KR20120048796A - 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형인 발전기와 모터의 회전축에 발전기를 연결하여 계속적인 전기에너지를 공급할 수 있는 발전기로서 본 발명의 원리를 이용하여 에너지 문제를 해결할 수 있으며 완전 무공해로 공해 문제를 해결할 수 있도록 한 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치로, 외부전원을 공급받아 동작하는 모터(100)의 회전축(110)에 발전기(200)가 일체로 형성된 것을 기본 모토로 하고, 이를 이용하여 외부전원을 공급받아 동작하는 모터(100)와, 상기 모터(100)의 회전축(110)에 연동하여 발전하는 발전기(200)와, 상기 모터(100)에 설치되어 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 전환하는 인버터(300)와, 상기 모터(100)와 발전기(200) 사이에 설치되는 동력전달장치(400)로 구성된다.

Description

모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치{Integrally formed motor generator and the generator}

본 발명은 일체형인 발전기와 모터를 이용하여 회전하는 회전축에 발전기를 연결하여 전기 에너지를 지속적으로 발생시키는 발전기에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은

모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 장치로서, 동력원으로는 잘 알려진 바와 같이 터빈,수차, 전동기, 가솔린 엔진 등이 사용될 수 있다.

외부 동력원을 사용하여 전기에너지를 발생시키는 방법으로서, 물의 위치 에너지 차이를 이용한 수력발전과, 바람의 힘을 이용한 풍력발전 등 자연력을 직접 이용한 발전이 있으며, 또한 자연에서 채취된 예컨대 석탄이나 우라늄과 같은 천연 자원을 이용하여 인공적인 방법에 의해 발전을 실시하는 화력발전과 원자력 발전 등이 있다. 또한 최근 들어 활발히 연구되고 있는 태양열을 이용한 태양열발전 등이 있다.

상술한 바와 같은 외부 동력원을 이용한 발전기에 있어서, 발전의 기본 원리는 도체 내의 전자와 자계 사이의 상대적 관계에 기초를 두고 있다.

즉 도체가 자속을 끊으면, 그 도체 양단에 전압이 유기되고 유기된 유도전압에 의해 전류가 흐르게 된다. 이때 유도전압(E)의 크기는 자속밀도(B)와 그 자계 속의 도체의 길이(I) 및 도체의 운동속도(V)의 곱인 E=BIV로 주어진다. 그러나 상기한 발전 메카니즘은 반드시 동력을 필요로 하며, 외부 동력원에서 지속적으로 기계적 에너지를 공급하지 않으면 발전을 계속할 수 없는 문제점을 갖고 있다. 또한 발전에 사용되는 외부 동력원의 기계적 에너지를 발전기를 통해 전기적 에너지로 변화시킬 때 발생하는 마찰 등에 의한 에너지 손실로 발전 에너지 변환 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

한편 상술한 인공적 방법에 의한 발전인 화력발전이나 원자력발전의 경우도 천연자원의 연소나 핵반응에 의해 발생하는 열을 이용하여 발전기를 가동시키게 되므로 열역학제 1법칙에 따른 열에너지 손실로 인하여 발전 에너지 변환 효율이 저하될 뿐만 아니라, 연료의 연소에 따른 이산화탄소의 발생으로 인한 지구의 온난화 및 핵반응에 따른 방사능의 누출, 핵폐기물의 처리 문제 등 발전에 부수되는 많은 환경 관련 문제점들이 대두되고 있는 실정이다. 또한 석탄, 석유등과 같은 대표적 화석연료인 천연자원의 매장량도 일정한 한계가 있어 21세기 초에는 그 이용 가능한 에너지 양이 거의 고갈되고 새로운 대체 에너지를 개발해야 하는 심각한 에너지 문제가 제기되고 있으며, 수력, 풍력 또는 태양열 등을 이용한 자연 에너지의 이용에도 일정한 제약이 뒤따른다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안한 것으로, 본 발명은 일체형인 발전기와 모터를 이용하여 회전하는 회전축에 발전기를 연결하여 외부전원을 일체형인 발전기와 모터에 입력시켜 구동하여 발전하는 전기와 회전축에 연결된 발전기에서 발전하는 전기를 모아서 그 중 일부를 일체형인 발전기와 모터에 공급하고 나머지 전기를 한전으로 보내도록 한 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치를 개발하기에 이르렀다.

본 발명의 다른 목적은 일체형인 발전기와 모터를 이용한 발전기에 일체형인 발전기와 모터의 회전축에 연결된 발전기를 포함하고 상기 일체형인 발전기와 모터는 외부전원(풍력 또는 태양광)으로부터 공급받으면서 모터의 기능을 하여 입력된 전기량만큼 발전하여 출력시키는 발전기 기능을 하므로 전기에너지 절감 효율이 높이는 데에 있다.

또 다른 목적은 모터와 발전기 사이에 기어를 형성하되, 상기 발전기는 직렬로 여러 개 설치하여 발전량을 증폭시킬 수 있도록 함으로써, 기존의 발전방식보다 많은 전기에너지를 얻을 수 있도록 하는 데에 있다.

또 다른 목적은 모터의 회전축을 길게 연장하고, 이 회전축에 1,2,3,4 발전기를 직렬로 연동되게 설치하되 상기 회전 축과 발전기가 연결되는 부분에 동력전달 원심력기어를 설치함으로써, 계속 적으로 전기 생산을 배가하도록 하는 데에 있다.

또 다른 목적은 일체형인 발전기와 모터의 회전축을 양쪽으로 사용할 수 있도록 연결하여 양쪽에 발전기를 연결, 보다 효과적으로 전기에너지를 얻을 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 모터를 기준으로 상기 모터 회전축에 동력전달장치(풀리 또는 기어)를 설치하되, 상기 모터에 직류를 교류로 전환하는 인버터를 설치하고, 상기 동력전달장치에 여러 개의 발전기를 설치하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치는;

외부전원을 공급받아 동작하는 모터의 회전축에 발전기가 일체로 형성되는 것을 기본 구성으로 하되, 다른 실시 예로써, 외부전원을 공급받아 동작하는 모터; 및

상기 모터의 회전축에 연동하여 발전하는 발전기; 및

상기 모터에 설치되어 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 전환하는 인버터; 및

상기 모터와 발전기 사이에 동력전달장치가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 동력전달장치는 모터 쪽에 설치되는 고속변환기어 또는 감속기를 사용하였다.

또한, 외부전원을 공급받아 동작하는 모터; 및

상기 모터에 설치되어 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 전환하는 인버터; 및

상기 모터의 회전축에 연동하게 설치되는 발전기; 및

상기 발전기의 과충전보호 및 과방전되는 것을 방지하기 위한 제어부;

로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 모터는 풍력 또는 태양광 또는 수력발전기에 의해 동작되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터의 회전축을 양쪽으로 연장하여 이 연장된 회전축에 여러 개의 발전기를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 모터와 발전기 사이는 크랭크 축으로 연장되며, 상기 발전기 내에 고속기어가 내장된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치는 일체형인 발전기와 모터의 회전축에 발전기를 연결하여 계속적인 전기에너지를 공급할 수 있는 발전기로서 본 발명의 원리를 이용하여 에너지 문제를 해결할 수 있으며 완전 무공해로 공해 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치의 한 실시예를 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치의 제3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치의 제4 실시예를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명 일체형 발전기와 모터를 이용한 발전기(1)는 도 1 또는 도 2에 도시한 바와 같이, 외부전원을 공급받아 동작하는 모터(100)의 회전축(110)에 발전기(200)가 일체로 형성되는 것을 기본 구성으로 하였다.

제1 실시예

도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 외부전원을 공급받아 동작하는 모터(100)와, 상기 모터의 회전축(110)에 연동하여 발전하는 발전기(200)와, 상기 모터(100)에 설치되어 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 전환하는 인버터(300)와, 상기 모터(100)와 발전기(200) 사이에 동력전달장치(400)로 구성된다.

상기 동력전달장치(400)는 고속변환기어(410) 또는 감속기(420)를 사용하되, 도2a에 도시된 바와 같이, 모터(100)보다 발전기(200)가 작을 경우 감속기어(410)를 사용하고, 도2b에 도시된 바와 같이, 모터(100)보다 발전기(200)가 클 경우 고속기어를 사용하였다.

제2 실시예

도 1 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 외부전원을 공급받아 동작하는 모터(100)와, 상기 모터(100)에 설치되어 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 전환하는 인버터(300)와, 상기 모터(100)의 회전축(110)에 연동하게 설치되는 발전기(200)와, 상기 발전기(300)의 과충전보호 및 과방전되는 것을 방지하기 위한 제어부(500)로 이루어진다.

이때, 상기 모터(100) 또는 발전기(200)는 배터리, 풍력 또는 태양광 또는 수력발전기(600)에 의해 동작하도록 하는 것이 바람직하다.

제3 실시예

도 4a에 도시된 바와 같이, 모터(100)의 회전축(110)을 양쪽으로 연장하여 이 연장된 회전축(111)에 여러 개의 발전기(200,200',200")를 설치하거나 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 모터(100)와 발전기(200) 사이는 크랭크 축(120)으로 연장되며, 상기 발전기 내에 고속기어(700)가 내장되어 있다.

제4 실시예

도 5에 도시된 바와 같이,

모터(100)의 회전축(110)을 길게 연장하되, 상기 회전축(110)에 인버터를 가지는 발전기(200)를 설치하였다.

즉, 초기 외부로부터 전기를 공급받는 모터(100)에 의해 제 1발전기(200)가발전되고, 이어서 제2, 3 단계 발전기가 원심력에 의해 발전하도록 구성하였다.

이때, 최초 발전기에서 발생하는 전기는 모터를 구동하는데에 사용되지만 나머지 발전기는 한전 등에 전기를 납품할 수 있도록 하였다.

본 발명의 전기에너지 발생수단은 발전기이다. 이때, 본 발명에 따른 일체형인 발전기와 모터는 초전도체로 이루어진 초전도 일체형인 발전기와 모터를 사용할 수 있다.

따라서, 회전하는 속도와 발전량을 증가시키는 장치를 사용하더라도 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나는 것은 아니다.

또한, 본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 모터 110: 회전축
111 : 연장 회전축 120 : 크랭크 축
200 : 발전기 300 : 인버터
400 : 동력전달장치 500 : 제어부

Claims (6)

1. 외부전원을 공급받아 동작하는 모터의 회전축에 발전기가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치.
2. 외부전원을 공급받아 동작하는 모터; 및
   상기 모터의 회전축에 연동하여 발전하는 발전기; 및
   상기 모터에 설치되어 직류를 교류로 또는 교류를 직류로 전환하는 인버터; 및
   상기 발전기의 과충전보호 및 과방전되는 것을 방지하기 위한 제어부; 및
   상기 모터와 발전기 사이에 동력전달장치 더 설치되는 것을 특징으로 하는 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 동력전달장치는 모터 쪽에 설치되는 고속변환기어 또는 감속기인 것을 특징으로 하는 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 모터는 배터리, 풍력 또는 태양광 또는 수력발전기에 의해 동작되는 것을 특징으로 하는 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치.
5. 모터의 회전축을 양쪽으로 연장하여 이 연장된 회전축에 여러 개의 발전기를 설치한 것을 특징으로 하는 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 모터와 발전기 사이는 크랭크 축으로 연장되며, 상기 발전기 내에 고속기어가 내장된 것을 특징으로 하는 모터와 발전기가 일체로 형성된 발전장치.
   

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