WO2020197081A1 - 발전기 및 발전기의 제어방법 - Google Patents

발전기 및 발전기의 제어방법 Download PDF

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WO2020197081A1
WO2020197081A1 PCT/KR2020/001728 KR2020001728W WO2020197081A1 WO 2020197081 A1 WO2020197081 A1 WO 2020197081A1 KR 2020001728 W KR2020001728 W KR 2020001728W WO 2020197081 A1 WO2020197081 A1 WO 2020197081A1
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fixed
stator
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임현재
임해섭
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SEONGWOO TECH Co Ltd
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SEONGWOO TECH Co Ltd
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines

Definitions

  • the present invention relates to a generator capable of maintaining high efficiency by operating only a required number of power generation modules according to the amount of input energy, and a control method thereof.
  • a generator is a device that converts mechanical energy into electrical energy, and an example is a device that converts the rotational force of an impeller rotating by hydraulic power, wind power, tidal power, or the like into electrical energy.
  • the generator is required to have an input of an appropriate size according to the designed power generation capacity. If the input does not meet the standard due to some factor, the generator stops power generation or the power generation efficiency decreases. In particular, this problem appears prominently in the field of renewable energy in which the size of input energy easily changes due to external environmental factors such as hydraulic power, wind power, and tidal power.
  • An object of the present invention is to provide a generator capable of stably generating power even under a condition in which the magnitude of input energy changes and a control method thereof.
  • an object of the present invention is to provide a generator with high efficiency and a control method thereof even under a condition in which the magnitude of input energy varies.
  • the present invention is an input unit rotated by a fluid; A cylinder-shaped first stator body; A first stator through-hole penetrating the first stator body; A first coil provided in the first stator body; A first rotor body having a cylindrical shape located inside the first stator through hole; A first rotor through-hole penetrating the center of the first rotor body; A plurality of first permanent magnets arranged to expose different magnetic poles along the circumferential surface of the first rotor body; A first ring gear provided along a circumferential surface formed by the first rotor through-hole; A first shaft having one end connected to the input unit and the other end positioned in the first rotor through-hole; A first sun gear rotating by the first shaft; A first cage rotatable inside the first rotor through-hole; A first planetary gear that is rotatably fixed to the first cage to transmit the rotational motion of the first sun gear to the zering gear; And a first cage rotation shaft forming a rotation center of the first cage;
  • the present invention is provided in a cylindrical shape with an empty inside, the first housing body to which the first stator body is fixed; A first front cover forming a front surface of the first housing body; A first front cover through hole provided to pass through the first front cover and through which one end of the first shaft passes; A first rear cover forming a rear surface of the first housing body; A first rear cover through hole provided to pass through the first rear cover and through which the first cage rotation shaft passes; A second housing body provided in the shape of a cylinder with an empty interior to which the second stator body is fixed; A second front cover forming a front surface of the second housing body; A second front cover through hole provided to pass through the second front cover and through which one end of the second shaft passes; A second rear cover forming a rear surface of the second housing body; It may further include a second rear cover through-hole provided to pass through the second rear cover.
  • the first disk includes a disk-shaped first disk body provided inside the first housing body, a first disk fastening portion fixing the first disk body to the first rotor body, and the first disk body. And a first disk through hole through which the first shaft passes, and the second disk passes through a disk-shaped second disk body provided outside the second housing body, and the second rear cover through hole And a second disk fastening portion provided in the second disk body to fix the second disk body to the second rotor body, and a second disk through-hole provided in the second disk body through which the second cage rotation shaft passes. .
  • the first braking part comprises: a first fixed body fixed to the first housing body; A first braking body provided at a position facing the first fixed body with the first disk body interposed therebetween; And a first actuator for stopping rotation of the first disk body by moving the first brake body in a direction in which the first fixing body is located; wherein the second brake part is fixed to the second housing body The second fixed body; A second braking body provided at a position facing the second fixed body with the second disk body interposed therebetween; And a second actuator configured to stop rotation of the second disk body by moving the second brake body in a direction in which the second fixed body is located.
  • the present invention includes a first housing slit provided to pass through the circumferential surface of the first housing body to provide a space in which the first fixing body and the first braking body are located; And a sealing body fixed to the first housing body and positioned between the first fixed body and the first rotor body.
  • a sealing body through-hole provided in the sealing body through which the first disk fastening portion passes;
  • a sealing body bearing provided in the sealing body through hole to rotatably support the first disk fastening part.
  • the first braking part comprises: a first fixed body through hole penetrating through the first fixed body; A first braking body through-hole penetrating the first braking body; A first fastening body inserted into the first braking body through hole and the first fixed body through hole and fixed to the first housing body; And a first spring for pressing the first braking body in a direction away from the first fixed body, wherein the second braking part includes a second fixed body through-hole penetrating the second fixed body; A second braking body through-hole penetrating the second braking body; A second fastening body inserted into the second braking body through hole and the second fixed body through hole and fixed to the second housing body; And a second spring for pressing the second braking body in a direction away from the second fixed body.
  • the present invention includes a first transfer body through hole penetrating through the first braking body; A first transfer body fastening hole provided in the form of a female thread on the first fixing body; One end of which the male thread is formed is coupled to the first transfer body fastening hole, and the other end is a first transfer body inserted into the first transfer body through hole; A second transfer body through-hole penetrating through the second braking body; A second transfer body fastening hole provided in the form of a female thread on the second fixing body; And a second transfer body having one end of which the male thread is formed is coupled to the second transfer body fastening hole, and the other end of which is inserted into the second transfer body through hole.
  • the present invention is provided in a cylindrical shape with an empty inside, the first housing body to which the first stator body is fixed; A first front cover forming a front surface of the first housing body; A first front cover through hole provided to pass through the first front cover and through which one end of the first shaft passes; A first rear cover forming a rear surface of the first housing body; A first rear cover through hole provided to pass through the first rear cover and through which the first cage rotation shaft passes; A second housing body provided in the shape of a cylinder with an empty interior to which the second stator body is fixed; A second front cover forming a front surface of the second housing body; A second front cover through hole provided to pass through the second front cover and through which one end of the second shaft passes; A second rear cover forming a rear surface of the second housing body; It may further include a second rear cover through hole provided to pass through the second rear cover and through which the second cage rotation shaft passes.
  • the first disk includes a disk-shaped first disk body provided inside the first housing body, a first disk fastening portion fixing the first disk body to the first rotor body, and the first It is provided in the disk body and includes a first disk through hole through which the first shaft passes, and the second disk includes a disk-shaped second disk body and the second disk body provided inside the second housing body.
  • the present invention is provided in a cylindrical shape with an empty inside, the first housing body to which the first stator body is fixed; A first front cover forming a front surface of the first housing body; A first front cover through hole provided to pass through the first front cover; A first rear cover forming a rear surface of the first housing body; A first rear cover through hole provided to pass through the first rear cover and through which the first cage rotation shaft passes; A second housing body provided in the shape of a cylinder with an empty interior to which the second stator body is fixed; A second front cover forming a front surface of the second housing body; A second front cover through hole provided to pass through the second front cover and through which one end of the second shaft passes; A second rear cover forming a rear surface of the second housing body; It may further include a second rear cover through-hole provided to pass through the second rear cover.
  • the first disk is provided to pass through the first disk body in the shape of a disk and the first front cover through hole provided outside the first housing body, so that the first disk body is connected to the first rotor body.
  • the present invention includes a first power storage unit for storing electric energy generated in the first coil; And a second power storage unit for storing electric energy generated in the second coil.
  • the present invention is an input unit rotated by a fluid; A cylinder-shaped first stator body; A first stator through-hole penetrating the first stator body; A first coil provided in the first stator body; A first rotor body having a cylindrical shape located inside the first stator through hole; A first rotor through-hole penetrating the center of the first rotor body; A plurality of first permanent magnets arranged to expose different magnetic poles along the circumferential surface of the first rotor body; A first ring gear provided along a circumferential surface formed by the first rotor through-hole; A first shaft having one end connected to the input unit and the other end positioned in the first rotor through-hole; A first sun gear rotating by the first shaft; A first cage rotatable inside the first rotor through-hole; A first planetary gear that is rotatably fixed to the first cage to transmit the rotational motion of the first sun gear to the first ring gear; And a first cage rotation shaft forming a rotation center of the first cage;
  • the present invention is provided in a cylindrical shape with an empty inside, the first housing body to which the first stator body is fixed; A first front cover forming a front surface of the first housing body; A first front cover through hole provided to pass through the first front cover and through which one end of the first shaft passes; A first rear cover forming a rear surface of the first housing body; A first rear cover through hole provided to pass through the first rear cover and through which the first cage rotation shaft passes; A second housing body provided in the shape of a cylinder with an empty interior to which the second stator body is fixed; A second front cover forming a front surface of the second housing body; A second front cover through hole provided to pass through the second front cover and through which one end of the second shaft passes; A second rear cover forming a rear surface of the second housing body; It may further include a second rear cover through-hole provided to pass through the second rear cover.
  • the first disk includes a disk-shaped first disk body provided inside the first housing body, a first disk fastening portion fixing the first disk body to the first rotor body, and the first It is provided in the disk body and includes a first disk through hole through which the first shaft passes, and the second disk is a disk-shaped second disk body provided outside the second housing body, and the second rear cover penetrates A second disk fastening portion provided to pass through the hole and fixing the second disk body to the second rotor body, and a second disk through hole provided in the second disk body and passing through the other end of the second shaft. can do.
  • the present invention is provided in a cylindrical shape with an empty inside, the first housing body to which the first stator body is fixed; A first front cover forming a front surface of the first housing body; A first front cover through hole provided to pass through the first front cover and through which one end of the first shaft passes; A first rear cover forming a rear surface of the first housing body; A first rear cover through hole provided to pass through the first rear cover and through which the first cage rotation shaft passes; A second housing body provided in the shape of a cylinder with an empty interior to which the second stator body is fixed; A second front cover forming a front surface of the second housing body; A second front cover through hole provided to pass through the second front cover and through which one end of the second shaft passes; A second rear cover forming a rear surface of the second housing body; It may further include a second rear cover through-hole provided to pass through the second rear cover through which the second shaft passes.
  • the first disk includes a disk-shaped first disk body provided inside the first housing body, a first disk fastening portion fixing the first disk body to the first rotor body, and the first It is provided in the disk body and includes a first disk through hole through which the first shaft passes, and the second disk includes a disk-shaped second disk body and the second disk body provided inside the second housing body.
  • the present invention is provided in a cylindrical shape with an empty inside, the first housing body to which the first stator body is fixed; A first front cover forming a front surface of the first housing body; A first front cover through hole provided to pass through the first front cover; A first rear cover forming a rear surface of the first housing body; A first rear cover through hole provided to pass through the first rear cover and through which the first cage rotation shaft passes; A second housing body provided in the shape of a cylinder with an empty interior to which the second stator body is fixed; A second front cover forming a front surface of the second housing body; A second front cover through hole provided to pass through the second front cover and through which one end of the second shaft passes; A second rear cover forming a rear surface of the second housing body; It may further include a second rear cover through-hole provided to pass through the second rear cover.
  • the first disk is provided to pass through the first disk body in the shape of a disk and the first front cover through hole provided outside the first housing body, so that the first disk body is connected to the first rotor body.
  • the present invention has the effect of providing a generator capable of stably generating power even under a condition in which the magnitude of input energy changes and a control method thereof.
  • the present invention has the effect of providing a high-efficiency generator and a control method thereof even under a condition in which the magnitude of the input energy changes.
  • the present invention has the effect of providing a modular generator configured with a plurality of power generation modules and capable of combining or separating each power generation module as needed, and a control method thereof.
  • 1, 2 and 3 show an example of a generator equipped with a plurality of power generation modules.
  • FIG 5 shows an example of a rotor provided in each power generation module.
  • FIG. 6 shows an example of a conversion unit provided in each power generation module.
  • FIG. 7 shows an example of a first braking unit and a second braking unit provided in the present invention.
  • the generator 100 of the present invention converts the input unit 1 rotated by a fluid such as wind or water, and the rotational motion (mechanical energy) of the input unit 1 into electrical energy.
  • the first power generation module (2), the first braking part (4) for stopping the operation of the first power generation module, and the rotational motion of the input part (1) transmitted through the first power generation module (2) are converted into electrical energy.
  • a second power generation module 6 that converts to, and a second brake unit 7 that stops the operation of the second power generation module.
  • the input unit 1 is a hub 11 fixed to a first shaft 261 provided in the first power generation module 2, an impeller 13 fixed to the hub 11 and rotated by wind or water It can be equipped with. Therefore, when wind, hydraulic power, or tidal power is supplied to the impeller 13, the hub 11 will be rotated by the impeller 13.
  • the first power generation module 2 includes a first housing 21 forming an exterior, a first stator 22 fixed inside the first housing, and provided inside the first housing. Is connected to the first rotor 24, which generates an induced electromotive force in the first stator 22 during rotation, and is connected to the hub 11 to convert the rotational motion of the input unit into the rotational motion of the first rotor 24 It includes a first conversion unit 26.
  • the first housing 21 may be provided as a first housing body 211 having a cylindrical shape with open front and rear surfaces.
  • the first stator 22 is fixed to the circumferential surface of the first housing body 211 and is located inside the first housing body.
  • the open front surface of the first housing body 211 is closed by the first front cover 213, and the open rear surface of the first housing body 211 is closed by the first rear cover 215 Can be.
  • the first stator 22 is provided in a cylindrical shape and fixed to the circumferential surface of the first housing body 211, the first stator body 221, the first stator body 221 ), a first bobbin 223 protruding toward the center of the first stator body 221, and a first coil 225 fixed to the first bobbin 223.
  • the first stator body 221 and the first bobbin 223 may be provided with a conductor such as metal.
  • the first bobbin 223 may be provided with a plurality of protrusions protruding from the circumferential surface of the hole penetrating the first stator body 221 toward the center of the hole. Since the length of the first bobbin 223 is set to be shorter than the radius of the hole, a first stator through hole 222 formed by a plurality of first bobbins 223 is provided at the center of the first stator body.
  • the first coil 225 may be fixed to the first stator body 221 by being wound around the first bobbin 223.
  • the first coil 225 may be made of any material as long as an induced current can be generated when the first rotor 24 rotates. It is preferable that the first coil 225 be made of a material having excellent conductivity, such as copper.
  • the first rotor 24 must be rotatably provided inside the first stator through hole 222.
  • the first rotor 24 has a cylindrical first rotor body 241 with open front and rear surfaces and a plurality of fixed to the circumferential surface of the first rotor body 241 It may be provided as the first magnetic force forming unit 247 of.
  • the distance from the center of the first rotor body 241 to the free end of the first magnetic force forming part 247 should be set to be smaller than the radius of the first stator through hole 222.
  • a first rotor through hole 242 is provided in the center of the first rotor body 241, and a first ring is formed on the inner circumferential surface of the first rotor body 241 formed by the first rotor through hole 242 Gear 245 is provided.
  • the first ring gear 245 is provided with a plurality of gear teeth parallel to the longitudinal direction (X-axis direction, longitudinal direction of the first rotor body) of the first power generation module 2.
  • the first magnetic force forming part 247 is a means for generating magnetic force by being fixed to the outer circumferential surface of the first rotor body 241 (one surface of the first rotor body facing the first bobbin).
  • the first magnetic force forming unit 247 may be provided as a plurality of permanent magnets (first permanent magnets), or may be provided as an electromagnet.
  • the plurality of permanent magnets are fixed to the first rotor body 241 so that different magnetic poles are alternately exposed. Should be.
  • the first magnetic force forming part 247 is detachably provided on the first rotor body 241. This is to enable the amount of power generation of the first power generation module 2 to be adjusted as necessary.
  • a plurality of first slots 243 to which the first magnetic force forming part 247 is detachably coupled may be further provided on the circumferential surface of the first rotor body 241.
  • the first conversion unit 26 includes a first shaft 261 to which the hub 11 is fixed, a first sun gear 262 rotating by the first shaft, and the first 1 A first planetary gear 263 that transmits the rotational force of the sun gear to the first ring gear 245 of the first rotor, and the first planetary gear 263 are rotatably fixed, and the first shaft 261 ) And a first cage (C1) forming a concentric axis.
  • one end of the first shaft 261 is connected to the hub 11 and the other end is located inside the first rotor through hole 242.
  • One end of the first shaft 261 is inserted into the first front cover through hole 213a (refer to FIG. 1) provided in the first front cover 213 and exposed to the outside of the first housing 21.
  • a first front bearing 213c rotatably supporting the first shaft 261 may be provided in the first front cover through hole.
  • the first cage (C1) is rotatably provided inside the first rotor through-hole 242, the first planetary gear 263 is in the first cage (C1) It is fixed to be rotatable.
  • the first cage C1 includes a first cage first body 264 and a first cage second body 265 provided at opposite ends of the first sun gear 262, respectively, and the first cage first It includes a first planetary gear rotation shaft 266, 267, 268 that connects the body 264 and the first cage second body 265 and forms a rotation axis of the first planetary gear 263.
  • the first cage first body 264 is provided with a first cage through hole 264a through which the first shaft 261 passes, and the first shaft 261 is provided in the first cage second body 265. ) Is provided to form a concentric shaft and a first cage rotation shaft 269 that forms a center of rotation of the first cage C1.
  • first cage rotation shaft 269 One end of the first cage rotation shaft 269 is fixed to the first cage second body 265, and the other end (free end) of the first cage rotation shaft 269 is provided on the first rear cover 215
  • the first rear cover through hole (not shown) is exposed to the outside of the first housing 21.
  • a first rear bearing 215a (refer to FIG. 3) for rotatably supporting the first cage rotation shaft 269 may be provided in the first rear cover through hole.
  • the first planetary gear 263 is provided with two or more gears, and FIG. 6 shows an example in which the first planetary gear 263 is provided with three gears. That is, the first planetary gear 263 provided in the present invention includes a first gear 263a, a first gear of a first conversion part, a second gear 263b, a second gear of a first conversion part), and a third gear 263c. , May be provided as a first conversion unit third gear).
  • the first planetary gear rotation shaft connecting the first cage first body 264 and the second body 265 is a first gear rotation shaft 266 forming a rotation axis of the first gear 263a
  • the A second gear rotation shaft 267 forming a rotation axis of the second gear 263b and a third gear rotation shaft 268 forming a rotation axis of the third gear 263c may be provided.
  • the first planetary gear rotation shafts 266, 267, and 268 are not necessarily provided to connect the first cage first body 264 and the first cage second body 265 to each other. That is, each of the gear rotation shafts 266, 267, 268 connects the first cage first body 264 and one surface of the gears 263a, 263b, 263c (the surface facing the first cage first body). It may be provided as a first connection shaft, a second connection shaft that connects the first cage second body 265 and the other surface of each gear 263a, 263b, 263c (the surface facing the first cage second body). have.
  • the first rotor body 241 is provided with a first disk 28, and the first braking part 4 is a means for restricting the rotation of the first disk 28. It can be provided.
  • the first disk 28 includes a disk-shaped first disk body 281 provided inside the first housing body 211 and the first disk body 281 to the first rotor body 241. It may be provided to include a first disk fastening portion 283 to be fixed, and a first disk through hole provided in the first disk body 281 and through which the first shaft 261 passes. A first disk bearing 285 rotatably supporting the first shaft 261 may be provided in the first disk through hole.
  • the first disk fastening part 283 may be provided in a pipe shape or a cylinder shape.
  • the first braking part 4 includes a first fixed body 41 fixed to the first housing body 211, and the first fixed body 41 with the first disk body 281 interposed therebetween. ) By moving the first braking body 44 and the first braking body 44 in the direction in which the first fixing body 41 is positioned to rotate the first disk body 281 It may be provided to include a first actuator 46 for stopping the operation, and a first spring 48 for returning the first braking body 44 to an initial position when the operation of the first actuator is stopped.
  • the first actuator 46 includes a first actuator 462 fixed to the circumferential surface of the first housing body 211, and a first actuator shaft 461 for linear reciprocating motion by the first operating part. It can be provided to.
  • the first operation unit 462 may be provided as a device that generates a force to move the first braking body 44 in the direction in which the first fixed body 41 is positioned when power is supplied.
  • the first fixing body 41 and the first fixing body 44 pass through the first braking body through-hole 441 and the first fixing body through-hole 411. It may be fixed to the first housing body 211 by a first fastening body 47 fixed to the housing body 211.
  • first spring 48 is located between the first fixed body 41 and the first braking body 44, but the first braking body 44 is moved away from the first fixed body 41 It may be provided to pressurize.
  • first fastening body 47 may be provided to penetrate the center of the first spring 48. This is to prevent the first spring 48 from being displaced.
  • the first housing body 211 has a circumferential surface of the first housing body 211 A first housing slit 211a provided to penetrate is provided.
  • the first fixed body 41 and the first braking body 44 may be located inside the first housing slit 211a.
  • the first front cover 213 may be further provided with a front cover slit 213b providing a moving path of the first braking body 44. have.
  • the first stator 22 and the first A sealing part 5 that prevents liquid from flowing into the rotor 24 should be further provided.
  • the sealing part 5 is fixed to the first housing body 211 and positioned between the first fixed body 41 and the first rotor body 241, the sealing body 51, the sealing body 51 ) Is provided in the sealing body through hole through which the first disk fastening part 283 passes, and a sealing body that is provided in the sealing body through hole and rotatably supports the circumferential surface of the first disk fastening part 283 It may be provided to include a bearing 53.
  • the generator 100 of the present invention may further include a first power storage unit 81 for storing energy generated by the first power generation module 2, wherein the first power storage unit 81 includes the first rotor ( 24) is preferably provided as a means for storing the induced current generated in the first coil 225 during rotation.
  • the second power generation module 6 is provided with a second housing 61 forming an exterior, a second stator 62 fixed inside the second housing, and the second stator ( 62) is connected to the second rotor 64 for generating an induced electromotive force, and the first cage rotation shaft 269 to convert the rotational motion of the first cage rotational shaft 269 into the rotational motion of the second rotor 64 It includes a second conversion unit (66).
  • the second housing 61 includes a second housing body 611 having a cylindrical shape with an empty inside, a second front cover 613 closing the open front surface of the second housing body, and the second housing body. It includes a second rear cover 615 for closing the open rear surface.
  • the second power generation module 6 may further include a connector 612 for fixing the second housing body 611 to the first housing body 211.
  • the connector 612 may have any structure as long as it can connect the first housing body 211 and the second housing body 611 to each other.
  • the second stator 62 is a second stator body 621 of a cylindrical shape fixed to the second housing body 611, on the inner circumferential surface of the second stator body 621 Includes a plurality of second bobbins 623 protruding toward the center of the second stator body 621 to form a second stator through-hole 622, and a second coil 625 wound around each of the second bobbins 623 do.
  • the functions and structures of the second stator body 621, the second bobbin 623, and the second coil 625 are described above.
  • the first stator body 221, the first bobbin 223, and the first coil 225 ) Is the same as the function and structure.
  • the second rotor 64 has a cylindrical second rotor body 641 rotatably provided inside the second stator through-hole 622, and penetrates the second rotor body.
  • a plurality of second magnetic force forming portions 647 provided along the outer circumferential surface of the).
  • the second magnetic force forming part 647 is a means for generating magnetic force by being fixed to the outer circumferential surface of the second rotor body 641 (one surface of the second rotor body facing the second bobbin).
  • the second magnetic force forming unit 647 may be provided as a plurality of permanent magnets (second permanent magnets), or may be provided as an electromagnet.
  • the plurality of permanent magnets must be fixed to the second rotor body 641 so that different magnetic poles are alternately exposed.
  • the second magnetic force forming part 647 is preferably provided to be detachably attached to the second rotor body 641. This is to enable the amount of power generation of the second power generation module 6 to be adjusted as necessary. To this end, a plurality of second slots 643 to which the second magnetic force forming part 647 is detachably coupled may be further provided on the circumferential surface of the second rotor body 441.
  • the structure and function of the second rotor body 641, the second rotor through hole 642, and the second ring gear 645 are described above.
  • the first rotor body 241, the first rotor through hole 242, and the first The structure and function of the 1-ring gear 245 are the same, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the second conversion unit 66 is a second shaft 661, a second sun gear 662 rotating by the second shaft, and the rotational force of the second sun gear
  • one end of the second shaft 661 is connected to the first cage rotation shaft 269 and the other end is located inside the second rotor through-hole 642.
  • One end of the second shaft 661 is inserted into a second front cover through hole (not shown) provided in the second front cover 613 and exposed to the outside of the second housing 61.
  • a second front bearing 613c rotatably supporting the second shaft 661 may be provided in the second front cover through hole.
  • the second shaft 661 may be connected to the first cage rotation shaft 269 through a coupler 661a.
  • the second cage (C2) is rotatably provided inside the second rotor through-hole 642, the second planetary gear (663) is in the second cage (C2) It is fixed to be rotatable.
  • the second cage C2 includes a second cage first body 664 and a second cage second body 665 provided at opposite ends of the second sun gear 662, respectively, and the second cage first It includes second planetary gear rotation shafts 666, 667, and 668 that connect the body 664 and the second cage second body 665 and form a rotation axis of the second planetary gear 663.
  • the second cage first body 664 is provided with a second cage through hole 664a into which the second shaft 661 is inserted, and the second cage 661 is provided in the second cage second body 665.
  • One end of the second cage rotation shaft 669 is fixed to the second cage second body 665, and the other end (free end) of the second cage rotation shaft 669 is provided on the second rear cover 615 It is exposed to the outside of the second housing 61 through the second rear cover through hole (not shown).
  • the second planetary gear 663 includes a first gear 663a, a second conversion unit first gear), a second gear 663b, a second conversion unit second gear), and a third gear 663c, a second conversion unit. 3 gears).
  • the second planetary gear rotation shaft forms a first gear rotation shaft 666 (a first gear rotation shaft of the second conversion unit) and a rotation shaft of the second gear 663b forming a rotation axis of the first gear 663a. It may be provided as a second gear rotation shaft 667 (second gear rotation shaft of the second conversion unit), and a third gear rotation shaft 668 (second conversion unit third gear rotation shaft) that forms a rotation axis of the third gear 663c. have.
  • the second rotor body 641 is provided with a second disk 68
  • the second brake part 7 is a means for restraining the rotation of the second disk 68. It can be provided.
  • the second disk 68 passes through a second disk body 681 in the shape of a disk provided outside of the second housing body 611 and a second rear cover through hole formed in the second rear cover 615
  • a second disk fastening portion 683 that is provided to fix the second disk body 681 to the second rotor body 641, and the second cage rotation shaft provided on the second disk body 681 ( 669) may be provided to include a second disk through-hole through.
  • the second disk fastening part 683 may be provided in a pipe shape or a cylinder shape, and the circumferential surface of the second disk fastening part 683 can be rotated in the second rear cover through hole. It is preferable that a second rear bearing 615a is provided to support it. Further, it is preferable that a second disk bearing 685 rotatably supporting the second cage rotation shaft 669 is provided in the second disk through hole.
  • the second braking part 4 faces the second fixed body 71 with the second fixed body 71 fixed to the second housing body 611 and the second disk body 681 interposed therebetween.
  • the second actuator 76 includes a second actuator 762 fixed to the circumferential surface of the second housing body 611, and a second actuator shaft 761 for linear reciprocating motion by the second operating part. It can be provided to.
  • the second operation unit 762 may be provided as a device that generates a force to move the second braking body 74 in the direction in which the second fixed body 71 is positioned when power is supplied.
  • the second fixing body 71 and the second fixing body 74 pass through the second brake body through-hole 741 and the second fixing body through-hole 711. It may be fixed to the second housing body 611 through a second fastening body 77 fixed to the second housing body 611.
  • the second spring 78 is located between the second fixed body 71 and the second braking body 74, and the second braking body 74 is moved away from the second fixed body 71 It may be provided to pressurize.
  • the second fastening body 77 may be provided to penetrate the center of the second spring 78.
  • energy generated by the second power generation module 5 is stored in the second power storage unit 83, and the second power storage unit 83 rotates when the second rotor 64 rotates. It may be provided in any form as long as the induced current generated in the second coil 625 can be stored.
  • the first shaft 261 of the first power generation module rotates together with the hub 11. As shown in FIG. 8, when the hub 11 rotates clockwise, the first shaft 261 and the first sun gear 262 will also rotate clockwise.
  • each of the gears 263a, 263b, 263c constituting the first planetary gear 263 rotates counterclockwise.
  • the first cage C1 rotates clockwise, and the first rotor 24 rotates counterclockwise. Rotates.
  • the second shaft 661 provided in the second power generation module 6 is connected to the rotation shaft 269 of the first cage through a coupler 661a, the input shaft 11 rotates clockwise. When doing so, the second shaft 661 will rotate clockwise.
  • the first disk body 281 rotates together with the first rotor body 241, and the second The disk body 681 rotates together with the second rotor body 641.
  • the control unit 9 supplies power to the first actuator 46
  • the first disk body 281 is connected to the first brake body 44 and the first fixed body 41. Rotation is stopped by As shown in FIG. 9, when the rotation of the first disk body 281 is stopped, the rotation of the first rotor body 241 is also stopped, so that the first power generation module 2 stops generating power.
  • the above description relates to the state of the generator 100 when the first and second rotors are braked sequentially, but this applies to the state of the generator when the second and first rotors are sequentially braked. .
  • the present invention may further include a first transfer body 49 that stops rotation of the first disk body 281 and a second transfer body 79 that stops rotation of the second disk body 681 in an emergency. .
  • the first transfer body 49 is a means for moving the first braking body 44 in the direction in which the first fixed body 41 is located, and is provided at one end. It may be provided to include a head 491 and a first male screw 493 provided at the other end.
  • the first braking body 44 is provided with a first transfer body through-hole 442 penetrating the first braking body, and the first fixing body 41 is provided with the male screw 493 to which the male screw 493 is fastened. 1
  • the transfer body fastening hole (412, female thread) must be provided. Accordingly, when the first brake unit 4 fails or in other situations, the user can stop the operation of the first power generation module 2 by turning the first head 491.
  • the second transfer body 79 is a means for moving the second braking body 74 in the direction in which the second fixed body 71 is located, and the second head 791 and the other end provided at one end It may be provided to include a second male screw 793 provided in the.
  • the second braking body 74 is provided with a second transfer body through hole 742 penetrating through the second braking body, and the second male screw 793 is fastened to the second fixing body 71
  • the second transfer body fastening hole (712, female thread) to be provided must be provided. Accordingly, when the second braking unit 7 fails, the user can stop the operation of the second power generation module 6 by turning the second head 791.
  • the input energy supplied through the input unit 1 is more than a preset reference value (the number of rotations of the impeller is more than the reference number of rotations)
  • all power generation modules 2 and 6 are operated, and the input energy is the reference value. If less than (the number of rotations of the impeller is less than the reference number of rotations), only one of the two power generation modules can be operated. That is, in the present invention, since the number of operation of the power generation module can be adjusted in proportion to the size of the input energy, it is possible to generate power with high efficiency as well as stably power generation under the condition that the size of the input energy changes.
  • the present invention is a structure in which each of the power generation modules 2 and 6 is detachably coupled to each other, it is possible to provide generators of various capacities with a power generation module having the same structure (a power generation module having the same power generation capacity) from the perspective of the user .
  • FIG. 10 shows another embodiment (an embodiment in which all disks are provided inside the housing) of the generator of the present invention, and the second disk 68 is distinguished from the embodiment shown in FIG. 3. That is, it is provided inside the second housing 61.
  • the structure of the first power generation module 2 is the same as that of the first power generation module shown in FIG. 3.
  • the second housing 61 of the second power generation module is provided in the shape of a cylinder with an empty inside, and the second housing body 611 and the second housing body 211 to which the second stator body 621 is fixed.
  • a second front cover 613 forming a front surface of the second front cover 613, a second front cover through hole provided to pass through the second front cover 613 so that one end of the second shaft 661 passes, and the second front A second front bearing 613a provided in the cover through hole to support the second shaft, a second rear cover 615 forming a rear surface of the second housing body 611, and the second rear cover 615 A second rear cover through-hole through which the second cage rotation shaft 669 passes, and a second rear bearing (615a) provided in the second rear cover through-hole to support the second cage rotation shaft. Should be.
  • the second disk 68 includes a disk-shaped second disk body 681 provided in the second housing body 211, and the second disk body 681 as the second rotor body 641.
  • Two discs bearing 685 should be provided.
  • the second housing body 611 When the second housing body 611 is provided with a second housing slit 611a in which the second braking body 72 and the second fixed body 71 are located, the second power generation module 6 A sealing part that prevents liquid from flowing into the second stator 62 and the second rotor 64 should be further provided.
  • the sealing part is fixed to the second housing body 611 and positioned between the second fixed body 71 and the second rotor body 641, the second sealing body 55, the second sealing body 55 ) Is provided in a sealing body through hole through which the second disk fastening part 683 passes, and a second through hole provided in the sealing body to rotatably support the circumferential surface of the second disk fastening part 683 It may be provided to include a sealing body bearing (57).
  • the second rear cover 615 is provided with the second A rear cover slit 615b providing a movement path of the braking body 74 may be further provided.
  • FIG. 11 shows another embodiment (an embodiment in which all disks are provided outside the housing) of the generator of the present invention.
  • the first disk 28 is distinguished from the embodiment shown in FIG. 3. It is located outside the first housing 21.
  • the structure of the second power generation module 6 is the same as that of the first power generation module shown in FIG. 3.
  • the first housing 21 of the first power generation module is provided in the shape of a cylinder with an empty inside, and the first housing body 211 and the first housing body 211 to which the first stator body 221 is fixed.
  • a first front cover 213 forming a front surface of the first front cover 213, a first front cover through hole provided to penetrate the first front cover, and a first rear cover forming a rear surface of the first housing body 211 ( 215), provided to pass through the first rear cover 215 and provided in the first rear cover through hole through which the first cage rotation shaft 269 passes, and in the first rear cover through hole to support the first cage rotation shaft It is provided to include a first rear bearing (215a).
  • first disk 28 is provided to pass through the first disk body 281 in the shape of a disk and the first front cover through hole provided outside the first housing body 211, and the first disk A first disk fastening portion 283 fixing the body 281 to the first rotor body 241, and a first disk provided on the first disk body 281 and passing the first shaft 261 A through hole is provided.
  • the first disk fastening part 283 is rotatably fixed to the first front cover 213 through a first front bearing 213c provided in the first front cover through hole, and the first shaft 261 ) Is rotatably fixed to the first disk body 281 through a first disk bearing 285 provided in the first disk through hole.
  • the second power generation module 6 is not provided with the second conversion unit 66 to be.
  • the structure of the first power generation module 2 is the same as that of the first power generation module shown in FIG. 3.
  • the second power generation module 6 has a cylinder-shaped second stator body 621, a second stator through hole 622 penetrating through the second stator body 621, and the second stator body 621.
  • the first disk 28 includes a disk-shaped first disk body 281 and the first disk body 281 provided inside the first housing body 211. It may be provided to include a first disk fastening portion 283 fixed to the rotor body 241, and a first disk through hole provided in the first disk body 281 and through which the first shaft 261 passes.
  • the second disk 68 includes a disk-shaped second disk body 681 provided outside the second housing body 611, and the second rear cover through hole (a second rear bearing 615c is provided.
  • the second disk fastening portion 683 for fixing the second disk body 681 to the second rotor body, and the second shaft 661 provided on the second disk body 681 May be provided to include a second disk through hole (a second disk bearing 685 is provided) through which the other end of the) passes.
  • the first disk 28, the first brake part 4, the second disk 68, and the second brake part 7 are shown in FIG. 10 (the disks are all located inside the housing). And the same structure as shown in FIG. 11 (all disks are located outside the housing).
  • the first disk 28 includes a disk-shaped first disk body 281 and the first disk body 281 provided inside the first housing body.
  • the second disk 68 includes a disk-shaped second disk body 681 provided in the second housing body 611 and the second disk body 681 as the second rotor body 641.
  • the first disk 28 includes a disk-shaped first disk body 281 provided outside the first housing body 211, and the first front cover through hole (the first 1, a first disk fastening part 283 provided to penetrate through the front bearing 213c and fixing the first disk body 281 to the first rotor body 241, and the first disk body 281 ) May be provided to include a first disk through hole (a first disk bearing 285 is provided) through which the first shaft 261 passes.
  • the second disk 68 includes a disk-shaped second disk body 681 provided outside the second housing body 611 and the second rear cover through hole (a second rear bearing 615a is provided.
  • the second disk body 681 is provided on the second disk body 681 to fix the second disk body 681 to the second rotor body 641, and the second disk body 681 It may be provided to include a second disk through hole (the second disk bearing 685 is provided) through which the shaft 661 passes.
  • the first shaft 261 is directly connected to the input unit 1, and the second shaft 661 is directly connected to the first shaft 261. It is possible to minimize the energy loss that occurs when the torque is transmitted to the module.
  • the generator of the present invention is not a method of braking the rotors 24 and 64 by supplying power to the stators 22 and 62, the power used for braking the first and second rotors 24 and 64 You can also reduce the usage.

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Abstract

본 발명은 유체에 의해 회전하는 입력부; 실린더 형상의 제1 및 제2 스테이터 바디; 제1 및 제2 스테이터 관통홀; 상기 스테이터 바디에 구비된 제1 및 제2 코일; 실린더 형상의 제1 및 제2 로터 바디; 제1 및 제2 로터 관통홀; 상기 로터 바디의 원주면을 따라 배치된 다수의 제1 및 제2 영구자석; 상기 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 각각 구비된 제1 및 제2 링 기어; 상기 로터 관통홀에 위치하는 제1 및 제2 축; 상기 제1 및 제2 축에 의해 각각 회전하는 제1 및 제2 태양기어; 상기 관통홀 내부에서 회전 가능한 제1 및 제2 케이지; 상기 태양기어의 회전운동을 전달하는 제1 및 제2 유성기어; 제1 및 제2 케이지 회전축이 구비된 제1 및 제2 발전모듈; 상기 로터 바디에 고정된 원판형상의 제1 및 제2 디스크; 및 상기 디스크의 회전을 각각 구속하도록 구비된 제1 및 제2 제동부;를 포함하여 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 안정적인 발전이 가능한 효과를 가진 발전기에 관한 것이다.

Description

발전기 및 발전기의 제어방법
본 발명은 입력되는 에너지의 크기에 따라 필요한 수의 발전모듈만을 작동시킴으로써 고효율을 유지 가능한 발전기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로, 수력, 풍력, 조력 등에 의해 회전하는 임펠러의 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 장치가 그 일례이다.
발전기는 그 설계된 발전용량에 따라 적절한 크기의 입력이 요구되는데, 어떤 요인에 의해 입력이 기준에 미치지 못하면, 발전기는 발전을 중단하거나 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 이러한 문제점은 수력, 풍력, 조력 등 외부적인 환경 요인에 의해 입력 에너지의 크기가 쉽게 변화하는 신재생 에너지 분야에 두드러지게 나타난다.
따라서, 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 안정적으로 발전할 수 있을 뿐 아니라 높은 발전효율을 발휘하는 발전기의 개발이 요구되었다.
본 발명은 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 안정적으로 발전 가능한 발전기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 효율이 높은 발전기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 발전모듈로 구성되어 필요에 따라 각 발전모듈을 서로 결합하거나 분리 가능한 모듈형 발전기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 유체에 의해 회전하는 입력부; 실린더 형상의 제1스테이터 바디; 상기 제1스테이터 바디를 관통하는 제1스테이터 관통홀; 상기 제1스테이터 바디에 구비된 제1코일; 상기 제1스테이터 관통홀 내부에 위치하는 실린더 형상의 제1로터 바디; 상기 제1로터 바디의 중심을 관통하는 제1로터 관통홀; 상기 제1로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제1영구자석; 상기 제1로터 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 구비된 제1링 기어; 일단은 상기 입력부에 연결되고, 타단은 상기 제1로터 관통홀에 위치하는 제1축; 상기 제1축에 의해 회전하는 제1태양기어; 상기 제1로터 관통홀 내부에서 회전 가능한 제1케이지; 상기 제1케이지에 회전 가능하게 고정되어 상기 제1태양기어의 회전운동을 상기 제링 기어에 전달하는 제1유성기어; 및 상기 제1케이지의 회전중심을 형성하는 제1케이지 회전축;이 구비된 제1발전모듈; 상기 제1로터 바디에 고정된 원판형상의 제1디스크; 상기 제1디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제1제동부; 실린더 형상의 제2스테이터 바디; 상기 제2스테이터 바디를 관통하는 제2스테이터 관통홀; 상기 제2스테이터 바디에 구비된 제2코일; 상기 제2스테이터 관통홀 내부에 위치하는 실린더 형상의 제2로터 바디; 상기 제2로터 바디의 중심을 관통하는 제2로터 관통홀; 상기 제2로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제2영구자석; 상기 제2로터 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 구비된 제2링 기어; 일단은 상기 제1케이지 회전축에 연결되고, 타단은 상기 제2로터 관통홀에 위치하는 제2축; 상기 제2축에 의해 회전하는 제2태양기어; 상기 제2로터 관통홀 내부에서 회전 가능한 제2케이지; 상기 제2케이지에 회전 가능하게 고정되어 상기 제2태양기어의 회전운동을 상기 제2링 기어에 전달하는 제2유성기어; 및 상기 제2케이지의 회전중심을 형성하는 제2케이지 회전축;이 구비된 제2발전모듈; 상기 제2로터 바디에 고정된 원판형상의 제2디스크; 상기 제2디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제2제동부;를 포함하는 발전기를 제공한다.
본 발명은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디; 상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버; 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1축의 일단이 관통하는 제1전방커버 관통홀; 상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버; 상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀; 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디; 상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버; 상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀; 상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버; 상기 제2후방커버를 관통하도록 구비된 제2후방커버 관통홀;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하며, 상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함할 수 있다.
상기 제1제동부는 상기 제1하우징 바디에 고정된 제1고정바디; 상기 제1디스크 바디를 사이에 두고 상기 제1고정바디를 마주보는 위치에 구비된 제1제동바디; 및 상기 제1제동바디를 상기 제1고정바디가 위치된 방향으로 이동시켜 상기 제1디스크 바디의 회전을 중단시키는 제1액추에이터;를 포함하고, 상기 제2제동부는 상기 제2하우징 바디에 고정된 제2고정바디; 상기 제2디스크 바디를 사이에 두고 상기 제2고정바디를 마주보는 위치에 구비되는 제2제동바디; 및 상기 제2제동바디를 상기 제2고정바디가 위치된 방향으로 이동시켜 상기 제2디스크 바디의 회전을 중단시키는 제2액추에이터;를 포함하도록 구비될 수 있다.
본 발명은 상기 제1하우징 바디의 원주면을 관통하도록 구비되어 상기 제1고정바디 및 상기 제1제동바디가 위치되는 공간을 제공하는 제1하우징 슬릿; 및 상기 제1하우징 바디에 고정되어 상기 제1고정바디와 상기 제1로터 바디 사이에 위치하는 실링바디; 상기 실링바디에 구비되어 상기 제1디스크 체결부가 관통하는 실링바디 관통홀; 및 상기 실링바디 관통홀에 구비되어 상기 제1디스크 체결부를 회전 가능하게 지지하는 실링바디 베어링;을 더 포함할 수 있다.
상기 제1제동부는 상기 제1고정바디를 관통하는 제1고정바디 관통홀; 상기 제1제동바디를 관통하는 제1제동바디 관통홀; 상기 제1제동바디 관통홀 및 상기 제1고정바디 관통홀에 삽입되어 상기 제1하우징 바디에 고정되는 제1체결바디; 및 상기 제1제동바디를 상기 제1고정바디에서 멀어지는 방향으로 가압하는 제1스프링;을 포함하고, 상기 제2제동부는 상기 제2고정바디를 관통하는 제2고정바디 관통홀; 상기 제2제동바디를 관통하는 제2제동바디 관통홀; 상기 제2제동바디 관통홀 및 상기 제2고정바디 관통홀에 삽입되어 상기 제2하우징 바디에 고정되는 제2체결바디; 및 상기 제2제동바디를 상기 제2고정바디에서 멀어지는 방향으로 가압하는 제2스프링;을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 제1제동바디를 관통하는 제1이송바디 관통홀; 상기 제1고정바디에 암나사 형태로 구비된 제1이송바디 체결홀; 수나사가 형성된 일단은 상기 제1이송바디 체결홀에 결합되고, 타단은 상기 제1이송바디 관통홀에 삽입된 제1이송바디; 상기 제2제동바디를 관통하는 제2이송바디 관통홀; 상기 제2고정바디에 암나사 형태로 구비된 제2이송바디 체결홀; 및 수나사가 형성된 일단은 상기 제2이송바디 체결홀에 결합되고, 타단은 상기 제2이송바디 관통홀에 삽입된 제2이송바디;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디; 상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버; 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1축의 일단이 관통하는 제1전방커버 관통홀; 상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버; 상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀; 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디; 상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버; 상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀; 상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버; 상기 제2후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2후방커버 관통홀;을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하며, 상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디 내부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디; 상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버; 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비된 제1전방커버 관통홀; 상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버; 상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀; 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디; 상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버; 상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀; 상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버; 상기 제2후방커버를 관통하도록 구비된 제2후방커버 관통홀;을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1전방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하고, 상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 제1코일에 발생한 전기에너지를 저장하는 제1축전부; 및 상기 제2코일에 발생한 전기에너지를 저장하는 제2축전부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 유체에 의해 회전하는 입력부; 실린더 형상의 제1스테이터 바디; 상기 제1스테이터 바디를 관통하는 제1스테이터 관통홀; 상기 제1스테이터 바디에 구비된 제1코일; 상기 제1스테이터 관통홀 내부에 위치하는 실린더 형상의 제1로터 바디; 상기 제1로터 바디의 중심을 관통하는 제1로터 관통홀; 상기 제1로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제1영구자석; 상기 제1로터 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 구비된 제1링 기어; 일단은 상기 입력부에 연결되고, 타단은 상기 제1로터 관통홀에 위치하는 제1축; 상기 제1축에 의해 회전하는 제1태양기어; 상기 제1로터 관통홀 내부에서 회전 가능한 제1케이지; 상기 제1케이지에 회전 가능하게 고정되어 상기 제1태양기어의 회전운동을 상기 제1링 기어에 전달하는 제1유성기어; 및 상기 제1케이지의 회전중심을 형성하는 제1케이지 회전축;이 구비된 제1발전모듈; 상기 제1로터 바디에 고정된 원판형상의 제1디스크; 상기 제1디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제1제동부; 실린더 형상의 제2스테이터 바디; 상기 제2스테이터 바디를 관통하는 제2스테이터 관통홀; 상기 제2스테이터 바디에 구비된 제2코일; 일단이 상기 제1케이지 회전축에 연결된 제2축; 상기 제2축에 고정되어 상기 제2축이 회전하는 방향과 동일한 방향을 따라 상기 제2스테이터 관통홀 내부에서 회전하는 실린더 형상의 제2로터 바디; 상기 제2로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제2영구자석;이 구비된 제2발전모듈; 상기 제2로터 바디에 고정된 원판형상의 제2디스크; 상기 제2디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제2제동부;를 포함하는 발전기를 제공한다.
본 발명은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디; 상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버; 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1축의 일단이 관통하는 제1전방커버 관통홀; 상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버; 상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀; 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디; 상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버; 상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀; 상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버; 상기 제2후방커버를 관통하도록 구비된 제2후방커버 관통홀;을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하고, 상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2축의 타단이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디; 상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버; 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1축의 일단이 관통하는 제1전방커버 관통홀; 상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버; 상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀; 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정 되는 제2하우징 바디; 상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버; 상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀; 상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버; 상기 제2후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축이 관통하는 제2후방커버 관통홀;을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하며, 상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디 내부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디; 상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버; 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비된 제1전방커버 관통홀; 상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버; 상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀; 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디; 상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버; 상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀; 상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버; 상기 제2후방커버를 관통하도록 구비된 제2후방커버 관통홀;을 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1전방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하고, 상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함할 수 있다.
본 발명은 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 안정적으로 발전 가능한 발전기 및 그 제어방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 효율이 높은 발전기 및 그 제어방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다수의 발전모듈로 구성되어 필요에 따라 각 발전모듈을 서로 결합하거나 분리 가능한 모듈형 발전기 및 그 제어방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1, 도 2 및 도 3은 다수의 발전모듈이 구비된 발전기의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 각 발전모듈에 구비된 스테이터의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 각 발전모듈에 구비된 로터의 일례를 도시한 것이다.
도 6은 각 발전모듈에 구비된 변환부의 일례를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 구비된 제1제동부 및 제2제동부의 일례를 도시한 것이다.
도 8 및 도 9는 본 발명 발전기의 작동과정을 도시한 것이다.
도 10, 도 11, 및 도 12는 본 발명 발전기의 다른 실시예를 도시한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에 사용된 용어가 당해 용어의 일반적 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
이하에 기술될 장치의 구성이나 제어방법은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위함은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 발전기(100)는 바람이나 물 등의 유체에 의해 회전하는 입력부(1), 상기 입력부(1)의 회전운동(기계적 에너지)을 전기적 에너지로 변환하는 제1발전모듈(2), 상기 제1발전모듈의 작동을 중단시키는 제1제동부(4), 상기 제1발전모듈(2)을 통해 전달되는 상기 입력부(1)의 회전운동을 전기적 에너지로 변환하는 제2발전모듈(6), 상기 제2발전모듈의 작동을 중단시키는 제2제동부(7)를 포함한다.
상기 입력부(1)는 상기 제1발전모듈(2)에 구비된 제1축(261)에 고정되는 허브(11), 상기 허브(11)에 고정되어 바람이나 물에 의해 회전하는 임펠러(13)로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 임펠러(13)에 풍력, 수력, 또는 조력이 공급되면, 상기 허브(11)는 상기 임펠러(13)에 의해 회전하게 될 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1발전모듈(2)은 외관을 형성하는 제1하우징(21), 상기 제1하우징 내부에 고정된 제1스테이터(22), 상기 제1하우징 내부에 구비되어 회전 시 상기 제1스테이터(22)에 유도 기전력을 발생시키는 제1로터(24), 상기 허브(11)에 연결되어 상기 입력부의 회전운동을 상기 제1로터(24)의 회전운동으로 변환하는 제1변환부(26)를 포함한다.
상기 제1하우징(21)은 전방면과 후방면이 개방된 실린더 형상의 제1하우징 바디(211)로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1스테이터(22)는 상기 제1하우징 바디(211)의 원주면에 고정되어 상기 제1하우징 바디 내부에 위치한다.
상기 제1하우징 바디(211)의 개방된 전방면은 제1전방커버(213)에 의해 폐쇄되고, 상기 제1하우징 바디(211)의 개방된 후방면은 제1후방커버(215)에 의해 폐쇄될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1스테이터(22)는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1하우징 바디(211)의 원주면에 고정되는 제1스테이터 바디(221), 상기 제1스테이터 바디(221)에서 상기 제1스테이터 바디(221)의 중심을 향해 돌출된 제1보빈(223), 상기 제1보빈(223)에 고정된 제1코일(225)을 포함한다.
상기 제1스테이터 바디(221) 및 상기 제1보빈(223)은 금속과 같은 전도체로 구비될 수 있다. 상기 제1보빈(223)은 상기 제1스테이터 바디(221)를 관통하는 홀의 원주면에서 상기 홀의 중심을 향해 돌출된 다수의 돌기로 구비될 수 있다. 상기 제1보빈(223)의 길이는 상기 홀의 반지름보다 짧게 설정되므로, 상기 제1스테이터 바디의 중심에는 다수의 제1보빈(223)에 의해 형성되는 제1스테이터 관통홀(222)이 구비된다.
상기 제1코일(225)은 상기 제1보빈(223)에 감김으로써 상기 제1스테이터 바디(221)에 고정될 수 있다. 상기 제1로터(24)의 회전 시 유도 전류가 발생할 수 있는 한 상기 제1코일(225)은 어떠한 재질로도 구비될 수 있는데, 구리와 같이 전도율 뛰어난 재질의 전도체로 구비됨이 바람직하다.
상기 제1로터(24)는 상기 제1스테이터 관통홀(222) 내부에서 회전 가능하게 구비되어야 한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1로터(24)가 전방면과 후방면이 개방된 실린더 형상의 제1로터 바디(241) 및 상기 제1로터 바디(241)의 원주면에 고정된 다수의 제1자력형성부(247)로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1로터 바디(241)의 중심에서 상기 제1자력형성부(247)의 자유단까지의 거리는 상기 제1스테이터 관통홀(222)의 반지름보다 작게 설정되어야 한다.
상기 제1로터 바디(241)의 중심에는 제1로터 관통홀(242)이 구비되는데, 상기 제1로터 관통홀(242)이 형성하는 제1로터 바디(241)의 내측 원주면에는 제1링 기어(245)가 구비된다. 상기 제1링 기어(245)는 상기 제1발전모듈(2)의 길이방향(X축 방향, 제1로터 바디의 길이방향)에 평행한 다수의 기어 이(gear tooth)로 구비된다.
상기 제1자력형성부(247)는 상기 제1로터 바디(241)의 외측 원주면(제1보빈을 향하는 제1로터 바디의 일면)에 고정되어 자력을 형성하는 수단이다. 상기 제1자력형성부(247)는 다수의 영구자석(제1영구자석)으로 구비될 수도 있고, 전자석으로 구비될 수도 있다.
제1자력형성부(247)가 다수의 영구자석으로 구비될 경우, 다수의 영구자석들은 서로 다른 자기극(magnetic pole)이 교번적(alternately)으로 노출되도록 상기 제1로터 바디(241)에 고정되어야 한다.
상기 제1자력형성부(247)는 상기 제1로터 바디(241)에 착탈 가능하게 구비됨이 바람직하다. 제1발전모듈(2)의 발전량을 필요에 따라 조절할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해, 상기 제1로터 바디(241)의 원주면에는 상기 제1자력형성부(247)가 착탈 가능하게 결합하는 다수의 제1슬롯(243)이 더 구비될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1변환부(26)는 상기 허브(11)가 고정되는 제1축(261), 상기 제1축에 의해 회전하는 제1태양기어(262), 상기 제1태양기어의 회전력을 상기 제1로터의 제1링 기어(245)에 전달하는 제1유성기어(263), 상기 제1유성기어(263)가 회전 가능하게 고정되며, 상기 제1축(261)과 동심축을 형성하는 제1케이지(C1)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1축(261)은 일단은 상기 허브(11)에 연결되고, 타단은 상기 제1로터 관통홀(242) 내부에 위치한다. 상기 제1축(261)의 일단은 상기 제1전방커버(213)에 구비된 제1전방커버 관통홀(213a, 도 1 참고)에 삽입되어 상기 제1하우징(21)의 외부에 노출된다. 상기 제1전방커버 관통홀에는 상기 제1축(261)을 회전 가능하게 지지하는 제1전방 베어링(213c)이 구비될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1케이지(C1)는 상기 제1로터 관통홀(242) 내부에서 회전 가능하게 구비되며, 상기 제1유성기어(263)는 상기 제1케이지(C1)에 회전 가능하게 고정된다.
상기 제1케이지(C1)는 상기 제1태양기어(262)의 마주보는 양단에 각각 구비되는 제1케이지 제1바디(264) 및 제1케이지 제2바디(265), 상기 제1케이지 제1바디(264)와 제1케이지 제2바디(265)를 연결하며, 상기 제1유성기어(263)의 회전축을 형성하는 제1유성기어 회전축(266, 267, 268)을 포함한다.
상기 제1케이지 제1바디(264)에는 상기 제1축(261)이 관통하는 제1케이지 관통홀(264a)이 구비되고, 상기 제1케이지 제2바디(265)에는 상기 제1축(261)과 동심축을 형성하도록 구비되어 상기 제1케이지(C1)의 회전중심을 형성하는 제1케이지 회전축(269)이 구비된다.
상기 제1케이지 회전축(269)의 일단은 상기 제1케이지 제2바디(265)에 고정되고, 상기 제1케이지 회전축(269)의 타단(자유단)은 상기 제1후방커버(215)에 구비된 제1후방커버 관통홀(미도시)을 통해 상기 제1하우징(21)의 외부에 노출된다. 이 경우, 상기 제1후방커버 관통홀에는 상기 제1케이지 회전축(269)을 회전 가능하게 지지하는 제1후방 베어링(215a, 도 3 참고)이 구비될 수 있다.
상기 제1유성기어(263)는 두 개 이상의 기어로 구비됨이 바람직한데, 도 6은 상기 제1유성기어(263)가 3개의 기어로 구비된 경우를 일례로 도시한 것이다. 즉, 본 발명에 구비된 제1유성기어(263)는 제1기어(263a, 제1변환부 제1기어), 제2기어(263b, 제1변환부 제2기어) 및 제3기어(263c, 제1변환부 제3기어)로 구비될 수 있다.
이 경우, 상기 제1케이지 제1바디(264)와 제2바디(265)를 연결하는 제1유성기어 회전축은 상기 제1기어(263a)의 회전축을 형성하는 제1기어 회전축(266), 상기 제2기어(263b)의 회전축을 형성하는 제2기어 회전축(267), 상기 제3기어(263c)의 회전축을 형성하는 제3기어 회전축(268)으로 구비될 수 있다.
상기 제1유성기어 회전축(266, 267, 268)은 상기 제1케이지 제1바디(264)와 제1케이지 제2바디(265)를 반드시 연결하도록 구비되어야 하는 것은 아니다. 즉, 상기 각 기어 회전축(266, 267, 268)은 상기 제1케이지 제1바디(264)와 각 기어(263a, 263b, 263c)의 일면(제1케이지 제1바디를 향하는 면)을 연결하는 제1연결축, 상기 제1케이지 제2바디(265)와 각 기어(263a, 263b, 263c)의 타면((제1케이지 제2바디를 향하는 면)을 연결하는 제2연결축으로 구비될 수도 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1로터 바디(241)에는 제1디스크(28)가 구비되는데, 상기 제1제동부(4)는 상기 제1디스크(28)의 회전을 구속하는 수단으로 구비될 수 있다.
상기 제1디스크(28)는 상기 제1하우징 바디(211)의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디(281), 상기 제1디스크 바디(281)를 상기 제1로터 바디(241)에 고정하는 제1디스크 체결부(283), 및 상기 제1디스크 바디(281)에 구비되어 상기 제1축(261)이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하도록 구비될 수 있다. 상기 제1디스크 관통홀에는 상기 제1축(261)을 회전 가능하게 지지하는 제1디스크 베어링(285)이 구비될 수 있다. 상기 제1디스크 체결부(283)는 파이프 형상으로 구비될 수도 있고, 실린더 형상으로 구비될 수도 있다.
이 경우, 상기 제1제동부(4)는 상기 제1하우징 바디(211)에 고정된 제1고정바디(41), 상기 제1디스크 바디(281)를 사이에 두고 상기 제1고정바디(41)를 마주보는 위치에 구비된 제1제동바디(44), 상기 제1제동바디(44)를 상기 제1고정바디(41)가 위치된 방향으로 이동시켜 상기 제1디스크 바디(281)의 회전을 중단시키는 제1액추에이터(46), 상기 제1액추에이터의 작동이 중단되면 상기 제1제동바디(44)를 초기위치로 복귀시키는 제1스프링(48)을 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 제1액추에이터(46)는 제1하우징 바디(211)의 원주면에 고정된 제1작동부(462), 상기 제1작동부에 의해 직선왕복운동을 하는 제1액추에이터 축(461)을 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 제1액추에이터 축(461)은 일단은 상기 제1제동바디(44)에 고정되고, 타단은 상기 제1작동부(462) 내부에 위치하도록 구비된다. 상기 제1작동부(462)는 전력이 공급되면, 상기 제1제동바디(44)를 상기 제1고정바디(41)가 위치된 방향으로 이동시키는 힘을 발생하는 장치로 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1고정바디(41) 및 제1체결바디(44)는 제1제동바디 관통홀(441) 및 제1고정바디 관통홀(411)을 관통하여 상기 제1하우징 바디(211)에 고정되는 제1체결바디(47)에 의해 상기 제1하우징 바디(211)에 고정될 수 있다.
나아가, 상기 제1스프링(48)은 상기 제1고정바디(41)와 제1제동바디(44) 사이에 위치하되, 상기 제1제동바디(44)를 제1고정바디(41)에서 멀어지는 방향으로 가압하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1체결바디(47)는 상기 제1스프링(48)의 중심을 관통하도록 구비될 수 있다. 제1스프링(48)의 위치 이탈을 방지하기 위함이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1디스크(28)가 상기 제1하우징(21) 내부에 구비될 경우, 상기 제1하우징 바디(211)에는 상기 제1하우징 바디(211)의 원주면을 관통하도록 구비된 제1하우징 슬릿(211a)이 구비된다. 이 경우, 상기 제1고정바디(41) 및 제1제동바디(44)는 상기 제1하우징 슬릿(211a) 내부에 위치될 수 있다.
상기 제1제동바디(44)의 이동거리 확보가 필요한 경우, 상기 제1전방커버(213)에는 상기 제1제동바디(44)의 이동경로를 제공하는 전방커버 슬릿(213b)가 더 구비될 수도 있다.
한편, 상기 제1하우징 슬릿(211a)에 상기 제1고정바디(41) 및 제1제동바디(44)가 구비될 경우, 상기 제1발전모듈(2)에는 상기 제1스테이터(22) 및 제1로터(24)로 액체가 유입되는 것을 방지하는 실링부(5)가 더 구비되어야 한다.
상기 실링부(5)는 상기 제1하우징 바디(211)에 고정되어 상기 제1고정바디(41)와 상기 제1로터 바디(241) 사이에 위치하는 실링바디(51), 상기 실링바디(51)에 구비되어 상기 제1디스크 체결부(283)가 관통하는 실링바디 관통홀, 및 상기 실링바디 관통홀에 구비되어 상기 제1디스크 체결부(283)의 원주면을 회전 가능하게 지지하는 실링바디 베어링(53)를 포함하도록 구비될 수 있다.
또한, 본 발명 발전기(100)에는 제1발전모듈(2)에서 발생한 에너지를 저장하는 제1축전부(81)가 더 구비될 수 있는데, 상기 제1축전부(81)는 상기 제1로터(24)의 회전 시 상기 제1코일(225)에 발생하는 유도 전류를 저장하는 수단으로 구비됨이 바람직하다.
상기 제2발전모듈(6)은 외관을 형성하는 제2하우징(61), 상기 제2하우징 내부에 고정된 제2스테이터(62), 상기 제2하우징 내부에 구비되어 회전 시 상기 제2스테이터(62)에 유도 기전력을 발생시키는 제2로터(64), 상기 제1케이지 회전축(269)에 연결되어 상기 제1케이지 회전축(269)의 회전운동을 상기 제2로터(64)의 회전운동으로 변환하는 제2변환부(66)를 포함한다.
상기 제2하우징(61)은 내부가 비어있는 실린더 형상의 제2하우징 바디(611), 상기 제2하우징 바디의 개방된 전방면을 폐쇄하는 제2전방커버(613), 상기 제2하우징 바디의 개방된 후방면을 폐쇄하는 제2후방커버(615)를 포함한다. 나아가, 상기 제2발전모듈(6)에는 상기 제2하우징 바디(611)를 상기 제1하우징 바디(211)에 고정시키는 커넥터(612)가 더 구비될 수 있다. 상기 커넥터(612)는 상기 제1하우징 바디(211)와 제2하우징 바디(611)를 연결할 수 있는 한 어떠한 구조로도 구비될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2스테이터(62)는 제2하우징 바디(611)에 고정된 실린더 형상의 제2스테이터 바디(621), 상기 제2스테이터 바디(621)의 내측 원주면에서 제2스테이터 바디(621)의 중심을 향해 돌출되어 제2스테이터 관통홀(622)을 형성하는 다수의 제2보빈(623), 각 제2보빈(623)에 감긴 제2코일(625)을 포함한다.
상기 제2스테이터 바디(621), 제2보빈(623) 및 제2코일(625)의 기능 및 구조는 앞서 설명한 상기 제1스테이터 바디(221), 제1보빈(223) 및 제1코일(225)의 기능 및 구조와 동일한 바 자세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제2로터(64) 상기 제2스테이터 관통홀(622) 내부에서 회전 가능하게 구비된 실린더 형상의 제2로터 바디(641), 상기 제2로터 바디를 관통하도록 구비된 제2로터 관통홀(642), 상기 제2로터 관통홀(642)이 형성하는 상기 제2로터 바디의 내측 원주면에 구비되는 제2링 기어(645), 상기 제2로터 바디(641)의 외측 원주면을 따라 구비된 다수의 제2자력형성부(647)를 포함한다.
상기 제2자력형성부(647)는 상기 제2로터 바디(641)의 외측 원주면(제2보빈을 향하는 제2로터 바디의 일면)에 고정되어 자력을 형성하는 수단이다. 상기 제2자력형성부(647)는 다수의 영구자석(제2영구자석)으로 구비될 수도 있고, 전자석으로 구비될 수도 있다.
제2자력형성부(647)가 다수의 영구자석으로 구비될 경우, 다수의 영구자석들은 서로 다른 자기극이 교번적으로 노출되도록 상기 제2로터 바디(641)에 고정되어야 한다.
상기 제2자력형성부(647)는 상기 제2로터 바디(641)에 착탈 가능하게 구비됨이 바람직하다. 제2발전모듈(6)의 발전량을 필요에 따라 조절할 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해, 상기 제2로터 바디(441)의 원주면에는 상기 제2자력형성부(647)가 착탈 가능하게 결합하는 다수의 제2슬롯(643)이 더 구비될 수 있다.
상기 제2로터 바디(641), 제2로터 관통홀(642), 제2링 기어(645)의 구조 및 기능은 앞서 설명한 제1로터 바디(241), 제1로터 관통홀(242), 제1링 기어(245)의 구조 및 기능과 동일한 바 자세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2변환부(66)는 제2축(661), 상기 제2축에 의해 회전하는 제2태양기어(662), 상기 제2태양기어의 회전력을 상기 제2링 기어(645)에 전달하는 제2유성기어(663), 상기 제2유성기어(663)가 회전 가능하게 고정되며, 상기 제2축(661)과 동심축을 형성하는 제2케이지(C2)를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2축(661)은 일단은 상기 제1케이지 회전축(269)에 연결되고, 타단은 상기 제2로터 관통홀(642) 내부에 위치한다. 상기 제2축(661)의 일단은 상기 제2전방커버(613)에 구비된 제2전방커버 관통홀(미도시)에 삽입되어 상기 제2하우징(61)의 외부에 노출된다. 상기 제2전방커버 관통홀에는 상기 제2축(661)을 회전 가능하게 지지하는 제2전방 베어링(613c)이 구비될 수 있다. 상기 제2축(661)은 커플러(661a)를 통해 제1케이지 회전축(269)에 연결될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2케이지(C2)는 상기 제2로터 관통홀(642) 내부에서 회전 가능하게 구비되며, 상기 제2유성기어(663)는 상기 제2케이지(C2)에 회전 가능하게 고정된다.
상기 제2케이지(C2)는 상기 제2태양기어(662)의 마주보는 양단에 각각 구비되는 제2케이지 제1바디(664) 및 제2케이지 제2바디(665), 상기 제2케이지 제1바디(664)와 제2케이지 제2바디(665)를 연결하며 상기 제2유성기어(663)의 회전축을 형성하는 제2유성기어 회전축(666, 667, 668)을 포함한다.
상기 제2케이지 제1바디(664)에는 상기 제2축(661)이 삽입되는 제2케이지 관통홀(664a)이 구비되고, 상기 제2케이지 제2바디(665)에는 상기 제2축(661)과 동심축을 형성하도록 구비되어 상기 제2케이지(C2)의 회전중심을 형성하는 제2케이지 회전축(669)이 구비된다.
상기 제2케이지 회전축(669)의 일단은 상기 제2케이지 제2바디(665)에 고정되고, 상기 제2케이지 회전축(669)의 타단(자유단)은 상기 제2후방커버(615)에 구비된 제2후방커버 관통홀(미도시)을 통해 상기 제2하우징(61)의 외부에 노출된다.
상기 제2유성기어(663)는 제1기어(663a, 제2변환부 제1기어), 제2기어(663b, 제2변환부 제2기어) 및 제3기어(663c, 제2변환부 제3기어)로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제2유성기어 회전축은 상기 제1기어(663a)의 회전축을 형성하는 제1기어 회전축(666, 제2변환부 제1기어 회전축), 상기 제2기어(663b)의 회전축을 형성하는 제2기어 회전축(667, 제2변환부 제2기어 회전축), 상기 제3기어(663c)의 회전축을 형성하는 제3기어 회전축(668, 제2변환부 제3기어 회전축)으로 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2로터 바디(641)에는 제2디스크(68)가 구비되는데, 상기 제2제동부(7)는 상기 제2디스크(68)의 회전을 구속하는 수단으로 구비될 수 있다.
상기 제2디스크(68)는 상기 제2하우징 바디(611)의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디(681), 상기 제2후방커버(615)에 형성된 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디(681)를 상기 제2로터 바디(641)에 고정하는 제2디스크 체결부(683), 및 상기 제2디스크 바디(681)에 구비되어 상기 제2케이지 회전축(669)이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 제2디스크 체결부(683)는 파이프 형상으로 구비될 수도 있고, 실린더 형상으로 구비될 수도 있는데, 상기 제2후방커버 관통홀에는 상기 제2디크스 체결부(683)의 원주면을 회전 가능하게 지지하는 제2후방 베어링(615a)가 구비됨이 바람직하다. 나아가, 상기 제2디스크 관통홀에는 상기 제2케이지 회전축(669)을 회전 가능하게 지지하는 제2디스크 베어링(685)이 구비됨이 바람직하다.
상기 제2제동부(4)는 상기 제2하우징 바디(611)에 고정된 제2고정바디(71), 상기 제2디스크 바디(681)를 사이에 두고 상기 제2고정바디(71)를 마주보는 위치에 구비된 제2제동바디(74), 상기 제2제동바디(74)를 상기 제2고정바디(71)가 위치된 방향으로 이동시켜 상기 제2디스크 바디(681)의 회전을 중단시키는 제2액추에이터(76, 및 상기 제2액추에이터의 작동이 중단되면 상기 제2제동바디(74)를 초기위치로 복귀시키는 제2스프링(78)을 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 제2액추에이터(76)는 제2하우징 바디(611)의 원주면에 고정된 제2작동부(762), 상기 제2작동부에 의해 직선왕복운동을 하는 제2액추에이터 축(761)을 포함하도록 구비될 수 있다.
상기 제2액추에이터 축(761)은 일단은 상기 제2제동바디(74)에 고정되고, 타단은 상기 제2작동부(762) 내부에 위치하도록 구비된다. 상기 제2작동부(762)는 전력이 공급되면, 상기 제2제동바디(74)를 상기 제2고정바디(71)가 위치된 방향으로 이동시키는 힘을 발생하는 장치로 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2고정바디(71) 및 제2체결바디(74)는 상기 제2제동바디 관통홀(741) 및 상기 제2고정바디 관통홀(711)을 관통하여 상기 제2하우징 바디(611)에 고정되는 제2체결바디(77)를 통해 상기 제2하우징 바디(611)에 고정될 수 있다.
나아가, 상기 제2스프링(78)은 상기 제2고정바디(71)와 제2제동바디(74) 사이에 위치하되, 상기 제2제동바디(74)를 제2고정바디(71)에서 멀어지는 방향으로 가압하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제2체결바디(77)는 상기 제2스프링(78)의 중심을 관통하도록 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2발전모듈(5)에서 발생한 에너지는 제2축전부(83)에 저장되는데, 상기 제2축전부(83)는 상기 제2로터(64)의 회전 시 상기 제2코일(625)에 발생하는 유도 전류를 저장 가능한 한 어떠한 형태로도 구비될 수 있다.
이하에서는 도 8과 도 9를 참고하여 상술한 구조를 가진 발전기(100)의 작동과정에 대해 설명한다.
상기 임펠러(13)로 외력이 입력되어 상기 허브(11)가 회전하면, 제1발전모듈의 제1축(261)은 상기 허브(11)와 함께 회전한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 허브(11)가 시계방향으로 회전하면, 상기 제1축(261) 및 제1태양기어(262) 역시 시계방향으로 회전할 것이다.
상기 제1태양기어(262)가 시계방향으로 회전하면, 제1유성기어(263)를 구성하는 각 기어들(263a, 263b, 263c)은 반시계방향으로 회전한다. 상기 제1유성기어를 구성하는 각 기어들(263a, 263b, 263c)이 반시계방향으로 회전하면, 상기 제1케이지(C1)는 시계방향으로 회전하고, 제1로터(24)는 반시계방향으로 회전한다.
상기 제1로터(24)가 반시계방향으로 회전하면, 상기 제1스테이터의 제1코일(225)에는 유도 전류가 발생하며, 제어부(9)는 상기 제1축전부(81)를 통해 이를 저장할 수 있다.
한편, 상기 제2발전모듈(6)에 구비된 제2축(661)은 커플러(661a)를 통해 상기 제1케이지의 회전축(269)에 연결되어 있으므로, 상기 입력축(11)이 시계방향으로 회전할 때 상기 제2축(661)은 시계방향으로 회전하게 될 것이다.
상기 제2축이 시계방향으로 회전하면, 제2태양기어(662)는 시계방향으로 회전하고, 제2유성기어를 구성하는 각 기어들(663a, 663b, 663c)은 반시계방향으로 회전하며, 상기 제2케이지(C2)는 시계방향으로 회전한다. 따라서, 상기 제2로터(64)는 반시계방향으로 회전할 것이다. 상기 제2로터(64)가 반시계방향으로 회전하면, 상기 제2스테이터의 제2코일(625)에는 유도 전류가 발생하며, 제어부(9)는 상기 제2축전부(83)를 통해 이를 저장할 수 있다.
한편, 상기 제1발전모듈(2)과 제2발전모듈(6)이 전력을 생산하는 동안, 상기 제1디스크 바디(281)는 상기 제1로터 바디(241)와 함께 회전하고, 상기 제2디스크 바디(681)는 상기 제2로터 바디(641)와 함께 회전한다. 이와 같은 상태에서, 상기 제어부(9)가 상기 제1액추에이터(46)에 전력을 공급하면, 상기 제1디스크 바디(281)는 상기 제1제동바디(44)와 제1고정바디(41)에 의해 회전이 중단된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제1디스크 바디(281)의 회전이 중단되면, 상기 제1로터 바디(241)의 회전도 중단되므로, 제1발전모듈(2)은 전력 생산을 중단한다.
상기 제1로터 바디(241)의 회전이 중단되어도, 상기 제1축(261) 및 상기 제1태양기어(262)는 시계방향으로 회전하고, 상기 제1유성기어를 구성하는 각 기어들(263a, 263b, 263c)는 반시계방향으로 회전할 것이다. 따라서, 상기 제1제동부(4)를 통해 제1로터 바디(241)의 회전이 중단되더라도 상기 제1케이지(C1)의 시계방향 회전은 유지되며, 상기 제1케이지 회전축(269)에 연결된 제2축(661) 역시 시계방향 회전을 유지할 것이다. 즉, 제1발전모듈(2)의 전력 생산이 중단되더라도, 상기 제2발전모듈(6)의 전력 생산은 중단되지 않는다.
이와 같은 상태에서, 상기 제어부(9)가 상기 제2액추에이터(76)에 전력을 공급하면, 상기 제2디스크 바디(681)는 상기 제2제동바디(74)와 제2고정바디(71)에 의해 회전이 중단된다. 상기 제2디스크 바디(681)의 회전이 중단되면, 상기 제2로터 바디(641)의 회전도 중단되므로, 제2발전모듈(6)은 전력 생산을 중단하게 될 것이다.
상술한 설명은 상기 제1로터 및 제2로터가 순차적으로 제동되는 경우 발전기(100)의 상태에 관한 것이지만, 이는 상기 제2로터 및 제1로터가 순차적으로 제동되는 경우 발전기의 상태에도 그대로 적용된다.
본 발명은 비상 시 제1디스크 바디(281)의 회전을 중단시키는 제1이송바디(49), 제2디스크 바디(681)의 회전을 중단시키는 제2이송바디(79)가 더 구비될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1이송바디(49)는 상기 제1제동바디(44)를 상기 제1고정바디(41)가 위치된 방향으로 이동시키는 수단으로, 일단에 구비된 제1헤드(491) 및 타단에 구비된 제1수나사(493)을 포함하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제1제동바디(44)에는 제1제동바디를 관통하는 제1이송바디 관통홀(442)이 구비되고, 상기 제1고정바디(41)에는 상기 수나사(493)가 체결되는 제1이송바디 체결홀(412, 암나사)이 구비되어야 한다. 따라서, 제1제동부(4)가 고장난 경우나 기타의 상황에서, 사용자는 상기 제1헤드(491)를 돌림으로써 제1발전모듈(2)의 작동을 중단시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2이송바디(79)는 상기 제2제동바디(74)를 상기 제2고정바디(71)가 위치된 방향으로 이동시키는 수단으로, 일단에 구비된 제2헤드(791) 및 타단에 구비된 제2수나사(793)을 포함하도록 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 제2제동바디(74)에는 제2제동바디를 관통하는 제2이송바디 관통홀(742)이 구비되고, 상기 제2고정바디(71)에는 상기 제2수나사(793)가 체결되는 제2이송바디 체결홀(712, 암나사)이 구비되어야 한다. 따라서, 제2제동부(7)가 고장난 경우 등에서, 사용자는 상기 제2헤드(791)를 돌림으로써 제2발전모듈(6)의 작동을 중단시킬 수 있다.
본 발명은 상기 입력부(1)를 통해 공급되는 입력 에너지가 기 설정된 기준 값 이상(임펠러의 회전수가 기준 회전수 이상)이면, 모든 발전모듈(2, 6)을 작동시키고, 입력 에너지가 상기 기준 값 미만(임펠러의 회전수가 기준 회전수 미만)이면, 두 개의 발전모듈 중 어느 하나만을 작동시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 입력 에너지의 크기에 비례하여 발전모듈의 작동 갯 수를 조절할 수 있으므로, 입력 에너지의 크기가 변화하는 조건 하에서도 안정적으로 발전 가능할 뿐 아니라 높은 효율로 발전 가능하다.
또한, 본 발명은 각 발전모듈(2, 6)이 서로 착탈 가능하게 결합하는 구조이므로, 사용자 입장에서는 동일한 구조의 발전모듈(동일한 발전용량의 발전모듈)로 다양한 용량의 발전기를 제공 가능한 효과가 있다.
도 10은 본 발명 발전기의 다른 실시예(디스크가 모두 하우징의 내부에 구비된 실시예)를 도시한 것으로, 본 실시예가 도 3의 도시된 실시예와 구별되는 점은 제2디스크(68)가 제2하우징(61) 내부에 구비된다는 점이다.
본 실시예의 경우, 제1발전모듈(2)의 구조는 도 3에 도시된 제1발전모듈의 구조와 동일하다. 다만, 제2발전모듈의 제2하우징(61)은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디(621)가 고정되는 제2하우징 바디(611), 상기 제2하우징 바디(211)의 전방면을 형성하는 제2전방커버(613), 상기 제2전방커버(613)를 관통하도록 구비되어 상기 제2축(661)의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀, 상기 제2전방커버 관통홀에 구비되어 제2축을 지지하는 제2전방 베어링(613a), 상기 제2하우징 바디(611)의 후방면을 형성하는 제2후방커버(615), 상기 제2후방커버(615)를 관통하도록 구비되어 상기 제2케이지 회전축(669)이 관통하는 제2후방커버 관통홀, 상기 제2후방커버 관통홀에 구비되어 제2케이지 회전축을 지지하는 제2후방 베어링(615a)를 포함하도록 구비되어야 한다.
또한, 상기 제2디스크(68)는 상기 제2하우징 바디(211) 내부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디(681), 상기 제2디스크 바디(681)를 상기 제2로터 바디(641)에 고정하는 제2디스크 체결부(683), 및 상기 제2디스크 바디(681)에 구비되어 상기 제2케이지 회전축(669)이 관통하는 제2디스크 관통홀, 상기 제2디스크 관톨에 구비되는 제2디크스 베어링(685)이 구비되어야 할 것이다.
상기 제2하우징 바디(611)에 제2제동바디(72) 및 제2고정바디(71)가 위치하는 제2하우징 슬릿(611a)이 구비될 경우, 상기 제2발전모듈(6)에는 상기 제2스테이터(62) 및 제2로터(64)로 액체가 유입되는 것을 방지하는 실링부가 더 구비되어야 한다.
상기 실링부는 상기 제2하우징 바디(611)에 고정되어 상기 제2고정바디(71)와 상기 제2로터 바디(641) 사이에 위치하는 제2실링바디(55), 상기 제2실링바디(55)에 구비되어 상기 제2디스크 체결부(683)가 관통하는 실링바디 관통홀, 및 상기 실링바디 관통홀에 구비되어 상기 제2디스크 체결부(683)의 원주면을 회전 가능하게 지지하는 제2실링바디 베어링(57)를 포함하도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 제2하우징 슬릿(611a)이 제2하우징 바디(611)에 구비되고, 상기 제2제동바디(74)의 이동거리 확보가 필요한 경우, 상기 제2후방커버(615)에는 상기 제2제동바디(74)의 이동경로를 제공하는 후방커버 슬릿(615b)가 더 구비될 수도 있다.
도 11은 본 발명 발전기의 다른 실시예(디스크가 모두 하우징의 외부에 구비된 실시예)를 도시한 것으로, 본 실시예가 도 3의 도시된 실시예와 구별되는 점은 제1디스크(28)가 제1하우징(21) 외부에 위치된다는 점이다.
본 실시예의 경우, 제2발전모듈(6)의 구조는 도 3에 도시된 제1발전모듈의 구조와 동일하다. 다만, 제1발전모듈의 제1하우징(21)은 내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디(221)가 고정되는 제1하우징 바디(211), 상기 제1하우징 바디(211)의 전방면을 형성하는 제1전방커버(213), 상기 제1전방커버를 관통하도록 구비된 제1전방커버 관통홀, 상기 제1하우징 바디(211)의 후방면을 형성하는 제1후방커버(215), 상기 제1후방커버(215)를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축(269)이 관통하는 제1후방커버 관통홀, 상기 제1후방커버 관통홀에 구비되어 제1케이지 회전축을 지지하는 제1후방 베어링(215a)를 포함하도록 구비된다.
또한, 상기 제1디스크(28)는 상기 제1하우징 바디(211)의 외부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디(281), 상기 제1전방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제1디스크 바디(281)를 상기 제1로터 바디(241)에 고정하는 제1디스크 체결부(283), 및 상기 제1디스크 바디(281)에 구비되어 상기 제1축(261)이 관통하는 제1디스크 관통홀이 구비된다.
상기 제1디스크 체결부(283)는 상기 제1전방커버 관통홀에 구비된 제1전방 베어링(213c)을 통해 상기 제1전방커버(213)에 회전 가능하게 고정되고, 상기 제1축(261)은 제1디스크 관통홀에 구비된 제1디스크 베어링(285)을 통해 제1디스크 바디(281)에 회전 가능하게 고정된다.
도 12는 본 발명 발전기의 다른 실시예를 도시한 것으로, 본 실시예가 도 3의 도시된 실시예와 구별되는 점은 제2발전모듈(6)에 제2변환부(66)가 구비되지 않는다는 점이다. 본 실시예의 경우, 제1발전모듈(2)의 구조는 도 3에 도시된 제1발전모듈의 구조와 동일하다. 그러나, 제2발전모듈(6)은 실린더 형상의 제2스테이터 바디(621), 상기 제2스테이터 바디(621)를 관통하는 제2스테이터 관통홀(622), 상기 제2스테이터 바디(621)에 구비된 제2코일(625), 일단이 제1발전모듈의 제1케이지 회전축(269)에 연결된 제2축(661), 상기 제2축(661)에 고정된 실린더 형상의 제2로터 바디(641), 상기 제2로터 바디(641)의 원주면에 서로 다른 자기극이 교번적으로 노출되도록 고정된 다수의 제2영구자석(647)로 구비될 수 있다.
도 12의 실시예에서 상기 제1디스크(28)는 상기 제1하우징 바디(211)의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디(281), 상기 제1디스크 바디(281)를 상기 제1로터 바디(241)에 고정하는 제1디스크 체결부(283), 및 상기 제1디스크 바디(281)에 구비되어 상기 제1축(261)이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2디스크(68)는 상기 제2하우징 바디(611)의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디(681), 상기 제2후방커버 관통홀(제2후방 베어링 615c가 구비됨)을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디(681)를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부(683), 및 상기 제2디스크 바디(681)에 구비되어 상기 제2축(661)의 타단이 관통하는 제2디스크 관통홀(제2디스크 베어링 685가 구비됨)을 포함하도록 구비될 수 있다.
도 12에 도시된 바와 달리, 제1디스크(28), 제1제동부(4), 제2디스크(68), 및 제2제동부(7)는 도 10(디스크가 모두 하우징 내부에 위치) 및 도 11(디스크가 모두 하우징의 외부에 위치)에 도시된 바와 동일한 구조로 구비될 수 있다.
즉, 도 12의 실시예에서 상기 제1디스크(28)는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디(281), 상기 제1디스크 바디(281)를 상기 제1로터 바디(241)에 고정하는 제1디스크 체결부(283), 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축(261)이 관통하는 제1디스크 관통홀(제1디스크 베어링 285가 구비됨)을 포함하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2디스크(68)는 상기 제2하우징 바디(611) 내부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디(681), 상기 제2디스크 바디(681)를 상기 제2로터 바디(641)에 고정하는 제2디스크 체결부(683), 및 상기 제2디스크 바디(681)에 구비되어 상기 제2축(661)이 관통하는 제2디스크 관통홀(제2디스크 베어링 685가 구비됨)을 포함하도록 구비될 수 있다.
이와 달리, 도 12의 실시예에서 상기 제1디스크(28)는 상기 제1하우징 바디(211)의 외부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디(281), 상기 제1전방커버 관통홀(제1전방 베어링 213c가 구비됨)을 관통하도록 구비되어 상기 제1디스크 바디(281)를 상기 제1로터 바디(241)에 고정하는 제1디스크 체결부(283), 및 상기 제1디스크 바디(281)에 구비되어 상기 제1축(261)이 관통하는 제1디스크 관통홀(제1디스크 베어링 285가 구비됨)을 포함하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 제2디스크(68)는 상기 제2하우징 바디(611)의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디(681), 상기 제2후방커버 관통홀(제2후방 베어링 615a가 구비됨)을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디(681)를 상기 제2로터 바디(641)에 고정하는 제2디스크 체결부(683), 및 상기 제2디스크 바디(681)에 구비되어 상기 제2축(661)이 관통하는 제2디스크 관통홀(제2디스크 베어링 685가 구비됨)을 포함하도록 구비될 수 있다.
본 발명 발전기(100)는 상기 제1축(261)은 상기 입력부(1)에 직결되고, 상기 제2축(661)은 제1축(261)에 직결되므로, 제1발전모듈에서 제2발전모듈로 회전력이 전달될 때 발생하는 에너지 손실을 최소화 가능하다.
또한, 본 발명 발전기는 스테이터(22, 62)에 전력을 공급함으로써 로터(24, 64)를 제동하는 방식이 아니기 때문에, 제1로터(24)와 제2로터(64)의 제동에 사용되는 전력사용량을 줄일 수도 있다.
본 발명은 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있을 것인바 상술한 실시예에 그 권리범위가 한정되지 않는다. 따라서 변형된 실시예가 본 발명 특허청구범위의 구성요소를 포함하고 있다면 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 유체에 의해 회전하는 입력부;
    실린더 형상의 제1스테이터 바디; 상기 제1스테이터 바디를 관통하는 제1스테이터 관통홀; 상기 제1스테이터 바디에 구비된 제1코일; 상기 제1스테이터 관통홀 내부에 위치하는 실린더 형상의 제1로터 바디; 상기 제1로터 바디의 중심을 관통하는 제1로터 관통홀; 상기 제1로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제1영구자석; 상기 제1로터 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 구비된 제1링 기어; 일단은 상기 입력부에 연결되고, 타단은 상기 제1로터 관통홀에 위치하는 제1축; 상기 제1축에 의해 회전하는 제1태양기어; 상기 제1로터 관통홀 내부에서 회전 가능한 제1케이지; 상기 제1케이지에 회전 가능하게 고정되어 상기 제1태양기어의 회전운동을 상기 제링 기어에 전달하는 제1유성기어; 및 상기 제1케이지의 회전중심을 형성하는 제1케이지 회전축;이 구비된 제1발전모듈;
    상기 제1로터 바디에 고정된 원판형상의 제1디스크;
    상기 제1디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제1제동부;
    실린더 형상의 제2스테이터 바디; 상기 제2스테이터 바디를 관통하는 제2스테이터 관통홀; 상기 제2스테이터 바디에 구비된 제2코일; 상기 제2스테이터 관통홀 내부에 위치하는 실린더 형상의 제2로터 바디; 상기 제2로터 바디의 중심을 관통하는 제2로터 관통홀; 상기 제2로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제2영구자석; 상기 제2로터 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 구비된 제2링 기어; 일단은 상기 제1케이지 회전축에 연결되고, 타단은 상기 제2로터 관통홀에 위치하는 제2축; 상기 제2축에 의해 회전하는 제2태양기어; 상기 제2로터 관통홀 내부에서 회전 가능한 제2케이지; 상기 제2케이지에 회전 가능하게 고정되어 상기 제2태양기어의 회전운동을 상기 제2링 기어에 전달하는 제2유성기어; 및 상기 제2케이지의 회전중심을 형성하는 제2케이지 회전축;이 구비된 제2발전모듈;
    상기 제2로터 바디에 고정된 원판형상의 제2디스크;
    상기 제2디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제2제동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디;
    상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버;
    상기 제1전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1축의 일단이 관통하는 제1전방커버 관통홀;
    상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버;
    상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀;
    내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디;
    상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버;
    상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀;
    상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버;
    상기 제2후방커버를 관통하도록 구비된 제2후방커버 관통홀;을 더 포함하고,
    상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하며,
    상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1제동부는 상기 제1하우징 바디에 고정된 제1고정바디; 상기 제1디스크 바디를 사이에 두고 상기 제1고정바디를 마주보는 위치에 구비된 제1제동바디; 및 상기 제1제동바디를 상기 제1고정바디가 위치된 방향으로 이동시켜 상기 제1디스크 바디의 회전을 중단시키는 제1액추에이터;를 포함하고,
    상기 제2제동부는 상기 제2하우징 바디에 고정된 제2고정바디; 상기 제2디스크 바디를 사이에 두고 상기 제2고정바디를 마주보는 위치에 구비되는 제2제동바디; 및 상기 제2제동바디를 상기 제2고정바디가 위치된 방향으로 이동시켜 상기 제2디스크 바디의 회전을 중단시키는 제2액추에이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1하우징 바디의 원주면을 관통하도록 구비되어 상기 제1고정바디 및 상기 제1제동바디가 위치되는 공간을 제공하는 제1하우징 슬릿; 및
    상기 제1하우징 바디에 고정되어 상기 제1고정바디와 상기 제1로터 바디 사이에 위치하는 실링바디;
    상기 실링바디에 구비되어 상기 제1디스크 체결부가 관통하는 실링바디 관통홀; 및
    상기 실링바디 관통홀에 구비되어 상기 제1디스크 체결부를 회전 가능하게 지지하는 실링바디 베어링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1제동부는 상기 제1고정바디를 관통하는 제1고정바디 관통홀; 상기 제1제동바디를 관통하는 제1제동바디 관통홀; 상기 제1제동바디 관통홀 및 상기 제1고정바디 관통홀에 삽입되어 상기 제1하우징 바디에 고정되는 제1체결바디; 및 상기 제1제동바디를 상기 제1고정바디에서 멀어지는 방향으로 가압하는 제1스프링;을 포함하고,
    상기 제2제동부는 상기 제2고정바디를 관통하는 제2고정바디 관통홀; 상기 제2제동바디를 관통하는 제2제동바디 관통홀; 상기 제2제동바디 관통홀 및 상기 제2고정바디 관통홀에 삽입되어 상기 제2하우징 바디에 고정되는 제2체결바디; 및 상기 제2제동바디를 상기 제2고정바디에서 멀어지는 방향으로 가압하는 제2스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1제동바디를 관통하는 제1이송바디 관통홀;
    상기 제1고정바디에 암나사 형태로 구비된 제1이송바디 체결홀;
    수나사가 형성된 일단은 상기 제1이송바디 체결홀에 결합되고, 타단은 상기 제1이송바디 관통홀에 삽입된 제1이송바디;
    상기 제2제동바디를 관통하는 제2이송바디 관통홀;
    상기 제2고정바디에 암나사 형태로 구비된 제2이송바디 체결홀; 및
    수나사가 형성된 일단은 상기 제2이송바디 체결홀에 결합되고, 타단은 상기 제2이송바디 관통홀에 삽입된 제2이송바디;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  7. 디스크가 모두 하우징의 내부에 있는 경우
    제1항에 있어서,
    내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디;
    상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버;
    상기 제1전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1축의 일단이 관통하는 제1전방커버 관통홀;
    상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버;
    상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀;
    내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디;
    상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버;
    상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀;
    상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버;
    상기 제2후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2후방커버 관통홀;을 더 포함하고,
    상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 내부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하며,
    상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디 내부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  8. 디스크가 모두 하우징의 외부에 있는 경우
    제1항에 있어서,
    내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제1스테이터 바디가 고정되는 제1하우징 바디;
    상기 제1하우징 바디의 전방면을 형성하는 제1전방커버;
    상기 제1전방커버를 관통하도록 구비된 제1전방커버 관통홀;
    상기 제1하우징 바디의 후방면을 형성하는 제1후방커버;
    상기 제1후방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제1케이지 회전축이 관통하는 제1후방커버 관통홀;
    내부가 비어있는 실린더 형상으로 구비되어 상기 제2스테이터 바디가 고정되는 제2하우징 바디;
    상기 제2하우징 바디의 전방면을 형성하는 제2전방커버;
    상기 제2전방커버를 관통하도록 구비되어 상기 제2축의 일단이 관통하는 제2전방커버 관통홀;
    상기 제2하우징 바디의 후방면을 형성하는 제2후방커버;
    상기 제2후방커버를 관통하도록 구비된 제2후방커버 관통홀;을 더 포함하고,
    상기 제1디스크는 상기 제1하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제1디스크 바디, 상기 제1전방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제1디스크 바디를 상기 제1로터 바디에 고정하는 제1디스크 체결부, 및 상기 제1디스크 바디에 구비되어 상기 제1축이 관통하는 제1디스크 관통홀을 포함하며,
    상기 제2디스크는 상기 제2하우징 바디의 외부에 구비되는 원판형상의 제2디스크 바디, 상기 제2후방커버 관통홀을 관통하도록 구비되어 상기 제2디스크 바디를 상기 제2로터 바디에 고정하는 제2디스크 체결부, 및 상기 제2디스크 바디에 구비되어 상기 제2케이지 회전축이 관통하는 제2디스크 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1코일에 발생한 전기에너지를 저장하는 제1축전부; 및
    상기 제2코일에 발생한 전기에너지를 저장하는 제2축전부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
  10. 유체에 의해 회전하는 입력부;
    실린더 형상의 제1스테이터 바디; 상기 제1스테이터 바디를 관통하는 제1스테이터 관통홀; 상기 제1스테이터 바디에 구비된 제1코일; 상기 제1스테이터 관통홀 내부에 위치하는 실린더 형상의 제1로터 바디; 상기 제1로터 바디의 중심을 관통하는 제1로터 관통홀; 상기 제1로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제1영구자석; 상기 제1로터 관통홀이 형성하는 원주면을 따라 구비된 제1링 기어; 일단은 상기 입력부에 연결되고, 타단은 상기 제1로터 관통홀에 위치하는 제1축; 상기 제1축에 의해 회전하는 제1태양기어; 상기 제1로터 관통홀 내부에서 회전 가능한 제1케이지; 상기 제1케이지에 회전 가능하게 고정되어 상기 제1태양기어의 회전운동을 상기 제1링 기어에 전달하는 제1유성기어; 및 상기 제1케이지의 회전중심을 형성하는 제1케이지 회전축;이 구비된 제1발전모듈;
    상기 제1로터 바디에 고정된 원판형상의 제1디스크;
    상기 제1디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제1제동부;
    실린더 형상의 제2스테이터 바디; 상기 제2스테이터 바디를 관통하는 제2스테이터 관통홀; 상기 제2스테이터 바디에 구비된 제2코일; 일단이 상기 제1케이지 회전축에 연결된 제2축; 상기 제2축에 고정되어 상기 제2축이 회전하는 방향과 동일한 방향을 따라 상기 제2스테이터 관통홀 내부에서 회전하는 실린더 형상의 제2로터 바디; 상기 제2로터 바디의 원주면을 따라 서로 다른 자기극이 노출되도록 배치된 다수의 제2영구자석;이 구비된 제2발전모듈;
    상기 제2로터 바디에 고정된 원판형상의 제2디스크;
    상기 제2디스크의 회전을 구속하도록 구비된 제2제동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
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