KR20240046957A - 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고정자 권선코일과 회전자 영구자석 간의 전자기 유도를 적용한 디스크타입의 코어리스 발전모듈을 무부하 상태에서 안정적으로 성능 시험할 수 있는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 관한 것이다.
본 발명은, 원형 판재의 중심으로부터 이격된 일정 회전반경에 복수개의 권선코일들이 등 간격으로 내재되어 있는 고정자 스테이터; 원형 판재의 일측면에 부착되어 마주하는 복수개의 영구자석들이 상기 권선코일과 동일한 회전반경을 따라 등 간격으로 부착되어 있는 회전자 로터;를 포함하여, 상기 스테이터 권선코일 양측에서 작용하는 상기 로터 영구자석의 자기력 변화에 따라 상기 권선코일에 유도기전력이 발생토록 된 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 있어서, 상기 스테이터와, 상기 스테이터 양측면에 대칭으로 구비되어 상기 권선코일에 영구자석이 근접하는 한쌍의 로터로 이루어진 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈을 구비하고, 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈 중심부에 삽입되어 상기 로터 샤프트구멍에 결합되는 샤프트; 상기 스테이터의 둘레면에 방사상으로 형성된 고정부 볼트구멍을 관통하여 중심선 방향으로 연장 형성되고 나사산을 따라 이동하는 복수개의 제 1 및 제 2 고정너트가 각각 2개씩 한쌍으로 구비되며 중간부의 상기 제 1 고정너트가 상기 고정부의 볼트구멍 양측면에 밀착하여 상기 스테이터를 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 스테이터볼트; 상기 스테이터의 중앙 통공을 통해서 양측 단부가 양측 로터볼트구멍을 관통하여 상기 로터 외측으로 노출되고 제 3 고정너트로 체결 고정되는 로터볼트; 상기 샤프트에 끼워지고 일측면 플랜지를 상기 로터 외측면에 밀착시켜 상기 로터볼트가 관통하고 제 3 고정너트로 체결되며 샤트트 중심방향 직각볼트를 상기 샤프트 표면에 밀착 고정시켜 상기 로터를 샤프트에 결합시키는 조인트; 상기 로터볼트에 끼워진 채 양측 단부가 상기 스테이터 양측의 로터 내측면에 밀착되어 상기 로터 사이의 간격을 유지하는 스페이서; 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈의 상기 로터와 인접하는 다른 상기 로터 사이에 투입되는 자성체; 상기 제 1 및 제 2 발전모듈 외측에 수직으로 이격 설치되고 상기 스테이터볼트 양측 단부가 가장자리 스테이터볼트구멍을 관통하여 노출되고 상기 스테이터볼트의 단부에 위치한 한쌍의 제 2 고정너트가 양측면에 밀착 고정되며, 상기 샤프트의 양단부가 중심부의 샤프트구멍을 통해 외측면 리테이너에 결합하여 아이들(IDLE) 상태로 회전 가능하도록 지지되며 저면에는 베이스플레이트가 수평으로 형성된 수직플레이트; 상기 수직플레이트 하단에 결합하여 수평으로 구비되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 일측에 설치되어 회전동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부의 회전동력을 상기 샤프트로 전달하는 동력전달부; 상기 권선코일의 출력단자에 전선으로 연결되어 발전량을 표시하는 디스플레이; 상기 권선코일의 출력단자에 전선으로 연결되는 충전형 배터리;를 포함하고, 상기 샤프트 장착하여 상기 발전모듈에서 발생되는 전기에너지 발전량을 상기 디스플레이를 통해 식별할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 원형 판재의 중심으로부터 이격된 일정 회전반경에 복수개의 권선코일들이 등 간격으로 내재되어 있는 고정자 스테이터; 원형 판재의 일측면에 부착되어 마주하는 복수개의 영구자석들이 상기 권선코일과 동일한 회전반경을 따라 등 간격으로 부착되어 있는 회전자 로터;를 포함하여, 상기 스테이터 권선코일 양측에서 작용하는 상기 로터 영구자석의 자기력 변화에 따라 상기 권선코일에 유도기전력이 발생토록 된 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 있어서, 상기 스테이터와, 상기 스테이터 양측면에 대칭으로 구비되어 상기 권선코일에 영구자석이 근접하는 한쌍의 로터로 이루어진 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈을 구비하고, 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈 중심부에 삽입되어 상기 로터 샤프트구멍에 결합되는 샤프트; 상기 스테이터의 둘레면에 방사상으로 형성된 고정부 볼트구멍을 관통하여 중심선 방향으로 연장 형성되고 나사산을 따라 이동하는 복수개의 제 1 및 제 2 고정너트가 각각 2개씩 한쌍으로 구비되며 중간부의 상기 제 1 고정너트가 상기 고정부의 볼트구멍 양측면에 밀착하여 상기 스테이터를 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 스테이터볼트; 상기 스테이터의 중앙 통공을 통해서 양측 단부가 양측 로터볼트구멍을 관통하여 상기 로터 외측으로 노출되고 제 3 고정너트로 체결 고정되는 로터볼트; 상기 샤프트에 끼워지고 일측면 플랜지를 상기 로터 외측면에 밀착시켜 상기 로터볼트가 관통하고 제 3 고정너트로 체결되며 샤트트 중심방향 직각볼트를 상기 샤프트 표면에 밀착 고정시켜 상기 로터를 샤프트에 결합시키는 조인트; 상기 로터볼트에 끼워진 채 양측 단부가 상기 스테이터 양측의 로터 내측면에 밀착되어 상기 로터 사이의 간격을 유지하는 스페이서; 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈의 상기 로터와 인접하는 다른 상기 로터 사이에 투입되는 자성체; 상기 제 1 및 제 2 발전모듈 외측에 수직으로 이격 설치되고 상기 스테이터볼트 양측 단부가 가장자리 스테이터볼트구멍을 관통하여 노출되고 상기 스테이터볼트의 단부에 위치한 한쌍의 제 2 고정너트가 양측면에 밀착 고정되며, 상기 샤프트의 양단부가 중심부의 샤프트구멍을 통해 외측면 리테이너에 결합하여 아이들(IDLE) 상태로 회전 가능하도록 지지되며 저면에는 베이스플레이트가 수평으로 형성된 수직플레이트; 상기 수직플레이트 하단에 결합하여 수평으로 구비되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 일측에 설치되어 회전동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부의 회전동력을 상기 샤프트로 전달하는 동력전달부; 상기 권선코일의 출력단자에 전선으로 연결되어 발전량을 표시하는 디스플레이; 상기 권선코일의 출력단자에 전선으로 연결되는 충전형 배터리;를 포함하고, 상기 샤프트 장착하여 상기 발전모듈에서 발생되는 전기에너지 발전량을 상기 디스플레이를 통해 식별할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 디스크타입 코어리스 발전모듈에 관한 것으로, 고정자 권선코일과 회전자 영구자석 간의 전자기 유도를 적용한 디스크타입의 코어리스 발전모듈을 무부하 상태에서 안정적으로 성능 시험할 수 있는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 관한 것이다.
일반적으로 코어리스 발전기(CORELESS GENERATOR)는 권선코일이 내재된 고정자(스테이터)와 영구자석이 부착된 회전자(로터)를 구비하고 영구자석의 자기력 변화에 의해 권선코일에 유도기전력이 발생하여 전기에너지를 발생하게 된다.
근자에 들어 코어리스 발전기의 우수한 성능 및 효율성 향상에 따른 생산량 증가와 함께 공급량이 급증하고 있으며, 풍력발전기를 비롯한 각종 산업분야 전반으로 무분별하게 널리 보급되어 있어 제품 성능검증은 물론 각별한 품질관리가 요구된다.
기존의 코어리스 발전기에 관한 선행기술(특허문헌)로는 국내 공개특허공보 제10-2013-0077462호(공개일자 2013년07월09일), '방열효과가 향상된 코어리스 고정자 구비 에이에프피엠 발전기' 등이 널리 공지되어 있으며, 이를 참조하면 좀더 쉽게 이해가 될 것이다.
본 발명의 목적은 각종 디스크타입 코어리스 발전모듈은 제품 사양이나 디자인, 권선코일의 갯수 또는 권선형태, 영구자석의 갯수 또는 모양별로 다양하게 구비되는데, 이 디스크타입 코어리스 발전모듈을 하나 또는 복수개로 구동 샤프트에 장착하고 자동(전동모터) 또는 수동(페달) 방식으로 동작시켜 동시에 성능 시험할 수 있도록 된 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 의해 성능시험{발전용량, 부하(LOAD) 등}을 위해 인력(人力)으로 구동하는 수동구동방식(페달)을 제공함과 함께 페달 운동량에 상응하는 전기에너지 발전이 가능한 싸이클링(CYCLING)방식의 친환경 하이브리드(HYBRID) 운동기구를 통해 운동효율을 향상시킬 수 있는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
본 발명은, 원형 판재의 중심으로부터 이격된 일정 회전반경에 복수개의 권선코일들이 등 간격으로 내재되어 있는 고정자 스테이터; 원형 판재의 일측면에 부착되어 마주하는 복수개의 영구자석들이 상기 권선코일과 동일한 회전반경을 따라 등 간격으로 부착되어 있는 회전자 로터;를 포함하여, 상기 스테이터 권선코일 양측에서 작용하는 상기 로터 영구자석의 자기력 변화에 따라 상기 권선코일에 유도기전력이 발생토록 된 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 있어서, 상기 스테이터와, 상기 스테이터 양측면에 대칭으로 구비되어 상기 권선코일에 영구자석이 근접하는 한쌍의 로터로 이루어진 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈을 구비하고, 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈 중심부에 삽입되어 상기 로터 샤프트구멍에 결합되는 샤프트; 상기 스테이터의 둘레면에 방사상으로 형성된 고정부 볼트구멍을 관통하여 중심선 방향으로 연장 형성되고 나사산을 따라 이동하는 복수개의 제 1 및 제 2 고정너트가 각각 2개씩 한쌍으로 구비되며 중간부의 상기 제 1 고정너트가 상기 고정부의 볼트구멍 양측면에 밀착하여 상기 스테이터를 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 스테이터볼트; 상기 스테이터의 중앙 통공을 통해서 양측 단부가 양측 로터볼트구멍을 관통하여 상기 로터 외측으로 노출되고 제 3 고정너트로 체결 고정되는 로터볼트; 상기 샤프트에 끼워지고 일측면 플랜지를 상기 로터 외측면에 밀착시켜 상기 로터볼트가 관통하고 제 3 고정너트로 체결되며 샤트트 중심방향 직각볼트를 상기 샤프트 표면에 밀착 고정시켜 상기 로터를 샤프트에 결합시키는 조인트; 상기 로터볼트에 끼워진 채 양측 단부가 상기 스테이터 양측의 로터 내측면에 밀착되어 상기 로터 사이의 간격을 유지하는 스페이서; 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈의 상기 로터와 인접하는 다른 상기 로터 사이에 투입되는 자성체; 상기 제 1 및 제 2 발전모듈 외측에 수직으로 이격 설치되고 상기 스테이터볼트 양측 단부가 가장자리 스테이터볼트구멍을 관통하여 노출되고 상기 스테이터볼트의 단부에 위치한 한쌍의 제 2 고정너트가 양측면에 밀착 고정되며, 상기 샤프트의 양단부가 중심부의 샤프트구멍을 통해 외측면 리테이너에 결합하여 아이들(IDLE) 상태로 회전 가능하도록 지지되며 저면에는 베이스플레이트가 수평으로 형성된 수직플레이트; 상기 수직플레이트 하단에 결합하여 수평으로 구비되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 일측에 설치되어 회전동력을 발생시키는 구동부; 상기 구동부의 회전동력을 상기 샤프트로 전달하는 동력전달부; 상기 권선코일의 출력단자에 전선으로 연결되어 발전량을 표시하는 디스플레이; 상기 권선코일의 출력단자에 전선으로 연결되는 충전형 배터리;를 포함하고, 상기 샤프트 장착하여 상기 발전모듈에서 발생되는 전기에너지 발전량을 상기 디스플레이를 통해 식별할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치를 제안한다.
또 본 발명은, 상기 베이스플레이트는 양측 수직플레이트에 각각 분할 형성되어 저면이 안착되는 테이블배드;를 더 포함하고, 상기 테이블배드는 표면 양측에 중심선 방향으로 '⊥'자형 안내홈을 연장 형성하고 상기 안내홈에 끼워져 길이방향으로 슬라이딩 가능한 '⊥'자형 고정볼트가 상기 베이스플레이트 가장자리 결합구멍에 삽입되어 너트로 고정 가능하여, 상기 발전모듈의 갯수에 따라 상기 베이스플레이트를 이동하고 상기 고정볼트로 고정시켜 상기 수직플레이트 사이의 간격을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명은, 상기 구동부는 인력(人力)에 의해 수동으로 회전 가능한 자전거형 페달을 포함하고, 상기 페달이 장착된 본체 상부에 안장 및 핸들을 갖춘 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구로써, 사용자가 안장에 탑승한 상태에서 하체 근력으로 페달을 작동시킴에 따라 발생되는 회전동력이 동력전달부를 통해 상기 샤프트에 전달되어 회전 가능토록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 디스크타입 코어리스 발전모듈을 하나 또는 복수개로 테스트장치에 장착하고 안정적으로 고정된 무부하 상태에서 자동(전동모터) 또는 수동(페달) 방식으로 발전용량을 시험 가능하며 제품 성능을 실증할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 샤프트에 장착되는 코어리스 발전모듈의 갯수에 따라 수직플레이트 사이의 간격을 가변시킬 수 있어 1개~3개 또는 4개 이상의 발전모듈을 동시에 시험할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 디스크타입 코어리스 발전모듈을 수동으로 구동시킬 수 있는 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구를 통해 신체의 하체 운동과 함께 페달 운동량에 상응하는 전기에너지를 발생 가능한 하이브리드(HYBRID) 운동기구를 제공하여 국민건강 증진과 무공해 전기에너지 생산으로 탄소발생을 억제하고 산업발전에 기여할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 도시한 분리 사시도임.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 도시한 분리 사시도임.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 종단면으로 도시한 정면도임.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)의 측면도임.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따라 1개 또는 3개의 제 1 내지 제 3 발전모듈(P1, P2, P3)을 장착한 상태에서 전동모터(81)에 의해 회전시켜 자동 테스트하는 모습을 예시한 도면임.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 3개를 초과하는 다수의 제 1 내지 제 n 발전모듈(P1,P2,P3,P4,...Pn)을 페달(80)을 구비한 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구에 의해 수동으로 테스트하는 모습을 예시한 도면임.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 도시한 분리 사시도임.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 종단면으로 도시한 정면도임.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)의 측면도임.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따라 1개 또는 3개의 제 1 내지 제 3 발전모듈(P1, P2, P3)을 장착한 상태에서 전동모터(81)에 의해 회전시켜 자동 테스트하는 모습을 예시한 도면임.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 3개를 초과하는 다수의 제 1 내지 제 n 발전모듈(P1,P2,P3,P4,...Pn)을 페달(80)을 구비한 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구에 의해 수동으로 테스트하는 모습을 예시한 도면임.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하며, 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.
상기 도면에 따른 본 발명의 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)는, 원형 판재의 중심으로부터 이격된 일정 회전반경에 복수개의 권선코일(12)들이 등 간격으로 내재되어 있는 고정자 스테이터(10); 원형 판재의 일측면에 부착되어 마주하는 복수개의 영구자석(22)들이 상기 권선코일(12)과 동일한 회전반경을 따라 등 간격으로 부착되어 있는 회전자 로터(20);를 포함하여, 상기 스테이터(10) 권선코일(12) 양측에서 작용하는 상기 로터(20) 영구자석(22)의 자기력 변화에 따라 상기 권선코일(12)에 유도기전력이 발생토록 구성된다. 특히 본 발명은 상기 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10) 양측면에 대칭으로 구비되어 상기 권선코일(12)에 영구자석(22)이 근접하는 한쌍의 로터(20)로 이루어진 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn)을 구비하고, 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn) 중심부에 관통 삽입되어 상기 로터(20) 샤프트구멍(24)에 결합되는 샤프트(30); 상기 스테이터(10)의 둘레면에 방사상으로 형성된 고정부(14) 볼트구멍(15)을 관통하여 중심선(C) 방향으로 연장 형성되고 나사산을 따라 이동하는 복수개의 제 1 및 제 2 고정너트(N1, N2)가 각각 2개씩 한쌍으로 구비되며 중간부의 상기 제 1 고정너트(N1)가 상기 고정부(14)의 볼트구멍(15) 양측면에 밀착하여 상기 스테이터(10)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 스테이터볼트(B1); 상기 스테이터(10)의 중앙 통공(16)을 통해서 양측 단부가 양측 로터볼트구멍(26)을 관통하여 상기 로터(20) 외측으로 노출되고 제 3 고정너트(N3)로 체결 고정되는 로터볼트(B2); 상기 샤프트(30)에 끼워지고 일측면 플랜지(42)를 상기 로터(20) 외측면에 밀착시켜 상기 로터볼트(B2)가 관통하고 제 3 고정너트(N3)로 체결되며 샤프트(30) 중심방향 직각볼트(44)를 상기 샤프트(30) 표면에 밀착 고정시켜 상기 로터(20)를 샤프트(30)에 결합시키는 조인트(40); 상기 로터볼트(B2)에 끼워진 채 양측 단부가 상기 스테이터(10) 양측의 로터(20) 내측면에 밀착되어 상기 로터(20) 사이의 간격을 유지하는 스페이서(50); 상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn)의 상기 로터(20)와 인접하는 다른 상기 로터(20) 사이에 투입되는 자성체(52); 상기 제 1 및 제 2 발전모듈(P1, P2) 외측에 수직으로 이격 설치되고 상기 스테이터볼트(B1) 양측 단부가 가장자리 스테이터볼트구멍(62)을 관통하여 노출되고 상기 스테이터볼트(B1)의 단부에 위치한 한쌍의 제 2 고정너트(N2)가 양측면에 밀착 고정되며, 상기 샤프트(30)의 양단부가 중심부의 샤프트구멍(64)을 통해 외측면 리테이너(66)에 결합하여 아이들(IDLE) 상태로 회전 가능하도록 지지되며 저면에는 베이스플레이트(68)가 수평으로 형성된 수직플레이트(60); 상기 베이스플레이트(68) 일측에 설치되어 회전동력을 발생시키는 구동부(80); 상기 구동부(80)의 회전동력을 상기 샤프트(30)로 전달하는 동력전달부(82); 상기 권선코일(12)의 출력단자에 전선으로 연결되어 발전량을 표시하는 디스플레이(90); 상기 권선코일(12)의 출력단자에 전선으로 연결되는 충전형 배터리(94);를 포함하고, 상기 샤프트(30)에 장착하여 상기 발전모듈(P)에서 발생되는 전기에너지 발전량을 상기 디스플레이(90)를 통해 식별할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이하에서 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 도시한 분리 사시도이다. 또 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 도시한 분리 사시도이다. 그리고 도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)를 종단면으로 도시한 정면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)의 측면도이다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)는 고정자 스테이터(10), 회전자 로터(20)를 구비한 발전모듈(P)을 포함한다. 발전모듈(P)은 권선코일(12) 양측에서 작용하는 영구자석(22)의 자기력 변화에 따라 권선코일(12)에 유도기전력이 발생하여 전기에너지를 생성할 수 있다. 이를 위해 발전모듈(P)은 하나 또는 복수개가 샤프트(50)에 직렬로 장착되어 구동부(80)에 의해 회전 구동할 수 있다.
스테이터(10)는 고정자 역할을 하는 것으로, 디스크 타입으로 원형 판재의 중심으로부터 이격된 일정 회전반경에 복수개의 권선코일(12)들이 등 간격으로 내재될 수 있다. 스테이터(10)는 소정의 형틀(금형)에서 원형 또는 사각형, 다각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 또 스테이터(10)는 디스크 중심부에 형성된 통공(16)으로 샤프트(50) 및 로터볼트(B2)가 통과하여 회전동작시 간섭을 방지할 수 있다. 스테이터(10)는 디스크 둘레면에 스테이터볼트구멍(15)을 가지는 고정부(14)들이 방사상으로 돌출 형성되어 스테이터볼트구멍(15)으로 스테이터볼트(B1)을 관통 삽입하고 한쌍의 고정너트(N1)에 의해 원하는 위치에 체결 고정될 수 있다.
권선코일(12)은 권선코일 간격이 최대 밀착된 상태로 압축 권선된 코어리스(CORELESS)타입으로, 속이 빈 도넛형, 타원형, 사각형, 다각형, 유선형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 스테이터(10)는 경질 합성수지를 고온에서 액체상태로 녹여서 소정의 형들(금형) 내에 주입하여 사출 성형하게 되는데, 형틀 내 성형공간에 권선코일(12)이 투입된 상태에서 인서트사출방식으로 일체 성형될 수 있다.
로터(20)는 회전자 역할을 하는 것으로, 디스크 타입으로 원형 판재의 일측면에 복수개의 영구자석(22)들이 일체로 형성될 수 있다. 로터(20)는 스테이터(10) 양측에 일정 간격을 두고 대칭으로 구비되어 한쌍이 서로 마주한 채 중간의 권선코일(12)에 자기력이 작용할 수 있다.
영구자석(22)은 권선코일(12)에 대응하여 동일한 회전반경을 따라 디스크 측면 또는 디스크 내부에 중앙 샤프트구멍(24)을 기준으로 일정 간격을 두고 둥글게 방사상으로 배치될 수 있다. 영구자석(22)은 권선코일(12) 갯수와 동일하거나 또는 그 이상으로 배치하여 자기력을 증대시킬 수 있다. 영구자석(22)은 자력(磁力)의 세기가 매우 강한 네오디움(NEODYMIUM)이 적합하며, 원형, 타원형, 사각형 및 직사각형, 다각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)는 권선코일(12) 및 영구자석(22)의 구성(형태, 갯수, 배치구조 등)을 갖춘 다양한 종류의 복잡다단한 발전모듈(P)을 쉽고 안정적으로 성능 시험할 수 있는 범용성을 제공할 수 있다.
발전모듈(P)은 스테이터(10)와 한쌍의 로터(20)를 포함하여, 한쌍의 로터(20)가 스테이터(10)의 양측면에 대칭으로 구비되고 영구자석(22)이 권선코일(12)에 근접하도록 설치되어 코일에 가해지는 자기장의 세기를 극대화할 수 있다. 이러한 동일 구성의 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn)을 하나 또는 복수개로 구비하여 1개 또는 2개 이상으로 복수개를 장착하여 성능 시험할 수 있다.
샤프트(30)는 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn) 중심부에 관통 삽입되고 로터(20)를 회전시킬 수 있도록 샤프트구멍(24)에 조인트(40)로 고정될 수 있다. 샤프트(30)는 양측 단부가 수직플레이트(60) 샤프트구멍(64)을 관통하여 외측으로 노출되고 리테이너(66)로 회전 가능토록 지지대될 수 있다.
스테이터볼트(B1)는 중심선(C) 방향으로 나란히 연장 형성되어 스테이터(10) 외곽의 고정부(14) 볼트구멍(15)을 관통하고 양측 단부가 수직플레이트(60)에 결합하여 고정될 수 있다. 스테이터볼트(B1)에는 나사산을 따라 이동하는 복수개의 제 1 및 제 2 고정너트(N1, N2)가 각각 2개씩 한쌍으로 구비될 수 있다. 중간부분에 있는 제 1 고정너트(N1)를 고정부(14)의 볼트구멍(15) 양측면에 밀착시켜 스테이터(10)를 원하는 지점에 손쉽게 고정시킬 수 있다. 물론 나머지 제 2 내지 제 3... 제 n 발전모듈(P2, P3, ... Pn) 역시 동일한 방식으로 원하는 지점에 반복적으로 고정할 수 있다.
로터볼트(B2)는 스테이터(10) 양측의 로터(20)가 유동하지 않도록 고정할 수 있다. 로터볼트(B2)는 양측 단부가 양측 로터볼트구멍(26)을 관통하여 로터(20) 외측으로 노출되고 제 3 고정너트(N3)로 체결하여 고정될 수 있다. 한편 로터볼트(B2)는 스테이터(10)의 중앙 통공(16)으로 인해 회전동작시 간섭되지 않을 수 있다.
조인트(40)는 로터(20)를 샤프트(30)에 고정시키는 것으로, 샤프트(30)에 끼워지고 일측면 플랜지(42)를 로터(20) 외측면에 밀착될 수 있다. 그리고 로터볼트(B2) 끝부분이 플랜지(42) 구멍에 관통 삽입되어 제 3 고정너트(N3)로 체결 고정할 수 있다. 또 샤프트(30) 중심방향을 향하는 직각볼트(44)로 조인트(40)를 샤프트(30) 표면에 밀착 고정시켜 로터(20)가 샤프트(30)에 일체화하여 연동될 수 있다.
스페이서(50)는 로터볼트(B2)에 끼워지고 양측 단부가 스테이터(10) 양측의 로터(20) 내측면에 밀착한 채 로터(20) 사이의 간격을 유지할 수 있다.
자성체(52)는 영구자석 간의 자기장 투자율(PERMEABILITY)을 향상시키는 것으로, 도 1 및 도 5처럼, 제 1 발전모듈(P1)과 다른 제 2 발전모듈(P2), 제 3 발전모듈(P3)... 제 n 발전모듈(Pn) 사이에 투입하여 자기장(磁氣場) 및 발전량을 높일 수 있다. 자성체(52)는 로터(20)와 인접하는 다른 로터(20) 사이에 투입되어 예컨대, 제 1 발전모듈(P1)과 제 2 발전모듈(P2)에서 발생되는 자기장을 증대시킬 수 있다. 자성체(52)는 규소 강판 및 철(Fe), 니켈(Ni)합금, 코발트(Co)합금, 망간(Mn)합금, 또는 니켈 내지 코발드, 망간 중 선택된 원소를 하나 이상 포함하는 철합금과 같은 강자성체를 포함하여 철손(鐵損)이 적고 높은 투자율(投資率) 등 전기적 특성을 확용하여 발전효율을 향상시킬 수 있다.
수직플레이트(60)는 저면에 수평으로 형성된 베이스플레이트(68)의 양측 가장자리 상면에 수직으로 형성되고 제 1 및 제 2 발전모듈(P1, P2) 외측에 수직으로 이격 설치되어 스테이터볼트(B1) 양측 단부가 결합하여 고정될 수 있다.
수직플레이트(60)는 가장자리에 스테이터볼트(B1) 위치에 대응하는 스테이터볼트구멍(62)들이 형성될 수 있다. 스테이터볼트(B1)는 양측 단부가 스테이터볼트구멍(62)을 관통하여 외측으로 노출되고 스테이터볼트(B1)의 바깥쪽 단부에 위치하고 있는 한쌍의 제 2 고정너트(N2)가 스테이터볼트구멍(62) 양측면에 밀착하여 수직플레이트(60)에 고정될 수 있다.
한편, 스테이터볼트구멍(62)은 스테이터(10)의 규격(크기, 지름 등) 또는 고정부(14) 볼트구멍(15) 위치에 대응하여 스테이터볼트(B1) 단부가 원만히 관통 조립될 수 있도록 방사상 내지는 가로, 세로 방향으로 연장된 타원형으로 형성될 수 있다.
수직플레이트(60)는 중심부에 형성된 샤프트구멍(64)에 샤프트(30)의 양단부가 관통하여 외측으로 노출되고 샤프트구멍(64) 외측면에 부착된 리테이너(66)가 결합하여 아이들(IDLE) 상태에서 원활히 회전 가능하도록 지지될 수 있다.
리테이너(66)는 샤프트(30)의 회전마찰(저항)력을 최소화하는 것으로, 베어링(BERAING) 및 베어링 하우징(BERAING HOUSING)을 포함할 수 있다.
베이스플레이트(68)는 가장자리에 고정구멍(69)에 고정볼트(74)와 같은 고정구를 끼워 발전모듈(P)을 테스트 테이블 또는 프레임 등에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 이에 발전모듈(P)이 흔들리지 않도록 단단히 고정된 상태에서 정확히 테스트할 수 있게 됨은 물론 시험 정밀도를 높일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따라 1개 또는 3개의 제 1 내지 제 3 발전모듈(P1, P2, P3)을 장착한 상태에서 전동모터(81)에 의해 회전시켜 자동 테스트하는 모습을 예시한 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따라 3개를 초과하는 다수의 제 1 내지 제 n 발전모듈(P1,P2,P3,P4,...Pn)을 페달(80)을 구비한 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구에 의해 수동으로 테스트하는 모습을 예시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)는 수평으로 형성된 일체형 베이스플레이트(68)의 상면 양측에 수직플레이트(60)를 이격 설치하고 1개 ~ 3개의 제 1, 제 2, 제 3 발전모듈(P1, P2, P3)을 선택적으로 장착하고 동시 시험할 수 있다.
또는 도 6처럼, 발전모듈(P)의 갯수가 3개 이상으로 증가할 경우에는 수직플레이트(60) 사이의 간격을 확장시켜 다수의 제 4 내지 제 n 발전모듈(P4, ... Pn)이 장착될 수 있으며, 다수 발전모듈들을 동시 시험할 수 있는 확장성 및 실용성을 제공할 수 있다.
이를 위해 본 발명은, 상기 베이스플레이트(68)는 양측 수직플레이트(60)에 각각 분할 형성되어 저면이 안착되는 테이블배드(70);를 더 포함하고, 상기 테이블배드(70)는 표면 양측에 중심선(C) 방향으로 '⊥'자형 안내홈(72)을 연장 형성하고 상기 안내홈(72)에 끼워져 길이방향으로 슬라이딩 가능한 '⊥'자형 고정볼트(74)가 상기 베이스플레이트(68) 가장자리 고정구멍(69)에 삽입되어 너트로 고정 가능하여, 상기 발전모듈(P)의 갯수에 따라 상기 베이스플레이트(68)를 이동하고 상기 고정볼트(74)로 고정시켜 상기 수직플레이트(60) 사이의 간격을 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 테이블배드(70)는 베이스플레이트(68) 저면에 중심선(C) 방향으로 충분히 연장 형성되어 양측 수직플레이트(60)의 간격을 가변시킬 수 있다. 베이스플레이트(68)는 양측 수직플레이트(60) 저면에 각각 분할 형성되고 베이스플레이트(68) 상면에 형성된 안내홈(72)의 고정볼트(74)로 원하는 위치에 고정할 수 있다.
테이블배드(70) 표면에는 전후 양측에 '⊥'자형 안내홈(72)을 중심선(C) 방향으로 연장 형성하고 이에 대응하는 '⊥'자형 고정볼트(74)가 '⊥'자형 안내홈(72)에 끼워져 길이방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다. 또 고정볼트(74) 상단부가 베이스플레이트(68) 가장자리에 형성된 고정구멍(69)에 삽입되어 너트로 고정할 수 있다.
이처럼, 발전모듈(P)의 성능 시험을 위해 수직플레이트(60) 사이로 투입되는 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn)의 갯수에 따라 수직플레이트(60) 사이의 간격을 적절히 조절 가능하므로써, 진동이나 소음 발생을 최소화하여 안정적인 성능시험환경을 제공할 수 있다.
구동부(80)는 회전동력을 발생시키는 동력발생수단으로, 베이스플레이트(68) 일측에 설치되어 샤프트(30)를 회전시키기 위한 회전동력을 제공할 수 있다. 구동부(80)는 베이스플레이트(68) 또는 테이블배드(70) 일측에 설치될 수 있으며, 구동부(80)에서 발생된 회전동력이 동력전달부(81)를 통해 샤프트(30)에 전달되어 샤프트(30)를 회전시킬 수 있다.
구동부(80)는 도 3 및 도 5처럼, 전동모터(81)에 의한 자동구동방식 또는 페달(84)에 의한 수동구동방식으로 구성할 수 있다.
먼저, 자동구동방식의 전동모터(81)는 별도 전기에너지에 의해 일정한 회전동력을 제공하므로써 발전모듈(P)의 안정적인 성능 시험이 가능하여 정밀한 시험 결과를 얻을 수 있다. 한편 전동모터(81)는 회전 속도 및 방향 제어가 가능한 서보모터(SERVO MOTOR)가 적합하다.
본 발명에 따르면, 상기 구동부(80)는 인력(人力)에 의해 수동으로 회전 가능한 자전거형 페달(84)을 포함하고, 상기 페달(84)이 장착된 본체(85) 상부에 안장(86) 및 핸들(87)을 갖춘 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구로써, 사용자가 안장(86)에 탑승한 상태에서 하체 근력으로 페달(84)을 작동시킴에 따라 발생되는 회전동력이 동력전달부(82)를 통해 상기 샤프트(30)에 전달되어 회전 가능토록 구성된 것을 특징으로 한다.
다시말해, 수동구동방식의 구동부(80)는 페달(84)을 가지는 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구 본체(85) 상부에 마련된 안장(86)에 사용자가 탑승한 상태에서 양손으로 핸들(87)을 안전하게 잡고 인력(人力)으로 하체(다리) 근력을 사용하여 페달(84)을 회전 동작시킴에 따라 하체 운동에 탁월하고 운동량에 상응하는 회전동력이 동력전달부(82)를 통해 샤프트(30)에 전달될 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 동력전달부(82)는 구동부(80)의 회전동력을 샤프트(30)로 전달하기 위한 동력전달수단으로, 체인(CHAIN) 및 스프로킷(SPROCKET), 밸트(BELT) 및 풀리(PULLY), 기어(GEAR)방식 등으로 구성할 수 있다. 또 샤프트(30)에는 원웨이 베어링(ONE-WAY BEARING)을 구비하여 페달(84)이 역회전시 아이들(IDLE) 상태로 페달을 공회전하여 샤프트(30)의 역회전을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명의 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치(100)로 디스크타입 코어리스 발전모듈(P)이 적용된 싸이클링(CYCLING)방식의 친환경 하이브리드(HYBRID) 운동기구를 제공하여 운동량에 상응하는 전기에너지 발전과 함께 운동효율를 향상시킬 수 있게 된다.
다음, 디스플레이(90)는 권선코일(12)의 출력단자에 전선을 통해 전기적으로 접속되어 발전모듈(P)에서 생성된 전기에너지 발전량을 시각적으로 표시할 수 있다. 디스플레이(90)는 컨트롤박스(92)의 전면에 잘 볼 수 있게 노출되어 처리부(미도시)에서 권선코일(12)의 발전량 데이터(정보)를 시각적으로 출력하여 사용자가 확인할 수 있다.
더불어, 컨트롤박스(92)는 처리부에서 권선코일(12)에서 생산되는 발전량 데이터를 운동량으로 환산하여 사용자로 하여금 편리하게 운동량을 확인할 수도 있다. 컨트롤박스(92)는 전압계, 전류계, AC/DC컨버터, 스피커 등을 포함하여 구성할 수 있다.
충전형 배터리(94)는 권선코일(12)의 출력단자 또는 컨트롤박스(92)에 전선을 통해 전기적으로 접속되어 발전모듈(P)에서 생성된 전기에너지를 충전할 수 있고, 필요시 전원으로 재사용할 수 있다.
10: 스테이터(STATOR)
12: 권선코일(COIL)
20: 로터(ROTOR)
22: 영구자석
30: 샤프트(SHAFT)
40: 조인트(JOINT)
50: 스페이서(SPACER)
60: 수직플레이트(V-PLATE)
70: 테이블배드(TABLE BED)
80: 구동부
82: 동력전달부
84: 페달(PEDAL)
90: 디스플레이(DISPLAY)
94: 배터리(BATTERY)
B1: 스테이터볼트(STATOR BOLT)
B2: 로터볼트(ROTOR BOLT)
N1, N2, N3: 고정너트(NUT)
12: 권선코일(COIL)
20: 로터(ROTOR)
22: 영구자석
30: 샤프트(SHAFT)
40: 조인트(JOINT)
50: 스페이서(SPACER)
60: 수직플레이트(V-PLATE)
70: 테이블배드(TABLE BED)
80: 구동부
82: 동력전달부
84: 페달(PEDAL)
90: 디스플레이(DISPLAY)
94: 배터리(BATTERY)
B1: 스테이터볼트(STATOR BOLT)
B2: 로터볼트(ROTOR BOLT)
N1, N2, N3: 고정너트(NUT)
Claims (3)
- 원형 판재의 중심으로부터 이격된 일정 회전반경에 복수개의 권선코일(12)들이 등 간격으로 내재되어 있는 고정자 스테이터(10); 원형 판재의 일측면에 부착되어 마주하는 복수개의 영구자석(22)들이 상기 권선코일(12)과 동일한 회전반경을 따라 등 간격으로 부착되어 있는 회전자 로터(20);를 포함하여, 상기 스테이터(10) 권선코일(12) 양측에서 작용하는 상기 로터(20) 영구자석(22)의 자기력 변화에 따라 상기 권선코일(12)에 유도기전력이 발생토록 된 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치에 있어서,
상기 스테이터(10)와, 상기 스테이터(10) 양측면에 대칭으로 구비되어 상기 권선코일(12)에 영구자석(22)이 근접하는 한쌍의 로터(20)로 이루어진 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn)을 구비하고,
상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn) 중심부에 관통 삽입되어 상기 로터(20) 샤프트구멍(24)에 결합되는 샤프트(30);
상기 스테이터(10)의 둘레면에 방사상으로 형성된 고정부(14) 볼트구멍(15)을 관통하여 중심선(C) 방향으로 연장 형성되고 나사산을 따라 이동하는 복수개의 제 1 및 제 2 고정너트(N1, N2)가 각각 2개씩 한쌍으로 구비되며 중간부의 상기 제 1 고정너트(N1)가 상기 고정부(14)의 볼트구멍(15) 양측면에 밀착하여 상기 스테이터(10)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 스테이터볼트(B1);
상기 스테이터(10)의 중앙 통공(16)을 통해서 양측 단부가 양측 로터볼트구멍(26)을 관통하여 상기 로터(20) 외측으로 노출되고 제 3 고정너트(N3)로 체결 고정되는 로터볼트(B2);
상기 샤프트(30)에 끼워지고 일측면 플랜지(42)를 상기 로터(20) 외측면에 밀착시켜 상기 로터볼트(B2)가 관통하고 제 3 고정너트(N3)로 체결되며 샤프트(30) 중심방향 직각볼트(44)를 상기 샤프트(30) 표면에 밀착 고정시켜 상기 로터(20)를 샤프트(30)에 결합시키는 조인트(40);
상기 로터볼트(B2)에 끼워진 채 양측 단부가 상기 스테이터(10) 양측의 로터(20) 내측면에 밀착되어 상기 로터(20) 사이의 간격을 유지하는 스페이서(50);
상기 제 1 내지 제 2, ... 제 n 발전모듈(P1, P2, ... Pn)의 상기 로터(20)와 인접하는 다른 상기 로터(20) 사이에 투입되는 자성체(52);
상기 제 1 및 제 2 발전모듈(P1, P2) 외측에 수직으로 이격 설치되고 상기 스테이터볼트(B1) 양측 단부가 가장자리 스테이터볼트구멍(62)을 관통하여 노출되고 상기 스테이터볼트(B1)의 단부에 위치한 한쌍의 제 2 고정너트(N2)가 양측면에 밀착 고정되며, 상기 샤프트(30)의 양단부가 중심부의 샤프트구멍(64)을 통해 외측면 리테이너(66)에 결합하여 아이들(IDLE) 상태로 회전 가능하도록 지지되며 저면에는 베이스플레이트(68)가 수평으로 형성된 수직플레이트(60);
상기 베이스플레이트(68) 일측에 설치되어 회전동력을 발생시키는 구동부(80);
상기 구동부(80)의 회전동력을 상기 샤프트(30)로 전달하는 동력전달부(82);
상기 권선코일(12)의 출력단자에 전선으로 연결되어 발전량을 표시하는 디스플레이(90);
상기 권선코일(12)의 출력단자에 전선으로 연결되는 충전형 배터리(94);를 포함하고,
상기 샤프트(30)에 장착하여 상기 발전모듈(P)에서 발생되는 전기에너지 발전량을 상기 디스플레이(90)를 통해 식별할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 베이스플레이트(68)는 양측 수직플레이트(60)에 각각 분할 형성되어 저면이 안착되는 테이블배드(70);를 더 포함하고,
상기 테이블배드(70)는 표면 양측에 중심선(C) 방향으로 '⊥'자형 안내홈(72)을 연장 형성하고 상기 안내홈(72)에 끼워져 길이방향으로 슬라이딩 가능한 '⊥'자형 고정볼트(74)가 상기 베이스플레이트(68) 가장자리 고정구멍(69)에 삽입되어 너트로 고정 가능하여, 상기 발전모듈(P)의 갯수에 따라 상기 베이스플레이트(68)를 이동하고 상기 고정볼트(74)로 고정시켜 상기 수직플레이트(60) 사이의 간격을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 구동부(80)는 인력(人力)에 의해 수동으로 회전 가능한 자전거형 페달(84)을 포함하고, 상기 페달(84)이 장착된 본체(85) 상부에 안장(86) 및 핸들(87)을 갖춘 싸이클링(CYCLING)방식의 운동기구로써, 사용자가 안장(86)에 탑승한 상태에서 하체 근력으로 페달(84)을 작동시킴에 따라 발생되는 회전동력이 동력전달부(82)를 통해 상기 샤프트(30)에 전달되어 회전 가능토록 구성된 것을 특징으로 하는 디스크타입 코어리스 발전모듈의 무부하 테스트장치.
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