KR20220170005A - 모듈형 다목적 자가발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력을 발생시키는 모듈형 다목적 자가발전기에 관한 것으로, 특히 휴대 가능하면서 필요에 따라 수동력, 풍력 및 수력 중 어느 하나에 의해서 선택적으로 전력을 발생시킬 수 있도록 하기 위하여, 프레임(131)의 양측에서 회전 가능하게 설치되고 둘레부에 다수의 자석(121)이 구비된 한 쌍의 원형 플레이트(120); 상기 프레임(131)에 고정되고 상기 자석(121)과 대응하는 위치에서 환형으로 배치되며 외면에 코일이 권취된 다수의 스테이터(130); 상기 프레임(131)에 고정되고 한 쌍의 상기 원형 플레이트(120)의 각 외측에 배치되며 중심부에 결속수단이 형성된 한 쌍의 발전부 플레이트(140); 로 이루어진 발전 모듈(100)을 포함하고, 상기 원형 플레이트(120)의 중심에 수동으로 회전하는 수동 구동 모듈(200)의 회전 축(231), 풍차 날개(300)가 형성된 풍차 축(310), 수차 날개(400)가 형성된 수차 축(410) 중 어느 하나가 선택적으로 연결 가능하게 된 자가발전기에 관한 것이다.

Description

모듈형 다목적 자가발전기{Modular versatile self-generator}
본 발명은 전력을 발생시키는 발전기에 관한 것으로, 특히 휴대 가능하면서 필요에 따라 수동력, 풍력 및 수력 중 어느 하나에 의해서 선택적으로 전력을 발생시킬 수 있는 모듈형 다목적 자가발전기에 관한 것이다.
일반적으로 발전기는 풍력, 수력, 원자력 및 태양열 등의 역학적 에너지 또는 열전기나 광전효과 등을 이용하여 전기 에너지로 변환하는 기기를 일컫는 것으로, 각종 발전소에 의해 생산된 전기 에너지는 전력선을 통해 다양한 산업시설에 공급되어 각종 시설물이 가동되고, 각 가정으로 전송되어 가전제품과 생활용품을 편리하게 사용할 수 있다. 또한, 소규모의 가전제품이나 휴대용 물품은 대부분 배터리를 전원으로 이용하여 사용하고 있다.
배터리를 사용하는 전자제품은 장소에 구애받지 않고 사용할 수 있는 장점이 있으나, 일정량의 전력을 모두 소비하게 되면 기기가 작동하지 않게 되어, 배터리를 교체하거나 충전을 한 다음 사용해야 한다. 그러나 이동 중이거나 야외와 같이 전력이 공급되지 않는 환경에서는 보조 배터리를 사용하여 충전할 수 있지만, 보조 배터리가 방전되거나 보조 배터리가 없는 경우 충전할 수 없게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 야외나 비상시에 전력을 생산하여 사용할 수 있도록 하는 자가발전 가능한 휴대용 발전기가 다수 제안되어 있으며, 이들은 장소에 구애받지 않고, 다양한 장소에서 사용 가능한 장점이 있다.
휴대용 자가발전기의 예로서, 대한민국 특허공개 제2017-0066777호(특허문헌 1)에서는 수차, 발전기, 배터리를 장착할 수 있게 마련된 몸통부는 물이 발전기, 배터리에 흘러들어가지 않게 하기 위한 케이스가 장착되고, 상기 몸통부가 물의 표면에 부유 수 있게 하는 부유튜브와, 배터리를 고정할 수 있게 지지하는 지지대와, 수차가 몸통에서 이탈되지 않게 하기 위한 수차 이탈 방지대를 포함하는 휴대용 캠핑 수력발전기가 제안된 바 있다.
또 다른 예로서, 대한민국 실용신안등록 제20-0399617호(특허문헌 2)에서는 바람에 따라 회전할 수 있는 회전체와, 저속과 고속에도 일정한 회전을 얻기 위한 감속장치와, 감속장치에서 발전기를 구동하여 필요한 전기를 충전하는 발전 및 충전장치와, 충전용 1차 전지에서 필요한 용도에 따라 사용할 수 있는 출력부로 구성되는 한편, 일측에 수동손잡이가 마련되어 바람이 적은 경우 수동으로도 발전을 가능하게 하는 풍력을 이용한 휴대용 발전장치가 제안된 바 있다.
특허문헌 1 및 2와 같은 휴대용 자가발전기는 간단한 구조와 소형으로 제작되어 휴대하고 다니면서 전력이 공급되지 않는 야외에서 사용할 수 있기는 하나, 발전기를 구동하기 위한 동력원이 수차 또는 회전체에 의존하고 있기 때문에 시냇물이나 하천과 같이 물이 흐르는 장소나 바람이 많이 부는 상황에서만 사용할 수 있는 등, 장소나 날씨에 따라 제한적으로 발전기를 사용할 수 있는 단점이 있다.
물론, 특허문헌 2와 같이 수동 손잡이를 이용하면 발전 가능하기는 하나, 사용자가 계속해서 수동 손잡이를 돌려야 하는 구조이므로 사용이 매우 불편한 문제점을 내포하고 있다.
1. 대한민국 특허공개 제2017-0066777호 공개특허공보 2. 대한민국 실용신안등록 제20-0399617호 등록실용신안공보
본 발명은 상기의 종래 기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 구조이면서 소형으로 제작하여 휴대성을 향상시킬 수 있고, 주변 환경에 따라 발전기의 구동원을 풍력, 수력 또는 수동력 중 적절히 선택할 수 있으며, 나아가 수동력을 이용하는 경우 사용자가 적은 힘으로 편리하게 구동할 수 있도록 하는 모듈형 다목적 자가발전기를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발전 모듈과 수동 구동 모듈, 풍차 및 수차를 일정 규격으로 모듈화하여 상호 쉽게 착탈 가능하게 하면서 다수의 발전 모듈을 상호 연결 가능한 구조로 하여 발전량을 자유롭게 증가시킴은 물론 필요에 따라 풍력이나 수력을 임의로 증가시킬 수 있도록 하는 모듈형 다목적 자가발전기를 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자가발전기는, 프레임의 양측에서 회전 가능하게 설치되고 둘레부에 다수의 자석이 구비된 한 쌍의 원형 플레이트; 상기 프레임에 고정되고 상기 자석과 대응하는 위치에서 환형으로 배치되며 외면에 코일이 권취된 다수의 스테이터; 상기 프레임에 고정되고 한 쌍의 상기 원형 플레이트의 각 외측에 배치되며 중심부에 결속수단이 형성된 한 쌍의 발전부 플레이트; 로 이루어진 발전 모듈을 포함하고, 상기 원형 플레이트의 중심에 수동으로 회전하는 수동 구동 모듈의 회전 축, 풍차 날개가 형성된 풍차 축, 수차 날개가 형성된 수차 축 중 어느 하나가 선택적으로 연결 가능하게 된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시 예로서, 한 쌍의 상기 원형 플레이트의 중심에 상기 프레임을 관통하는 발전부 축이 구비되고, 상기 발전부 축의 양단부에 상기 회전 축, 풍차 축, 수차 축 중 어느 하나의 단부가 연결될 수 있다.
상기 결속수단은, 한 쌍의 상기 발전부 플레이트 중 어느 하나에 구비된 결속 블럭과, 다른 하나에 구비된 결속 공간을 포함하고, 상기 결속 블럭과 결속 공간이 상호 대응하는 크기를 가짐으로써 다수 개의 상기 발전 모듈이 상호 연결 가능하게 될 수 있다.
여기서 상기 결속 블럭의 외주면에 적어도 하나의 고정 돌기가 구비되고, 상기 결속 공간의 내주면에는 상기 고정 돌기와 대응하는 크기의 고정 홈이 형성될 수 있다.
상기 발전부 축의 양단부의 각 중심에 축 홀이 형성되고, 상기 축 홀의 내주면에 길이 방향으로 키 홈이 형성되며, 상기 회전 축, 풍차 축 및 수차 축의 단부에는 각각 상기 키 홈에 내입되는 키가 구비어 동력이 전달되게 하거나,
상기 발전부 축의 양단부 및 상기 회전축, 풍차 축, 수차 축의 각 단부에 요철면이 형성되어 각 요철면이 상호 맞물려 동력이 절달되게 할 수 있다.
상기 수동 구동 모듈은, 로프가 감긴 풀리를 포함하고, 상기 풀리의 일측에는 스파이럴 스프링이 내입된 하우징이 구비되며, 상기 풀리의 타측에는 상기 회전 축과 연결된 클러치부가 구비됨으로써 상기 클러치부에 의해 상기 로프의 수동 당김 및 당김 해제의 반복을 통한 상기 풀리의 양방향 회전을 상기 회전 축의 단방향 회전으로 전환되게 할 수 있다.
더 구체적으로 상기 수동 구동 모듈은, 상기 하우징 및 클러치부의 각 외측에 배치된 한 쌍의 구동부 플레이트를 더 포함하고, 상기 스파이럴 스프링의 외측 단부는 상기 하우징에 연결되며, 상기 스파이럴 스프링의 내측 단부는 상기 하우징 측 구동부 플레이트의 내측 면에 형성된 고정 축에 연결됨으로써 상기 풀리가 상기 로프의 당김 방향으로 회전시 상기 스파이럴 스프링이 압축되고, 상기 로프의 당김 해제시 상기 스파이럴 스프링의 복원탄성력에 의해 상기 풀리가 역회전 가능하다.
이를 위해 상기 클러치부는, 상기 풀리와 연결되고 외주면에 대 공동과 소 공동 영역이 형성된 구동 회전자와, 상기 회전 축에 연결되고 내주면이 상기 구동 회전자의 외주면에 배치된 환형의 종동 회전자와, 상기 대 공동과 소 공동으로 이동 가능하게 마련된 커넥터를 포함함으로써 상기 풀리가 상기 로프의 당김 방향으로 회전시 상기 커넥터가 상기 소 공동에 내입되어 상기 커넥터를 매개로 상기 구동 회전자와 종동 회전자를 연결하게 되고, 상기 로프의 당김 해제시 상기 커넥터는 상기 소 공동에서 분리되게 할 수 있다.
또한, 상기 클리치부 측 구동부 플레이트의 외면 중 상기 회전 축이 위치한 중심부에는 상기 발전 모듈의 결속 블럭이 내입되는 수동 구동 모듈의 결속 공간이 형성되고, 상기 수동 구동 모듈의 결속 공간의 내주면에는 상기 발전 모듈의 고정 돌기가 내입되는 수동 구동 모듈의 고정 홈이 형성될 수 있다.
또한, 상기 풀리의 외주면에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 플랜지가 형성되어 상기 로프가 상기 각 플랜지 사이에 감기고, 상기 로프의 일측 단부는 상기 하우징 측 플랜지에 형성된 로프 관통홀을 관통하여 상기 하우징의 로프 고정부에 고정되며, 상기 로프의 타측 단부는 한 쌍의 상기 구동부 플레이트 사이에 형성된 벽부를 관통하고 단부에 핸들이 구비될 수 있다.
여기서 상기 벽부 중 2개소에 결속 홈이 형성되고, 상기 핸들에는 상기 결속 홈에 내입되는 결속 돌기가 구비되어 상기 핸들을 상기 벽부에 고정할 수 있다.
본 발명의 모듈형 다목적 자가 발전기에 따르면, 발전부가 모듈화된 간단한 구조이면서 소형으로 제작되어 휴대성이 극대화되고, 주변 환경에 따라 발전기의 구동원을 풍력, 수력 또는 수동력 중 임의로 선택하여 적용 가능하기 때문에 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 전력을 생산할 수 있으며, 나아가 수동력을 이용하는 경우에도 사용자가 적은 힘으로 편리하게 수동 구동모듈을 구동시킬 수 있게 되어 사용자의 만족도를 대폭 향상시킬 수 있는 작용효과를 가진다.
게다가, 발전 모듈 다수 개를 상호 연결하거나 풍차 또는 수차의 수량을 증가시킬 수 있는 구조이므로 1개의 구동원에 의해서 다수 개의 발전 모듈을 동시에 구동시켜서 발전량을 늘리거나 풍력이나 수력을 늘릴 수 있게 되어 사용 확장성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈의 요부 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자가 발전기의 수동 구동 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 4의 B-B선을 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자가 발전기의 수동 구동 모듈의 요부(풀리)의 정면도이다.
도 7은 도 6의 C-C선을 절개한 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 D-D선을 절개한 단면도로서 클리치부의 동력 전달 과정을 순차적으로 보인 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 수동 구동 모듈의 분리 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 수동 구동 모듈이 결합된 조립 사시도로서, 수동으로 구동하는 상태를 나타낸 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 풍차 날개가 결합된 조립 사시도로서, 풍력으로 구동하는 상태를 나타낸 것이다.
도 14는 도 13의 변형 사용 상태를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 수차 날개가 결합된 조립 사시도로서, 수력으로 구동하는 상태를 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 자가 발전기 중 발전부 축의 변형 예를 보인 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 이하에서는 본 발명의 바람직한 양태를 예시하고, 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 양태에만 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'된다는 것은 '직접적으로 연결'되거나 어떠한 요소를 두고 '간접적으로 연결'된 경우를 포함하며, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아닌, 다른 구성요소가 추가될 수 있는 것을 의미한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지닌 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 절개한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈의 요부 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하는 바와 같이 본 발명의 자가발전기의 발전 모듈(100)은, 발전부 축(110), 한 쌍의 원형 플레이트(120), 한 쌍의 상기 원형 플레이트(120) 사이에 배치되는 스테이터(130) 및 한 쌍의 상기 원형 플레이트(120)의 외측에 배치되는 한 쌍의 발전부 플레이트(140)를 포함한다.
발전부 축(110)은, 프레임(131)의 중심부분을 관통하여 회전 가능하게 마련된 것으로, 발전부 축(110)의 양쪽 단부에는 중심부에 축 홀(111)이 형성된다.
한 쌍의 원형 플레이트(120)는 발전부 축(110)의 외주면에서 일정 거리 이격 설치되어 발전부 축(110)과 함께 회전 가능하게 되고, 그의 둘레부분에는 다수의 자석(121)이 구비된다.
스테이터(130)는 한 쌍의 원형 플레이트(120) 사이에 배치된 프레임(131)에 고정된 것으로, 자석(121)과 대응하는 위치에서 다수 개가 환형으로 배치되며, 스테이터(130)의 외면에는 코일(미도시)이 감겨 있다.
이에 따라, 상기 원형 플레이트(120)가 외부의 구동력에 의해서 발전부 축(110)을 중심으로 회전하면, 스테이터(130)들의 양쪽에서 자석(121)이 회전하면서 전력이 생성된다.
한 쌍의 발전부 플레이트(140)는 한 쌍의 원형 플레이트(120)의 각 외측에 배치되고, 발전부 플레이트(140) 한 쌍은 그 사이에 배치된 다수의 연결 부재(141)를 통해 서로 연결되며, 상기 연결 부재(141)가 상기 프레임(131)의 외주면에 고정됨으로써 발전부 플레이트(140)가 프레임(131)에 고정될 수 있다.
이때 발전부 플레이트(140)의 각 외면에서 발전부 축(110)이 위치한 중심부에는 결속수단이 형성될 수 있으며, 상기 결속수단에 의해서 발전 모듈(100) 다수 개를 상호 연결하거나, 후술하는 수동 구동 모듈(200)을 발전 모듈(100)에 결속할 수 있다.
한편, 발전부 축(110)의 양쪽 단부에 형성된 축 홀(111)에 수동으로 회전하는 수동 구동 모듈(200)의 회전 축(231)(도 4 참조), 풍차 날개(300)가 형성된 풍차 축(310)(도 13 참조), 수차 날개(400)가 형성된 수차 축(410)(도 15 참조) 중 어느 하나가 선택적으로 연결될 수 있다.
또한, 축 홀(111)의 내주면에 길이 방향으로 키 홈(112)이 더 형성될 수 있고, 이에 대응하여 상기 회전 축(231)외 외주면에는 키 홈(112)에 내입되는 키(232)가 구비되어 회전 축(231)의 회전시 발전부 축(110)이 연동하여 회전되게 할 수 있다.
마찬가지로 풍차 축(310) 및 수차 축(410)의 단부 외주면에도 키 홈(112)에 내입되는 키(232)가 형성될 수 있으며, 또는 풍차 축(310) 및 수차 축(410)의 단부는 축 홀(111) 및 키 홈(112)에 내입되는 별도의 구조물을 매개로 발전부 축(110)에 연결될 수 있다.
상기 발전부 플레이트(140)의 각 외면에 형성된 결속수단은, 한 쌍의 발전부 플레이트 중 어느 하나에 구비된 결속 블럭(142)과, 다른 하나에 구비된 결속 공간(144)일 수 있으며, 결속 블럭(142)과 결속 공간(144)은 상호 대응하는 크기를 가지도록 하여 다수 개의 발전 모듈(100)이 상호 연결(도 14 참조)될 수 있다.
여기서 다수 개의 발전 모듈(110)이 상호 연결될 때 각 발전 모듈(110)의 결속시 회전을 방지하기 위해 결속 블럭(142)과 결속 공간(144)은 사각형이나 다각형으로 이루어질 수 있으며, 도시한 바와 같이 결속 블럭(142)이 환형이고, 결속 공간(144)이 원형인 경우, 결속 블럭(142)의 외주면에 적어도 하나의 고정 돌기(143)가 구비되는 한편, 결속 공간(144)의 내주면에는 고정 돌기(143)와 대응하는 크기의 고정 홈(145)이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 자가 발전기의 수동 구동 모듈의 사시도이고, 도 5는 도 4의 B-B선을 절개한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자가 발전기의 수동 구동 모듈의 요부(풀리)의 정면도이고, 도 7은 도 6의 C-C선을 절개한 단면도이며, 도 8 내지 도 10은 도 7의 D-D선을 절개한 단면도로서 클리치부의 동력 전달 과정을 순차적으로 보인 것이다.
도 4 내지 도 10을 참조하는 바와 같이, 수동 구동 모듈(200)은 풀리(210), 로프(220), 회전 축(231)과 직결된 종동 회전자(230) 및 한 쌍의 구동부 플레이트(240)를 포함하고, 이때 로프(220)는 풀리(210)에 감겨 있고, 풀리(210)의 일측에는 스파이럴 스프링(250)이 내입된 하우징(212)이 구비되며, 풀리(210)의 타측에는 회전 축(231)과 연결된 클러치부가 구비된다.
또한, 풀리(210)의 외주면에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 플랜지(211)가 형성되어 로프(220)가 각 플랜지(211) 사이에 감기고, 이때 로프(220)의 일측 단부는 하우징(212) 측 플랜지(211)에 형성된 로프 관통홀(211b)을 관통하여 하우징(212)의 로프 고정부(211a)에 고정되는 한편, 로프(220)의 타측 단부는 한 쌍의 구동부플레이트(240) 사이에 형성된 벽부(245)를 관통하고 그 단부에 핸들(221)이 구비된다.
상기 수동 구동 모듈(200)은 사용자가 로프(220)를 당기거나 당김 해제를 반복할 때 풀리(210)가 양방향 회전하게 하고, 클러치부를 통해 회전 축(231)이 단(일)방향 회전으로 전환되도록 한 것으로, 양방향 회전을 단(일)방향 회전으로 전환하기 위해 하우징(212) 및 클러치부의 각 외측에는 각각 구동부 플레이트(240)가 구비된다
더 구체적으로, 하우징(212) 측 구동부 플레이트(240)의 내측 면 중심부에는 고정 축(242)이 연결되고, 이때 나사선형의 스파이럴 스프링(250)의 외측 단부가 하우징(212)에 연결되고, 스파이럴 스프링(250)의 내측 단부는 고정 축(242)에 고정된다(도 7 참조).
이에 따라 풀리(210)가 로프(220)를 당기는 방향으로 회전시 스파이럴 스프링(250)이 압축되고, 로프(220)의 당김 해제시 스파이럴 스프링(250)의 복원 탄성력에 의해 풀리(210)는 역회전할 수 있다. 즉 사용자가 로프(220)를 당긴 후 로프(220)를 놓으면 풀리(210)가 정/역회전을 반복하게 된다.
상기 클러치부는, 풀리(210)가 양방향으로 회전(정/역회전)할 때 어느 한 방향으로의 회전시에만 회전 축(231)으로 동력이 전달되게 하고, 반대 방향으로 회전시에는 동력 전달을 해제하도록 마련된 것이다.
이를 위해 도 8을 참조하는 바와 같이 클러치부는 구동 회전자(213), 종동 회전자(230) 및 커넥터(260)를 포함한다.
구동 회전자(213)는 풀리(210)와 직결되어 풀리(210)와 함께 정/역회전 가능하게 마련되고, 그 외주면에는 대 공동(214)과 소 공동(215) 영역이 형성되며, 대 공동(214)과 소 공동(215)은 상호 연결된 형태로 되어 구동 회전자(213)의 외주면에 다수 개 형성될 수 있다.
종동 회전자(230)는 환형으로서 회전 축(231)과 직결되고, 그 내주면이 구동 회전자(213)의 외주면에 배치된다. 즉 종동 회전자(230)의 내주면에 구동 회전자(213)가 내입된다.
커넥터(260)는 원형의 링 또는 원반 형태로서 대 공동(214)과 소 공동(215)이 이루는 공동에 내입되어 대 공동(214)과 소 공동(215) 영역으로 자유롭게 이동 가능하게 마련된다.
도 9를 참조하는 바와 같이 풀리(210)가 로프(220)의 당김 방향으로 회전시 풀리(210)와 직결된 구동 회전자(213)가 회전하게 되고, 이에 따라 커넥터(260)가 소 공동(215)에 내입되어 그 외주면이 소 공동(215)의 내주면 및 종동 회전자(230)의 내주면과 동시에 접촉되면서 커넥터(260)를 매개로 구동 회전자(213)와 종동 회전자(230)를 상호 연결함으로써 종동 회전자(230)가 구동 회전자(213)와 동일한 방향으로 회전하며, 연속해서 종동 회전자(230)와 직결된 회전 축(231)이 회전할 수 있다.
반대로, 도 10을 참조하는 바와 같이 로프(220)의 당김을 해제하면 스파이럴 스프링(250)의 복원 탄성력에 의해 구동 회전자(213)가 역회전하면서 커넥터(260)가 소 공동(215)으로부터 분리되어 대 공동(214)에 머물게 되고, 이때 구동 회전자(213)와 종동 회전자(230)의 연결이 해제되어 종동 회전자(230)는 관성력에 의해 본래 회전하는 방향, 즉 로프(220)를 당김에 의해 회전하던 방향으로 계속해서 회전하게 된다.
따라서, 사용자가 로프(220)를 당기고 놓는 동작을 반복하면, 도 9 및 도 10의 상태가 반복되면서 회전 축(231)이 연속해서 단(일)방향으로 회전할 수 있다.
한편, 수동 구동 모듈(200)을 발전 모듈(100)에 결속시키기 위해 클러치부 측 구동부 플레이트(240)의 외면 중 회전 축(231)이 위치한 중심부에는 발전 모듈(100)의 결속 블럭(142)이 내입되는 수동 구동 모듈(200)의 결속 공간(243)이 형성되는 한편, 수동 구동 모듈(200)의 결속 공간(243)의 내주면에는 발전 모듈(100)의 고정 돌기(143)가 내입되는 수동 구동 모듈(200)의 고정 홈(244)이 형성될 수 있다.
상기 수동 구동 모듈(200)을 사용하지 않을 경우, 스파이럴 스프링(250)의 탄성력에 의해서 로프(220)가 풀리(210)에 감긴 상태가 되고, 그에 따라 핸들(221)이 벽부(245)에 접하게 되는데, 이때 핸들(221)이 움직이지 않도곡 고정하기 위해 벽부 중 2개소에 결속 홈(246)이 형성되고, 핸들(221)에는 결속 홈(246)에 내입되는 결속 돌기(222)가 구비될 수 있다(도 4 및 도 12 참조).
도 11은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 수동 구동 모듈의 분리 사시도이고, 도 12는 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 수동 구동 모듈이 결합된 조립 사시도로서, 수동으로 발전 모듈(100)을 구동하는 상태를 나타낸 것이다.
도 11 및 도 12를 참조하는 바와 같이, 발전 모듈(100)과 수동 구동 모듈(200)이 상호 결속되면 수동 구동 모듈(200)의 회전 축(231)과 발전 모듈(100)의 발전부 축(110)이 상호 연결되며, 그에 따라 사용자가 로프(220)를 당기거나 풀면, 앞서 설명한 작용에 의해서 회전 축(231)의 단(일)방향 회전 동력이 발전부 축(110)으로 전달되어 발전 모듈(100)에서 전력이 생산된다.
도 13은 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 풍차 날개가 결합된 조립 사시도로서, 풍력으로 구동하는 상태를 나타낸 것이고, 도 14는 도 13의 변형 사용 상태를 나타낸 것이다.
도 13 및 도 14를 참조하는 바와 같이, 발전 모듈(100)의 발전부 축(110)에 풍차 날개(300)의 풍차 축(310)이 연결되면, 풍력에 의해서 풍차 축(310)이 회전하여 발전부 축(110)을 회전시킬 수 있으며, 이때 발전 모듈(100) 다수 개를 연결하면, 하나의 풍차 날개(300)로 다수의 발전 모듈(100)을 동시에 구동하여 발전량을 증가시킬 수 있다. 또한, 도시하지는 았았으나, 발전 모듈(100)의 발전부 축(110) 양단부에 각각 풍차 날개(300)를 설치하면 바람이 약하게 불더라도 2개의 풍차 날개(300)를 통해 발전 모듈(100)을 구동할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 자가 발전기의 발전 모듈과 수차 날개가 결합된 조립 사시도로서, 수력으로 구동하는 상태를 나타낸 것이다.
도 15를 참조하는 바와 같이, 발전 모듈(100)의 발전부 축(110)에 수차 날개(400)의 수차 축(310)이 연결되면, 수력에 의해서 수차 축(410)이 회전하여 발전부 축(110)을 회전시킬 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 자가 발전기 중 발전부 축의 변형 예를 보인 사시도이다.
전술한 발전 모듈(100)과 수동 구동 모듈(200)의 연결부분은 발전부 축(110)의 축 홀(111)과 회전 축(231)이 각각 키 홈(112)과 키(232)를 통해 결합되어 동력이 전달되는 구조를 예시하였으나, 상기 발전부 축(110)과 회전 축(231)의 연결 부분은 도 16을 참조하는 바와 같이 변형될 수 있다.
즉, 도 16에서 예시한 바와 같이 발전부 축(110)의 단부 및 회전 축(231)의 단부에 각각 요철면(113,233)이 형성되어 각 요철면(113,233)이 서로 맞물려서 회전 동력을 전달할 수 있다. 물론 요철면(233)을 갖는 회전 축(231) 구조는 수동 구동 모듈(200)에 적용되는 것 외에, 풍차 축(310)과 수차 축(410)에도 적용될 수 있는 바, 결국 본 발명에서 발전 모듈(100)과 수동 구동 모듈(200)의 동력 전달 구조를 비롯하여 발전 모듈(100)에 대한 풍차(300)와 수차(400)의 각 동력 전달 구조는 공지의 다양한 방식의 동력 전달 구조가 적용될 수 있는 것이다.
이와 같이 상술한 설명은 본 발명의 기술 사상을 보인 한정된 실시 예에 따라 설명하였으나, 본 발명은 특정의 실시 예나 형상 및 수치에 한정되지 아니하며, 실시 예들의 구성요소 일부를 변경, 혼합하는 등, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형 가능하고, 그러한 수정 및 변형 실시는 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100... 발전 모듈 110... 발전부 축 111... 축 홀
112... 키 홈 113... 요철면
120... 원형 플레이트 121... 자석
130... 스테이터 131... 프레임 140... 발전부 플레이트
141... 연결 부재 142... 결속 블럭 143... 고정 돌기
144... 결속 공간 145... 고정 홈
200... 수동 구동 모듈 210... 풀리 211... 플랜지
211a... 로프 고정부 211b... 로프 관통홀 212... 하우징
213... 구동 회전자 213a... 구동 회전자 축홀 214... 대 공동
215... 소 공동 220... 로프 221... 핸들
222... 결속 돌기 230... 종동 회전자
231... 회전 축 232... 키
233... 요철면 240... 구동부 플레이트
241... 연결 부재 242... 고정 축 243... 결속 공간
244... 고정 홈 245... 벽부 246... 결속 홈
250... 스파이럴 스프링 260... 커넥터
300... 풍차 날개 310... 풍차 축
400... 수차 날개 410... 수차 축

Claims (11)

  1. 프레임의 양측에서 회전 가능하게 설치되고 둘레부에 다수의 자석이 구비된 한 쌍의 원형 플레이트;
    상기 프레임에 고정되고 상기 자석과 대응하는 위치에서 환형으로 배치되며 외면에 코일이 권취된 다수의 스테이터;
    상기 프레임에 고정되고 한 쌍의 상기 원형 플레이트의 각 외측에 배치되며 중심부에 결속수단이 형성된 한 쌍의 발전부 플레이트;
    로 이루어진 발전 모듈을 포함하고,
    상기 원형 플레이트의 중심에 수동으로 회전하는 수동 구동 모듈의 회전 축, 풍차 날개가 형성된 풍차 축, 수차 날개가 형성된 수차 축 중 어느 하나가 선택적으로 연결 가능하게 된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    한 쌍의 상기 원형 플레이트의 중심에 상기 프레임을 관통하는 발전부 축이 구비되고, 상기 발전부 축의 양단부에 상기 회전 축, 풍차 축, 수차 축 중 어느 하나의 단부가 연결되는 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 결속수단은, 한 쌍의 상기 발전부 플레이트 중 어느 하나에 구비된 결속 블럭과, 다른 하나에 구비된 결속 공간을 포함하고, 상기 결속 블럭과 결속 공간이 상호 대응하는 크기를 가짐으로써 다수 개의 상기 발전 모듈이 상호 연결 가능하게 된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 결속 블럭의 외주면에 적어도 하나의 고정 돌기가 구비되고, 상기 결속 공간의 내주면에는 상기 고정 돌기와 대응하는 크기의 고정 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 발전부 축의 양단부의 각 중심에 축 홀이 형성되고, 상기 축 홀의 내주면에 길이 방향으로 키 홈이 형성되며, 상기 회전 축, 풍차 축 및 수차 축의 단부에는 각각 상기 키 홈에 내입되는 키가 구비어 동력이 전달되게 하거나,
    상기 발전부 축의 양단부 및 상기 회전축, 풍차 축, 수차 축의 각 단부에 요철면이 형성되어 각 요철면이 상호 맞물려 동력이 절달되게 한 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수동 구동 모듈은, 로프가 감긴 풀리를 포함하고, 상기 풀리의 일측에는 스파이럴 스프링이 내입된 하우징이 구비되며, 상기 풀리의 타측에는 상기 회전 축과 연결된 클러치부가 구비됨으로써 상기 클러치부에 의해 상기 로프의 수동 당김 및 당김 해제의 반복을 통한 상기 풀리의 양방향 회전을 상기 회전 축의 단방향 회전으로 전환되게 한 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 수동 구동 모듈은, 상기 하우징 및 클러치부의 각 외측에 배치된 한 쌍의 구동부 플레이트를 더 포함하고, 상기 스파이럴 스프링의 외측 단부는 상기 하우징에 연결되며, 상기 스파이럴 스프링의 내측 단부는 상기 하우징 측 구동부 플레이트의 내측 면에 형성된 고정 축에 연결됨으로써 상기 풀리가 상기 로프의 당김 방향으로 회전시 상기 스파이럴 스프링이 압축되고, 상기 로프의 당김 해제시 상기 스파이럴 스프링의 복원탄성력에 의해 상기 풀리가 역회전 가능하게 된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 클러치부는, 상기 풀리와 연결되고 외주면에 대 공동과 소 공동 영역이 형성된 구동 회전자와, 상기 회전 축에 연결되고 내주면이 상기 구동 회전자의 외주면에 배치된 환형의 종동 회전자와, 상기 대 공동과 소 공동으로 이동 가능하게 마련된 커넥터를 포함함으로써 상기 풀리가 상기 로프의 당김 방향으로 회전시 상기 커넥터가 상기 소 공동에 내입되어 상기 커넥터를 매개로 상기 구동 회전자와 종동 회전자를 연결하게 되고, 상기 로프의 당김 해제시 상기 커넥터는 상기 소 공동에서 분리되게 한 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 클리치부 측 구동부 플레이트의 외면 중 상기 회전 축이 위치한 중심부에는 상기 발전 모듈의 결속 블럭이 내입되는 수동 구동 모듈의 결속 공간이 형성되고, 상기 수동 구동 모듈의 결속 공간의 내주면에는 상기 발전 모듈의 고정 돌기가 내입되는 수동 구동 모듈의 고정 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 풀리의 외주면에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 플랜지가 형성되어 상기 로프가 상기 각 플랜지 사이에 감기고, 상기 로프의 일측 단부는 상기 하우징 측 플랜지에 형성된 로프 관통홀을 관통하여 상기 하우징의 로프 고정부에 고정되며, 상기 로프의 타측 단부는 한 쌍의 상기 구동부 플레이트 사이에 형성된 벽부를 관통하고 단부에 핸들이 구비된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 벽부 중 2개소에 결속 홈이 형성되고, 상기 핸들에는 상기 결속 홈에 내입되는 결속 돌기가 구비되어 상기 핸들을 상기 벽부에 고정 가능하게 된 것을 특징으로 하는 자가발전기.
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