KR20220107356A - 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치 - Google Patents

발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 고정 전기자 코일이 구비된 고정 전기자 수단을 하우징의 내부에 설치하고, 구동 BLDC 감속 모터 또는 터빈으로부터 발생 되는 회전 동력에 의해 극성이 교번되는 다수의 제1 자력발생 회전계자가 구비된 제1 회전계자 수단을 상기 고정 전기자 수단의 좌측에 설치하며, 상기 제1 자력발생 회전계자와 대응되는 다수의 제2 자력발생 회전계자가 구비되고, 제1 회전계자 수단과 반대 방향으로 회전되게 제2 회전계자 수단을 고정 전기자 수단의 우측에 설치 하므로서, 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되더라도 서로 역방향으로 회전되는 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단의 자속을 빠르게 쇄교하기 때문에 발전 효율을 극대화시킬 수 있으며, 상기 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되기 때문에 발전기에 투입동력을 낮게 투입하여 발전할 수 있어 에너지를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 발전 장치의 수명을 연장시킬 수 있으면서, 상기 발전 장치의 유지, 보수비용을 현저히 줄일 수 있고, 이로 인하여 발전 장치의 작동으로 인해 소음을 현저히 줄여 친환경 고효율 발전을 할 수 있으며, 상기 발전 장치의 구조를 단순화시켜 생산성을 향상시킬 수 있으면서, 발전 장치의 사용 운전비용을 현저히 줄일 수 있도록 한 것이다.

Description

발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치 { Generator armature Left and right Rotating field magnet instrument Generators rotating in reverse direction to each other }
본 발명은 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 고정 전기자 코일이 구비된 고정 전기자 수단을 하우징의 내부에 설치하고, 구동 BLDC 감속 모터 또는 터빈으로부터 발생 되는 회전 동력에 의해 극성이 교번되는 다수의 제1 자력발생 회전계자가 구비된 제1 회전계자 수단을 상기 고정 전기자 수단의 좌측에 설치하며, 상기 제1 자력발생 회전계자와 대응되는 다수의 제2 자력발생 회전계자가 구비되고, 제1 회전계자 수단과 반대 방향으로 회전되게 제2 회전계자 수단을 고정 전기자 수단의 우측에 설치 하므로서, 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되더라도 서로 역방향으로 회전되는 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단의 자속을 빠르게 쇄교하기 때문에 발전 효율을 극대화시킬 수 있으며, 상기 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되기 때문에 발전기에 투입동력을 낮게 투입하여 발전할 수 있어 에너지를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 발전 장치의 수명을 연장시킬 수 있으면서, 상기 발전 장치의 유지, 보수비용을 현저히 줄일 수 있고, 이로 인하여 발전 장치의 작동으로 인해 소음을 현저히 줄여 친환경 고효율 발전을 할 수 있으며, 상기 발전 장치의 구조를 단순화시켜 생산성을 향상시킬 수 있으면서, 발전 장치의 사용 운전비용을 현저히 줄일 수 있도록 한 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기란 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치인 것이다.
상기 발전기는 외부의 동력에 의해 회전되는 회전계자와, 상기 회전계자와 마주하도록 코일이 권선되는 고정 전기자로 구성되며, 상기 회전계자가 유기 기전력이 쇄교되면서 고정 전기자에 권선된 코일에서 전기를 생산하는 것이다.
그러나 종래의 발전기의 문제점은 회전계자가 일 방향으로 회전되면서 고정 전기자에 권선된 코일의 한쪽에서만 전기가 생산되기 때문에 많은 양의 전기를 생산하기 위해서는 회전계자를 고속으로 회전시켜야 하므로서, 발전기 투입동력이 크고 높아서 발전 장치의 운용 비용이 증가되는 문제점이 발생하게 되었다.
또한, 고속으로 발전 장치가 회전되기 때문에 기계적 마찰 손실과, 공기 마찰로 인하여 소음이 발생되며, 유지 보수비용이 증가되는 문제점이 발생하게 되었다.
◈ 선행 기술 문헌 ◈
한국등록특허 제 10-1162294 호
따라서 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 다수의 고정 전기자 코일이 구비된 고정 전기자 수단을 하우징의 내부에 설치하고, 구동 BLDC 감속 모터 또는 터빈으로부터 발생 되는 회전 동력에 의해 극성이 교번되는 다수의 제1 자력발생 회전계자가 구비된 제1 회전계자 수단을 상기 고정 전기자 수단의 좌측에 설치하며, 상기 제1 자력발생 회전계자와 대응되는 다수의 제2 자력발생 회전계자가 구비되고, 제1 회전계자 수단과 반대 방향으로 회전되게 제2 회전계자 수단을 고정 전기자 수단의 우측에 설치 하므로서, 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되더라도 서로 역방향으로 회전되는 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단의 자속을 빠르게 쇄교하기 때문에 발전 효율을 극대화시킬 수 있으며, 상기 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되기 때문에 발전기에 투입동력을 낮게 투입하여 발전할 수 있어 에너지를 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 발전 장치의 수명을 연장시킬 수 있으면서, 상기 발전 장치의 유지, 보수비용을 현저히 줄일 수 있고, 이로 인하여 발전 장치의 작동으로 인해 소음을 현저히 줄여 친환경 고효율 발전을 할 수 있으며, 상기 발전 장치의 구조를 단순화시켜 생산성을 향상시킬 수 있으면서, 발전 장치의 사용 운전비용을 현저히 줄일 수 있도록 한 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은,
하우징의 내부에 설치되는 다수의 고정 전기자 코일가 설치된 고정 전기자 수단과;
고정 전기자 수단의 일측에 구동 BLDC 감속모터 또는 터빈에 의해 일 방향으로 회전하도록 설치된 제1 회전판에 다수의 제1 자력발생 회전계자를 극성이 교번되게 설치한 제1 회전계자 수단과;
고정 전기자 수단의 타측에 제1 회전판과 반대 방향으로 회전하도록 설치된 제2 회전판에 다수의 제2 자력발생 회전계자를 극성이 교번되게 설치한 제2 회전계자 수단;으로 구성하여 상기 제1 회전계자 수단 및 제2 회전계자 수단을 저속으로 회전시키더라도 서로 역방향으로 회전하는 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단의 자속을 빠르게 쇄교하면서 고정 전기자 수단의 발전 효율이 향상되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
본원 발명에 의하면, 다수의 고정 전기자 코일이 구비된 고정 전기자 수단을 하우징의 내부에 설치하고, 구동 BLDC 감속모터 또는 터빈의 회전력에 의해 극성이 교번되는 다수의 제1 자력발생 회전계자가 구비된 제1 회전계자 수단을 상기 고정전기자 수단의 좌측에 설치하며, 상기 제1 자력발생 회전계자와 대응되는 다수의 제2 자력발생 회전계자가 구비되고, 제1 회전계자 수단과 반대 방향으로 회전되게 제2 회전계자 수단을 고정 전기자 수단의 우측에 설치하므로서, 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 서로 역방향으로 저속 회전되더라도 고속 회전 효과가 발생하고, 상기 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단으로 인하여 많은 유기 기전력이 빠르게 쇄교하기 때문에 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
또한, 상기 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 저속으로 회전되기 때문에 발전기 투입동력을 낮게 투입할 수 있어 에너지를 대폭 절감할 수 있으며, 이로 인하여 발전기의 수명을 연장시킬 수 있으면서, 유지 보수비용을 현저히 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
그리고 저속으로 제1 회전계자 수단과 제2 회전계자 수단이 서로 반대 방향으로 회전되어 상기 발전 장치로부터 발생 되는 소음을 줄일 수 있고, 이로 인하여 친환경 고효율 발전할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
또한, 발전 장치의 구조를 단순화시켜 생산성을 향상시킬 수 있으면서, 발전 장치의 사용 운전비용을 현저히 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치의 제1 실시 예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치의 제1 실시 예의 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예의 고정 전기자 수단을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예의 회전계자 수단을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치의 제1 실시 예의 작동 상태를 도시한 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치의 제2 실시 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예의 고정 전기자 수단을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치의 제2 실시 예의 작동 상태를 도시한 작동 상태도
이하, 첨부된 도 1 내지 도 8을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하게 되면 다음과 같다.
상기 도면에 의하면 본 발명은,
하우징(10)의 내부에 설치되는 다수의 고정 전기자 코일(41)가 설치된 고정 전기자 수단(30)과;
고정 전기자 수단(30)의 일측에 구동 BLDC 감속모터 또는 터빈(200)에 의해 일 방향으로 회전하도록 설치된 제1 회전판(60)에 다수의 제1 자력발생 회전계자(70)를 극성이 교번되게 설치한 제1 회전계자 수단(50)과;
고정 전기자 수단(30)의 타측에 제1 회전판(60)과 반대 방향으로 회전하도록 설치된 제2 회전판(110)에 다수의 제2 자력발생 회전계자(120)를 극성이 교번되게 설치한 제2 회전계자 수단(100);으로 구성하여 상기 제1 회전계자 수단(50) 및 제2 회전계자 수단(100)을 저속으로 회전시키더라도 서로 역방향으로 회전하는 제1 회전계자 수단(50)과 제2 회전계자 수단(100)의 자속을 빠르게 쇄교하면서 고정 전기자 수단(30)의 발전 효율이 향상되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 자력발생 회전계자(70)(120)는,
영구 자석 또는 전기적으로 극성을 제어하는 전자석으로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 회전판(60)에 설치된 제1 자력발생 회전계자(70)와, 제2 회전판(110)에 설치된 제2 자력발생 회전계자(120)는 서로 대칭되면서 다른 극성을 이루도록 설치 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 제1 회전판(60)에 설치된 제1 자력발생 회전계자(70)와, 제2 회전판(110)에 설치된 제2 자력발생 회전계자(120)를 구동할 때 큰 토크를 주기 위한 방법으로 구동 BLDC 감속 모터(200) 또는 터빈 장착하여 좌우 양쪽 회전 계자를 저속으로 회전하여 발전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유도 기전력을 발생시키는 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(120)에 따라 제1 실시 예 내지 제2 실시 예로 설명하기로 한다.
◈ 제1 실시 예 ◈
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시 예를 도시한 것으로서,
본 발명의 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(100)는 영구 자석인 것이다.
즉, 쇄교되면서 고정 전기자 수단(30)에 전기를 생성하는 제1 자력발생 회전계자(70)와 제2 자력발생 회전계자(120)는 영구자석으로 이루어진 것이다.
상기 고정 전기자 수단(30)은 도 1과 같이 하우징(10)의 내부에 형성된 고정축(21)의 외주면에 축설된 상태에서 상기 하우징(10)의 내부에 고정되게 설치한다.
상기 고정 전기자 수단(30)은 도 2와 같이 하우징(10)의 내부에 고정되게 설치되는 고정 전기자 코어(40)와, 코일(42)이 권선되며, 상기 고정 전기자 코어(40)에 형성되는 다수의 고정 전기자 코일(41)로 구성한다.
상기 고정 전기자 수단(30)의 양측에는 구동 수단의 회전되는 방향에 따라 서로 반대 방향으로 회전되는 제1 회전계자 수단(50) 및 제2 회전계자 수단(100)을 형성한다.
상기 구동 수단은 회전축(21)이 구비되며, 구동 BLDC 감속모터(200) 내지 터빈으로 이루어지며, 본원 발명에서는 도면에 도시된 바와 같이 회전축(21)이 구비된 구동 BLDC 감속모터(200)를 일예로 설명하기로 한다.
상기 구동 BLDC 감속모터(200)의 회전력을 전달받아 일 방향인 시계 방향으로 회전되는 제1 회전계자 수단(50)은 도 4의 (a)와 같이 회전축(21)의 외주면에 축설되는 제1 회전판(60)을 형성하고, 상기 제1 회전판(60)에는 극성이 교번되게 다수의 제1 자력발생 회전계자(70)를 형성한다.
상기 제1 회전계자 수단(50)과 반대 방향으로 회전되는 제2 회전계자 수단(100)은 도 4의 (b)와 같이 회전축(21)에 축설되는 제2 회전판(110)을 형성하고, 극성이 교번되게 제2 자력발생 회전계자(120)를 상기 제2 회전판(110)에 형성한다.
상기 제1 회전판(60)에 형성되는 제1 자력발생 회전계자(70)와, 제2 회전판(110)에 형성되는 제2 자력발생 회전계자(120)는 도 5의 (a) 내지 (d)와 같이 서로 다른 극성이 대칭되게 형성한다.
즉, 제1 회전판(60)에 구비된 제1 자력발생 회전계자(70)와, 제2 회전판(110)에 구비된 제2 자력발생 회전계자(120)는 도 5의 (a) ~ (d)와 같이 고정 전기자 수단(30)을 중심으로 서로 다른 극성을 이루도록 대칭되게 형성되는 것이다.
따라서, 도 5의 (a) ~ (d)와 같이 제1 회전계자 수단(50)을 구성하고 있는 제1 회전판(60)이 도면상 시계 방향으로 회전하고, 제2 회전계자 수단(100)을 구성하고 있는 제2 회전판(110)이 도면상 반 시계 방향으로 회전 시 서로 다른 극성을 이루는 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(120)는 고정 전기자 코일(41)과 쇄교되면서 고정 전기자 수단(30)에 전기를 생성하도록 하므로서, 종래와 같이 하나의 회전자가 회전되는 발전 장치에 비해 2배 정도의 발전 효율을 극대화시킬 수 있으며, 저속으로 회전되는 제1 회전계자 수단(50) 및 제2 회전계자 수단(100)에 의해 소음을 줄일 수 있고, 발전 장치의 구성을 단순화시켜 유지 보수비용을 현저히 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
◈ 제2 실시 예 ◈
도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시 예를 도시한 것으로서, 동일 구성 요소에 관하여 동일한 도면 부호를 표기하여 중복되는 도면 부호의 설명은 생략하기로 한다.
본원 발명의 제2 실시 예의 제1 자력발생 회전계자(70)와 제2 자력발생 회전계자(120)는 전자석으로 이루어진 것이다.
상기 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(120)에 전원을 공급하는 전원 공급부(150)를 고정 전기자 수단(30)과 연결되게 회전축(21)의 외주면에 축설하고, 제어부(160)를 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(120)와 전원 공급부(150)를 연결되게 형성하여, 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(120)의 극성이 교번되도록 한다.
따라서, 도 8의 (a), (b) 와 같이 제1 자력발생 회전계자(70)가 구비된 제1 회전계자 수단(50)의 제1 회전판(60)이 시계 방향으로 회전하고, 제2 자력발생 회전계자(120)가 구비된 제2 회전계자 수단(100)의 제2 회전판(110)이 반 시계 방향으로 회전되므로서, 제어부(160)에 의해 극성이 교번되는 제1 자력발생 회전계자(70) 및 제2 자력발생 회전계자(120)는 고정 전기자 코일(41) 좌,우측의 제1 회전계자 수단과 제2 회전자가 서로 역방향으로 저속 회전되더라도 고속회전효과가 발생하여 유기 기전력을 쇄교되면서 고정 전기자 수단(30)에 전기를 생성할 수 있으며, 이로 인하여 하나의 회전계자가 일 방향으로 회전되는 종래의 발전 장치에 비해 2배 정도의 발전 효율을 극대화시킬 수 있다.
10: 하우징, 20: 고정축,
21: 회전축, 30: 고정 전기자 수단,
40: 고정 전기자 코어, 41: 고정 전기자 코일,
42: 코일, 50: 제1 회전계자 수단,
60: 제1 회전판, 70: 제1 자력발생체,
100: 제2 회전계자 수단, 110: 제2 회전판,
120: 제2 자력발생 회전계자, 150: 전원 공급부,
160: 제어부, 200: 구동 BLDC 감속모터,

Claims (4)

  1. 하우징(10)의 내부에 설치되는 다수의 고정 전기자 코일(41)가 설치된 고정 전기자 수단(30)과;
    고정 전기자 수단(30)의 일측에 구동 BLDC 감속모터(200) 또는 터빈에 의해 일 방향으로 회전하도록 설치된 제1 회전판(60)에 다수의 제1 자력발생 회전계자(70)를 극성이 교번되게 설치한 제1 회전계자 수단(50)과;
    고정 전기자 수단(30)의 타측에 제1 회전판(60)과 반대 방향으로 회전하도록 설치된 제2 회전판(110)에 다수의 제2 자력발생 회전계자(120)를 극성이 교번되게 설치한 제2 회전계자 수단(100);으로 구성하여 상기 제1 회전계자 수단(50) 및 제2 회전계자 수단(100)을 저속으로 회전시키더라도 서로 역방향으로 회전하는 제1 회전계자 수단(50)과 제2 회전계자 수단(100)의 자속을 빠르게 쇄교하면서 고정 전기자 수단(30)의 발전 효율이 향상되도록 구성한 것을 특징으로 하는 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치.
  2. 청구항 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 자력발생 회전계자(70)(120)는,
    영구 자석 또는 전기적으로 극성을 제어하는 전자석으로 구성한 것을 특징으로 하는 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치.
  3. 청구항 1항 또는 청구항 2 항에 있어서,
    제1 회전판(60)에 설치된 제1 자력발생 회전계자(70)와, 제2 회전판(110)에 설치된 제2 자력발생 회전계자(120)는 서로 대칭되면서 다른 극성을 이루도록 설치 구성한 것을 특징으로 하는 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치.
  4. 청구항 1항에 있어서,
    제1 회전판(60)에 설치된 제1 자력발생 회전계자(70)와, 제2 회전판(110)에 설치된 제2 자력발생 회전계자(120)를 구동할 때 큰 토크를 주기 위한 방법으로 구동 BLDC 감속 모터(200) 또는 터빈을 장착하여 좌우 양쪽 회전 계자를 저속으로 회전하여 발전하는 것을 특징으로 하는 발전기 전기자의 좌우측에 회전계자 장치하여 좌우계자가 서로 역 방향으로 회전하게 한 발전장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102567264B1 (ko) * 2022-10-26 2023-08-17 이옥열 풍력 발전을 이용한 전기 자동차

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