KR800000519B1 - 정전 유도 발전기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정전 유도 발전기

제1-3도는 본 발명 발전기의 발전원리 설명도.

제4도는 본 발명의 발전기 전체사시도.

제5도는 제4도의 A-A선 단면도.

제6도는 본 발명 발전기의 고정자 정면도.

제7도는 본 발명 발전기의 회전자 정면도.

제8도는 제6도의 고정자의 B-B선 확대단면도.

제9도는 제7도의 회전자의 C-C선 확대 단면도.

제10-13도는 본 발명의 고정자와 회전자가 발전하는 원리 설명도.

본 발명은 발전할 때 전기적인 저항을 받지 않으며 에너지를 공급하지 않고도 발전할 수 있는 정전 유도 발전기에 관한 것이다.

종래의 전기 유도 작용을 이용한 발전기는 동력을 가하는 장치와 발전기에 생기는 마찰력 또는 공기 저항 및 열손실등의 원인 때문에 발전기를 가동하지 않을 때에도 상당량의 에너지가 소모됨은 물론이고 발전시에는 렌즈의 법칙에 의하여 발전되는 전력은 발전자의 회전운동에 저항하기 때문에 그만큼 더 에너지가 소모된다.

따라서 공급되는 에너지에 대하여 출력의 효율은 어떠한 경우에도 100%를 초과할 수 없으며 특히 열기관을 이용할 경우 효율은 더욱 떨어져서 50%정도에도 미치지 못하므로 불필요한 에너지의 손실이많았다.

본 발명 발전기는 고정자에 직류 고전압의 (+)(-) 극중 어느 한극을 걸어주고 다른 한극은 접지하여 강한 전장을 만들면 고정자와 회전자는 서로 강한 전기 인력을 받게 되지만 이전기 인력은 고정자와 회전자 사이에 직각으로만 작용하기 때문에 회전자의 회전 운동에는 조금도 저항하지 않는다.

그러므로 본 정전 유도 발전기에 동력을 가하는 장치와(에너지가 필요없이 동력을 가하는 풍력기 등을 제외한) 고정자에 강한 전장을 만들때(고정자에 걸린 강한 전장은 약 30-40일 정도 발전할 수 있다)의 원인에는 전자 유도 발전기와 마찬가지로 에너지가 소모되지만 발전되는 전력에는 조금도 에너지가 소모되지 않는다. 즉 전기적인 저항을 받지않고 발전하기 때문에 발전시 에너지를 공급하지 않고 발전할 수 있는 것이다.

우선 본 발명의 발전 원리를 도면에 도시한 실시 예시도에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

극판의 운동방향 또는 전기력의 방향을 편의상 제1도와 같이 모든 기호를 N↑, S↓, ←W, E→로 표시하고 제2도와 같이 극판(1)에 +전기, 극판(2)에 -전기를 대전하게 되면 극판(1)과 극판(2) 사이에는 전기 인력이 작용하는데 이때의 발전력선(f)을 두개로 나타내기로 한다.

이와같이된 극판(2)를 E→방향으로 운동시키면 전기력선(f)의 방향은 제2도와 같이 되므로 힘의 분해에 의하여 S↓ 방향인 수직력(fy)과←W 방향의 수평력(fx)으로 분해된다.

fy와 fx사이각은 직각(90°)이며 f와 fx사이 각은 θ라 하면 fy=f sinθ, fx=f cosθ이다. 이때 극판(2)의 E→방향 수평운동에 저항하는 전기력은 ←W 방향인 수평분력 fx 뿐이며 S ↓ 방향인 fy는 극판(2)의 수평운동에는 저항하지 아니한다.

따라서 극판(2)를 전기력의 저항을 받지않고 수평 운동시키기 위해서는 수평력 fx=0 이 되도록하면 되는데 이를 만족시키기 위해서는 수평력으로 작용하는 모든 수평력(fx)을 극판(2)의 수평 운동에 대하여 수직력(fy)으로만 작용하도록 하면 되기 때문에 제3도와 같이 또다른 극판(3)을 극판(1)과 평행으로 접근시키고 극판(1)과 (3)을 도선(4)으로 연결하면 전기력(f)은 극판(2)의 수평 운동에 대하여 직각(90°)으로만 작용하기 때문에 극판(2)의 수평 운동에 저항하는 수평분력(fx)은 존재하지 아니한다. (cos 90°=0 이므로)

이를 좀더 구체적으로 설명하면 극판(2)를 E→의 수평 방향으로 운동시킬 때 극판(1)은 극판 (2)의-전기인력(전장)에서 벗어나는 +전기가 남아있게 되므로 (그러나 실제로는 전기인력을 벗어나는 순간 극판(3)에 유도되는 -전기와의 인력 작용에 의하여 흐른다) +극이 되고 극판(3)은 극판(2)의 전기인력을 받기 때문에 정전 유도 작용을 일으켜 +전기는 극판(2)의 -전기에 끌려남아 있게 되고 -전기는 밀리게되므로 -극이 되어 도선(4)을 통하여 전하의 이동 즉 전류 현상이 나타나며 이때 극판(1)(3)과 극판(2) 사이에 작용하는 전기 인력은 어느 위치에서든지 반드시 극판(2)의 수평 운동에 대하여 직각이되기 때문에 극판(2)의 수평 운동을 방해하지 아니하므로 제3도에 도시한 바와같이 에너지를 공급하지 않고 극판(2)의 수평 운동에 의하여 발전시킬 수있는 것으로 렌즈의 법칙을 적용받는 전자 유도 발전과는 달리 에너지를 공급하지 않아도 발전시킬 수 있다는 것을 의미하는 것이며 그리고 본 발명 정전 유도 발전기의 기본 원리를 설명하기 위하여 편의상 극판(2)가 운동하는 것으로 하였지만 실재의 발전기에서 극판(2)은 고정자 극판(1)(3)은 회전자를 예시한 것으로, 이를 전술한 원리에 의하여 첨부된 도면과 같이 발전기를 제작하고 발전되는 전력에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제6,8도에 도시한 바와같이 아크릴 또는 베클라이트 등의 절연판 양면으로 동일하게 반원형의 알미늄 박지등의 도체판(6)을 접착하고 이 위에 고전압에도 강한 절연체인 호마이카 등으로 약 1.2㎜ 두께로 피복하여서된 다수의 고정자(5)를 제4,5도에 도시한 바와같이 일정 간격이 유지되게 기틀(18)내에 결착하여 각각 천공된 배선공(7)에 도선(12)으로 연결하고 제7,9도에 도시한 바와같이 원형체인 아크릴 또는 베클라이트 절연판 양면에 반원형의 알미늄 박지등의 도체판(9)(9')을 일정 간격이 유지되게 상하로 각각 접착하거나 동일한 위치에 도체를 얇게 도금하고 그 위에 절연체인 호마이카등을 약 1㎜ 정도의 두께로 피복하여서된 다수의 회전자(8)는 결합시 다수의 회전자(8) 사이사이에 일정 두께의 원판(13)을 삽입하고 좌우로는 집전환(16)(16')이 위치하도록 결합한 다음 축공(11)에 봉축(14)을 장입시켜 좌우에서 너트(15)(15')로 나착하였는데 상부로 접착한 도체판(9)의 배선공(10)에 연결한 도선은 우측 집전환(16)에 하부로 접착한 다수의 도체판(9')의 배선공(10')에 연결한 도선은 좌측 집전환(16')에 연결한 것으로 이와 같이 결합한 회전자(8)를 제4,5도에 도시한 바와같이 기틀(18)에 유착시 고정자(5) 사이사이에 회전자(8)가 마찰되지 않도록 일정간격이 유지되게 유착하고 좌우 집전환(16)(16')에는 제4,5도에 도시한 바와같이 외부로 발전된 전력을 전달시키는 부라쉬(17)(17')을 각각 접촉되게 발전기를 제작한 것이다.

이와같이된 본 발명 발전기의 고정자(5)에는 고압의 직류 및 교류를 변압기 또는 유도 코일로 승압한 고압의 교류를 다이오드 (정류기)로 정류하여 (+)(-) 두극중 한극-을 다수의 고정자(5)를 연결한 도선(12)에 연결하여 다른한극(+)은 접지한다.

고정자(5)의 공간에 강한 전장을 만들고 즉 은박지등의 도체판(6)에 고전압이(전장) 걸리게 한다. (전기 성질이 생긴다)

이와같이 도체판(6)에 전장된 고전압은 피복한 호마이카등의 절연체에 의해 공기와 접촉되지 않기 때문에 장기간 강한 전장이 되는 것으로 본 발명 정전 유도 발전기의 출력을 계산하는 방법에 의해 설명하기에 앞서 제10-13도와 같이 고정자와 회전자를 간략하게 나타내기 위하여 한극을 a다른 한극은 b라하여 설명하면 제12도에 도시한 바와같이 회전자 a극과 고정자와 일치 되였을 경우 또는 회전자 b극과 고정자와 일치되였을 경우 축전기라 생각할 수 있기 때문에 축전기의 정전용량(c)를 구하는 방법으로 구할 수 있고 따라서 M,K,S 단위계로 정전용량(c)를 구하기 위하여,

1. 회전자 (8) 또는 고정자(5)의 반경을 γ₂

2. 회전자(8) 또는 고정자(5)의 중심에서 알루미늄 박지등의 도체판(9)(9')(6) 안쪽까지의 반경을 γ₁

3. 고정자와 회전자의 평균거리를 d

4. 회전자(8)의 수를 n(고정자수는 반드시 n+1이 된다) 이라하면

이다. 단 축전기의 정전용량(C)를 구할때는 극판 양면을 계산하기 때문에 극판수를 n이라하면 2n으로 하여야 하지만 본 정전 유도 발전기의 고정자는 전체(원형) 면적의 1/2 이기 때문에 n으로 해야된다.

그런데 제12도와 같이 회전자 a극과 고정자와 일치되였을 경우의 용량을 CA라 하고 전압을 V라 하면 여기에 1/2 CAV²의 전기 에너지가 저장되고 회전자가 화살표시 방향으로 반회전하여 제10도와 같이 회전자 b극과 고정자와 일치되었을 경우는 1/2 CBV²의 전기가 저장되는데 회전자가 반회전하는 동안 1/2 CAV²의 전기 에너지는 방출된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 도시한 바와같이 고정자를 -극회전자를 +극으로 대전시켰을 경우 회전자 a극과 고정자와 일치된 상태에서 반회전하여 회전자 b극과 고정자와 일치될 때 까지 회전하는 동안 회전자 a극은 고정자와 -전기인력(전장)에서 벗어나기 때문에 +극이되고 무대전 상태였든 회전자 b극은 고정자의 -전기인력을 받기 때문에 정전 유도 작용을 일으켜 + 전기는 고정자의 -전기인력에 끌려서 남아있고 (제13도와 같이 회전자 a 극에서 방전되는 양만큼 회전자 b 극에 저장된다)-전기는 밀리게 되므로 -극이 된다.

따라서 전기는 회전자 a 극에서 b 극으로 흐르게 되는데 이때 전류의 세기는 전압과 회전수가 일정하고 제13도에 도시한 바와같이 회전자 a 극과 고정자에서 벗어나는 면적(용량)의 비율과 고정자로 들어가는 회전자 b 극의 면적(용량)이 동일하므로 전류의 세기는 일정하다.

그리고 회전자가 다시 반회전하여 회전자 a 극과 고정자와 일치되면 1/2 CAV²의 에너지는 저장되고 저장되였든 1/2 CBV²의 전기 에너지는 방출되는데 이 때의 회전자 b 극은 고정자의 -전기 인력에서 벗어나기 때문에 +극이 되고 무대전 상태였든 회전자 a 극은 반대로 -극이 된다.

그러니까 회전자가 반회전하는 동안 저장되었든 전기 에너지는 방출되고 동시에 방출된 만큼의 전기 에너지는 저장이 되며 극이 한번 바뀌고 전류의 세기가 일정한 구형파 교류가 발전되므로 즉회전자가 1회 회전하면 1/2 CAV²-1/2 CBV²의 전기 에너지가 제4,5도에 도시한 좌우 집전환(16)(16') (정류자)를 사용하면 직류가 발전된다)으로 방출되므로 회전자를 연속회전시키므로 인하여 연속 발전되는데 용량 CA와 CB는 같은 것으로 이 용량을 C라 하면 CV²이 되며 회전자의 매초당 회전수를 N이라하면 본 정전 유도 발전기의 출력을 계산하는 공식은 CV²N이 된다.

그리고 전술한 바와같이 고정자의 강한 전장 때문에 발전이 되지만 고정자의 전기에는 조금도 영향을 주지 않는다.

즉 발전의 원인만으로는 고정자의 강한 전장의 세기가 약해지지 않는다.

[실시예 1]

본 정전 유도 발전기의 용량을 계산한다면,

1. 회전자 또는 고정자의 반경 109×10^-3m (10.9㎝)

2. 회전자 및 고정자의 중심에서 도체판(9)(9')(6) 안쪽까지의 반경 54.5×10^-3m (5.45㎝)

3. 회전자와 고정자 사이의 평균거리 2.9×10^-3m (2.9㎜)

4. 회전자수를 34장, 고정자수를 35장으로 해서 풀면 C=2.9×10^-9(F)이다.

(호마이카의 유전율은 무시했음)

[실시예 2]

고정자(5)의 알미늄 박지에 충전된 전하는 호마이카 절연체 임과 동시에 호마이카 내면은 공기와 접속되지 않고 단순히 배선공(7)과 연결한 도선(12) 부분에 접촉되는 공기에 의해 조금씩 방전되기 때문에 조금씩 약해지기는 하지만 직류 고전압을 고정자(5)에 걸어 강한 전장을 만들면 30-40일 정도 발전할 수 있다.

[실시예 3]

본 정전유도 발전기의 용량을 높이는데 있어서 두배로 높인다면 고정자(5)와 회전자(8)의 거리를 1/2로 좁히면 용량은 두배로 되어 결국 출력이 두배가 되지만 공기 저항을 받는 면적은 전과 동일하다.

그리고 본 정전유도 발전기의 출력을 높이는 방법으로는 용량과 회전수를 증가시키는 것도 중요하지만 공식 CV²N을 보면 전압을 높이는 것은 더욱 중요하다.

그러므로 전압을 최대한 높이는 방법으로는 절연력이 강한 절연체를 고정자(5)의 도체판(6) 위에 접착시켜도 되지만 고도의 진공을 이용하는 것이 더욱 좋은 방법이다.

왜냐하면 고도의 진공을 이용하면 전압뿐만 아니라 공기 저항을 받지 않기 때문에 회전수의 증가에도 큰 도움이 되기 때문이다.

그러나 진공만을 이용하여 절연을시키는 것보다는 고정자(5)표면에 극히 얇게 절연체를 도포하고 진공을 시키면 다시말하면 절연체와 진공을 동시에 이용하면 효과는 더욱 커지는 것이다.

Claims (1)

1. 본문에 상술하고 도시한 바와 같이 절연판 양면에 도체판(6)을 접착하여서된 다수의 고정자(5)와 원형체의 절연판 양면에 도체판(9)(9')을 각각 접착하여된 회전자(8)를 고정자(5)의 사이사이에 일정 간격이 유지되게 유착시켜서된 구성을 특징으로한 정전 유도발전기.

Images