KR20170020183A - 마찰저감형 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마찰저감형 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동력입력축이 구비되지 않은 무축 회전계자의 회전시에 마찰저항과 진동이 최소화되어 발전효율을 향상시킬 수 있고, 구조가 간결, 단순하여 상품성을 향상시킬 수 있으며 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 손상이나 변형을 줄일 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있는 마찰저감형 발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치는 마찰저감형 발전장치에 있어서, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및 상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하되, 상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치에 의하면, 케이스의 내부에 무축 회전계자가 접촉지지부에 점 접촉상태로 지지되어 회전되므로 회전동작이 안정적으로 수행되고 마찰저항이 최소화되므로 발전효율이 향상되는 효과가 있다. 그리고, 케이스의 구조가 간결, 단순하여 콤팩트하게 발전장치를 구현할 수 있으므로 상품성을 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

마찰저감형 발전장치{FRICTIONAL RESISTANCE REDUCTION GENERATOR}

본 발명은 마찰저감형 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 동력입력축이 구비되지 않은 무축 회전계자의 회전시에 마찰저항과 진동이 최소화되어 발전효율을 향상시킬 수 있고, 구조가 간결, 단순하여 상품성을 향상시킬 수 있으며 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 손상이나 변형을 줄일 수 있어서 내구성을 향상시킬 수 있는 마찰저감형 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가정용 및 산업용 장치나 제품에 공급되어 에너지원으로 사용되고 있지만, 생활용품과 같이 휴대성이나 활동성이 요구되는 대부분 물품은 1차전지나 리듐이온전지와 같은 2차전지를 구비한다.

하지만, 배터리는 그 사용시간이 한정되어 있으므로 전원이 방전되면 다시 충전해서 사용하여야 하지만 이동중에 있거나 야외에서는 충전할 수 없으므로 방전시에는 해당 제품을 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 다양한 자가 발전장치가 개발되어 필요한 전기에너지를 자체 발전하여 사용하고 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0890917호에는 베이스와, 이 베이스에 돌출되게 다수 개로 형성된 압전소자, 압전소자의 양면에 형성된 전극, 압전소자를 서로 연결시키는 연결진동판을 구비한 진동형 미소 발전소자가 개시되어 있다.

전술한 종래 자가 발전장치는 압전소자를 이용하여 전기를 생성하는 장치로 비교적 부피가 작아 공간적 제한을 받는 물품이나 장치에 적용하여 소규모의 전력을 효율적으로 생산할 수 있는 장점은 있지만, 압전소자의 가격이 매우 비싸고, 압전소자로부터 생성되는 전기량은 매우 작아서 전기를 필요로 하는 휴대기기나 장치 등의 소비전력을 고려할 때 에너지원이나 충전전원으로 사용한다는 것은 비효율적이어서 현실적인 적용이 불가능하고, 가격이 비싸며, 충격이나 외력에 취약한 단점이 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 대한민국 특허출원 제10-2009-011192호와 같은 자가발전장치가 제안되어 있다.

상기한 자가발전장치는 도1에 도시된 바와 같이 자가 발전을 필요로 하는 피설치부에 설치되거나 전기를 필요로 하는 물품 또는 장치에 설치되는 발전몸체(1), 이 발전몸체(1)에 설치되는 적어도 하나 이상의 전원발생부(2), 및 전기가 생성되도록 전원발생부(2)를 구동시키는 구동자석부재(3)를 구비한다.

전원발생부(2)는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(22)이 권취되고 내부에 수용공간(211)이 형성된 케이스(21)와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자(23)을 구비한다. 특히, 본 발명에 따른 전원발생부(2)는 종래 발전기에서 회전자와 유사한 역할을 수행하는 부분을 별도의 동력입력축이 없이 무축방식의 진동자(23)로 구성한 점에 특징을 갖는다.

그리고, 진동자(23)는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성된 볼 형태나 원판형 구조로 형성된다.

도1에 도시된 자가발전장치는 압전소자에 비해 충격과 같은 외력에 대해 강성이 뛰어난 영구자석을 이용하여 전기를 생성하는 전원발생부를 구성하게 되므로 구조가 간결, 단순하고 자가 발전장치로서 충분한 내충격성과 내구성을 확보할 수 있었다. 그리고, 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부를 이용하여 전기를 생산하므로 압전소자를 이용한 자가 발전장치에 비해 고출력의 전기를 생성할 수 있고, 저렴한 비용으로 제조할 수 있는 효과가 있었다.

하지만, 도1에 도시된 자가발전장치는 무축 방식의 진동자 움직임에 의해 발전작용이 이루어지는 것이므로 진동자의 진동시에 수용공간의 내벽면에 지나치게 큰 충격력이 인가되고, 벽면과의 지속적인 마찰로 인해 내구성이 저하되는 한계점을 가지고 있다.

또한, 상기한 종래 자가발전장치는 진동자의 요동범위가 커서 에너지 손실이 심하므로 발전효율이 저하되는 단점이 있다.

한국공개특허 제10-2013-0053596호 "무축 회전계자형 발전장치" 한국공개특허 제10-2011-0053879호 "자가발전 발전장치" 한국공개특허 제10-2012-0134790호 "회전형 자가발전장치"

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 동력입력축이 구비되지 않은 무축 회전계자의 회전시에 마찰저항과 진동이 최소화되어 발전효율과 내구성이 향상되도록 한 마찰저감형 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 구조가 간결, 단순하여 상품성이 향상되고, 제조비용이 절감될 뿐만 아니라 손상이나 변형을 줄일 수 있어서 내구성이 향상되도록 한 마찰저감형 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치는 마찰저감형 발전장치에 있어서, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및 상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하되, 상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 케이스는 내면에 상기 접촉지지부가 형성되고 일측 외면에 제1 이탈방지턱이 돌출된 제1 케이스와, 상기 제1 케이스의 타측 단부에 결합되고 제2 이탈방지턱이 형성된 제2 케이스로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치는 마찰저감형 발전장치에 있어서, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및 상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하고, 상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되, 상기 접촉지지부는 상기 케이스의 내면에 설치되고 곡면부를 갖는 회전계자지지부재로 구성될 수 있다.

상기 회전계자지지부재는 단부에 상기 곡면부가 형성된 복수의 결합핀으로 구성되어 상기 케이스의 내면 둘레를 따라 등각도로 결합될 수 있다.

상기 케이스는 상기 유도코일이 권취되는 권취홈부가 요입된 탄성체로 형성되고, 상기 회전계자지지부재는 상기 탄성체에 끼워져 결합되고 원추형으로 형성된 몸체의 단부에 상기 곡면부가 형성된 지지부싱으로 구성될 수 있다.

상기 회전계자지지부재는 상기 무축 회전계자의 충격을 흡수할 수 있도록 완충성을 갖는 고분자수지로 형성될 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치는 마찰저감형 발전장치에 있어서, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및 상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하고, 상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되, 상기 접촉지지부는 접촉볼로 형성되고, 상기 접촉볼이 안착 되도록 상기 케이스에 볼안착부가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 접촉볼은 복수 개가 배치되고, 상기 볼안착부는 상기 케이스에 일체로 돌출되는 내측 탄성링과, 상기 접촉볼이 억지끼움 방식으로 결합 되도록 상기 내측 탄성링으로부터 이격되어 상기 케이스에 일체로 돌출되는 외측 탄성링으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치는 마찰저감형 발전장치에 있어서, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및 상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하고, 상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되, 상기 케이스는 상기 유도코일이 권취되는 권취홈부가 요입된 외부 탄성부와, 상기 외부 탄성부의 일측 단부에 상기 수용공간을 향해 일체로 돌출되는 내부 탄성부로 구성되고, 상기 접촉지지부는 상기 내부 탄성부의 단부에 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 내부 탄성부는 상기 무축 회전계자의 삽입시에 벌어지고 삽입 완료 후에 수축될 수 있도록 탄성슬릿이 형성될 수 있다.

한편, 상기 접촉지지부는 상기 수용공간의 일측에 형성되는 제1 접촉지지부와, 상기 제1 접촉지지부와 마주보는 상기 수용공간의 타측에 형성되는 제2 접촉지지부로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 수용공간의 내부에는 마찰방지용 나노입자 또는 마찰방지용 오일이 삽입될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치는 상기 무축 회전계자의 요동시에 점 접촉되는 요동저감접촉부가 구비될 수 있다.

상기한 요동저감접촉부는 상기 수용공간에 설치되는 볼 형상의 요동저감볼 또는 상기 케이스에 일체로 돌출되는 요돌저감돌부로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치에 의하면, 케이스의 내부에 무축 회전계자가 접촉지지부에 점 접촉상태로 지지되어 회전되므로 회전동작이 안정적으로 수행되고 마찰저항이 최소화되므로 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치에 의하면, 케이스의 구조가 간결, 단순하여 콤팩트하게 발전장치를 구현할 수 있으므로 상품성을 향상시킬 수 있고 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치에 의하면, 무축 회전계자의 요동을 줄일 수 있는 요동저감접촉부가 형성되어 무축 회전계자의 요동을 최소화할 수 있어서 기전력이 안정적으로 생성되고, 무축 회전계자의 충격력을 흡수하여 손상이나 변형을 최소화할 수 있어서 소음의 발생을 미연에 방지할 수 있고 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도1은 종래 자가 발전장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도,
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 전원발생부를 나타낸 분리사시도,
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 단면도,
도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 제2 변형예를 나타낸 단면도,
도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도,
도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 단면도,
도8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도,
도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도9에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도9에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도로서, 발명의 이해를 돕기위해 주요 구성요소를 간략화하여 나타낸 것이다. 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 전원발생부를 나타낸 분리사시도이다.

도2 및 도3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 무축 회전계자(12)와 유도코일(13)가 구비되어 전자기유도작용으로 전기를 발전하는 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하되, 전원발생부(1)의 케이스(11)에 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부(3)가 형성된 점에 특징이 있다.

전원발생부(1)는 내부에 무축 회전계자(12)가 삽입되도록 수용공간(11a)이 형성된 케이스(11)에 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(13)이 권취된 구조로 형성되어 있다.

그리고 케이스(11)는 합성수지, 세라믹, 비자성 금속, 비자성 금속합금 등과 같이 비자성 재질로 형성되는 것으로, 제1 케이스(111)와, 이 제1 케이스(111)에 결합되는 제2 케이스(112)로 구성된다.

제1 케이스(111)는 대략 원통 형상을 갖는 몸체(111a)의 내주면 일측 단부에 상기한 접촉지지부(3)가 호 형상으로 돌출되어 있고, 그 외주면 일측 단부에 유도코일(13)이 이탈되지 않도록 제1 이탈방지턱(111b)이 돌출되어 있다.

한편, 접촉지지부(3)는 도3에 도시된 바와 같이 제1 케이스(111)의 내주면 둘레을 따라 등각도로 돌출되는 복수의 돌기로 형성된다. 여기서 돌기는 도2의 확대부에 나타난 바와 같이 곡면부를 갖도록 호 형상으로 형성되어 무축 회전계자(12)가 점(p) 접촉되도록 되어 있다.

그리고, 접촉지지부(3)는 도2의 확대부에 도시된 돌기 형태 외에도 제1 케이스의 둘레에 링 형상으로 돌출되게 형성될 수도 있다.

제2 케이스(112)는 제1 케이스(111)의 타측에 결합되는 구성요소로서, 제1 케이스(111)의 내부에 삽입되는 삽입부(112a)와, 제1 이탈방지턱(111b)과 마주보게 삽입부에 일체로 형성되는 제2 이탈방지턱(112b)으로 구성되어 있다.

상기한 제1 케이스(111)와 제2 케이스(112)는 접착제에 의해 접착방식으로 서로 결합될 수도 있지만, 본 실시예에서는 나사결합 방식으로 결합되어 있다. 이를 위해 제1 케이스(111)의 내주면에 암나사산이 형성되어 있고, 제2 케이스(112)의 삽입부(112a)에 수나사산이 형성되어 있다.

무축 회전계자(12)는 원형의 접촉볼로 형성되고 구동부(2)로부터 자력이 인가되면 움직일 수 있도록 N 및 S 자극(121)이 배치되어 있다. 이때, N 및 S 자극(121)의 극수는 발전용량 등 여러 조건에 따라 4극, 6극, 8극 순으로 2극씩 증가시킨 다극 구조로 구성할 수 있다.

구동부(2)는 전원발생부(1)에 근접, 배치되는 구성으로 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극(21)이 구비되어 있다. 그리고 구동부(2)에 형성되는 N 및 S 자극(21)의 극수 또한 무축 회전계자와 마찬가지로 2극, 4극, 6극, 8극 순으로 2극씩 증가시킨 다극 구조로 구성할 수 있다.

한편, 전술한 케이스(1)의 수용공간(11a)에는 마찰방지용 나노입자(미도시)가 수용되는 것이 바람직하다. 마찰방지용 나노입자는 은(Ag), 구리(Cu), 주석(Sn) 등의 나노입자로 구성된다. 이때, 나노입자의 크기는 사출성형품이나 금속가공면을 현미경으로 관찰할 때 나타나는 미세 홈에 유입될 수 있도록 5 내지 150nm로 형성된 것이 적용된다.

바람직하게, 전술한 마찰방지용 나노입자는 무축 회전계자(12)의 표면에 형성된 미세한 홈과 접촉지지부(3) 표면에 형성된 미세한 홈에 유입되어 채워지게 되는데, 이와 같이 마찰방지용 나노입자가 미세한 홈에 채워지게 되면 마찰면이 매끄러운 상태가 되므로 마찰저항을 더욱 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 전술한 마찰방지용 나노입자 외에도 무축 회전계자(12)의 회전시 마찰을 저감하는 수단으로서 윤활유와 같은 마찰방지용 오일을 무축 회전계자(2) 및 접촉지지부(3) 표면에 형성된 미세한 홈에 유입되도록 구성할 수 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 사용예를 간략하게 설명한다.

먼저 구동부(2)를 자전거의 바퀴(미도시,휠 측면이나 휠을 지지하는 스포크부분)에 결합하고 전원발생부(1)를 구동부(2)와 대응하는 자전거의 프레임 등에 배치, 고정한 다음, 주행을 하게 되면 바퀴가 회전되므로 구동부(2)가 전원발생부(1)를 근접하여 이동하게 된다.

이와 같이 구동부(2)가 전원발생부(1)를 스쳐 지나가게 되면 구동부의 N 및 S 자극(21)의 자력이 무축 회전계자(12)의 N 및 S 자극(121)에 교차되면서 인력 및 척력이 작용되므로 무축 회전계자(12)는 회전운동을 하게 되고 이러한 무축 회전계자(12)의 회전운동에 따른 전자기유도작용으로 유도코일(13)에는 기전력이 생성되므로 전기를 생성하게 된다. 이때, 무축 회전계자(12)는 제1 케이스(111)의 내부에 돌출되는 접촉지지부(3)에 접촉된 상태로 회전하게 되는데, 무축 회전계자(12)가 원형볼 구조이고 접촉지지부(3)가 호 형상의 돌기로 형성된 것이어서 서로 접촉시 2개의 곡면이 만나게 되므로 점(p) 접촉상태로 회전된다. 이에 따라, 종래와 같이 면 접촉상태에서 회전되는 방식에 비해 무축 회전계자의 회전시에 마찰저항이 최소화되어 발전효율이 향상된다. 또한 접촉지지부(3)는 복수의 돌기가 제1 케이스(111)의 내주면에 등각도로 돌출되어 있으므로 무축 회전계자(12)의 회전시에 요동(진동)되지 않으므로 기전력이 안정적으로 생성되는 장점이 있다.

또한, 무축 회전계자(12)의 표면과 접촉지지부(3)의 표면에 형성된 미세 홈에 마찰방지용 나노입자가 채워져 마찰면이 매끄러운 상태가 되므로 마찰저항을 더욱 감소시킬 수 있어서 발전효율을 향상시킬 수 있고 마찰에 따른 마모를 줄여 내구성이 향상되는 장점이 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의의 사용예는 하나의 예시에 불과하고 움직임을 수반하는 인체나 기계장치 등에 제한없이 다양하게 구현할 수 있을 것이다.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 단면도이다.

도4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스(11), 무축 회전계자(12) 및 유도코일(13)이 구비되고 전자기유도작용으로 전기를 발전하는 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하고, 케이스(11)에 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면과 점 접촉되는 접촉지지부(3)가 형성되되, 접촉지지부(3)는 케이스(11)의 수용공간(11a)의 일측에 형성되는 제1 접촉지지부(31)와, 이 제1 접촉지지부(31)와 마주보는 수용공간의 타측에 형성되는 제2 접촉지지부(32)로 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 케이스(11)는 내부에 수용공간(11a)이 형성되고 제1 이탈방지턱(111b)이 돌출된 제1 케이스(111)와, 이 제1 케이스(111)에 결합되고 제2 이탈방지턱(112b)이 형성된 제2 케이스(112)로 구성되되, 제1 케이스(111)의 내주면 일측에 제1 접촉지지부(31)가 돌출되어 있고, 그 내주면 타측에 제2 접촉지지부(32)가 돌출되어 있다.

그리고, 제1 케이스(111)는 제2 접촉지지부(32) 부위에 제2 케이스(112)의 삽입부(112a)가 억지끼움 방식으로 끼워져 고정되는 삽입홈(111c)이 형성되어 있다.

전술한 본 발명의 제1 실시예의 제1 변형예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스(11)의 양쪽에 무축 회전계자(12)가 안착되는 제1 접촉지지부(31) 및 제2 접촉지지부(32)가 형성되어 있으므로 구동부(2)의 작동위치가 변경되더라도 방향에 상관없이 호환성 있게 사용할 수 있는 장점이 있다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 제2 변형예를 나타낸 단면도이다.

도5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스(11), 무축 회전계자(12) 및 유도코일(13)이 구비되고 전자기유도작용으로 전기를 발전하는 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하고, 케이스(11)에 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면과 점 접촉되는 접촉지지부(3)와 함께 무축 회전계자(12)의 요동시 점 접촉되어 요동을 줄일 수 있는 요동저감접촉부(4)가 구성되어 있다.

상기 요동저감접촉부(4)는 구동부(2)로부터 자력이 인가될 때에 무축 회전계자(12)가 후방 또는 상하 방향으로 심하게 요동되는 현상을 저감하는 기능을 수행하는 것으로, 수용공간(11a)의 내부에 삽입되는 볼 형상의 요동저감볼로 구성되어 있다.

이때, 요동저감볼은 무축 회전계자(12)로부터 인가되는 충격력을 흡수할 수 있도록 실리콘과 같은 충격흡수성 소재로 형성된 볼형상의 몸체에 마찰계수가 낮은 물질(흑연입자 등)이 코팅된 것을 적용하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기한 요동저감볼은 도5에 도시된 바와 같이 제2 케이스(112)의 내면에 요입된 볼안착홈(112c)에 삽입되어 무축 회전계자(12)의 후방에 위치하도록 설치되어 있지만, 제1 케이스(111)의 내주면 상부 및 하부에 설치될 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예의 제2 변형예에 따른 마찰저감형 발전장치는 구동부(2)로 인가되는 자력의 크기나 방향이 불규칙적일 경우 무축 회전계자(12)가 심하게 요동되지만 요동저감볼이 후방에 위치하고 있으므로 요동의 진폭을 최소화할 수 있어서 발전불량을 줄일 수 있고, 무축 회전계자(12)의 충격력을 흡수하여 손상이나 변형을 최소화할 수 있고 소음의 발생을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 요동저감접촉부(4)는 전술한 요동저감볼 외에도 제2 케이스(112)의 내면에 볼 형상의 요동저감돌부(미도시)를 일체로 형성하는 방식으로도 구성할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명에 따른 제2 실시예 내지 제4 실시예를 설명하되, 전술한 제1 실시예에 나타난 구성요소와 유사한 구성요소에 대하여는 동일부호를 부여하는 한편 구체적인 설명을 생략하고 차이점을 갖는 구성요소를 중심으로 설명한다. 그리고, 이하의 제2 내지 제4 실시예에서는 제1 실시예와 그 변형예 또는 각 실시예 등에 나타난 구성요소 중 채용 가능한 구조라면 선택적으로 적용할 수도 있는 것으로 구체적인 설명이나 도면상 도시는 생략한다.

도6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도이다.

도6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스(11)의 내부에 무축 회전계자(12)가 구비되고 전자기유도작용으로 전기를 발전하는 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하고, 케이스(11)에는 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면과 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되, 접촉지지부는 케이스(11)의 내면에 독립적으로 설치되는 회전계자지지부재(5)로 구성되어 있다.

상기 회전계자지지부재(5)는 단부에 곡면부가 형성된 결합핀(5a)으로 구성되어 있다. 이때, 결합핀(5a)은 복수 개로 구성되어 케이스(11)의 일측 내면 둘레를 따라 등각도로 결합된다.

그리고, 결합핀(5a)은 케이스(11)에 삽입, 설치되는 삽입부(51)와, 이 삽입부(51)에 일체로 형성되는 반구형의 머리부(52)로 구성되어 있다.

또한, 상기 결합핀(5a)은 무축 회전계자(12)의 충격을 흡수할 수 있도록 완충성을 갖는 고분자수지로 성형될 수 있다.

케이스(11), 무축 회전계자(12), 유도코일(13) 및 구동부(2)는 세부 형상 및 결합관계가 전술한 제1 실시예와 동일 유사하므로 구체적인 설명을 생략한다.

전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 무축 회전계자(12)와 회전계자지지부재(5)의 머리부(52)가 점 접촉상태에서 회전되므로 무축 회전계자(12)의 회전시에 마찰저항이 최소화되고, 등각도로 배치된 복수의 회전계자지지부재(5)에 무축 회전계자(12)가 안정적으로 다점 지지되므로 발전효율이 향상된다.

도7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치의 제1 변형예를 나타낸 단면도로서, 확대부는 지시된 구성요소의 사시도이다.

도7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스(11)의 내부에 무축 회전계자(12)가 구비된 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하고, 케이스(11)에는 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면과 점 접촉되는 접촉지지부로서 케이스(11)의 내면에 설치되는 회전계자지지부재(5)가 구성되되, 상기 회전계자지지부재(5)는 원추형으로 형성된 추형 몸체(53)의 단부에 곡면부(54)가 형성된 구조의 지지부싱(5b)으로 형성되어 있다.

상기 케이스(11)는 중앙 부분에 잘록하게 요입되어 유도코일(13)이 권취되는 권취홈부(11b)가 형성되어 있고, 단부에 회전계자지지부재(5)가 끼워져 결합되는 걸림턱(11c)이 형성되어 있다.

그리고, 케이스(11)는 지지부싱(5)을 억지 끼움 방식으로 결합할 수 있도록 탄성 플라스틱이나 비자성 금속에 의해 어느 정도 수축 및 팽창 가능한 탄성체로 형성되어 있다.

도8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도이다.

도8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스의 내부에 무축 회전계자(12)가 구비되고 전자기유도작용으로 전기를 발전하는 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하고, 케이스(11)에는 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면과 점 접촉되는 접촉지지부(6)가 구비되되, 접촉지지부(6)는 접촉볼(61)로 형성되고, 이 접촉볼(61)이 안착되도록 케이스(11)에 볼안착부(62)가 형성되어 있다.

상기 접촉볼(61)은 세라믹 볼과 같은 비자성체로 형성된 것으로, 원주 방향을 따라 복수 개가 배치된다.

상기 볼안착부(62)는 케이스(11)에 링 형태로 돌출되는 내측 탄성링(621)과, 내측 탄성링(621)으로부터 외측을 향해 이격되는 위치에 돌출되는 외측 탄성링(622)으로 구성되어 있다. 이때, 내측 탄성링(621)과 외측 탄성링(622) 사이의 이격거리는 접촉볼(61)이 억지끼움방식으로 결합되는 정도의 이격 거리를 갖도록 형성된다.

한편, 제3 실시예에서 볼안착부(62)는 케이스(11)에 일체로 형성되어 있지만, 통상의 스러스트베어링(thrust bearing)과 유사하게 독립적으로 볼안착부를 제작하고 접촉볼을 결합한 후 케이스에 장착하는 방식으로도 구성할 수 있다.

전술한 본 발명의 제3 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 무축 회전계자(12)가 복수의 접촉볼(61)에 점 접촉된 상태에서 회전되므로 무축 회전계자의 회전시에 마찰저항이 최소화되고, 회전시에 요동되지 않으므로 회전동작이 안정적이어서 기전력이 효과적으로 생성될 수 있다.

도9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치를 나타낸 단면도로서, 확대부는 지시된 부분의 사시도이다.

도9를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 케이스(11)의 내부에 무축 회전계자(12)가 구비되고 전자기유도작용으로 전기를 발전하는 전원발생부(1)와, 무축 회전계자(12)가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 구동부(2)를 구비하고, 상기 케이스(11)는 유도코일(13)이 권취되는 권취홈부(11b)가 형성된 외부 탄성부(116)와, 외부 탄성부(116)의 일측 단부에 수용공간(11a)을 향해 돌출되는 내부 탄성부(117)로 구성되어 있다.

그리고, 내부 탄성부(117)는 대략 원추형 형상으로 형성되고, 그 단부에는 구동부(2)와 접하여 무축 회전계자(12)의 외면과 점 접촉되는 접촉지지부(7)가 형성되어 있다. 이때, 접촉지지부(7)는 단면 형상이 대략 구 형상으로 형성된다.

또한, 내부 탄성부(116)는 무축 회전계자(12)의 삽입시에 벌어지고 삽입 완료후에 수축될 수 있도록 복수의 탄성슬릿(116a)이 절개되어 있다.

전술한 본 발명의 제4 실시예에 따른 마찰저감형 발전장치는 무축 회전계자(12)가 내부 탄성부(116)의 단부에 형성된 접촉지지부(7)에 점 접촉된 상태에서 회전되므로 무축 회전계자(12)의 회전시에 마찰저항이 최소화되고, 회전시에 요동되지 않으므로 회전동작이 안정적이고 기전력이 효과적으로 생성될 수 있다.

그리고, 케이스(11)는 단일의 부재로 구성된 것으로, 고탄성 합성수지나, 플라스틱 소재를 이용하여 한번의 사출성형을 통해 제조할 수 있고, 이와 같이 제조된 케이스(11)의 내부 탄성부(116)에 복수의 탄성슬릿(116a)이 형성되어 있어서 무축 회전계자(12)를 압입 방식으로 간편하게 조립할 수 있다. 이와 같이 케이스(11)와 접촉지지부(7)가 단일 구조로 형성되면 복잡한 조립공정이 불필요하고 원자재 비용을 절감할 수 있어서 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 마찰저감형 발전장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.

상기한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

1:전원발생부 11:케이스
11a:수용공간 11b:권취홈부
11c:걸림턱 12:무축 회전계자
13:유도코일 116:외부 탄성부
117:내부 탄성부 2:구동부
3,6,7:접촉지지부 31:제1 접촉지지부
32:제2 접촉지지부 4:요동저감접촉부
5:회전계자지지부재 5a:결합핀
5b:지지부싱

Claims (14)

1. 마찰저감형 발전장치에 있어서,
   전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및
   상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하되,
   상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이스는 내면에 상기 접촉지지부가 형성되고 일측 외면에 제1 이탈방지턱이 돌출된 제1 케이스와, 상기 제1 케이스의 타측 단부에 결합되고 제2 이탈방지턱이 형성된 제2 케이스로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
3. 마찰저감형 발전장치에 있어서,
   전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및
   상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하고,
   상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되, 상기 접촉지지부는 상기 케이스의 내면에 설치되고 곡면부를 갖는 회전계자지지부재로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전계자지지부재는 단부에 상기 곡면부가 형성된 복수의 결합핀으로 구성되어 상기 케이스의 내면 둘레를 따라 등각도로 결합되는 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 케이스는 상기 유도코일이 권취되는 권취홈부가 요입된 탄성체로 형성되고,
   상기 회전계자지지부재는 상기 탄성체에 끼워져 결합되고 원추형으로 형성된 몸체의 단부에 상기 곡면부가 형성된 지지부싱으로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
6. 제3항에 있어서,
   상기 회전계자지지부재는 상기 무축 회전계자의 충격을 흡수할 수 있도록 완충성을 갖는 고분자수지로 형성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
7. 마찰저감형 발전장치에 있어서,
   전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및
   상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하고,
   상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되,
   상기 접촉지지부는 접촉볼로 형성되고,
   상기 접촉볼이 안착 되도록 상기 케이스에 볼안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 접촉볼은 복수 개가 배치되고,
   상기 볼안착부는 상기 케이스에 일체로 돌출되는 내측 탄성링과, 상기 접촉볼이 억지끼움 방식으로 결합 되도록 상기 내측 탄성링으로부터 이격되어 상기 케이스에 일체로 돌출되는 외측 탄성링으로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
9. 마찰저감형 발전장치에 있어서,
   전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 구비되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 상기 수용공간에 내장되고 외부로부터 인가되는 자력에 의해 움직이는 무축 회전계자를 구비한 전원발생부; 및
   상기 전원발생부에 근접, 배치되어 상기 무축 회전계자가 움직일 수 있도록 자력을 인가하는 N 및 S 자극을 구비한 구동부를 포함하고,
   상기 케이스는 상기 구동부와 접하여 상기 무축 회전계자의 외면이 점 접촉되는 접촉지지부가 구비되되,
   상기 케이스는 상기 유도코일이 권취되는 권취홈부가 요입된 외부 탄성부와, 상기 외부 탄성부의 일측 단부에 상기 수용공간을 향해 일체로 돌출되는 내부 탄성부로 구성되고,
   상기 접촉지지부는 상기 내부 탄성부의 단부에 형성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 내부 탄성부는 상기 무축 회전계자의 삽입시에 벌어지고 삽입 완료 후에 수축될 수 있도록 탄성슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉지지부는 상기 수용공간의 일측에 형성되는 제1 접촉지지부와, 상기 제1 접촉지지부와 마주보는 상기 수용공간의 타측에 형성되는 제2 접촉지지부로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용공간의 내부에 마찰방지용 나노입자 또는 마찰방지용 오일이 삽입된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무축 회전계자의 요동시에 점 접촉되는 요동저감접촉부가 구비된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 요동저감접촉부는 상기 수용공간에 설치되는 볼 형상의 요동저감볼 또는 상기 케이스에 일체로 돌출되는 요돌저감돌부로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰저감형 발전장치.

Images