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KR19990072052A - 발전장치 - Google Patents

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KR19990072052A
KR19990072052A KR1019980704346A KR19980704346A KR19990072052A KR 19990072052 A KR19990072052 A KR 19990072052A KR 1019980704346 A KR1019980704346 A KR 1019980704346A KR 19980704346 A KR19980704346 A KR 19980704346A KR 19990072052 A KR19990072052 A KR 19990072052A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
alternator
rotor
gear
diameter
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1019980704346A
Other languages
English (en)
Inventor
마사히로 타다
히로까즈 이께가미
Original Assignee
이데이 노부유끼
소니 가부시끼 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이데이 노부유끼, 소니 가부시끼 가이샤 filed Critical 이데이 노부유끼
Publication of KR19990072052A publication Critical patent/KR19990072052A/ko
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/14—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • H02P9/26—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P9/30—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P9/305—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
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    • H02K7/1807—Rotary generators
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

회전축(32)의 주위에 배치된 고정자(38) 및 고정자(38)의 외주단부를 포위하는 환상부가 설치되어서 회전축(32)에 고착된 회전자(35)를 가지는 삼상교류발전기(11)와, 회전축(32)에 고착된 기어(33)에 맞물린 증속부(13) 및 증속부(13)에 결합한 수동회전 구동부(12)를 포함하고, 수동회전 구동부(12)의 회전에 의해, 삼상교류발전기(11)의 회전자(35)를 증속부(13) 및 기어(33)를 거쳐서 회전구동하고, 삼상교류발전기(11)에 발전동작을 행하게 하는 매뉴얼 회전구동기구와를 갖추어서 이루고, 삼상교류발전기(11)의 회전축(32)에 부착된 기어(33)의 지름이 회전축(32)의 지름보다 크게 되어 회전자(35)에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정된다.

Description

발전장치
휴대용라디오 등의 전자기기에 있어서, 매뉴얼 회전구동기구와 그것에 의해 회전자가 회전시켜짐으로써 발전동작을 행하는 발전기와를 내장한 것이 제안되고 있다. 이와같은 발전기내장 전자기기가 실용에 제공될 때에는, 예를 들면 사용자가 수동으로 매뉴얼 회전구동기구를 회전시키고, 그것에 의해 매뉴얼 회전구동기구가 발전기의 회전자를 회전시켜서, 발전기에 발전상태를 취하게 한다. 발전기에서 얻어지는 발전전력은, 부하가 되는 이차전지 혹은 전기이중층 콘덴서 등의 전력축적용 콘덴서에 공급되어서 그 충전에 제공된다. 그리고 휴대용라디오 등의 전자기기가, 발전기에서 얻어지는 발전전력에 의한 충전이 된 이차전지 혹은 전력축적용 콘덴서를 동작전원으로서 동작하는 상태로 된다.
이러한 발전기내장 전자기기는, 필요에 따라서 스스로 전력을 발생시킬 수 있고, 따라서 외부전원을 필요로 하지 않고, 또 내장한 전지의 소모·소진을 마음에 두지 않고 동작시킬 수 있으므로, 예를 들면 재해대책용으로서의 사용이 고려된다. 즉 대규모의 지진, 화재 등의 재해를 입고, 상용전력 공급시스템이 파괴되게 되고, 또한 새로운 전지를 입수하는 것이 곤란하게 된 상황하에 있어서도, 전자기기로서의 본래의 기능을 지장없이 다할 수 있게 된다.
그리고, 발전기내장 전자기기에 있어서는, 예를 들면 사용자가 재해시에 비치하여 신변에 상비할 수 있고, 재해가 발생하였을 때에는 자유로히 운반할 수 있는 동시에, 간단하고 용이한 조작에 의해 사용될 수 있는 것이 요구된다. 그 때문에, 발전기내장 전자기기에 내장되는 발전기와 그 발전기의 회전자를 회전시키는 매뉴얼 회전구동기구와를 포함하여 되는 발전장치 및 발전기에서 얻어지는 발전전력을 부하로 공급하는 발전전력 공급부 등이 소형경량화가 도모되어서, 고효율이 얻어지는 것으로 되는 것이 요망된다.
이와같은 발전기내장 전자기기에 비치되는 발전장치에 관해서는, 예를 들면 발전기로서, 회전축의 주위에 배치된 고정자와 그 고정자의 외주단부를 포위하는 환상부가 설치되어서 회전축에 부착된 회전자와를 가진 교류발전기가 이용되고, 또 매뉴얼 회전구동기구가 수동에 의해 회전시킬 수 있는 회전구동부와, 회전구동부의 회전을 증속하여 교류발전기의 회전자에 전달하는 증속부와를 가진 것이 고려된다. 이러한 발전장치에 있어서는, 회전구동부를 수동에 의해 회전시키면, 그 회전구동부의 회전이 증속부에 의해 증속되어서 교류발전기의 회전자에 전달되어, 교류발전기가 발전상태에 놓인다. 그리고 교류발전기가 발전상태에 있는 아래에서 얻어지는 발전전력은, 정류처리에 의해 직류전력으로 변환되어서 이차전지 혹은 전력축적용 콘덴서에 그 것을 충전하도록 공급된다.
상술과 같은 교류발전기와 회전구동부 및 증속부를 가진 매뉴얼 회전구동기구와를 포함하여 되는 발전장치에 있어서는, 그 작동시에 교류발전기의 회전자를 회전시키도록 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 회전구동부를 회전시키기 위해 소요되는 토크가 비교적 크게되고, 그것에 수반하여 회전구동부 및 증속부를 거쳐서 교류발전기의 회전자를 회전시키는 사용자가, 수동에 의해 회전구동부를 회전시키는데 있어서, 소위 “무겁다”라고 표현되는 저항력을 받게 되어서, 회전구동부에 비교적 큰 힘을 가하는 것이 요구되게 되고, 더욱이는 회전구동부를 적절히 회전시키는 것이 곤란하게 될 우려도 있다는 문제가 있다.
교류발전기의 회전자를 회전시키도록 회전구동부를 회전시키기 위해 소요되는 토크는, 예를 들면 아래와 같이하여 비교적 큰 것으로 된다. 즉, 교류발전기의 회전자를 비교적 고속으로 회전시키도록, 증속부에 의한 회전증속배율이 비교적 큰 것으로 되면, 그것에 따라서 증속부를 거쳐서 교류발전기의 회전자를 회전시키도록 회전구동부를 회전시키기 위해 소요되는 토크가 증대하고, 특히 교류발전기의 회전자의 회전초기에 있어서 소요되는 초기토크가 크게 되게 된다. 그것에 가하여 교류발전기에서 얻어지는 발전전력이 정류처리에 의해 직류전력으로 변환되어서, 이차전지 혹은 전력축적용 콘덴서 등으로 되는 부하에 공급되는데 있어서, 하기의 이유에 의해 교류발전기의 출력전류가 크게 되는데 수반하여, 교류발전기의 회전자의 회전에 소요되는 토크가 크게 되게 되고, 그것에 수반하여 교류발전기의 회전자를 회전시키도록 회전구동부를 회전시키기 위해 소요되는 토크가 증대한다.
고정자와 회전자와를 비치한 발전기에 있어서는, 예를 들면 고정자에 자기코어에 감겨진 권선이 설치되고, 회전자에 권선이 감겨진 자기코어에 대향하는 자석이 설치된다. 그리고 권선이 감겨진 자기코어에 대하여 자석이 이동시켜짐으로써 권선에 기전력이 발생하고, 발전기에 부하가 접속되어 있으면 그 기전력에 의거하여 권선에 전류가 흘러 발전기의 출력전류가 형성된다. 권선에 전류가 흐르면, 그 전류에 의해 권선이 감겨진 자기코어가 자기화되고, 자기코어와 회전자에 설치된 자석과의 사이에 자력흡인 및 자력반발이 생겨, 회전자에 전자브레이크작용이 미치게 되어서, 회전자의 회전에 있어서 전자브레이크작용에 대향하는 토크가 소요되게 돈다. 회전자에 미치는 전자브레이크작용은, 자기코어에 감겨진 권선을 흐르는 전류, 따라서 발전기의 출력전류가 크게 될수록 크게 되고, 그것에 의해 발전기의 출력전류가 크게 될수록 회전자의 회전에 소요되는 토크가 크게 되는 것이다.
이러한 점을 감안하여, 본 발명은 교류발전기와 회전구동부 및 증속부를 가진 매뉴얼 회전구동기구와를 포함하여 되고, 회전구동부가 회전될 때, 그 회전구동부의 회전이 증속부에 의해 증속되어서 교류발전기의 회전자에 전달되고, 그것에 의해 교류발전기가 발전동작상태에 놓이는 것으로 되는데 있어서, 회전구동부를 회전시키기 위해 회전구동부에 작용시키는 힘을 효과적으로 저감할 수 있고, 회전구동부를 비교적 작은 힘을 가지고 적절히 회전시키는 것이 가능하게 되는 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 회전축의 주위에 배치된 고정자와 그 고정자의 외주단부를 포위하는 환상부가 설치되어서 회전축에 부착된 회전자와를 가진 교류발전기에, 매뉴얼 회전구동기구에 의해 회전자를 회전구동함으로써 발전동작상태를 취하게 하는 발전장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 관계되는 발전장치의 일예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관계되는 발전장치의 일예를 나타내는 개략 평면도이다.
도 3은 본 발명에 관계되는 전력공급장치의 예에 있어서의 삼상교류발전기에 대한 일 구체예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 관계되는 발전장치의 일예의 동작설명에 제공되는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 관계되는 발전장치의 일예가 적용된 전력공급장치의 예를 나타내는 블록표시를 포함하는 회로구성도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11. 삼상교류발전기 12. 회전구동부
13. 증속부 15,20. 회동축
16. 회전구동용 핸들부 17,18,19,21,31,33. 기어
16d. 손잡이 22,23. 고정지지판부재
32. 회전축 34. 축수부
35. 회전자 36. 회전지지부재
37. 고리형 자석 38. 고정자
39. 고정자권선 40. 자기코어
42. 삼상변압부 44. 삼상정류부
45. 이차전지 46. 전력축적용 콘덴서
Dg,Dr. 지름 Fm. 힘
n. 회전증속배율 Tf,Tt. 토크
본 발명에 관계되는 발전장치는, 회전축의 주위에 배치된 고정자 및 그 고정자의 외주단부를 포위하여 고정자에 대향하는 환상부가 설치되어서 회전축에 부착된 회전자를 가지는 교류발전기와, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 맞물린 증속부 및 그 증속부에 결합한 회전구동부를 포함하고, 회전구동부가 회전시켜짐으로써 교류발전기의 회전축에 부착된 기어를 거쳐서 회전구동하고, 교류발전기에 발전동작을 행하게 하는 매뉴얼 회전구동기구와를 비치하고, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이, 교류발전기의 회전축의 지름보다 크게 되어서 교류발전기의 회전자에 있어서의 환산부의 지름보다 작게 되도록 선정되어서 구성된다.
이와같이 구성되는 본 발명에 관계되는 발전장치에 있어서는, 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 회전구동부가 회전될 때, 그 회전구동부의 회전이 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부에 의해 증속되어서, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 전달된다. 그것에 의해 교류발전기의 회전축에 부착되어 있는 회전자가 회전구동된다. 그때 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이, 교류발전기의 회전축의 지름보다 크게 되어서 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정되어 있고, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전축의 지름보다 크게 되도록 선정됨으로써, 교류발전기의 회전축에 부착되어 있는 회전자를 회전시키도록 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 작용시키는데 소요되는 힘이 저감되고, 그것에 수반하여 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 전달하는데 소요되는 토크가 저감된다.
또 그와 함께, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정됨으로써, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 주속에 비하여 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 주속이 더욱 증속되고, 그것에 의해 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부에 대한 소망의 주속을 얻는데 있어서, 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부에 의한 회전증속배율의 저감이 도모된다.
그리고, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전축의 지름보다 크게 되도록 선정됨에 따른, 교류발전기의 회전축에 부착되어 있는 회전자를 회전시키도록 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 전달하는 것이 소요되는 토크의 저감과, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정됨에 따른, 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부에 의한 회전증속배율의 저감에 의해, 회전구동부를 회전시키도록 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 회전구동부에 작용시키는 것이 소요되는 힘이 효과적으로 저감되고, 회전구동부를 비교적 작은 힘을 가지고 적절히 회전시킬 수 있는 결과가 된다.
도 1 및 도 2는, 본 발명에 관계되는 발전장치의 일예를 나타내고, 도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는데 있어서의 삼상교류 발전기의 구성을 나타낸다.
도 1 및 도 2에 표시되는 예에 있어서는, 삼상교류 발전기(11)가 비치되어 있고, 이 삼상교류 발전기(11)에 대하여 수동 회전구동부(12)와 증속부(13)를 포함하여 구성되는 매뉴얼 회전구동기구가 설치되어 있다. 수동 회전구동부(12)는 회동축(15)을 가지고 있고, 이 회동축(15)의 일단부에 회전구동용 핸들부(16)가 부착되어 있다. 회전구동용 핸들부(16)는 회동축(15)의 일단부에 나사멈춤된 원판형부재(16a)와, 일단이 축(16b)을 거쳐서 원판형부재(16a)에 부착되고, 전체가 원판형부재(16a)에 대하여 회동가능하게 된 핸들본체(16c)와, 핸들본체(16c)의 타단에 설치된 손잡이(16d)와를 포함하여 형성되어 있다. 그리고 회전구동용 핸들부(16)는, 도 1 및 도 2에 표시되는 상태에 놓인 상태에서, 예를 들면 손잡이(16d)가 핸들본체(16c) 및 원판형부재(16a)를 수반하여, 수동에 의해 회동축(15)을 중심으로 하여 회전시켜지는 것으로 된다.
회동축(15)에는 기어(17)가 부착되어 있고, 기어(17)는 기어(18)에 맞물려있다. 기어(18)에는 공통축선을 가진 기어(19)가 일체화되어서 설치되어 있고, 기어(19)는 회동축(20)에 부착된 기어(21)에 맞물려 있다. 회동축(20)에는 기어(31)도 부착되어 있고, 기어(31)와 기어(19)는 회동축(20)을 거쳐서 일체적으로 회전한다. 기어(31)는 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 회전축(32)의 일단에 부착된 기어(33)에 맞물려 있다.
회동축(15 및 20) 및 기어(18 및 19)에 대한 공통회전축은, 고정지지 판부재(22 및 23)에 설치된 축수부에 의해 지지되어 있다. 그리고 기어(17, 18, 19, 21 및 31)는 기어(33)에 맞물린 증속부(13)를 구성하고 있고, 회동축(15)의 회전을 증속하여 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 회전축(32)에 부착된 기어(33)에 전달한다.
일단에 기어(33)가 부착된 회전축(32)을 가진 삼상교류 발전기(11)에 있어서는, 그 회전축(32)이 고정지지 판부재(23)에 부착된 축수부(34)에 의해 지지되어 있다. 그리고 회전축(32)의 타단에는, 회전자(35)가 부착되어 있다. 회전자(35)는 컵형으로 형성된 회전지지부재(36)와, 회전지지부재(36)의 원통형부의 내측에 고착된 고리형 자석(37)과를 포함하여 구성되어 있고, 회전지지부재(36)의 원통형부와 내측에 고착된 고리형 자석(37)과는, 회전자(35)에 있어서의 환상부를 형성하고 있다.
회전자(35)에 있어서의 환상부를 형성하는 고리형 자석(37)의 내측에는, 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 고정자(38)가 회전축(32)의 주위에 배치된 상태를 가지고 설치되어 있고, 이 고정자(38)는 고정지지 판부재(23) 및 축수부(34)에 부착되어서 고정되어 있다. 고정자(38)는 도 3에 나타내는 바와같이, 회전축(32)을 중심으로 하여 등간격을 두고 고리형으로 배치된 복수의 고정자권선(39)을 가지고 있다. 그리고, 각 고정자권선(39)이 감겨진 자기코어(40)의 일단에 설치된 자극형성부가 고정자(38)의 외주연부를 형성하고 있고, 회전자(35)에 설치된 고리형 자석(37)의 내면에 미세한 자기갭을 끼우고 대향 배치되어 있다. 따라서 회전축(32)에 부착된 회전자(35)에 있어서의 회전지지부재(36)의 원통형부와 그 내측에 고착된 고리형 자석(37)과를 포함하고 형성되는 환상부는, 고정자(38)의 외주연부를 포위하고 고정자(38)에 대향하는 것으로 되어 있다. 복수의 고정자권선(39)은, 예를 들면 스타형 결선을 형성하도록 연결된다.
이와같은 상태에서, 도 1 도 2에 표시되는 바와같이, 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 회전축(32)에 부착된 기어(33)의 지름(Dg)이 회전축(32)의 지름(Da)보다 크고, 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 회전자(35)에 있어서의 회전지지부재(36)의 원통형부와 그 내측에 고착된 고리형 자석(37)과를 포함하고 형성되는 환상부의 지름(Dr)보다 작게 되도록 선정되어 있다.
그리고, 수동회전 구동부(12)를 구성하는 회전구동용 핸들부(16)가 도 1 및 도 2에 표시되는 상태에 놓인 상태에서, 예를 들면 장치의 사용자에 의해 회전구동용 핸들부(16)를 형성하는 핸들본체(16c)에 설치된 손잡이(16d)가, 핸들본체(16c) 및 원판형부재(16a)를 수반하여 회동축(15)을 중심으로 하여 회전시켜질 때, 그것에 의해 회동축(15)이 회전한다. 이러한 회전구동용 핸들부(16)의 회전에 수반하는 회동축(15)의 회전은, 증속부(13)를 구성하는 기어(17, 18, 19, 21 및 31)에 있어서는, 소정의 기어효율이 설정된다.
삼상교류 발전기(11)에 있어서의 회전축(32)에는, 회전자(35)가 부착되어 있는 것으로 하여 증속부(13)를 구성하는 기어(17, 18, 19, 21 및 31) 및 회전축(32)에 부착된 기어(33)는, 회동축(15)의 회전을 회전증속배율을 가지고 증속하여, 에 있어서의 회전자(35)에 전달하게 되고, 회전자(35)에 있어서의 회전지지부재(36)의 원통형부와 그 내측에 고착된 고리형 자석(37)과를 포함하고 형성되는 환상부를 회전구동한다.
회전자(35)에 있어서의 환상부가 회전구동됨으로써, 그것에 수반하여 회전자(35)에 있어서의 환상부를 형성하는 고리형 자석(37)이, 그 내면에 미세한 자기갭을 형성하여 대향배치된 복수의 자극형성부에 대하여 회동한다. 그것에 의해 복수의 자극형성부의 각각이 설치된 자기코어(40)에 감겨진 고정자권선(39)에 기전력이 생기고, 삼상교류 발전기(11)가 삼상교류전압 및 전류를 발생하는 발전동작상태에 놓인다. 이와같은 삼상교류 발전기(11)의 발전동작상태는, 수동회전 구동부(12)를 구성하는 회전구동용 핸들부(16)가 회전시켜지고 있는 기간중 계속된다.
이러한 상태에서, 도 4에 표시되는 바와같이 회전구동용 핸들부(16)에 있어서의 핸들본체(16c)의 길이, 즉 회동축(15)의 중심에서 손잡이(16d)의 중심까지의 거리를 L, 기어(17, 18, 19, 21 및 31)를 포함하고 구성되는 증속부(13)에 있어서의 회전증속배율 및 기어효율을 각각 n 및 η, 기어(31)의 지름을 Dr, 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키는데 소요되는 토크를 T, 토크(T)를 발생시키도록 기어(33)에 작용시키데 소요되는 힘을 Fg, 힘(Fg)을 발생시키도록 기어(33)에 전달하는데 소요되는 토크를 Tf, 회전축(15)을 회전시키는데 소요되는 토크를 Tt, 토크(Tt)를 발생시키도록, 따라서 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키도록 손잡이(16d)에 작용시키는데 소요되는 힘을 Fm로 하면,
Fg = 2·T/Dg
라는 관계가 성립한다.
상술과 같이, 삼상교류 발전기(11)에 있어서는, 회전축(32)에 부착된 기어(33)의 지름(Dg)이 회전축(32)의 지름(Da)보다 크게 되어서, 회전자(35)에 있어서의 회전지지부재(36)의 원통형부와 그 내측에 고착된 고리형 자석(37)과를 포함하고 형성되는 환상부의 지름(Dr)보다 작게되도록 선정되어 있다. 상기의 수학식 1로 하여, 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키도록 기어(33)에 작용시키는데 소요되는 힘(Fg)은, 기어(33)의 지름(Dg)이 클수록 작게된다. 따라서 기어(33)의 지름(Dg)이 회전축(32)의 지름(Da)보다 크게 설정되어 있음으로써, 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키도록 기어(33)에 작용시키는데 소요되는 힘(Fg)은, 적어도 기어(33)의 지름(Dg)이 회전축(32)의 지름(Da) 이하가 되는 경우보다 작아지고, 기어(33)의 지름(Dg)이 환상부의 지름(Dr)보다 작은 범위에 있어서 회전축(32)의 지름(Da)보다 크게 되는데 따라서 저감되어서, 비교적 작게 되게 된다. 그것에 수반하여 힘(Fg)을 발생시키도록, 따라서 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키도록 기어(33)에 전달하는데 소요되는 토크(Tf)가 저감된다.
또 기어(33)의 지름(Dg)이, 회전자(35)에 있어서의 회전지지부재(36)의 원통형부와 그 내측에 고착된 고리형 자석(37)과를 포함하고 형성되는 환상부의 지름(Dr)보다 작게되도록 선정되어 있음으로써, 회전자(35)에 있어서의 환상부의 둘레속도는 기어(33)의 둘레속도보다 더욱 증속되게 된다. 따라서 회전자(35)에 있어서의 환상부에 대한 소망의 둘레속도를 얻는데 있어서, 증속부(13)에 있어서의 회전증속배율(n)은 적어도 기어(33)의 지름(Dg)이 환상부의 지름(Dr) 이상이 되는 경우보다 저감되고, 기어(33)의 지름(Dg)이 회전축(32)의 지름(Da)보다 큰 범위에 있어서 환상부의 지름(Dr)보다 작게 되는데 따른 저감이 도모되어서, 비교적 작게 되게 된다.
상기의 수학식 2로 하여, 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키도록 손잡이(16d)에 작용시키는데 소요되는 힘(Fm)은, 힘(Fg)이 작을수록, 또 회전증속배율(n)이 작을수록 작게된다. 따라서 상술과 같이 힘(Fg)이 비교적 작게 되고, 또한 회전증속배율(n)이 비교적 작게 되는 상태에 있어서는, 삼상교류 발전기(11)의 회전자(35)를 회전시키도록 손잡이(16d)에 작용시키는데 소요되는 힘(Fm)이 효과적으로 저감되어서 비교적 작은 것으로 된다. 그러므로 수동 회전구동부(12)를 형성하는 회전구동용 핸들부(16)를 비교적 작은 힘을 가지고 적절히 회전시킬 수 있게 된다.
도 5는, 도 1에 표시되는 본 발명에 관계되는 발전장치가 적용된 전력공급장치의 예에 있어서는, 매뉴얼 회전구동기구를 구성하는 수동 회전구동부(12) 및 증속부(13)에 의해 회전시켜지는 회전자를 가진 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 복수의 고정자권선이 스타형 결선(41)을 형성하고 있다. 그리고 이 스타형 결선(41)이 접속된 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 출력단자(11A, 11B 및 11c)에 삼상교류 발전기(11)의 발전전력에 의거한 출력전압인 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec)이 각각 도출된다. 삼상교류 발전기(11)에 있어서의 출력단자(11A, 11B 및 11c)에 도출되는 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec)은, 삼상변압부(42)에 있어서의 입력단자(42IA, 42IB 및 42IC)에 각각 공급된다.
삼상변압부(42)에 있어서는, 델타형 결선(43P)을 형성하는 일차측권선과 델타형 결선(43S)을 형성하는 이차측권선과가 비치되어 있고, 일차측권선에 의한 델타형 결선(43P)이 입력단자(42IA, 42IB 및 42IC)에 접속되는 동시에, 이차측권선에 의한 델타형 결선(43S)이 출력단자(42OA, 42OB 및 42OC)에 접속되어 있다. 일차측권선의 각각과 이차측권선의 각각에 있어서의 권선비는 N : 1(N>1)로 되어 있고, 따라서 이차측권선의 각각에는 대응하는 일차측권선에 가해지는 전압이 1/N로 강압되어서 얻어지는 전압이 유기(誘起)된다. 그것에 의해 삼상변압부(42)에 있어서의 출력단자(42OA, 42OB 및 42OC)에는, 입력단자(42IA, 42IB 및 42IC)에 공급되는 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec)이 강압되어서 얻어지는 삼상교류전압(ETa, ETb 및 ETc)이 도출된다.
삼상변압부(42)에 있어서의 출력단자(42OA, 42OB 및 42OC)에 도출되는 삼상교류전압(ETa, ETb 및 ETc)은, 삼상정류부(44)에 있어서의 삼상입력단자(44IA, 44IB 및 44IC)에 각각 공급된다. 삼상정류부(44)에 있어서는 삼상변압부(42)로부터의 삼상교류전압(ETa, ETb 및 ETc)에 대한 정류소자군(44D)에 의한 정류동작이 행해지고, 출력정극단자(44OP)와 출력부극단자(44ON)와의 사이에, 직류전압(DVo)이 얻어진다.
삼상정류부(44)에 있어서의 출력정극단자(44OP) 및 출력부극단자(44ON)에는, 이차전지(45)의 정극단자 및 부극단자, 혹은 도 1에 있어서 일점쇄선에 의해 나타내지는 바와같은 전력축적용 콘덴서(46)의 정극단자 및 부극단자가 각각 접속되어 있다. 그것에 의해 삼상정류부(44)에 있어서의 출력정극단자(44OP)와 출력부극단자(44ON)와의 사이에 얻어지는 직류전압(DVo) 및 그것에 수반하는 직류전류가, 이차전지(45) 혹은 전력축적용 콘덴서(46)의 충전에 제공된다.
상술의 삼상변압부(42) 및 삼상정류부(44)는 삼상교류 발전기(11)의 발전전력에 의거하여, 삼상교류발전기(11)에 있어서의 출력단자(11A, 11B 및 11C)에 도출되는 삼상교류발전기(11)의 출력전압인 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec) 및 그것에 수반하여 삼상교류발전기(11)에 있어서의 출력단자(11A, 11B 및 11C)를 통하여 흐르는 삼상교류발전기(11)의 출력전류인 삼상교류전류(Ia, Ib 및 Ic)에 대한 전압·전류변환수단을 구성하고 있다. 또, 이차전지(45) 혹은 전력축적용 콘덴서(46)는, 삼상교류발전기(11)에 대한 부하를 형성하고 있다. 따라서 도 5에 표시되는 전력공급장치의 예에 있어서는, 삼상교류발전기(11)에 있어서의 출력단자(11A, 11B 및 11C)와 이차전지(45) 혹은 전력축적용 콘덴서(46)에 의해 형성되는 부하와의 사이에, 삼상변압부(42) 및 삼상정류부(44)를 포함하고 구성되는 전압·전류변환수단이 접속되어 있게 된다.
그리고, 삼상변압부(42)가 설치되어 있음으로써, 삼상교류발전기(11)의 출력단자(11A, 11B 및 11C)에, 각각 삼상정류부(44)에 있어서의 삼상입력단자(44IA, 44IB 및 44IC)에, 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec)이 공급되는 동시에, 삼상정류부(44)에 있어서의 삼상입력단자(44IA, 44IB 및 44IC)를 통하여, 삼상교류전류(Ia, Ib 및 Ic)가 흐르도록 된 경우에 비하여, 삼상교류발전기(11)의 출력단자(11A, 11B 및 11C)에 도출되는 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec), 즉 삼상교류발전기(11)의 출력전압의 값이 N배가 되는 동시에, 삼상교류발전기(11)의 출력단자(11A, 11B 및 11C)를 통하여 흐르는 삼상교류전류(Ia, Ib 및 Ic), 즉 삼상교류발전기(11)의 출력전류의 값이 1/N로 저감되게 된다.
이것으로 하여, 삼상교류발전기(11)의 출력단자(11A, 11B 및 11C)와 부하를 형성하는 이차전지(45) 혹은 전력축적용 콘덴서(46)와의 사이에 접속된 삼상변압부(42) 및 삼상정류부(44)를 포함하고 구성되는 전압·전류변환수단은, 삼상교류발전기(11)에서 얻어지는 발전전력을 삼상교류발전기(11)의 출력전압, 즉 출력단자(11A, 11B 및 11C)에 도출되는 삼상교류전압(Ea, Eb 및 Ec)이 비교적 크게 되는 동시에, 삼상교류발전기(11)의 출력전류, 즉 출력단자(11A, 11B 및 11C)를 통하여 흐르는 삼상교류전류(Ia, Ib 및 Ic)가 비교적 작게 되는 상태하에서 부하를 형성하는 이차전지(45) 혹은 전력축적용 콘덴서(46)에 공급하게 된다.
상술과 같이, 삼상교류발전기(11)에 있어서는, 그 회전자의 회전에 소요되는 토크가 그 출력전류, 즉 출력단자(11A, 11B 및 11C)를 통하여 흐르는 삼상교류전류(Ia, Ib 및 Ic)의 값이 작을수록 작은 것으로 된다. 따라서 도 1에 표시되는 예에 있어서는, 삼상교류발전기(11)의 출력전류, 즉 출력단자(11A, 11B 및 11C)를 통하여 흐르는 삼상교류전류(Ia, Ib 및 Ic)의 값이, 예를 들면 삼상변압부(42)가 설치되지 않는 경우에 비하여 1/N로 되도록 비교적 작게 되므로, 삼상교류발전기(11)의 회전자(35)에 소요되는 토크가 효과적으로 저감되게 된다.
이상의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명에 관계되는 발전장치에 있어서는, 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 회전구동부의 회전이 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부에 의해 증속되어서, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 전달되고, 그것에 의해 교류발전기의 회전축에 부착되어 있는 회전자가 회전구동되는 상태에서, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이, 교류발전기의 회전축의 지름보다 크게 되어서 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정되어 있다. 이와같이, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전축의 지름보다 크게 되도록 선정됨으로써, 교류발전기의 회전축에 부착되어 있는 회전자를 회전시키도록 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 작용시키는데 소요되는 힘을 저감할 수 있고, 그것에 수반하여 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 전달하는데 소요되는 토크를 저감할 수 있게 된다. 또 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정됨으로써, 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 둘레속도를 더욱 증속할 수 있고, 그것에 의해 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부에 대한 소망의 둘레속도를 얻는데 있어서, 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부에 의한 회전증속배율의 저감을 도모할 수 있다.
그 결과, 본 발명에 관계되는 발전장치에 의하면, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어에 전달하는데 소요되는 토크의 저감과, 교류발전기의 회전축에 부착된 기어의 지름이 교류발전기의 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정됨에 따른, 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부에 의한 회전증속배율의 저감에 의해, 회전구동부를 회전시키도록 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 회전구동부에 작용시키는데 소요되는 힘을 효과적으로 저감할 수 있고, 회전구동부를 비교적 작은 힘을 가지고 적절히 회전시킬 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 회전축의 주위에 배치된 고정자 및 상기 고정자의 외주단부를 포위하여 상기 고정자에 대향하는 환상부가 설치되어서 상기 회전축에 부착된 회전자를 가지는 교류발전기와,
    상기 회전축에 부착된 기어에 맞물린 증속부 및 상기 증속부에 결합한 회전구동부를 포함하고, 상기 회전구동부가 회전시켜짐으로써, 상기 회전자를 상기 증속부 및 상기 기어를 거쳐서 회전구동하고, 상기 교류발전기에 발전동작을 행하게 하는 매뉴얼 회전구동기구와를 비치하여 이루고,
    상기 기어의 지름이, 상기 회전축의 지름보다 크게 되어서 상기 회전자에 있어서의 환상부의 지름보다 작게 되도록 선정되는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    교류발전기에 있어서의 고정자가, 각각 자기코어에 감겨진 복수의 권선이 고리형으로 배치되어서 구성되는 동시에, 상기 교류발전기에 있어서의 회전자에 있어서의 환상부가, 상기 복수의 권선이 각각 감겨진 자기코어를 포위하고 상기 자기코어에 대향하는 고리형 자석을 포함하고 형성되는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 회전구동부가, 수동에 의해 회전되어서 구동축부재를 회전시키는 핸들부재를 포함하고 구성되는 동시에, 상기 매뉴얼 회전구동기구에 있어서의 증속부가 상기 구동축부재에 부착된 기어를 포함하는 복수의 기어의 조합을 비치하여 이루고, 구동축부재의 회전을 증속하여 교류발전기에 있어서의 회전축에 부착된 기어에 전달하는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    교류발전기가 삼상교류발전기로 되는 것을 특징으로 하는 전력공급장치.
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