발전기 회전자와;A generator rotor fixed to the outer side of the blocking plate at a predetermined interval and facing each other with an air gap at a predetermined interval between the generator rotors;
상기 발전기 회전자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 축전장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it comprises a power storage device is connected to a plurality of winding coils constituting the generator rotor to store electrical energy.
본 발명에 있어서, 상기 발전기 회전자는, 상기 차단판과 상기 발전기 회전자 사이에 설치되는 내측 회전판과, 상기 발전기 회전자의 외 측에 설치되는 외측 회전판으로 이루어지고, 상기 내측 회전판 및 외측 회전판에 대응하도록 설치된 다수 개의 영구자석을 포함하여 구성된다.In the present invention, the generator rotor is composed of an inner rotary plate provided between the blocking plate and the generator rotor, and an outer rotary plate provided on the outer side of the generator rotor, corresponding to the inner rotary plate and the outer rotary plate It is composed of a plurality of permanent magnets installed to make.
상기 내측 회전판과 외측 회전판 사이에는 상기 내측 회전판과 외측 회전판 사이에 개재되는 발전기 고정자 사이에 에어 갭을 형성하도록 일정 거리 이격시키는 스페이서가 설치되는 것을 특징으로 한다.Between the inner rotating plate and the outer rotating plate is characterized in that the spacer is spaced apart a predetermined distance to form an air gap between the generator stator interposed between the inner rotating plate and the outer rotating plate.
상기 발전기 고정자는, 상기 내측 회전판과 외측 회전판 사이에 위치하도록 상기 차단판의 외 측에 고정되는 링 형상의 고정자 본체와, 상기 고정자 본체의 내부 개구부에 방사방향으로 설치된 다수의 권선 코일을 포함하여 구성된다.The generator stator includes a ring-shaped stator body fixed to an outer side of the blocking plate so as to be located between the inner rotating plate and the outer rotating plate, and a plurality of winding coils installed radially in an inner opening of the stator body. do.
상기 차단판은, 상기 모터와 동력발전기 사이에 위치하는 링 형상의 차단판 본체와, 상기 차단판 본체를 상기 모터에 고정하기 위한 다수 개의 고정편과, 상기 발전기 회전자를 일정 간격으로 이격시켜 고정하도록 상기 차단판 본체의 일면에 일체로 형성된 다수 개의 나사 봉을 포함하여 구성된다.The blocking plate is fixed by a ring-shaped blocking plate body located between the motor and the power generator, a plurality of fixing pieces for fixing the blocking plate body to the motor, and spaced apart at regular intervals from the generator rotor. It is configured to include a plurality of screw rods integrally formed on one surface of the blocking plate body.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 발전기 회전자와 상기 모터 축 사이에는 상기 모터에 과부하가 걸릴 때 상기 모터 축의 회전력이 상기 발전기 회전자로 전달되는 것을 단속하기 위한 전자클러치가 구비된다.In addition, in the present invention, between the generator rotor and the motor shaft is provided with an electronic clutch for intermittent transmission of the rotational force of the motor shaft to the generator rotor when the motor is overloaded.
상기한 전자클러치는 상기 모터의 리드 선에 연결되어 모터에 걸리는 부하의 상태에 따른 전류의 변화를 감지하는 센서와, 상기 모터의 작동 시간을 측정하기 위한 타이머와, 상기 센서 및 타이머의 전기 신호에 따라 상기 전자클러치를 제어하는 제어부로 이루어진 동력전달 제어장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.The electronic clutch is connected to a lead wire of the motor to sense a change in current according to the state of the load applied to the motor, a timer for measuring the operating time of the motor, and an electrical signal of the sensor and the timer. It characterized in that it is controlled by a power transmission control device consisting of a control unit for controlling the electronic clutch.
바람직하게, 상기 전자클러치는, 상기 모터 축의 외주 면에 장착된 베어링에 의해 회전가능하도록 설치되며 전자코일이 내장되는 고정자 본체의 외주에 상기 발전기 회전자가 일체로 고정된 클러치 고정자와; 상기 모터 축 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 모터 축과 함께 회전하고 상기 고정자 본체의 마찰 면에 대향 하도록 설치된 클러치 회전자를 포함하여 구성된다.Preferably, the electromagnetic clutch is installed to be rotatable by a bearing mounted on an outer circumferential surface of the motor shaft and a clutch stator in which the generator rotor is integrally fixed to the outer circumference of the stator body in which the electromagnetic coil is built; And a clutch rotor slidably mounted on the motor shaft and installed to rotate with the motor shaft and to face the friction surface of the stator body.
또한, 상기 클러치 회전자는, 상기 모터 축 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 클러치 고정자의 전자코일에 전원이 공급될 때 상기 고정자 본체의 마찰 면에 흡착되는 아마추어 플레이트와; 상기 전자코일에 전원이 공급되지 않을 때 탄성력에 의해 상기 아마추어 플레이트를 고정자 본체의 마찰 면으로부터 이격시키도록 설치된 탄성 부재를 포함하여 구성된다. The clutch rotor may further include an armature plate slidably mounted on the motor shaft and attracted to the friction surface of the stator body when power is supplied to the electromagnetic coil of the clutch stator; And an elastic member provided to separate the armature plate from the friction surface of the stator body by an elastic force when no power is supplied to the electromagnetic coil.
본 발명에 따른 모터 축 동력발전기에 따르면, 산업현장에 적용된 모터가 본연의 기능을 원활하게 수행할 수 있도록 과잉으로 공급하는 에너지를 모터 축에 설치된 동력발전기를 이용하여 다시 회수함으로써 본연의 기능을 원활히 수행함과 아울러 회수한 에너지를 재사용함으로써 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.According to the motor shaft power generator according to the present invention, the motor is applied to the industrial site smoothly to recover the original function by using the power generator installed on the motor shaft to recover the excess energy supplied smoothly In addition, it is possible to save energy by reusing the recovered energy.
도 1은 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기를 보여주는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기를 보여주는 측면도,
도 3은 도 1에 도시된 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기를 보여주는 단면도,
도 4는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기를 보여주는 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기의 구성을 보여주는 개략적인 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기에 적용되는 전자클러치의 일 예를 보여주는 확대 단면도이다.1 is a perspective view showing a motor shaft power generator according to the present invention;
Figure 2 is a side view showing a motor shaft power generator according to the present invention shown in Figure 1,
3 is a cross-sectional view showing a motor shaft power generator according to the present invention shown in FIG.
4 is an exploded perspective view showing a motor shaft power generator according to the present invention shown in FIG.
5 is a schematic diagram showing the configuration of a motor shaft power generator according to the present invention;
6 is an enlarged cross-sectional view showing an example of an electromagnetic clutch applied to a motor shaft power generator according to the present invention.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a motor shaft power generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기(1)는, 크게 전기 에너지를 회전 에너지로 변환하는 모터(10)와, 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기(100)로 구성된다. 또한, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기(1)는 상기 동력발전기(100)에서 발생한 전기 에너지를 저장하기 위한 축전장치(200)를 더 포함한다. 1 to 5, the motor
먼저, 상기 모터(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 모터 하우징(11)과, 모터 고정자(12) 및 모터 회전자(13)를 포함하여 구성된다. First, as shown in FIG. 2, the
상기 모터 하우징(11)은 모터(10)의 외관을 이루는 것으로, 상기 모터 고정자(12)를 감싸 보호하고, 상기 모터 회전자(13)가 정중앙에 오도록 하여 에어 갭(AIR GAP)이 편심되지 않도록 한다.The
상기 모터 고정자(MOTOR STATOR)(12)는 전기장을 형성하기 위한 것으로, 자속이 통하기 쉬운 철심(12a)과 전자석을 만들기 위하여 권선 코일(COIL WINDING)(12b)로 이루어진다. 그리고 상기 모터 회전자(MOTOR ROTOR)(13)는 상기 모터 고정자(12)의 내 경에 회전가능하게 설치되고, 상기 모터 고정자(12)에서 받은 전기에너지를 회전 에너지로 바꾸기 위한 영구자석(13)과 모터 축(SHAFT)(15)으로 이루어진다. The
도시된 바와 같이, 상기 모터 축(15)은 상기 모터 하우징(11)에 구비된 베어링(14)에 의해 항상 똑바른 위치를 유지하고 고속으로 안전하게 회전하도록 구성된다. 따라서 상기 모터 축(15)은 상기 모터 고정자(12)의 전기력과 상기 모터 회전자(13)의 영구자석(12a)에 의한 자기장의 상호 작용에 의해 생기는 회전력을 외부로 전달하는 역할을 한다.As shown, the
따라서 상기 모터 고정자(12)의 권선 코일(12b)과 연결되는 리드 선(16)에 전원을 연결하면, 상기 권선 코일(12b)에서 발생하는 전기력과 상기 모터 회전자(13)의 영구자석에서 발생하는 자기력과 상호 작용하여 상기 모터 축(15)이 회전하게 된다. 그리고 모터 회전자(13)의 회전력은 모터 축(15)을 통해 도시되지 않은 외부 회전기기로 전달되어 본연의 기능을 수행하도록 한다. Therefore, when a power source is connected to the
한편, 상기 모터(10)의 모터 축(15)에 연결된 동력발전기(100)는, 상기 모터 축(15)의 회전력을 전기 에너지로 변환시킨다. On the other hand, the
상기 동력발전기(100)는, 크게 차단판(110), 발전기 회전자(120), 발전기 회전자(130)로 이루어진다. The
상기 차단판(110)은 상기 모터(10)의 외주 면에 고정되어 상기 동력발전기(100)를 모터(10)의 일 측에 고정하는 동시에 상기 모터(10)와 동력발전기(100) 사이에 설치되어 자기장의 흐름을 차단하여 자기장에 의한 악영향을 방지한다.The blocking
상기 차단판(110)은 상기 모터(10)의 측면보다 큰 크기의 원형 차단 본체(111)로 이루어진다. 그리고 상기 차단 본체(111)의 가운데에는 상기 모터 축(15)이 관통하도록 개구부(112)가 형성된다. 그리고 상기 차단 본체(111)에는 상기 차단판(110)을 모터(10)의 외주 면에 고정하기 위한 다수 개의 고정편(113))이 일체로 형성된다. 따라서 상기 차단판(110)은 상기 고정편(113)에 볼트와 같은 체결수단을 관통시켜 상기 모터(10)의 외주 면에 고정할 수 있다.The blocking
이어, 상기 발전기 회전자(120)는, 상기 차단판(110)을 관통하는 모터 축(15)에 연결되어 함께 회전하는 것으로, 상기 모터 축(15)이 관통하는 원판 형상의 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)으로 이루어진다. 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)은 상기 내측 회전판(121)에 형성된 스페이서(123)에 의해서 일정 간격 이격되게 설치되고, 마주보는 면에는 다수 개의 영구자석(125)이 대응되게 설치되어 있다. 예를 들어, 상기 영구자석(125)은 사다리꼴을 갖고 방사방향으로 설치된다.Subsequently, the
그리고 상기 일정 간격으로 이격된 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(121) 사이에는 원판 형상의 발전기 회전자(130)가 설치된다. 상기 발전기 회전자(130)는, 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122) 사이에 일정 간격의 에어 갭이 형성되도록 이격되게 설치된 링 형상의 고정 본체(131)와, 상기 고정 본체(131)의 중앙 개구부(132)에 설치된 다수의 권선 코일(135)을 포함한다. 이때 상기 다수의 권선 코일(135)은 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)에 부착된 다수 개의 영구자석(125)과 대응하도록 설치된다.A disc-shaped
한편, 상기 발전기 회전자(130)는 상기한 차단판(110)에 고정된다. 이를 위해서 상기 차단판(110)에는 상기 고정 본체(131)를 일정 간격으로 이격시켜 고정하기 위한 다수 개의 고정 봉(114)이 일체로 형성된다. 그리고 상기 고정 본체(131)에는 상기 고정 봉(114)에 대응하도록 체결 공(137)이 형성되어 있다. 따라서 나사나 볼트와 같은 체결수단을 상기 체결 공(137)을 관통시켜 상기 고정 본(114)에 형성된 나사산에 체결하여 상기 발전기 회전자(130)를 고정할 수 있다.On the other hand, the
따라서 상기 모터(10)에 전원을 공급하여 상기 모터 축(15)이 회전하면, 상기 모터 축(15)과 연결되어 있는 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)이 상기 모터 축(15)과 함께 회전한다. 이때, 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)에 사이에는 상기 발전기 회전자(130)가 일정한 에어 갭을 사이에 두고 설치되어 있으므로 상기 내측 및 외측 회전판(121)(122)에 부착된 다수 개의 영구자석(125)에 의해 형성된 자기장이 상기 고정 본체(131)에 설치된 다수의 권선 코일(135)에 기전력을 유도하게 된다. Therefore, when the
그리고 상기 권선 코일(135)에서 유도된 전기는 권선 코일(135)과 연결되어 있는 축전장치(200)에 저장된다. 이때 상기 축전장치(200)의 전단에는 상기 동력발전기(100)에서 발생하는 교류 전기를 직류 전기로 변환하기 위한 AC-DC변화기가 설치되고, 상기 축전장치(200)의 후단에는 직류 전기를 교류 전기로 변환하기 위한 DC-AC변환기가 설치될 수 있다.In addition, the electricity induced in the winding
한편, 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기(1)는, 상기 모터 축(15)의 회전력이 상기 발전기 회전자(120)로 전달되는 것을 임의로 제어하기 위한 동력전달 제어장치(300)가 더 구비된다. 상기 동력전달 제어장치(300)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 모터(10)의 구동 초기나 모터(10)에 과부하가 걸릴 경우, 상기 모터 축(15)의 회전력이 발전기 회전자(120)로 전달되는 것을 차단하기 위한 것으로서, 상기 모터(10)의 리드 선(16)에 연결되어 모터(10)에 걸리는 부하의 상태에 따른 전류의 변화를 감지하는 센서(310)와, 상기 모터 축(15)과 상기 발전기 회전자(120) 사이에 설치되어 상기 모터 축(15)의 회전력이 상기 발전기 회전자(120)로 전달되는 것을 차단하는 전자클러치(400)와, 상기 모터(10)의 작동 시간을 측정하기 위한 타이머(340)와, 상기 센서(310) 및 타이머(340)의 전기 신호에 따라 상기 전자클러치(400)를 제어하는 제어부(360)를 포함하여 이루어진다. Meanwhile, the motor
예를 들어, 상지 전자클러치(400)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 모터 축(15) 외주 면에 장착된 베어링(422)에 의해 회전가능하도록 설치되며 전자코일(423)이 내장되는 고정자 본체(421)가 일체로 형성되는 클러치 고정자(420)와, 상기 모터 축(15) 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 모터 축(15)과 함께 회전하고 상기 고정자 본체(421)의 마찰 면(421a)에 대향 하도록 설치된 클러치 회전자(430)로 이루어진다. For example, the upper limb
상기 클러치 회전자(430)는, 상기 모터 축(15) 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 클러치 고정자(420)의 전자코일(423)에 전원이 공급될 때 상기 고정자 본체(421)의 마찰 면(421a)에 흡착되는 아마추어 플레이트(431)와, 상기 전자코일(423)에 전원이 공급되지 않을 때 탄성력에 의해 상기 아마추어 플레이트(431)를 고정자 본체(421)의 마찰 면(421a)으로부터 이격시키도록 원주방향으로 형성된 요홈(433)에 안착 된 탄성부재(434)(압축 코일스프링이 사용됨)와, 상기 탄성 부재(434)에 의해 가압 되어 상기 고정자 본체(421)의 측면에 슬라이드 가능하게 접촉되는 착탈링(425)으로 이루어진다.The
따라서, 상기 모터(10)의 구동에 의해 상기 모터 축(15)이 회전하면, 상기 모터 축(15)에 고정된 클러치 회전자(430)는 상기 모터(10)가 회전 중인 때 항시 회전하게 된다. 그리고 상기 클러치 고정자(420)에 내설된 전자코일(423)에 전류가 공급되지 않을 경우, 상기 아마추어 플레이트(431)에 원주방향으로 형성된 요홈(433)에 안착 된 탄성 부재(434)의 탄성력에 의해 착탈링(425)을 가압하게 되므로 아마추어 플레이트(431)는 클러치 고정자(420)의 마찰 면(421a)으로부터 이격되어 모터 축(15)에 일체형으로 고정된 클러치 회전자(430)만 회전하게 되므로, 모터 축(15)의 회전력은 클러치 고정자(420)에 전달되지 않는다. 반대로 상기 전자코일(423)에 전원이 공급되는 경우, 전자코일(423)에서 발생하는 자속에 의해 탄성 부재(434)의 탄성력에 대항하여 아마추어 플레이트(431)가 클러치 고정자(420)의 마찰 면(421a)에 흡착되므로(이때, 탄성 부재(434)는 압축됨), 상기 아마추어 플레이트(431)와 클러치 고정자(420)는 마찰접촉되어 함께 회전됨에 따라 모터 축(15)의 구동력을 클러치 고정자(420)로 전달한다. 따라서 상기 전자코일(423)에 전원이 공급되면 상기 발전기 회전자(120)가 결합한 클러치 고정자(420)가 모터 축(15)에 고정된 아마추어 플레이트(431)에 흡착되어 상기 모터 축(15)과 함께 발전기 회전자(120)가 회전됨에 따라 전기를 생산할 수 있게 된다.Therefore, when the
즉, 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기(1)는 상기 모터(10)의 구동 초기부터 일정 시간 동안에는 상기 전자클러치(400)의 연결이 끊어져 상기 모터(10)의 회전력이 회전기기로 모두 전달되기 때문에 모터(10)에 과부하가 발생하는 것을 방지한다. 그리고 상기 모터(10)가 정상 상태로 작동하는 경우에, 상기 타이머(340)와 제어부(360)의 제어에 따라 상기 전자코일(423)에 전원을 공급하여 상기 전자클러치(400)를 연결함으로써 상기 모터(10)의 회전력의 일부가 발전기 회전자(120)로 전달되어 전기를 생산하게 된다. 그리고 상기 발전기 회전자(120)의 권선 코일(125)에서 발생하는 전기는 AC-DC변환기를 통해 축전장치(200)에 저장되게 된다. 이때 상기 축전장치(200)는 상기 전자코일(423)에 필요로 하는 전원을 공급한다. That is, the motor
이어서, 상기 모터(10)에 과부하가 발생하는 경우에는, 상기 센서(310)가 이를 감지하여 소정의 전기신호를 상기 제어부(360)로 보내면 상기 제어부(360)는 상기 전자코일(423)에 전원을 차단하여 상기 전자클러치(400)의 연결을 끊음으로써 상기 모터(10)에 과부하가 걸리는 것을 방지하고 상기 모터(10)가 본연의 기능을 원활하게 수행하도록 한다.Subsequently, when the overload occurs in the
이상에서는 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기(1)를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 위한 하나의 예로서, 본 발명의 권리범위는 명세서의 상세한 설명 및 도면에 의해서 한정되는 것이 아니다. 또한, 당해 분야의 통상의 전문가는 이러한 설명으로부터 다양한 실시 예를 용이하게 고안할 수 있으므로 이러한 실시 예 및 변형 예는 청구범위에 기대된 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 명백하다.In the above described with reference to the accompanying drawings, the motor
1: 모터 축 동력발전기 10: 모터(전기모터)
11: 모터 하우징 12: 모터 고정자
13: 모터 회전자 15: 모터 축
16: 리드 선 17: 모터 철심
18: 모터 권선 코일 19: 모터 영구자석
100: 동력발전기 110: 차단판
111: 차단 본체 112: 차단 개구부
113: 고정편 114: 고정 봉
120: 발전기 회전자 121: 내측 회전판
122: 외측 회전판 123: 스페이서
125: 발전기 영구자석 126: 관통홀
130: 발전기 고정자 131: 고정 본체
132: 고정 개구부 134: 체결공
135: 발전기 권선 코일 200: 축전장치
300: 동력전달 제어장치 310: 센서
340: 타이머 360: 제어부
365: 입력부 400: 전자클러치
420: 클러치 고정자 421: 고정자 본체
423: 전자코일 425: 착탈링
430: 클러치 회전자 431: 아마추어 플레이트
433: 요홈 434: 탄성 부재1: motor shaft power generator 10: motor (electric motor)
11: motor housing 12: motor stator
13: motor rotor 15: motor shaft
16: lead wire 17: motor iron core
18: motor winding coil 19: motor permanent magnet
100: power generator 110: blocking plate
111: blocking body 112: blocking opening
113: fixed piece 114: fixed rod
120: generator rotor 121: inner rotor
122: outer rotating plate 123: spacer
125: permanent magnet generator 126: through hole
130: generator stator 131: fixed body
132: fixed opening 134: fastening hole
135: generator winding coil 200: power storage device
300: power transmission control device 310: sensor
340: timer 360: control unit
365: input unit 400: electronic clutch
420: clutch stator 421: stator body
423: electronic coil 425: detachable ring
430: clutch rotor 431: amateur plate
433: groove 434: elastic member
Claims (9)
상기 동력발전기는,
상기 모터와 동력발전기 사이에 설치되어 자기장에 의한 악영향을 방지하는 차단판과;
상기 차단판을 관통하는 상기 모터 축에 연결되어 상기 모터 축과 함께 회전하며 자기장을 형성하는 다수 개의 자석을 포함하는 발전기 회전자와;
상기 차단판의 외 측에 일정 간격을 두고 고정되고 상기 발전기 회전자의 사이에 일정 간격의 에어 갭을 두고 마주보게 설치된 발전기 회전자와;
상기 발전기 회전자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 축전장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.And a motor configured to include a motor rotor and a motor stator to convert electrical energy into rotational energy, and a power generator connected to a motor shaft constituting the motor rotor to convert rotational energy of the motor into electrical energy. In motor shaft power generator,
The power generator,
A blocking plate installed between the motor and the power generator to prevent a bad influence of the magnetic field;
A generator rotor connected to the motor shaft passing through the blocking plate and including a plurality of magnets rotating together with the motor shaft to form a magnetic field;
A generator rotor fixed to the outer side of the blocking plate at a predetermined interval and facing each other with an air gap at a predetermined interval between the generator rotors;
And a power storage device connected to the plurality of winding coils constituting the generator rotor to store electrical energy.
상기 발전기 회전자는, 상기 차단판과 상기 발전기 회전자 사이에 설치되는 내측 회전판과, 상기 발전기 회전자의 외 측에 설치되는 외측 회전판으로 이루어지고, 상기 내측 회전판 및 외측 회전판에 대응하도록 설치된 다수 개의 영구자석을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 1,
The generator rotor is composed of an inner rotary plate installed between the blocking plate and the generator rotor, and an outer rotary plate installed on the outer side of the generator rotor, a plurality of permanently installed to correspond to the inner rotary plate and the outer rotary plate A motor shaft power generator comprising a magnet.
상기 내측 회전판과 외측 회전판 사이에는 상기 내측 회전판과 외측 회전판 사이에 개재되는 발전기 고정자 사이에 에어 갭을 형성하도록 일정 거리 이격시키는 스페이서가 설치되는 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 2,
And a spacer spaced apart from the inner rotary plate and the outer rotary plate by a predetermined distance so as to form an air gap between the generator stator interposed between the inner and outer rotary plates.
상기 발전기 고정자는, 상기 내측 회전판과 외측 회전판 사이에 위치하도록 상기 차단판의 외 측에 고정되는 링 형상의 고정자 본체와, 상기 고정자 본체의 내부 개구부에 방사방향으로 설치된 다수의 권선 코일을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 3, wherein
The generator stator includes a ring-shaped stator body fixed to an outer side of the blocking plate so as to be located between the inner rotating plate and the outer rotating plate, and a plurality of winding coils installed radially in an inner opening of the stator body. Motor shaft power generator, characterized in that.
상기 차단판은, 상기 모터와 동력발전기 사이에 위치하는 링 형상의 차단판 본체와, 상기 차단판 본체를 상기 모터에 고정하기 위한 다수 개의 고정편과, 상기 발전기 회전자를 일정 간격으로 이격시켜 고정하도록 상기 차단판 본체의 일면에 일체로 형성된 다수 개의 나사 봉을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 4, wherein
The blocking plate is fixed by a ring-shaped blocking plate body located between the motor and the power generator, a plurality of fixing pieces for fixing the blocking plate body to the motor, and spaced apart at regular intervals from the generator rotor. Motor shaft power generator characterized in that it comprises a plurality of screw rods integrally formed on one surface of the blocking plate body.
상기 발전기 회전자와 상기 모터 축 사이에는 상기 모터에 과부하가 걸릴 때 상기 모터 축의 회전력이 상기 발전기 회전자로 전달되는 것을 단속하기 위한 전자클러치가 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method according to claim 1, wherein
The motor shaft power generator, characterized in that between the generator rotor and the motor shaft is provided with an electronic clutch for intermittent transmission of the rotational force of the motor shaft to the generator rotor when the motor is overloaded.
상기 전자클러치는 상기 모터의 리드 선에 연결되어 모터에 걸리는 부하의 상태에 따른 전류의 변화를 감지하는 센서와, 상기 모터의 작동 시간을 측정하기 위한 타이머와, 상기 센서 및 타이머의 전기 신호에 따라 상기 전자클러치를 제어하는 제어부로 이루어진 동력전달 제어장치에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 6,
The electronic clutch is connected to a lead wire of the motor to detect a change in current according to a state of a load applied to the motor, a timer for measuring an operating time of the motor, and an electrical signal of the sensor and the timer. Motor shaft power generator characterized in that controlled by a power transmission control device consisting of a control unit for controlling the electronic clutch.
상기 전자클러치는, 상기 모터 축의 외주 면에 장착된 베어링에 의해 회전가능하도록 설치되며 전자코일이 내장되는 고정자 본체의 외주에 상기 발전기 회전자가 일체로 고정된 클러치 고정자와; 상기 모터 축 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 모터 축과 함께 회전하고 상기 고정자 본체의 마찰 면에 대향 하도록 설치된 클러치 회전자를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 7, wherein
The electromagnetic clutch is installed to be rotatable by a bearing mounted on an outer circumferential surface of the motor shaft and a clutch stator in which the generator rotor is integrally fixed to an outer circumference of the stator body in which the electromagnetic coil is built; And a clutch rotor slidably mounted on the motor shaft and installed to rotate with the motor shaft and to face the friction surface of the stator body.
상기 클러치 회전자는, 상기 모터 축 상에 슬라이드 가능하게 장착되어 상기 클러치 고정자의 전자코일에 전원이 공급될 때 상기 고정자 본체의 마찰 면에 흡착되는 아마추어 플레이트와; 상기 전자코일에 전원이 공급되지 않을 때 탄성력에 의해 상기 아마추어 플레이트를 고정자 본체의 마찰 면으로부터 이격시키도록 설치된 탄성 부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 모터 축 동력발전기.The method of claim 8,
The clutch rotor includes: an armature plate slidably mounted on the motor shaft and attracted to the friction surface of the stator body when power is supplied to the electromagnetic coil of the clutch stator; And an elastic member provided to separate the armature plate from the friction surface of the stator body by an elastic force when no power is supplied to the electromagnetic coil.
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- 2010-04-27 KR KR1020100039033A patent/KR101115233B1/en not_active IP Right Cessation
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