WO2016195430A1 - 역기전력 저감 발전장치 - Google Patents

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WO2016195430A1
WO2016195430A1 PCT/KR2016/005932 KR2016005932W WO2016195430A1 WO 2016195430 A1 WO2016195430 A1 WO 2016195430A1 KR 2016005932 W KR2016005932 W KR 2016005932W WO 2016195430 A1 WO2016195430 A1 WO 2016195430A1
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permanent magnet
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primary coil
electromotive force
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박태혁
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박태혁
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    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a counter electromotive force reduction power generation apparatus, and more particularly, to a counter electromotive force reduction power generation apparatus for reducing the back electromotive force generated in the power generation process to increase the power generation efficiency.
  • electromotive force is generated by the change of magnetic flux passing through the coil. This phenomenon is called electromagnetic induction.
  • the generated electromotive force is referred to as induced electromotive force, and the current flowing therein is referred to as induced current.
  • the direction of the electromotive force by the electromagnetic induction is determined by the direction in which the permanent magnet is moved to the conductor and the polarity (N pole, S pole) of the permanent magnet.
  • induced electromotive force occurs in the direction of decreasing the magnetic flux through the coil as it increases and in the direction of increasing the decrease in the induced current. In other words, induced electromotive force is generated in the direction of disturbing the change of magnetic flux.
  • Fleming's right-hand rule states that the direction of induced electromotive force generated when the conductor breaks the magnetic flux is to extend the thumb, forefinger and middle finger with the right hand at right angles, the forefinger in the direction of the magnetic field, and the direction of thumb movement. When pointing, the middle finger defines the direction of induced electromotive force.
  • the generator uses such a property of electromagnetic induction.
  • an induced current generated by electromagnetic induction flows in a coil in a process of generating electricity by mechanically rotating a magnet or a conductor.
  • the direction of the magnetic pole generated by the induced current has the same polarity as that of the permanent magnet when the permanent magnet is close to the coil, which causes repulsion between the coil and the permanent magnet and when the permanent magnet is far from the coil.
  • the polarity of the permanent magnet is different from that of the permanent magnet, which causes attraction between the coil and the permanent magnet.
  • Korean Laid-Open Patent No. 2013-0020972 name of the high-efficiency generator proposes a device for reducing back EMF, but magnets of rotating bodies facing each other have different polarities, The coil winding is independent and tries to avoid cogging torque (load loss) with a coreless type that does not use a core, but has a problem that lower power is produced than a general generator using a core.
  • Patent Document 1 Korean Laid-Open Patent No. 2013-0020972 (Name of the Invention: High Efficiency Power Generation Device)
  • Patent Document 2 Korean Patent Application Publication No. 2003-0008555
  • the problem to be solved by the present invention is to propose a high-efficiency power generation device that can minimize the loss generated in the process of converting the rotational force of the rotor to power by reducing the back EMF.
  • Another problem to be solved by the present invention is to propose a power generation device that performs the function of a motor to produce a part of the power to rotate the rotor.
  • the apparatus for reducing back EMF of the present invention includes a permanent rotor having an N pole on one side and a permanent magnet having an S pole alternately disposed on a circumference at regular intervals, and spaced apart from the first rotor by a predetermined distance.
  • the counter electromotive force reduction power generation device pulls the rotor of the permanent magnet in the direction of rotation progress by coming out of another polarity in the stator where the polarity of the rotor's permanent magnet meets in the direction of travel, and the permanent magnet in front of the coil of the stator If you try to pass through it will be converted to the same polarity of the permanent magnet and the repulsive force pushing in the direction of rotation will come out.
  • the apparatus for reducing back electromotive force of the present invention reduces back electromotive force generated by the rotation of the rotor, thereby increasing power generation efficiency.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of the apparatus for reducing back EMF in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a polarity and a magnetic field formed in the first coil when a current is supplied to the first coil constituting the counter electromotive force reduction generator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a polarity and a magnetic field formed in the second coil when the load is connected to the second coil constituting the counter electromotive force reduction generator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing the structure of the apparatus for reducing back EMF proposed in the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of the apparatus for reducing back EMF according to an embodiment of the present invention.
  • the structure of the apparatus for reducing back EMF according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1. Also, if necessary, FIG. 4 will be used.
  • the back EMF generator includes two rotors facing each other, a core, a primary coil, a secondary coil, and a permanent magnet.
  • a core a primary coil
  • a secondary coil a secondary coil
  • a permanent magnet a permanent magnet
  • the rotor 105 is composed of a circular flat plate having a predetermined thickness and includes a first surface and a second surface corresponding to the first surface. Permanent magnets are disposed on the first surface at regular intervals on the circumference with respect to the center of the rotor 105. The permanent magnets are arranged to alternate in polarity on the circumference of the rotor 105. That is, as shown in FIG. 1, the permanent magnets are arranged in the order of S-pole, N-pole, S-pole, N-pole, ... on the circumference of the rotor 105.
  • the rotor 105 may be disposed in addition to the circular flat plate, the permanent magnet can be disposed and at the same time rotatable form other than the circular flat plate can also be.
  • the present invention includes two rotors 105, and the two rotors 105 are spaced apart from each other by a predetermined distance.
  • Permanent magnets are disposed on opposite surfaces of the rotor 105 spaced by a certain distance to have the same polarity. That is, when the permanent magnet is arranged in the order of S pole, N pole, S pole, N pole, ... in the inner side of the first rotor, the inner side of the second rotor is also S pole, N pole, S pole, N Place permanent magnets in the order of pole, ...
  • the core 110 is located between two rotors spaced apart from each other.
  • Core 110 is also composed of a circular flat plate having a predetermined thickness.
  • the core 110 includes a second member having a shape protruding a predetermined length at a point corresponding to a point at which the permanent magnet is disposed to wind the primary coil 115, and the second member having the protruding shape has a primary shape.
  • the coil 115 is wound.
  • the primary coil 115 wound on the second member is not in close contact with the adjacent primary coil 115 but maintains a predetermined distance.
  • a secondary coil 120 is wound around the first member of the core. Referring to FIG. 1, the primary coil 115 is wound around the second member in the longitudinal direction, while the secondary coil 120 is wound around the first member of the core in the horizontal direction.
  • the core 110 may be composed of one member or may be configured to stack a plurality of flat members.
  • the first member of the core 110 be configured in a manner of stacking a plurality of flat plate members.
  • the counter electromotive force reduction power generator of the present invention arranges a permanent magnet having the same polarity on the opposite surface of the rotating rotor 105.
  • the primary coil 115 wound around the core 110 is wound in the direction in which the rotor 105 rotates, while the secondary coil 120 is perpendicular to the direction in which the primary coil 115 is wound. Is wound into.
  • FIG. 2 illustrates a polarity formed in the primary coil when the current is supplied to the primary coil according to an embodiment of the present invention.
  • the primary coil 115 when a current is supplied to the primary coil 115, the primary coil 115 is formed with the same polarity as that of the opposing permanent magnet. That is, if the polarity of the opposing permanent magnet is the N pole, the primary coil 115 also has the N pole magnetic. As such, when the magnetism of the permanent magnet and the primary coil 115 has the same polarity, repulsion occurs between the permanent magnet and the primary coil, thereby increasing the rotational speed of the rotating rotor 105.
  • the permanent magnet moves to the primary coil adjacent to the existing primary coil, the polarity of the adjacent primary coil 115 has an S pole, and 1 adjacent to the permanent magnet.
  • the primary coil generates attraction, which increases the rotational speed of the rotor 105 (or permanent magnet) in the direction of the adjacent primary coil 115.
  • the present invention supplies a current to the primary coil and performs a function of a motor that rotates the rotor or increases the rotation speed by using the supplied current.
  • the polarity of the adjacent primary coil is changed to the N pole, the repulsive force is generated between the permanent magnet and the adjacent primary coil, which causes the rotor to rotate.
  • FIG. 3 illustrates polarities formed in the primary coil and the secondary coil in a state in which a load is connected to the secondary coil according to an embodiment of the present invention.
  • a process of reducing polarity and counter electromotive force formed in the primary coil and the secondary coil in a state in which a load is connected to the secondary coil according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
  • the polarity formed in the secondary coil 120 is different from the polarity formed in the opposing permanent magnet. That is, the permanent magnet and the primary coil 115 have the same polarity, while the secondary coil 120 has a different polarity. Therefore, the direction of the magnetic field formed outside the secondary coil 120 by the polarity formed in the secondary coil 120 and the direction of the magnetic field formed in the primary coil 115 by the polarity formed in the primary coil 115 It has the opposite direction. That is, the magnetic field formed on the outside of the secondary coil 120 by the polarity formed in the secondary coil 120 is canceled by the magnetic field formed in the primary coil 115.
  • the remaining magnetic field due to the polarity formed in the secondary coil 120 is a magnetic field formed inside the secondary coil 120. That is, the secondary coil is formed with a polarity different from that of the permanent magnet disposed in the rotor, so that the secondary coil 120 passes the magnetic field only through the inside of the wound core of the silicon steel sheet, thereby inducing the secondary coil 120 with the induced current. Induce to come out.
  • the present invention reduces the counter electromotive force by canceling the magnetic field generated outside the secondary coil 120.
  • an induced current is generated in the secondary coil 120 by a magnetic field generated inside the secondary coil 120.
  • the induced current generated by the secondary coil 120 may be charged to the battery using a capacitor (capacitor) for charging and discharging.
  • the speed of the rotor can be controlled by controlling the amount of current supplied to the primary coil 115 that is responsible for the rotation of the rotor using the control board.
  • the core on which the primary coil 115 is wound is formed of ferrite, while the core on which the secondary coil 120 is wound is formed of silicon steel sheet. That is, the core on which the primary coil 115 is wound is composed of a circular toroidal ferrite core, while the core on which the secondary coil 120 is wound is composed of a core of a laminated silicon steel sheet having a toroidal shape.
  • the inside of the silicon steel sheet is configured as a hollow through-hole so that the magnetic field flows only inside the silicon steel sheet, and when a coil having the same diameter is used for the primary coil and the secondary coil, it is secondary to the number of turns of the primary coil. Increasing the number of turns of the coil increases the amount of power produced by the secondary coil.

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Abstract

본 발명은 역기전력 저감 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전 과정에서 발생하는 역기전력을 저감시켜 발전 효율을 높이는 역기전력 저감 발전장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 역기전력 저감장치는 일측면에 N극을 갖는 영구 자석과 S극을 갖는 영구 자석이 교대로 일정 간격으로 원주 상에 배치된 제1 회전자, 상기 제1 회전자와 일정 거리 이격되어 있으며, 대향되는 면에 상기 제1 회전자에 배치된 영구 자석과 동일한 극성을 갖는 영구 자석이 배치된 제2 회전자, 상기 제1 회전자와 제2 회전자 사이에 배치되는 코어, 상기 코어는 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자 사이에 배치되며 원 고리 형태를 갖는 제1 부재 및 상기 제1 부재의 측면에서 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자 방향으로 상기 제1 회전자와 제2 회전자에 배치된 영구 자석에 대응되도록 원기둥 형태로 일정 길이 돌출되며, 1차 코일이 권선된 제2 부재를 포함한다.

Description

역기전력 저감 발전장치
본 발명은 역기전력 저감 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전 과정에서 발생하는 역기전력을 저감시켜 발전 효율을 높이는 역기전력 저감 발전장치에 관한 것이다.
일(도체)에 영구자석 N극 또는 S극을 움직이면 코일을 통과하는 자속의 변화에 의하여 기전력이 발생하는데 이러한 현상을 전자유도라 한다. 이때, 발생되는 기전력을 유도 기전력, 여기에 흐르는 전류를 유도전류라 한다. 전자유도에 의한 기전력의 방향은 도체에 영구자석을 움직이는 방향, 영구자석의 극성(N극, S극)에 의하여 결정된다.
유도 기전력의 방향에 있어서, 렌츠의 법칙은 유도 기전력은 코일을 통한 자속이 증가하게 될 때 이것을 감소시키는 방향으로, 감소시킬 때에는 증가시키는 방향으로 발생해서 유도전류가 흐른다는 것을 정의하고 있다. 다시 말해 유도 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 생기게 되는 것이다. 한편, 플레밍의 오른손 법칙은 도체가 자속을 끊었을 때 생기는 유도 기전력의 방향은 오른손으로 엄지손가락, 집게손가락, 가운데 손가락을 서로 직각으로 펴고 집게손가락을 자장의 방향에, 엄지손가락을 운동하는 방향을 가리키면 가운데 손가락은 유도 기전력의 방향으로 됨을 정의하고 있다. 이 같은 전자 유도의 성질을 이용한 것이 발전기이다.
그런데, 통상의 발전기는 자석 또는 도체를 기계적으로 회전시켜 전기를 발생시키는 과정에서 코일에 전자 유도에 의해 발생하는 유도 전류가 흐르게 된다. 유도 전류에 의해 발생되는 자극의 방향은 영구자석이 코일에 근접하는 경우에는 영구자석의 극성과 동일한 극성을 가지며, 이로 인해 코일과 영구자석 사이에는 척력이 발생하고, 영구자석이 코일로부터 멀어지는 경우에는 영구자석의 극성과 상이한 극성을 가지며 이로 인해 코일과 영구자석 사이에는 인력이 발생한다.
이와 영구자석이 코일에 근접하는 경우에는 척력이 발생하며, 영구자석이 코일로부터 멀어지는 경우에는 인력이 발생함으로써, 회전하는 영구자석은 그 자체의 전기 생산량의 2배 이상에 달하는 불필요한 부하를 받게 된다. 따라서, 통상의 발전기는 그 효율이 낮다는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국공개특허 제2013-0020972호(발명의 명칭: 고효율 발전장치)는 역기전력을 저감하는 장치를 제안하고 있으나, 서로 마주보는 회전체의 자석이 서로 다른 극성으로 구성되어 있고, 코일 권선이 독립되어 있으며, 코어를 사용하지 않는 코어레스(Coreless) 타입으로 코깅토크(부하 손실) 현상을 피하려 하고 있으나, 코어를 사용하는 일반적인 발전기보다 낮은 전력이 생산된다는 문제점을 갖는다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 한국공개특허 제2013-0020972호(발명의 명칭: 고효율 발전장치)
(특허문헌 2) 한국공개특허 제2003-0008555호(발명의 명칭: 회전체 철심의 회전에 의한 발전장치 및 발전방법)
본 발명이 해결하려는 과제는 역기전력을 감소시켜 회전자의 회전력을 전력으로 변환하는 과정에서 발생하는 손실을 최소화할 수 있는 고효율 발전장치를 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 회전자를 회전시키는 동력의 일부를 생산하는 모터의 기능을 수행하는 발전장치를 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 역기전력 저감장치는 일측면에 N극을 갖는 영구 자석과 S극을 갖는 영구 자석이 교대로 일정 간격으로 원주 상에 배치된 제1 회전자, 상기 제1 회전자와 일정 거리 이격되어 있으며, 대향되는 면에 상기 제1 회전자에 배치된 영구 자석과 동일한 극성을 갖는 영구 자석이 배치된 제2 회전자, 상기 제1 회전자와 제2 회전자 사이에 배치되는 코어, 상기 코어는 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자 사이에 배치되며 원 고리 형태를 갖는 제1 부재 및 상기 제1 부재의 측면에서 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자 방향으로 상기 제1 회전자와 제2 회전자에 배치된 영구 자석에 대응되도록 원기둥 형태로 일정 길이 돌출되며, 1차 코일이 권선된 제2 부재를 포함한다.
종래 발전장치는 회전자의 영구자석이 진행방향에서 만나게 되는 고정자로 다가갈 때, 발전기에 부하를 걸면 고정자 코일에서 같은 극성이 나와 영구자석의 회전자를 진행방향으로 밀어내고, 영구자석이 고정자 코일 앞을 지나려고 하면 영구자석의 극성과 반대 극성으로 변환되어 회전 방향의 반대인 뒤로 끄는 인력이 발생하여 전력 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에 따른 역기전력 저감 발전장치는 회전자의 영구자석의 극성이 진행방향에서 만나게 되는 고정자에서 다른 극성이 나와서 영구자석의 회전자를 회전진행방향으로 끌어주고, 영구자석이 고정자의 코일 앞을 지나려고 하면 영구자석의 극성과 동일한 극성으로 변환되어 회전진행 방향으로 밀어주는 척력이 나오게 된다.
따라서 본 발명의 역기전력 저감 발전장치는 회전자의 회전에 의해 발생하는 역기전력을 저감시키며, 이로 인해 발전 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 역기전력 저감 발전장치를 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 역기전력 저감 발전장치를 구성하는 제1 코일에 전류를 공급한 경우 제1 코일에 형성되는 극성 및 자계를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 역기전력 저감 발전장치를 구성하는 제2 코일에 부하를 연결한 경우 제2 코일에 형성되는 극성 및 자계를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명에서 제안하는 역기전력 저감 발전장치의 구조를 도시한 도면이다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 역기전력 저감 발전장치의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 역기전력 저감 발전장치의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다. 또한 필요한 경우, 도 4를 이용하기로 한다.
도 1에 의하면, 역기전력 저감 발전장치는 마주보는 두 개의 회전자, 코어, 1차 코일, 2차 코일 및 영구자석을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 역기전력 저감 발전장치에 포함될 수 있다.
회전자(105)는 일정 두께를 갖는 원형의 평판으로 구성되며, 제1 면과 제1 면에 대응되는 제2 면을 포함한다. 제1 면에는 회전자(105)의 중심을 기준으로 원주 상에 일정 간격으로 영구 자석이 배치된다. 영구 자석은 회전자(105)의 원주 상에서 극성을 교대로 갖도록 배치된다. 즉, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 영구 자석은 회전자(105)의 원주 상에서 S극, N극, S극, N극,... 순으로 배열된다. 물론 회전자(105)는 원형의 평판 이외에 영구 자석이 배치 가능하며 동시에 회전 가능한 형태라면 원형의 평판 이외에 다른 형태로도 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 두 개의 회전자(105)를 포함하며, 두 개의 회전자(105)는 일정 거리 이격되어 배치된다. 일정 거리 이격된 회전자(105)의 대향하는 면에는 동일 극성을 갖도록 영구 자석을 배치한다. 즉, 제1 회전자의 내측에 영구자석이 S극, N극, S극, N극,... 순으로 배치되는 경우, 제2 회전자의 내측 역시 S극, N극, S극, N극,... 순으로 영구자석을 배치한다.
일정 거리 이격된 두 개의 회전자 사이에는 코어(110)가 위치한다. 코어(110) 역시 일정 두께를 갖는 원형의 평판으로 구성된다. 코어(110)는 1차 코일(115)을 감기 위해 영구자석이 배치된 지점과 대응되는 지점에 일정 길이 돌출된 형상을 갖는 제2 부재를 포함하며, 돌출된 형상을 갖는 제2 부재에는 1차 코일(115)을 권선한다.
또한 제2 부재에 권선된 1차 코일(115)은 인접하는 1차 코일(115)과 밀착되는 것이 아니라 일정 거리 이격된 상태를 유지한다. 상호 인접하는 1차 코일(115) 사이에는 2차 코일(120)이 코어의 제1 부재에 권선된다. 도면 제 1도를 살펴보면, 1차 코일(115)은 세로 방향으로 제2 부재에 권선되는 반면, 2차 코일(120)은 가로 방향으로 코어의 제1 부재에 권선된다.
코어(110)는 하나의 부재로 구성되거나, 여러 개의 평판 부재를 적층하는 형태로 구성될 수 있다. 특히 코어(110)의 제1 부재는 여러 개의 평판 부재를 적층하는 형태로 구성하는 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명의 역기전력 저감 발전장치는 회전하는 회전자(105)의 대향하는 면에 동일한 극성을 갖는 영구 자석을 배치한다. 또한, 코어(110)에 권선된 1차 코일(115)은 회전자(105)가 회전하는 방향으로 권선되는 반면, 2차 코일(120)은 1차 코일(115)이 권선된 방향과 직각 방향으로 권선된다.
이후 1차 코일(115)에 전류를 흐르게 한다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 1차 코일에 전류를 공급하는 경우, 1차 코일에 형성되는 극성을 도시하고 있다. 도 2에 의하면, 1차 코일(115)에 전류를 공급하면, 1차 코일(115)에는 대향하는 영구 자석의 극성과 동일한 극성이 형성된다. 즉, 대향하는 영구자석의 극성이 N극이라면, 1차 코일(115) 역시 N극의 자성을 갖는다. 이와 같이 영구자석과 1차 코일(115)의 자성이 동일한 극성을 가지면, 영구자석과 1차 코일 사이에는 척력이 발생하며, 이로 인해 회전하는 회전자(105)의 회전 속도를 증가시킨다.
회전자(105)가 회전하면, 영구 자석은 기존 대향되어 있던 1차 코일과 인접한 1차 코일로 이동하게 되며, 인접한 1차 코일(115)의 극성은 S극을 가지고 있으며, 영구 자석과 인접한 1차 코일은 인력이 발생하며, 이로 인해 회전자(105)(또는 영구 자석)는 인접한 1차 코일(115) 방향으로의 회전 속도는 증가된다.
이와 같이 본 발명은 1차 코일에 전류를 공급하며, 공급된 전류를 이용하여 회전자를 회전시키는 또는 회전속도를 증가시키는 모터의 기능을 수행한다.
이후 영구 자석이 인접한 1차 코일에 인접한 이후 멀어지게 되며, 인접한 1차 코일의 극성은 N극으로 바뀌며, 영구자석과 인접한 1차 코일 사이에는 척력이 발생하며, 이로 인해 회전자는 회전하게 된다.
이와 같은 과정을 통해 1차 코일에 전류를 공급하는 경우, 영구자석이 배치되어 있는 회전자는 회전한다.
하지만, 상술한 바와 같이 영구 자석과 1차 코일에 의해 발생하는 부하를 얻는 과정에서 역기전력이 발생한다. 역기전력은 발전기가 무부하 상태에서 문제가 되지 않는다. 왜냐하면 부하가 없음으로 폐회로가 구성되지 않으며 폐회로가 구성되지 않기 때문에 전류가 발생하지 않아 패러데이의 오른손법칙에 중요한 요소인 전류가 없음으로 자력이 발생되지 않는다. 그러나 상용전력으로 전환하려고 하는 시점에서는 즉 코일에 전류가 흐르는 시점에서 회전자의 회전을 방해하는 방향으로 역기전력이 발생한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 2차 코일에 부하를 연결한 상태에서 1차 코일 및 2차 코일에 형성되는 극성을 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 2차 코일에 부하를 연결한 상태에서 1차 코일 및 2차 코일에 형성되는 극성 및 역기전력이 저감되는 과정에 대해 알아보기로 한다.
도 3에 의하면, 1차 코일(115)에 전류를 공급하면, 영구자석이 배치된 회전자(105)가 회전한다. 이후 2차 코일(120)에 부하를 연결하면, 2차 코일(120)에는 회전자(105)의 회전을 방해하는 방향으로 역기전력이 발생한다.
도 3에 의하면, 2차 코일(120)에 형성되는 극성은 대향되는 영구자석에 형성된 극성과 상이한 극성이 형성된다. 즉, 영구자석과 1차 코일(115)은 동일한 극성을 가지는 반면, 2차 코일(120)은 상이한 극성을 갖는다. 따라서 2차 코일(120)에 형성된 극성에 의해 2차 코일(120)의 외측에 형성되는 자계의 방향은 1차 코일(115)에 형성된 극성에 의해 1차 코일(115)에 형성된 자계의 방향과 반대 방향과 가지게 된다. 즉, 2차 코일(120)에 형성된 극성에 의해 2차 코일(120)의 외측에 형성되는 자계는 1차 코일(115)에 형성된 자계에 의해 상쇄된다.
따라서 2차 코일(120)에 형성된 극성에 의해 잔존하는 자계는 2차 코일(120)의 내측에 형성되는 자계이다. 즉, 2차 코일에는 회전자에 배치된 영구자석의 극성과 상이한 극성을 형성됨으로써 2차 코일(120)이 권선된 규소강판 코어의 내부를 통해서만 자계를 통과시켜 2차 코일(120)에 유도 전류를 나오게 유도한다.
이와 같이 본 발명은 2차 코일(120)의 외측에 생성되는 자계는 상쇄시킴으로써 역기전력을 저감한다. 또한, 2차 코일(120)의 내측에 생성되는 자계에 의해 2차 코일(120)에 유도 전류를 생성한다.
2차 코일(120)에 의해 생성된 유도 전류는 충·방전용 캐패시터(콘덴서)를 이용하여 배터리에 충전할 수 있다.
제어보드를 이용하여 회전자의 회전을 담당하는 1차 코일(115)에 공급하는 전류의 양을 조절하여 회전자의 속도를 제어할 수 있다.
또한, 1차 코일(115)이 권선되는 코어는 페라이트로 형성하는 반면, 2차 코일(120)이 권선되는 코어는 규소강판으로 형성된다. 즉, 1차 코일(115)이 권선되는 코어는 원형의 토로이달 페라이트 코어로 구성되는 반면, 2차 코일(120)이 권선되는 코어는 토로이달 형태의 적층 규소강판의 코어로 구성된다.
또한, 규소강판 내부는 빈 통공 형태로 구성함으로써 자계가 규소강판 내부로만 자계가 흐르도록 하며, 동일한 직경을 갖는 코일을 1차 코일과 2차 코일에 사용할 경우, 1차 코일의 권선수보다 2차 코일의 권선수를 많게하여 2차 코일에서 생산되는 전력의 양을 증가시킨다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (5)

  1. 일측면에 N극을 갖는 영구 자석과 S극을 갖는 영구 자석이 교대로 일정 간격으로 원주 상에 배치된 제1 회전자;
    상기 제1 회전자와 일정 거리 이격되어 있으며, 대향되는 면에 상기 제1 회전자에 배치된 영구 자석과 동일한 극성을 갖는 영구 자석이 배치된 제2 회전자;
    상기 제1 회전자와 제2 회전자 사이에 배치되는 코어;
    상기 코어는 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자 사이에 배치되며 원 고리 형태를 갖는 제1 부재; 및
    상기 제1 부재의 측면에서 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자 방향으로 상기 제1 회전자와 제2 회전자에 배치된 영구 자석에 대응되도록 원기둥 형태로 일정 길이 돌출되며, 1차 코일이 권선된 제2 부재를 포함함을 특징으로 하는 역기전력 저감 발전 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 부재는,
    상기 제2 부재가 형성되지 않은 영역에 2차 코일이 권선되어 있음을 특징으로 하는 역기전력 저감 발전 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 1차 코일에 전류가 공급된 상태에서 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자에 배치된 영구 자석과 가까워지는 1차 코일에는 상기 영구 자석의 극성과 상이한 극성을 가지며, 상기 제1 회전자 또는 제2 회전자에 배치된 영구 자석과 멀어지는 1차 코일에는 상기 영구 자석의 극성과 동일한 극성을 가짐을 특징으로 하는 역기전력 저감 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 2차 코일에 부하를 연결하면, 상기 영구자석과 인접한 지점의 극성은 상기 영구자석의 극성과 상이한 극성을 갖도록 상기 2차 코일이 권선되어 있음을 특징으로 하는 역기전력 저감장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 1차 코일에는 1차 코일로 공급하는 전류의 크기를 제어하는 제어 보드가 연결되며, 상기 2차 코일에는 상기 2차 코일에서 유기된 유도 전류를 저장하는 배터리가 연결됨을 특징으로 하는 역기전력 저감장치.
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