WO2024076119A1 - 발전 기능을 가진 모터 - Google Patents

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WO2024076119A1
WO2024076119A1 PCT/KR2023/015180 KR2023015180W WO2024076119A1 WO 2024076119 A1 WO2024076119 A1 WO 2024076119A1 KR 2023015180 W KR2023015180 W KR 2023015180W WO 2024076119 A1 WO2024076119 A1 WO 2024076119A1
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power generation
permanent magnet
rotating member
motor
magnet rotating
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김주일
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김주일
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    • H02K21/40—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with rotating flux distributors, and armatures and magnets both stationary with flux distributors rotating around the magnets and within the armatures
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears

Definitions

  • the present invention relates to a motor with a power generation function, and more specifically, to a motor with a power generation function that can improve power generation efficiency.
  • hybrid vehicles that use an internal combustion engine powered by fossil fuels as the main power source and a motor as an auxiliary power supply, electric vehicles powered by a motor driven by a rechargeable battery, and powered by fuel cells.
  • Fuel cell vehicles that provide power through motors are being developed and commercialized.
  • a motor provides driving force by rotating a rotating shaft, and among these motors, a motor with a power generation function that can generate power using the rotation of the rotating shaft has been disclosed in the prior art.
  • a motor with a conventional power generation function generates electricity by mechanically rotating a magnet or conductor. At this time, a reverse current generated by electromagnetic induction flows in the coil, and an opposing magnetism that attracts the rotor is formed, causing the rotor to It receives an unnecessary load that is more than twice its own electricity production. Therefore, conventional motors with a power generation function had a problem of being impractical due to low power generation efficiency.
  • the object of the present invention which was devised to solve the above-mentioned problems, is to provide a motor with a power generation function that can improve power generation efficiency.
  • a motor with a power generation function according to the present invention invented to achieve the above problem has: a rotating shaft, connected to the rotating shaft and capable of rotating together with the rotating shaft, and each polarity of the plurality of first permanent magnets is located along the outer circumference of the rotating shaft.
  • It includes a power generation stationary member including a flowing stationary coil and a power generation unit that generates electricity when the rotation shaft, the first permanent magnet rotation member, and the second permanent magnet rotation member rotate.
  • first permanent magnets and the second permanent magnets those facing each other may be arranged with opposite polarities.
  • the first permanent magnet rotating member and the second permanent magnet rotating member react with the fixed coil so that the rotating shaft, the first permanent magnet rotating member, and the second permanent magnet rotating member Driving force may be generated as it rotates.
  • the power generation unit may generate power by reacting with the first permanent magnet rotating member and the second permanent magnet rotating member.
  • the power generation unit includes a power generation rotating body rotatable inside the power generation fixed frame, a power generation shaft rotatably connecting the power generation rotating body to the power generation fixed frame, the first permanent magnet rotating member, and the second permanent magnet rotating member. It may include a power generation coil wound around the power generation rotor so that power generation is performed in conjunction with it.
  • the power generation unit may include a power generation rotation side gear formed on one outer peripheral surface of the power generation rotation body.
  • a driving rotation-side gear engaged with the power generation rotation-side gear may be formed on at least one of the first permanent magnet rotation member and the second permanent magnet rotation member.
  • the power generation unit may pass through a section opposite to the magnetic force line formed between the first permanent magnet rotating member and the second permanent magnet rotating member.
  • the power generation rotor may be formed in a cone shape.
  • the power generation rotation side gear may be formed along the outer peripheral surface of a portion of the power generation rotation body with a relatively large diameter.
  • the power generation unit may be rotated while inserted into the power generation fixed frame.
  • the present invention has the effect of eliminating the need for separate batteries in automobiles, ships, airplanes, etc., because the driving of the motor and the production of electricity by the generator occur simultaneously.
  • the present invention has the effect of very high power generation efficiency because it can produce a large amount of electricity using a small amount of electricity and can generate power at all times.
  • the present invention has the effect of increasing energy conversion efficiency because the loss due to rotational resistance is very small.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing a part of a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view schematically showing a power generation unit in a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a front view schematically showing a power generation unit in a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a perspective view schematically showing a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view schematically showing a part of a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a It is an exploded perspective view schematically showing the power generation unit in a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a front view schematically showing the power generation unit in a motor with a power generation function according to an embodiment of the present invention.
  • the motor 100 with a power generation function includes a rotating shaft 110, a first permanent magnet rotating member 120, a second permanent magnet rotating member 130, and It includes a power generation fixing member 140, which will be described in detail as follows.
  • the rotation shaft 110 may penetrate the casing (not shown) of the motor 100 having a power generation function so as to be rotated inside the casing.
  • the first permanent magnet rotating member 120 is connected to the rotating shaft 110 and can be rotated together with the rotating shaft 110, and each polarity of the plurality of first permanent magnets 121 and 125 extends around the outer periphery of the rotating shaft 110.
  • Each of the first permanent magnets 121 and 125 may be arranged to alternately change according to each other.
  • Each of the first permanent magnets 121 and 125 is formed in an arc shape of a predetermined size and connected and arranged adjacent to each other on the rotation axis 110, so that the first permanent magnets 121 and 125 are connected as a whole.
  • the rotation member 120 may have a circular plate shape centered on the rotation axis 110.
  • the polarity of the portion 123 facing the power generation fixing member 140 in one of the first permanent magnets 121 and 125 adjacent to each other is N
  • the polarity of the neighboring first permanent magnets 121 and 125 is N
  • the adjacent first permanent magnets The polarity of the side facing the power generation fixing member 140 of the other first permanent magnet 125 among 121 and 125 is the S pole
  • the polarity of the other one of the neighboring first permanent magnets 121 and 125 is the S pole. 1
  • the polarity of the part of the permanent magnet 125 opposite to the side facing the power generation fixing member 140 becomes the N pole.
  • This arrangement of magnet polarity is repeatedly performed along the rotation direction of the first permanent magnet rotating member 120.
  • the second permanent magnet rotating member 130 is connected to a position spaced apart from the first permanent magnet rotating member 120 of the rotating shaft 110 at a set interval and may rotate together with the rotating shaft 110, and includes a plurality of second permanent magnets.
  • the second permanent magnets 131 and 135 may be arranged so that the polarities of the magnets 131 and 135 are alternately changed along the outer circumference of the rotation axis 110.
  • Each of the second permanent magnets 131 and 135 is formed in an arc shape of a predetermined size and connected and arranged adjacent to each other on the rotation axis 110, so that the second permanent magnets 131 and 135 are connected as a whole.
  • the rotation member 130 may have a circular plate shape centered on the rotation axis 110.
  • the polarity of the side portion 132 facing the power generation fixing member 140 in one of the second permanent magnets 131 and 135 adjacent to each other is the S pole
  • the polarity of the side portion 132 facing the power generation fixing member 140 is the S pole
  • the adjacent second permanent magnets The polarity of the side facing the power generation fixing member 140 of the second permanent magnet 135 of the other one of the second permanent magnets 131 and 135 is N
  • the polarity of the second permanent magnet 135 of the other one of the neighboring second permanent magnets 131 and 135 is N. 2
  • the polarity of the opposite portion of the permanent magnet 135 toward the power generation fixing member 140 becomes the S pole.
  • This arrangement of magnet polarity is repeatedly performed along the rotation direction of the second permanent magnet rotating member 130.
  • the polarity of the surfaces facing each other of the first permanent magnets 121 and 125 of the first permanent magnet rotating member 120 and each of the second permanent magnets 131 and 135 of the second permanent magnet rotating member 130 is They can be arranged with opposite polarities.
  • the side portion 123 of the first permanent magnet 121 of one of the first permanent magnets 121 and 125 constituting the first permanent magnet rotating member 120 faces the power generation fixing member 140.
  • the second permanent magnets 131 are disposed to face each other and one of the first permanent magnets 121 and 125 while constituting the second permanent magnet rotating member 130. 135), the polarity of the portion 132 facing the power generation fixing member 140 of one of the second permanent magnets 131 is the S pole.
  • magnetic force lines may be formed between the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130.
  • the power generation fixing member 140 is disposed between the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130 and may be fixed to the casing to generate power.
  • the power generation fixing member 140 may include a power generation fixing frame 151, a fixed coil 155, and a power generation unit 160.
  • the power generation fixing member 140 includes a plurality of power generation fixing elements 150 and 160 each formed in an arc shape of a predetermined size so as to face each of the first permanent magnets 121 and 125 and each of the second permanent magnets 131 and 135. may include.
  • Each of the power generation fixing elements 150 and 160 may be connected and arranged adjacent to each other on the outside of the rotation shaft 110.
  • the outer surface of each power generation fixing element 150, 160 may be respectively fixed to the inner surface of the casing.
  • the inner surface of each power generation stationary element (150, 160) may be unconnected to the rotation shaft (110).
  • Each power generation fixing element 150, 160 may be in a form that can overlap the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130.
  • the power generation fixing frame 151, the fixed coil 155, and the power generation unit 160 respectively constitute the power generation fixing elements 150 and 160, but hereinafter, for convenience of explanation, the power generation fixing frame 151 , the description will be made assuming that the fixed coil 155 and the power generation unit 160 constitute the power generation fixing member 140.
  • the power generation fixing frame 151 is formed in an arc shape to correspond to the shape of each of the first permanent magnets 121 and 125 and each of the second permanent magnets 131 and 135, is formed thick to a set thickness, and has an arc inside it.
  • An empty space 153 may be formed.
  • the power generation fixing frame 151 may be formed by stacking a plurality of thin panels with a set thickness.
  • the fixed coil 155 is wound around the frame body 152 of the power generation fixed frame 151, so that electricity applied from the outside can flow, and electromagnetic force can be generated by the electricity.
  • the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130 are formed by magnetic force lines formed between the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130. 2
  • the permanent magnet rotating member 130 reacts with the fixed coil 155, causing the rotating shaft 110, the first permanent magnet rotating member 120, and the second permanent magnet rotating member 130 to rotate, thereby generating a driving force.
  • the motor 100 with the power generation function of the invention can function as a motor that generates driving force.
  • the power generation unit 160 may generate electricity when the rotation shaft 110, the first permanent magnet rotating member 120, and the second permanent magnet rotating member 130 rotate.
  • the rotating shaft 110, the first permanent magnet rotating member 120, and the second permanent magnet rotating member 130 are rotated to generate driving force, and the power generation unit 160 Power generation may be generated by reacting with the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130.
  • the power generation unit 160 is rotated while inserted into the empty space 153 inside the power generation fixing frame 151, and accordingly, the motor 100 with the power generation function of the present invention performs both driving force generation and power generation. It can be formed in a compact size.
  • the power generation unit 160 includes a power generation rotor 161 that can be rotated inside the power generation fixed frame 151, and a power generation shaft 162 that rotatably connects the power generation rotor 161 to the power generation fixed frame 151. ) and a power generation coil 166 wound around the power generation rotator 161 so that power generation is performed in conjunction with the first permanent magnet rotation member 120 and the second permanent magnet rotation member 130.
  • the power generation rotating body 161 is formed in a cone shape and can be rotated in the internal space 153 of the power generation fixed frame 151.
  • the circular bottom of the power generation rotating body 161 is formed to be convexly protruded with a predetermined curvature to correspond to the arc-shaped inner surface of the power generation fixing frame 151. It can be.
  • the arc length of the first permanent magnets (121, 125) and the arc length of the second permanent magnets (131, 135) are respectively half the length of the circumference of one side, which is the part with the relatively largest diameter of the power rotating body (161). It can be the same.
  • each of the first permanent magnets 121 and 125 is arranged so that each polarity of the first permanent magnets 121 and 125 changes alternately along the outer circumference of the rotation axis 110, and the second permanent magnets 121 and 125
  • the second permanent magnets 131 and 135 are arranged so that the polarities of the magnets 131 and 135 are alternately changed along the outer circumference of the rotation axis 110, and the first permanent magnets 121 and 125 and the second permanent magnets 121 and 125 respectively
  • the polarities of the surfaces of the permanent magnets (131, 135) facing each other are arranged to have opposite polarities, so that the first permanent magnets (121, 125) and the second permanent magnets (131, 135) are formed according to the rotation of the rotation axis (110).
  • the direction of the magnetic force lines changes alternately, and while the power generation rotor 161 rotates, the power generation rotor 161 is connected to the magnetic force lines between the first permanent magnets 121 and 125 and the second permanent magnets 131 and 135. Power generation efficiency can be maximized by always rotating in opposite directions.
  • the power generation shaft 162 is formed to penetrate the power generation rotor 161 and may protrude to the outside of the power generation rotor 161 by a predetermined length.
  • a frame through-hole 154 through which the power generation shaft 162 can pass is formed in the power generation fixing frame 151, and the power generation shaft 162 can be rotated while penetrating the frame through hole 154.
  • Bearings 164 and 165 for smooth rotation may be installed between the power generation shaft 162 and the power generation fixed frame 151.
  • the power generation unit 160 may include a power generation rotation side gear 163 formed on one outer peripheral surface of the power generation rotation body 161.
  • the power generation rotation side gear 163 may be formed along the outer peripheral surface of one side of the power generation rotation body 161, which is a portion with a relatively largest diameter.
  • a driving rotation side gear 134 meshed with the power generation rotation side gear 163 is formed in at least one of the first permanent magnet rotation member 120 and the second permanent magnet rotation member 130, so that the power generation unit 160 ) may pass through a section opposite to the magnetic force line formed between the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130.
  • an arc-shaped drive rotation gear 134 may be formed on a portion of the second permanent magnet rotation member 130 that faces the power generation rotation gear 163.
  • the power generation coil 166 may be wound on the outer surface of the power generation rotor 161 so as to be parallel to the power generation axis 162.
  • one end portion of the outer surface of the power generation rotor 161 A plurality of protrusions may be formed on (the bottom portion of the power generation rotor 161) and the other end portion (the sharp end portion of the power generation rotor 161).
  • the power generation coil 166 may be wound alternately between one end portion of the outer surface of the power generation rotor 161 among the protrusions and the other end portion of the outer surface of the power generation rotor 161 among the protrusions.
  • the drive rotation side gear 134 and the power generation rotation side gear 163 are engaged. Accordingly, the power generation rotor 161 is also rotated, and accordingly, the power generation coil 166 interacts with the magnetic force lines between the first permanent magnet rotation member 120 and the second permanent magnet rotation member 130, and the power generation unit 160 ), power generation can be performed.
  • the power generation coil 166 generates power generation unit 160 in opposition to the magnetic force line formed between the first permanent magnet rotating member 120 and the second permanent magnet rotating member 130. As the section passes, the amount of power generation can be maximized.
  • the power generation fixing frame 151 is made of a magnetic shield capable of blocking magnetic force, so that the magnetic force of the fixed coil 155 does not affect the power generation coil 166 of the power generation unit 160, or the effect can be minimized. .
  • the motor 100 with a power generation function drives the motor and produces electricity by the generator at the same time, there is no need to provide a separate battery for cars, ships, airplanes, etc.
  • the motor 100 with a power generation function has very high power generation efficiency because it can produce a large amount of electricity using a small amount of electricity and can perform power generation at all times.
  • the motor 100 with a power generation function can increase energy conversion efficiency because the loss due to rotation resistance is very small.

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

본 발명은 발전 기능을 가진 모터에 관한 것으로서, 회전축과, 회전축에 연결되어 회전축과 함께 회전 가능하고, 복수 개의 제1 영구자석의 각 극성이 회전축의 외주를 따라 교대로 변경되도록 각 제1 영구자석이 배치되는 제1 영구자석 회전 부재와, 회전축 중 제1 영구자석 회전 부재와 설정 간격 이격된 위치에 연결되어 회전축과 함께 회전 가능하고, 복수 개의 제2 영구자석의 각 극성이 회전축의 외주를 따라 교대로 변경되도록 각 제2 영구자석이 배치되는 제2 영구자석 회전 부재 및 발전 고정 프레임과, 발전 고정 프레임에 감겨 외부에서 인가되는 전기가 흐르는 고정 코일과, 회전축, 제1 영구자석 회전 부재 및 제2 영구자석 회전 부재의 회전시에 발전을 수행하는 발전부를 구비하는 발전 고정 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발전 기능을 가진 모터
본 발명은 발전 기능을 가진 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발전 효율을 향상시킬 수 있는 발전 기능을 가진 모터에 관한 것이다.
최근 지구 온난화와 같은 환경문제와 함께 에너지 수요의 급속한 증대, 불안정한 원유 공급, 자원 개발을 둘러싼 국제 분쟁 등과 같은 에너지 수급의 제약으로 인해서 이산화탄소를 줄이고 화석연료의 사용량을 줄일 수 있는 친환경 기술의 필요성이 대두되어 왔다.
이러한 대외 환경의 변화에 따라서 자동차, 항공기, 선박 등의 수송기계 부문에서는 에너지 자원을 다양화하고 에너지 효율을 향상시키기 위한 기술의 개발이 활발하게 전개되고 있다.
예를 들어, 화석 연료에 의해 작동되는 내연기관을 주 동력원으로서 이용하고 모터를 보조 동력 공급 장치로서 이용하는 하이브리드 자동차, 충전식 배터리에 의해 구동되는 모터에 의해 동력을 제공하는 전기 자동차, 연료 전지를 통해 구동되는 모터에 의해 동력을 제공하는 연료전지 자동차 등이 개발 및 상용화되고 있다.
일반적으로 모터는 회전축을 회전시켜 구동력을 제공하는 것으로서, 이러한 모터 중 회전되는 회전축의 회전을 이용해서 발전을 수행할 수 있는 발전 기능을 가진 모터가 종래기술로 개시된 바 있다.
종래의 발전 기능을 가진 모터는 자석 또는 도체를 기계적으로 회전시켜 전기를 발생시키게 되는데, 이때 코일에는 전자기 유도에 의해 발생하는 역전류가 흐르게 되고, 회전자를 잡아당기는 반대자성이 형성됨으로써, 회전자는 그 자체의 전기 생산량의 2배 이상에 달하는 불필요한 부하를 받게 된다. 따라서, 종래의 발전 기능을 가진 모터는 발전 효율이 떨어져 실용적이지 못한 문제가 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1101549호(2012.01.02. 공고, 발명의 명칭: 자가발전모터)에 개시되어 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 과제는, 발전 효율을 향상시킬 수 있는 발전 기능을 가진 모터를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 발전 기능을 가진 모터는: 회전축, 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전 가능하고, 복수 개의 제1 영구자석의 각 극성이 상기 회전축의 외주를 따라 교대로 변경되도록 상기 각 제1 영구자석이 배치되는 제1 영구자석 회전 부재, 상기 회전축 중 상기 제1 영구자석 회전 부재와 설정 간격 이격된 위치에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전 가능하고, 복수 개의 제2 영구자석의 각 극성이 상기 회전축의 외주를 따라 교대로 변경되도록 상기 각 제2 영구자석이 배치되는 제2 영구자석 회전 부재 및 발전 고정 프레임과, 상기 발전 고정 프레임에 감겨 외부에서 인가되는 전기가 흐르는 고정 코일과, 상기 회전축, 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재의 회전시에 발전을 수행하는 발전부를 구비하는 발전 고정 부재를 포함한다.
상기 각 제1 영구자석과 상기 각 제2 영구자석 중 서로 마주보는 것은 서로 반대 극성으로 배치될 수 있다.
상기 고정 코일에 전기가 인가되면, 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재가 상기 고정 코일과 반응하여 상기 회전축, 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재가 회전되면서 구동력이 발생될 수 있다.
상기 발전부는 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재와 반응하여 발전을 수행할 수 있다.
상기 발전부는 상기 발전 고정 프레임의 내부에서 회전 가능한 발전 회전체, 상기 발전 회전체를 상기 발전 고정 프레임에 회전 가능하게 연결하는 발전축 및 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재와 연동되어 발전이 수행되도록 상기 발전 회전체에 감긴 발전 코일을 포함할 수 있다.
상기 발전부는 상기 발전 회전체의 일측 외주면 상에 형성되는 발전 회전측 기어를 포함할 수 있다.
상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재 중 적어도 하나에는 상기 발전 회전측 기어와 맞물리는 구동 회전측 기어가 형성될 수 있다.
상기 발전부는 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재 사이에 형성되는 자력선에 상반되는 구간을 경유할 수 있다.
상기 발전 회전체는 원뿔형으로 형성될 수 있다.
상기 발전 회전측 기어는 상기 발전 회전체 중 상대적으로 직경이 큰 부분의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
상기 발전부는 상기 발전 고정 프레임의 내부에 삽입된 상태로 회전될 수 있다.
본 발명은 모터의 구동과 발전기의 전기 생산이 동시에 이루어지기 때문에 자동차, 선박, 비행기 등에 별도로 배터리를 구비할 필요가 없는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 적은 양의 전기를 사용하여 많은 양의 전기를 생산할 수 있고 항시 발전을 수행할 수 있기 때문에 발전 효율이 매우 높은 효과가 있다.
또한, 본 발명은 회전 저항에 의한 손실이 매우 적기 때문에 에너지 변환 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터를 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터의 일부를 개략적으로 나타낸 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터에서 발전부를 개략적으로 나타낸 분해 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터에서 발전부를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 발전 기능을 가진 모터의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터의 일부를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터에서 발전부를 개략적으로 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터에서 발전부를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터(100)는 회전축(110), 제1 영구자석 회전 부재(120), 제2 영구자석 회전 부재(130) 및 발전 고정 부재(140)를 포함하며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
회전축(110)은 발전 기능을 가진 모터(100)의 케이싱(미도시)의 내부에서 회전될 수 있도록 케이싱을 관통할 수 있다.
제1 영구자석 회전 부재(120)는 회전축(110)에 연결되어 회전축(110)과 함께 회전될 수 있고, 복수 개의 제1 영구자석(121, 125)의 각 극성이 회전축(110)의 외주를 따라 교대로 변경되도록 각 제1 영구자석(121, 125)이 배치될 수 있다.
각 제1 영구자석(121, 125)은 각각 소정 크기의 호 형태로 형성되어 회전축(110)에 서로 이웃하도록 연결 배치되어, 각 제1 영구자석(121, 125)이 연결된 전체인 제1 영구자석 회전 부재(120)는 회전축(110)을 중심으로 원형 플레이트 형태가 될 수 있다.
예를 들어, 서로 이웃하는 제1 영구자석(121, 125) 중 하나의 제1 영구자석(121)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽 부분(123)의 극성이 N극이고, 서로 이웃하는 제1 영구자석(121, 125) 중 하나의 제1 영구자석(121)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽의 반대 부분(122)의 극성이 S극이면, 서로 이웃하는 제1 영구자석(121, 125) 중 다른 하나의 제1 영구자석(125)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽 부분의 극성이 S극이고, 서로 이웃하는 제1 영구자석(121, 125) 중 다른 하나의 제1 영구자석(125)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽의 반대 부분의 극성이 N극이 된다.
이러한 자석 극성의 배치가 제1 영구자석 회전 부재(120)의 회전 방향을 따라 반복적으로 이루어지게 된다.
제2 영구자석 회전 부재(130)는 회전축(110) 중 제1 영구자석 회전 부재(120)와 설정 간격 이격된 위치에 연결되어 회전축(110)과 함께 회전될 수 있고, 복수 개의 제2 영구자석(131, 135)의 각 극성이 회전축(110)의 외주를 따라 교대로 변경되도록 각 제2 영구자석(131, 135)이 배치될 수 있다.
각 제2 영구자석(131, 135)은 각각 소정 크기의 호 형태로 형성되어 회전축(110)에 서로 이웃하도록 연결 배치되어, 각 제2 영구자석(131, 135)이 연결된 전체인 제2 영구자석 회전 부재(130)는 회전축(110)을 중심으로 원형 플레이트 형태가 될 수 있다.
예를 들어, 서로 이웃하는 제2 영구자석(131, 135) 중 하나의 제2 영구자석(131)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽 부분(132)의 극성이 S극이고, 서로 이웃하는 제2 영구자석(131, 135) 중 하나의 제2 영구자석(131)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽의 반대 부분(133)의 극성이 N극이면, 서로 이웃하는 제2 영구자석(131, 135) 중 다른 하나의 제2 영구자석(135)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽 부분의 극성이 N극이고, 서로 이웃하는 제2 영구자석(131, 135) 중 다른 하나의 제2 영구자석(135)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽의 반대 부분의 극성이 S극이 된다.
이러한 자석 극성의 배치가 제2 영구자석 회전 부재(130)의 회전 방향을 따라 반복적으로 이루어지게 된다.
제1 영구자석 회전 부재(120)의 각 제1 영구자석(121, 125)과 제2 영구자석 회전 부재(130)의 각 제2 영구자석(131, 135)의 서로 마주보게 되는 면의 극성은 서로 반대 극성으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 영구자석 회전 부재(120)를 구성하는 제1 영구자석(121, 125) 중 하나의 제1 영구자석(121)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽 부분(123)의 극성이 N극이면, 제2 영구자석 회전 부재(130)를 구성하면서 제1 영구자석(121, 125) 중 하나의 제1 영구자석(121)과 서로 마주보도록 배치되는 제2 영구자석(131, 135) 중 하나의 제2 영구자석(131)에서 발전 고정 부재(140)를 향하는 쪽 부분(132)의 극성이 S극이 된다.
따라서, 제1 영구자석 회전 부재(120)와 제2 영구자석 회전 부재(130) 사이에 자력선이 형성될 수 있다.
발전 고정 부재(140)는 제1 영구자석 회전 부재(120)와 제2 영구자석 회전 부재(130) 사이에 배치되고, 케이싱에 고정되어 발전을 수행할 수 있다. 발전 고정 부재(140)는 발전 고정 프레임(151), 고정 코일(155) 및 발전부(160)를 포함할 수 있다.
발전 고정 부재(140)는 각 제1 영구자석(121, 125) 및 각 제2 영구자석(131, 135)과 대면되도록 각각 소정 크기의 호 형태로 형성되는 복수 개의 발전 고정 소자(150, 160)를 포함할 수 있다.
각 발전 고정 소자(150, 160)는 회전축(110)의 외곽에 서로 이웃하도록 연결 배치될 수 있다. 각 발전 고정 소자(150, 160)의 외면은 케이싱의 내면에 각각 고정될 수 있다. 각 발전 고정 소자(150, 160)의 내면은 회전축(110)과 비연결될 수 있다.
각 발전 고정 소자(150, 160)는 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)와 겹쳐질 수 있는 형태가 될 수 있다.
본 발명에서는 발전 고정 프레임(151), 고정 코일(155) 및 발전부(160)는 각 발전 고정 소자(150, 160)를 각각 구성하는 것이나, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 발전 고정 프레임(151), 고정 코일(155) 및 발전부(160)가 발전 고정 부재(140)를 구성하는 것으로 하여 설명한다.
발전 고정 프레임(151)은 각 제1 영구자석(121, 125) 및 각 제2 영구자석(131, 135)의 형태에 대응되도록 호 형태로 형성되고, 설정 두께로 두껍게 형성되며, 그 내부에 호 형태의 빈 공간(153)이 형성될 수 있다.
발전 고정 프레임(151)은 설정 두께로 얇게 형성된 패널이 복수 장 적층된 형태로 형성될 수 있다.
고정 코일(155)은 발전 고정 프레임(151)의 프레임 몸체(152)에 감겨, 외부에서 인가되는 전기가 흐를 수 있고, 그 전기에 의해 전자력을 발생시킬 수 있다.
고정 코일(155)에 외부에서 인가되는 전기가 흐르면, 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130) 사이에 형성된 자력선에 의해 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)가 고정 코일(155)과 반응하여 회전축(110), 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)가 회전되면서 구동력이 발생됨으로써, 본 발명의 발전 기능을 가진 모터(100)가 구동력을 발생시키는 모터로서 기능할 수 있다.
발전부(160)는 회전축(110), 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)의 회전시에 발전(electricity generation)을 수행할 수 있다.
고정 코일(155)에 전기가 인가되면, 회전축(110), 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)가 회전되면서 구동력이 발생됨과 함께, 발전부(160)가 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)와 반응하여 발전을 수행할 수 있다.
발전부(160)는 발전 고정 프레임(151)의 내부의 빈 공간(153)에 삽입된 상태로 회전되고, 그에 따라 본 발명의 발전 기능을 가진 모터(100)가 구동력 발생 및 발전을 함께 수행하면서도 컴팩트한 크기로 형성될 수 있다.
발전부(160)는 발전 고정 프레임(151)의 내부에서 회전될 수 있는 발전 회전체(161)와, 발전 회전체(161)를 발전 고정 프레임(151)에 회전 가능하게 연결하는 발전축(162)과, 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)와 연동되어 발전이 수행되도록 발전 회전체(161)에 감긴 발전 코일(166)을 포함할 수 있다.
발전 회전체(161)는 원뿔 형태로 형성되어 발전 고정 프레임(151)의 내부 공간(153)에서 회전될 수 있다.
발전 고정 프레임(151)이 호 형태로 형성되기 때문에 발전 회전체(161)의 원 형태의 밑면은 발전 고정 프레임(151)의 호 형태로 굽은 내면에 대응되도록 소정 곡률로 볼록하게 돌출된 형태로 형성될 수 있다.
제1 영구자석(121, 125)의 호의 길이와 제2 영구자석(131, 135)의 호의 길이는 각각 발전 회전체(161) 중 상대적으로 직경이 가장 큰 부분인 일측의 원주의 길이의 절반과 같을 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 영구자석(121, 125)의 각 극성이 회전축(110)의 외주를 따라 교대로 변경되도록 각 제1 영구자석(121, 125)이 배치되고, 제2 영구자석(131, 135)의 각 극성이 회전축(110)의 외주를 따라 교대로 변경되도록 각 제2 영구자석(131, 135)이 배치되며, 각 제1 영구자석(121, 125)과 각 제2 영구자석(131, 135)의 서로 마주보게 되는 면의 극성은 서로 반대 극성으로 배치됨으로써, 회전축(110)의 회전에 따라 제1 영구자석(121, 125)과 제2 영구자석(131, 135) 사이의 자력선의 방향은 교대로 변경되고, 발전 회전체(161)가 회전 중에 발전 회전체(161)는 제1 영구자석(121, 125)과 제2 영구자석(131, 135) 사이의 자력선과 항상 대항되는 방향으로 회전되면서 발전 효율이 극대화될 수 있다.
발전축(162)은 발전 회전체(161)를 관통하는 형태로 형성되고, 발전 회전체(161)의 외부로 소정 길이로 돌출될 수 있다.
발전 고정 프레임(151)에는 발전축(162)이 관통될 수 있는 프레임 관통홀(154)이 형성되고, 프레임 관통홀(154)에 발전축(162)이 관통된 상태로 회전될 수 있다.
발전축(162)과 발전 고정 프레임(151) 사이에는 매끄러운 회전을 위한 베어링(164, 165)이 설치될 수 있다.
발전부(160)는 발전 회전체(161)의 일측 외주면 상에 형성되는 발전 회전측 기어(163)를 포함할 수 있다.
발전 회전측 기어(163)는 발전 회전체(161) 중 상대적으로 직경이 가장 큰 부분인 일측의 외주면을 따라 형성될 수 있다.
또한, 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130) 중 적어도 하나에는 발전 회전측 기어(163)와 맞물리는 구동 회전측 기어(134)가 형성됨으로써, 발전부(160)가 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130) 사이에 형성되는 자력선에 상반되는 구간을 경유할 수 있다.
예를 들어, 제2 영구자석 회전 부재(130) 중 발전 회전측 기어(163)와 대면되는 부분에는 호 형태의 구동 회전측 기어(134)가 형성될 수 있다.
발전 코일(166)은 발전축(162)과 평행하도록 발전 회전체(161)의 외면 상에 감길 수 있는데, 이러한 발전 코일(166)의 배치를 위하여 발전 회전체(161)의 외면의 일측 말단 부분(발전 회전체(161)의 밑면 쪽 부분)과 타측 말단 부분(발전 회전체(161)의 뾰족한 쪽 부분)에는 각각 복수 개의 돌기가 형성될 수 있다.
발전 코일(166)이 돌기 중 발전 회전체(161)의 외면의 일측 말단 부분의 것과, 돌기 중 발전 회전체(161)의 외면의 타측 말단 부분의 것에 번갈아서 걸리는 형태로 감길 수 있다.
회전축(110), 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130)가 구동력 형성을 위해 회전될 때, 구동 회전측 기어(134)와 발전 회전측 기어(163)가 맞물림에 따라 발전 회전체(161)도 회전되고, 그에 따라 발전 코일(166)이 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130) 사이의 자력선과 상호 작용하면서 발전부(160)에서 발전이 수행될 수 있다.
이때, 발전 회전체(161)가 회전 중에 발전 코일(166)이 발전부(160)가 제1 영구자석 회전 부재(120) 및 제2 영구자석 회전 부재(130) 사이에 형성되는 자력선에 상반되는 구간을 지나게 됨에 따라 발전량이 극대화될 수 있다.
한편, 발전 고정 프레임(151)은 자력 차단이 가능한 방자판으로 이루어져, 고정 코일(155)의 자력이 발전부(160)의 발전 코일(166)에 영향을 주지 않거나 그 영향이 최소화되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터(100)는 모터의 구동과 발전기의 전기 생산이 동시에 이루어지기 때문에 자동차, 선박, 비행기 등에 별도로 배터리를 구비할 필요가 없다.
본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터(100)는 적은 양의 전기를 사용하여 많은 양의 전기를 생산할 수 있고 항시 발전을 수행할 수 있기 때문에 발전 효율이 매우 높다.
본 발명의 실시예에 따른 발전 기능을 가진 모터(100)는 회전 저항에 의한 손실이 매우 적기 때문에 에너지 변환 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 회전축;
    상기 회전축에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전 가능하고, 복수 개의 제1 영구자석의 각 극성이 상기 회전축의 외주를 따라 교대로 변경되도록 상기 각 제1 영구자석이 배치되는 제1 영구자석 회전 부재;
    상기 회전축 중 상기 제1 영구자석 회전 부재와 설정 간격 이격된 위치에 연결되어 상기 회전축과 함께 회전 가능하고, 복수 개의 제2 영구자석의 각 극성이 상기 회전축의 외주를 따라 교대로 변경되도록 상기 각 제2 영구자석이 배치되는 제2 영구자석 회전 부재; 및
    발전 고정 프레임과, 상기 발전 고정 프레임에 감겨 외부에서 인가되는 전기가 흐르는 고정 코일과, 상기 회전축, 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재의 회전시에 발전(electricity generation)을 수행하는 발전부를 구비하는 발전 고정 부재;
    를 포함하는 발전 기능을 가진 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 제1 영구자석과 상기 각 제2 영구자석 중 서로 마주보는 것은 서로 반대 극성으로 배치되는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정 코일에 전기가 인가되면, 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재가 상기 고정 코일과 반응하여 상기 회전축, 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재가 회전되면서 구동력이 발생되는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발전부는 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재와 반응하여 발전을 수행하는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발전부는,
    상기 발전 고정 프레임의 내부에서 회전 가능한 발전 회전체;
    상기 발전 회전체를 상기 발전 고정 프레임에 회전 가능하게 연결하는 발전축; 및
    상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재와 연동되어 발전이 수행되도록 상기 발전 회전체에 감긴 발전 코일;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발전부는,
    상기 발전 회전체의 일측 외주면 상에 형성되는 발전 회전측 기어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재 중 적어도 하나에는 상기 발전 회전측 기어와 맞물리는 구동 회전측 기어가 형성되는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발전부는 상기 제1 영구자석 회전 부재 및 상기 제2 영구자석 회전 부재 사이에 형성되는 자력선에 상반되는 구간을 경유하는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 발전 회전체는 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 발전 회전측 기어는 상기 발전 회전체 중 상대적으로 직경이 큰 부분의 외주면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 발전부는 상기 발전 고정 프레임의 내부에 삽입된 상태로 회전되는 것을 특징으로 하는 발전 기능을 가진 모터.
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