KR20200065468A - 마그넷 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정자의 코일모듈과 이에 대응하는 회전자의 영구자석을 입체적으로 더욱 효율적으로 배치 구성하여 발전 에너지 변화 효율을 증진시키도록 하는 마그넷 발전기를 제공하는 마그넷 발전기이다.
본 발명은 양측단에 하우징커버(110)를 갖는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 내부에 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈(220)이 그 외경면에 구비되는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(220)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치되는 회전자(300); 상기 고정자(200)의 관통구 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하면서 상기 다수의 코일모듈(220)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속하도록 하는 사이드커버(400);를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기로서,
상기 회전자(300)의 양측에 각각 내입되어 고정하면서 외측면에 일정간격을 두고 사이드 영구자석(520)을 삽입하여 형성하는 사이드 마그넷 블록(500);
상기 회전자(300)의 양단에 체결되어 사이드 마그넷 블록(500)을 커버하면서 상기 사이드 영구자석(520)에 대응하는 코일모듈(620)이 구비되는 사이드 보빈커버(600);을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

마그넷 발전기{Magnet generator}

본 발명은 마그넷 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정자의 코일모듈과 이에 대응하는 회전자의 영구자석을 더욱 효율적으로 배치 구성하면서 발전 에너지 변화 효율을 더욱 극대화시키어 전력효율을 증대시킬 수 있도록 하는 마그넷 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 장치로서 상기 외부 동력원을 사용하여 전기에너지를 발생시키는 방법으로는 수력발전, 풍력발전, 화력발전, 원자력발전, 태양열 발전 등 다양한 방식에 의하여 이루어진다.

상기와 같은 종래의 발전 메커니즘(mechanism)은 반드시 동력원을 필요로 하며 외부 동력원을 이용하여 지속적으로 기계적 에너지를 공급하지 않으면 발전을 계속할 수 없기 때문에, 많은 외부 동력원을 필요로하는 문제점이 있었다.

또한, 발전에 사용되는 외부 동력원의 기계적 에너지를 발전을 통하여 전기적 에너지로 변환시킬 때 발생하는 마찰 등에 의한 에너지 손실로 인하여 발전 에너지 변화 효율이 떨어지는 문제점도 있었다.

그리고 최근 들어 마그넷 발전기에 관련하여 상당한 관심 속에 다양한 형태의 구조로 개발이 제안되고 있는바, 그 선행기술로 본 출원인이 발명자로 출원한 특허공개번호 10-2017-0022947호 "마그넷 발전기 및 이를 이용한 발전방법"이 제안되어 있다.

상기 선행기술에 살펴보면,

코어 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일들이 설치되는 고정자;

상기 고정자의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석이 설치되는 회전자; 및

제어 모드에서는 상기 코어가 전자석이 되어 상기 회전자가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자의 회전에 의해 상기 코일들에서 발생되는 전기 에너지를 수집하는 제어부; 를 포함하여 이루어져 있다.

이는 상기 코일모듈에 전기에너지가 인가되어 자기장이 생성되고, 이 자기장에 의하여 축설된 상기 회전자가 회전됨에 따라 전기에너지를 얻을 수 있도록 하고 있다.

그러나 본 출원인은 상기 마그넷 발전기의 시동기능을 갖으면서 출력을 더욱 향상시켜 경제성을 더욱 높일 수 있는 시스템이 요구되었고 더욱 효율적인 제공하지 못하여 경제적인 전기를 얻을 수 있는 데 한계가 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 고정자의 코일모듈과 이에 대응하는 회전자의 영구자석을 입체적이면서 더욱 효율적으로 배치 구성하여 발전 에너지 변화 효율을 증진시키도록 하는 마그넷 발전기를 제공하는데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

양측에 마감커버를 구비하는 하우징; 상기 하우징 내부에 원통형으로 형성되어 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈이 그 외주면에 구비된 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈에 대응되는 다수의 영구자석이 설치된 회전자; 상기 고정자의 양단에 각각 설치하여 상기 회전자가 회전 가능하도록 축설하면서 상기 다수의 코일모듈의 코일선을 각각 +전류 및 -전류를 나누어 집속하는 사이드커버로 이루어지는 마그넷 발전기로서,

상기 회전자 양측에 각각 구비되는 사이드 마그넷블록;

상기 회전자의 양단에 체결되어 사이드 마그넷블록을 커버하면서 상기 사이드 마그넷블록의 영구자석에 대응하는 코일모듈이 구비된 사이드 보빈커버; 를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 마그넷 발전기를 제공한다.

본 발명에 따른 마그넷 발전기에 의하면, 고정자와 회전자의 구조 및 배치를 외경면 둘레부에 배치하면서 양측부도 함께 효율적으로 배치되도록 구성하여 발전 에너지 변화 효율을 더욱 극대화시키어 전력효율을 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에서 하우징에 마그넷 발전기 앗세이를 분리한 상태의 사시도
도 2는 본 발명의 조립 단면도
도 3은 본 발명에서 마그넷 발전기 앗세이의 분리 사시도
도 4는 본 발명에서 회전자의 분리 사시도
도 5는 본 발명에서 사이드 보빈커버의 확대 사시도
도 6은 도 5의 단면도
도 7은 본 발명에서 회전자의 다른 실시예를 보인 정면도
도 8은 본 발명에서 고정자의 다른 실시예를 보인 사시도

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중 특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 하우징에 마그넷 발전기 앗세이를 분리한 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명에서 마그넷 발전기의 분리 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마그넷 발전기는 하우징(100), 고정자(200), 회전자(300), 사이드 커버(400), 사이드 마그넷 블록(500), 사이드 보빈커버(600)를 포함한다.

상기 하우징(100)은 내부가 원통형의 공간부가 형성되고, 양단에 하우징커버(110)가 체결하여 부착된다.

상기 고정자(200)는 원통 형상으로 하우징(100)의 내부에 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈(220)이 그 외경면에 구비된다.

상기 회전자(300)는 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(220)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치된다.

상기 사이드 커버(400)는 상기 고정자(200)의 관통구(211) 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 베어링하우징과 함께 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하면서 상기 다수의 코일모듈(220)로부터 인출된 전선라인을 각각 +전류 및 -전류로 나누어 집속한다.

상기 사이드 마그넷 블록(500)은 회전자(300)의 양측에 각각 내입되어 고정하면서 외측면에 일정간격을 두고 사이드 영구자석(520)을 삽입하여 구성한다.

상기 사이드 보빈커버(600)은 회전자(300)의 양단에 체결되어 사이드 마그넷 블록(500)을 커버하면서 상기 사이드 영구자석(520)에 대응하는 코일모듈(620)이 구비된다.

본 발명에서 상기 고정자(200)는,

고정몸체(210)에 길이방향으로 회전자(300)가 내입되는 관통구(211)가 형성되고, 외경부에 길이방향 및 등각으로 일정간격을 두고 형성하는 코어 삽입홀에 각각 코일모듈(220)을 삽입하여 설치된다.

상기 코일모듈(220)은 보빈과, 상기 보빈의 내부에 끼워지는 코어와, 상기 보빈에 권취되는 코일을 포함한다.

도 4는 본 발명에서 회전자의 분리 사시도를 보인 것으로,

도시된 바와 같이, 본 발명에서 회전자(300)는 원통 형상의 회전몸체(310)에 양측으로 형성하는 회전축(320)을 사이드커버(400)에 회전이 자유롭게 축설된다.

상기 회전몸체(310)의 외경 면에 횡열 및 등각으로 일정간격을 두고 형성하는 다수개의 삽입홈(311)에 각각 영구자석(330)이 회전축(320)을 중심으로 각각 N극 S극이 인접하여 교대로 배치되도록 삽입 고정된다.

상기 각 삽입홈(311)은 돌출형태로 형성하여 회전몸체(310)의 무게를 최소화시킬 수 있다.

상기 회전자(300)의 양측 중심부에 각각 형성하는 양쪽의 내입홈(340)에 사이드 마그넷블록(500)을 각각 끼워 구비함에 있어 내입홈(340)의 둘레에 복수 개의 걸림돌기(341)를 형성하고 사이드 마그넷블록(500)의 외경면에 걸림돌기(341)가 걸려지는 걸림홈(511)을 형성하여 사이드 마그넷블록(500)이 삽입시 자체적으로 회동되지 않게 결합되도록 한다.

상기 회전자(300)의 외경면에 횡열 및 등각으로 일정간격을 두고 형성하는 다수개의 영구자석(330) 중에서 회전자의 양측부에 위치하는 영구자석(330)은 사각체로 형성하고 그 내측으로는 영구자석(330)을 원형체로 형성하여 구분될 수 있게 할 수 있는바, 이는 양측에 위치하는 부분의 사각체 영구자석(330)과 대응하는 코일모듈(620)을 통해 나오는 수집된 전기를 선택적으로 마그넷 발전기를 작동시키기 위한 제어시스템 등에 사용되는 자체 소비 전원으로 활용될 수 있도록 한 것이다.

상기 사이드 마그넷블록(500)은, 중심부에 축공(512)을 형성하면서 외측으로 축공(512)을 중심으로 둘레에 방사상으로 형성하는 삽입공(513)에 사이드 영구자석(520)이 삽입 고정되게 구비한다.

상기 삽입공(513)은 장공 형상을 이루고 회오리방향으로 배치되게 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명에서 사이드 보빈커버의 확대 사시도이고, 도 6은 도 5의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 사이드 보빈커버(600)는, 상기 사이드 마그넷블록(500)에 구비하는 사이드 영구자석(520)과 대응하는 위치에 형성하는 각 삽입공(610)에 코일모듈(620)을 삽입 설치하여 사이드 영구자석과 대응하도록 구성한다.

상기 삽입공(610)은 사이드 마그넷블록(500)에 형성한 것과 같이 장공 형상을 이루고 회오리방향으로 배치되게 형성할 수 있다.

상기한 본 발명에서 특히, 상기 회전자(300)의 외경면에 회전축(320)의 일지점을 기준으로 등각 설치되는 상기 다수의 영구자석(330)은 각각 짝수의 복수개로 형성되면 이와 대응되는 상기 고정자(200)에 각각 구비하는 다수의 코일모듈(220)은 홀수의 복수개로 형성될 수 있는바, 이는 상기 영구자석(330)과 상기 코일모듈(220)이 서로 어긋나게 배치된다.

즉, 영구자석(330)과 코일모듈(220)의 갯 수를 1개 차이로 영구자석(330)을 더 구비되는 것이나 다른 방식으로 영구자석(330)은 홀수의 복수개로 형성되면 이와 대응되는 상기 고정자(200)에 각각 구비하는 다수의 코일모듈(220)은 짝수의 복수개로 형성될 수도 있는 것으로 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 요지에 따라 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이다.

그리고 사이드 마그넷블록(500)에 구성하는 사이드 영구자석(520)을 짝수의 복수 개로 구성하면 사이드 보빈커버(600)에 구비하는 코일모듈(620)을 홀수의 복수 개로 형성할 수 있는 것으로 이는 상기에서 기술한 바와 같은 방식에 의하여 사이드 영구자석(520)과 상기 코일모듈(620)이 서로 어긋나게 배치될 수 있는 것이다.

도 7은 본 발명에서 회전자의 다른 실시예를 보인 정면도로서,

회전자(300)의 외경면에 영구자석(330)을 배치함에 있어 하나의 나선방향에 같은 극성을 일정간격을 두고 배치되는 방식으로 N극의 영구자석과 과 S극의 영구자석을 번갈아 나선방향으로 배치되도록 구비한다.

즉, 하나의 나선방향에 N극의 영구자석을 일정간격으로 나선방향으로 배치되도록 하고 다음 나선방향에 S극을 일정간격을 두고 나선방향으로 배치되는 방식으로 번갈아 배치되도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명에서 고정자의 다른 실시예를 보인 것으로,

상기 회전자(300)의 외경면에 N극의 영구자석과 과 S극의 영구자석을 번갈아 나선방향으로 배치되는 영구자석(330)과 대응하도록 고정자(200)에 코일모듈(220)을 나선방향으로 배치될 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 본 발명은 제어시스템(도시되지 않음)에 의하여 동작이 이루어지는바,

고정자(200)의 코일모듈(220)에 자화 제어 신호를 인가로 고정자(200) 및 사이드 보빈커버(600)에 구비하는 코일모듈(220,620)이 전자석이 되면서 코일 극성을 시간별로 제어하여 회전자(300)의 외경면에 배치된 각 영구자석(330)과 사이드 마그넷블록(500)에 구비된 사이드 영구자석(520)을 반발시킴으로써 회전자(300)를 일 방향으로 회전시킴에 따라 각 코일 모듈(220,620)에서 발생하는 전기 에너지를 수집되는 것이다.

상기 회전자(300)의 구동과정에서 N극과 S극이 교차 반복되며, 가까운 거리에 있는 산화철에 원자가 운동에너지(저항)을 얻으며, 이 에너지를 코일이 받아서 증폭시키게 되는 것이다.

상기 영구자석(330,520)은 코일모듈(220,620)의 위치에 정확하게 일치하여 대응되지 않고 어긋나기 때문에, 대응되는 위치마다 자력에 의해 회전력이 급격하게 변동되고 토크의 변화가 연속적으로 상승하여 결과적으로 조그마한 힘으로도 큰 회전수를 증폭시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 고정자(200)의 양측부분에 위치하는 코일모듈(220)과 사이드 보빈커버(600)에 위치하는 코일모듈(620)을 통해 나오는 수집된 전기를 선택적으로 마그넷 발전기를 작동시키기 위한 모터 등의 시동수단이나 제어시스템 등을 작동시키기 위한 자체 소비 전원으로 활용될 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 고정자(200)에 외경면에 구비되는 코일모듈(220)에서 전기 에너지를 수집하면서 동시에 고정자(200)의 양측단에 위치하는 사이드 보빈커버(600)에 구비한 코일모듈(620)에도 전기에너지가 수집되어 그만큼 발전 에너지 변화 효율을 더욱 극대화시키어 전력효율을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 안정적인 전기에너지를 수집할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.

100: 하우징
200: 고정자 220: 코일모듈
300: 회전자 320: 회전축
330: 영구자석 340: 내입홈
341; 걸림홈
400: 사이드커버
500: 사이드 마그넷블록 511: 걸림홈
513: 삽입공 520: 사이드 영구자석
600: 사이드 보빈커버 620: 코일모듈

Claims (5)

1. 양측단에 하우징커버(110)를 갖는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 내부에 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈(220)이 그 외경면에 구비되는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(220)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치되는 회전자(300); 상기 고정자(200)의 관통구 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하도록 하는 사이드커버(400);를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기로서,
   상기 회전자(300)의 양측에 각각 내입되어 고정하면서 외측면에 일정간격을 두고 사이드 영구자석(520)을 삽입하여 형성하는 사이드 마그넷 블록(500);
   상기 회전자(300)의 양단에 체결되어 사이드 마그넷 블록(500)을 커버하면서 상기 사이드 영구자석(520)에 대응하는 코일모듈(620)이 구비되는 사이드 보빈커버(600);를 포함한 것을 특징으로 하는 마그넷 발전기.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 사이드 마그넷블록(500)은,
   중심부에 축공(512)을 형성하면서 외측으로 축공(512)을 중심으로 둘레에 방사상으로 형성하는 삽입공(513)에 사이드 영구자석(520)이 삽입 고정되게 구비함을 특징으로 하는 마그넷 발전기.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 회전자(300)의 양측 중심부에 각각 형성하는 내입홈(340)의 내면 둘레에 복수 개의 걸림돌기(341)를 형성하고 사이드 마그넷블록(500)의 외경면에 걸림돌기(341)가 걸려지는 걸림홈(511)을 형성하여 사이드 마그넷블록(500)이 삽입시 자체적으로 회동되지 않게 결합되도록 함을 특징으로 하는 마그넷 발전기.
   
4. 제 1항에 있어서, 사이드 보빈커버(600)는,
   사이드 마그넷블록(500)에 구비하는 사이드 영구자석(520)과 대응하는 위치에 형성하는 각 삽입공(610)에 코일모듈(620)을 삽입 설치하여 사이드 영구자석(520)과 대응하도록 구성함을 특징으로 하는 마그넷 발전기.
   
5. 양측단에 하우징커버(110)를 갖는 하우징(100); 상기 하우징(100)의 내부에 고정되고, 자력에 의해 발생하는 전기를 수집하는 다수의 코일모듈(220)이 그 외경면에 구비되는 고정자(200); 상기 고정자(200)의 내부에 회전 가능하게 설치되고, 상기 다수의 코일모듈(220)에 대응되는 각 영구자석(330)이 외주면에 각각 설치되는 회전자(300); 상기 고정자(200)의 관통구 양단부에 설치되어 회전자(300)의 축을 축설하여 회전자(300)가 회전 가능하도록 지지하도록 하는 사이드커버(400);를 포함하여 이루어지는 마그넷 발전기로서,
   상기 회전자(300)의 외경면에 영구자석(330)을 배치함에 있어 하나의 나선방향에 같은 극성을 일정간격을 두고 배치되는 방식으로 N극의 영구자석과 과 S극의 영구자석을 번갈아 나선방향으로 배치되도록 구비함과,
   상기 회전자(300)에 나선방향으로 배치 구성하는 영구자석(330)과 대응하도록 고정자(200)에 코일모듈(220)을 나선방향으로 배치될 수 있도록 함을 특징으로 하는 마그넷 발전기.

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