KR200296767Y1

KR200296767Y1 - 자기력을 이용한 발전장치

Info

Publication number: KR200296767Y1
Application number: KR2020020026308U
Authority: KR
Inventors: 한상리
Original assignee: 김동훈
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2002-12-02
Anticipated expiration: 2012-09-03

Abstract

본 고안은 자기력을 이용하여 고효율의 전기를 생산하는 발전장치에 관한 것이다.

즉, 본 고안은 전기에너지를 이용해 동력을 발생시켜 회전축(20)을 회전시키고, 회전축(20)의 회전속도를 제어하는 구동제어부(A)와, 다수의 영구자석(32)을 일정한 형태로 부착하여 회전축(20)에 설치되는 회전자(30)와, 회전자(30)에 설치된 영구자석(32)과 자기력이 작용하도록 영구자석(42)을 설치하여 회전자(30)의 주변에 고정 설치된 고정자(40)(40a)로 이루어진 자기력을 이용한 출력증강부(B)와, 회전축(20)의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 전기생산부(C)와, 생산된 전기를 축적하는 전기저장부(D)로 구성하여 상기 출력증강부(B)의 회전자(30)와 고정자(40)(40a)간의 상호 자기력작용을 통해 회전축의 회전력을 증가시킬 수 있게 하므로서 환경 오염물질의 배출이 없으며, 에너지의 생산원가가 저렴하고, 효율성이 높은 전기를 생산할 수 있게된다.

Description

자기력을 이용한 발전장치{Dynamo with utilizing magnetic fortce}

본 고안은 자기력을 이용하여 고효율의 전기를 생산하는 발전장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 영구자석을 부착한 회전자와 고정자를 이용하여 모우터에 의해 회전하는 회전축의 회전력을 증가시키고 이 증가된 회전력을 발전기를 이용해 전기에너지로 변환시키므로서 청정하고, 높은 효율성의 전기를 생산할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 전기를 생산하는 수단으로는 수력이나, 화력, 원자기력, 조력, 풍력등에서 발생한 거대한 에너지를 이용해 터빈을 회전시켜 대용량의 전기를 생산하는 발전시설과, 석탄이나 기름과 같은 화석연료를 이용해 동력엔진등을 작동시켜 소용량의 전기를 생산하는 발전장치로 구분할 수 있는데, 통상적으로 사용되는 소용량의 발전장치는 주로 내연기관을 이용하여 전기를 생산하는 것이 가장 보편적으로 이용되고 있다.

그런데, 위에서 설명한 내연기관을 이용해 전기를 생산하기 위해서는 내연기관의 작동을 위하여 기름이나 석탄과 같은 연료를 지속적으로 공급해주어야 하기때문에 전기의 생산량에 따라서 연료비가 비례 증가하므로서, 높은 경제성을 얻기에는 불리할 뿐 만 아니라, 내연기관 자체의 구조가 워낙 복잡하고 일정기간 사용하면 유지, 보수해주어야 하는 부속들이 많기 때문에 내연기관의 성능을 유지하는데도 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

또한, 화석연료를 사용하는 내연기관의 특성상 작동과정에서 많은 공해물질을 배출하게되는데, 이러한 공해물질은 대기오염의 주 원인으로서 전 세계적으로 그 심각성에 대한 우려가 점차 커가고 있는 실정이기때문에, 근래에는 화석연료를 이용하여 전기에너지를 생산하는 내연기관을 대체하기위하여 공해물질의 배출이 없으면서도 경제성이 우수한 발전장치의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이며, 이에대한 연구도 활발히 이루어지고 있는 실정이다.

본 고안은 이러한 일련의 문제점들을 해소하기 위하여 개발된 것으로서, 전기로 작동되는 모우터를 이용해 회전축을 회전시키되, 회전축에는 영구자석이 일정한 형태로 설치된 회전자를 설치하고, 이 회전자에 설치된 영구자석과 자기력이 작용하도록 회전자의 주변에는 일정한 형태로 고정자를 설치하여 모우터에 의해 회전되는 회전축의 회전력을 자기력의 작용을 이용해 증가시키고 이 증가된 회전력을 이용해 잉여전기를 생산할 수 있게 한 것으로 이를 첨부된 도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 기본적인 구성을 나타낸 사시도

도 2는 본 고안의 기본적인 구성을 나타낸 평면 예시도

도 3은 본 고안의 기본적인 구성을 나타낸 정면 예시도

도 4의 (가)는 본 고안의 회전자를 나타낸 예시도이며,

(나)는 본 고안의 회전자의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

A : 구동제어부 B : 출력증강부

C : 전기생산부 D : 전기저장부

10 : 모우터 12 : 구동기어

20 : 회전축 22 : 피동기어

30 : 회전자 32 : 영구자석

40, 40a : 고정자 42 : 영구자석

50 : 발전기 60 : 축전지

70 : 설치대

전기에너지를 이용해 동력을 발생시켜 회전축(20)을 회전시키고, 회전축(20)의 회전속도를 제어하는 구동제어부(A)와,

다수의 영구자석(32)을 일정한 형태로 부착하여 회전축(20)에 설치되는 회전자(30)와, 회전자(30)에 설치된 영구자석(32)과 자기력이 작용하도록 영구자석(42)을 설치하여 회전자(30)의 주변에 고정 설치된 고정자(40)(40a)로 이루어진 자기력을 이용한 출력증강부(B)와,

회전축(20)의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 전기생산부(C)와,

생산된 전기를 축적하는 전기저장부(D)로 이루어진 구성이다.

이러한 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 첨부도면 도 1은 본 고안의 가장 바람직한 장치의 구성을 나타낸 예시도로서 도면과 같이 시동을 위해 동력을 발생시켜 회전축(20)을 회전시키고, 회전축(20)의 회전속도를 가감속할 수 있도록 제어하는 구동제어부(A)에는 전기 모우터(10)를 이용하되, 모우터(10)의 구동기어(12)를 회전축(20)의 피동기어(22)와 치합하여 모우터(10)를 이용해 회전축(20)을 회전시키게 된다.

그리하여 회전축(20)이 회전하게되면 출력증강부(B)가 회전축(20)의 회전력을 증가시키게 되는데, 이를 위하여 회전축(20)에는 다수의 영구자석(32)을 일정한 형태로 부착한 회전자(30)를 설치하고, 회전자(30)에 설치된 영구자석(32)의 자기력이 작용하는 범위내에는 영구자석(42)을 부착한 고정자(40)(40a)를 설치대(70)에 고정 설치하여 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)과 고정자(40)(40a)에 부착된 영구자석(42)간의 상호 자기력작용을 이용하여 회전축(20)의 회전력을 증가시키게 되는 것이다.

이러한 회전자(30)와 고정자(40)(40a)간의 자기력 작용에 의해 회전축(20)의 회전력이 증가되는 작용을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 2와 같이 회전자(30)의 경우에는 다수의 영구자석(32)을 회전자(30)의 양면에 부착하되, 각 면에 부착되는 영구자석(32)은 이중으로 된 동심원 형태로 배치하여 회전자(30)의 일측면은 전체가 'N'극을 띠게되고, 회전자(30)의 타측면은 전체가 'S'극을 띠게 된다.

한편, 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)의 자기력이 발생하는 범위내에 설치되는 고정자(40)(40a)의 경우에는 첨부도면 도 2와 같이 회전자(30)의 양측에 각각 설치하되, 첨부도면 도 3에서 도시한 바와 같이 회전자(30)를 설치한 회전축(20)을 중심으로 양측에 서로 다른 각도로 설치하게된다.

즉, 회전자(30)가 회전할 때 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)이 하강하는쪽에 위치한 고정자(40)의 경우에는 다수의 영구자석(42)을 지면에 대하여 직각방향으로 적층하되, 적층된 영구자석(42)은 상부가 회전자(30)의 영구자석(32)이 띠는 극성과 서로 반대되는 극성을 띠도록하고, 하부는 회전자(30)의 영구자석(32)이 띠는 극성과 같은 극성을 띠도록하므로서, 회전자(30)가 회전할 때, 서로 다른 극성의 영구자석(32)(42)간에 끌어당기는 힘과, 서로 같은 극성의 영구자석(32)(42)간에 서로 밀어내는 힘을 모두 작용시켜 회전자(30)의 회전력을 증가시킬 수 있게 되는것이다.

이와 반대로, 회전자(30)가 회전할때 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)이 상승하는쪽에 위치한 고정자(40a)의 경우에는 다수의 영구자석(42)을 종방향으로 적층하여 설치하되, 지면에 대하여 직각을 이루는 것이 아니라 바깥쪽으로 기울어지게 경사를 형성할 뿐 만 아니라, 적층된 영구자석(42)의 전체길이도 전술한 고정자(40)의 영구자석보다 더 길게 형성하므로서 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)과의 자기력작용이 보다 빠른 시점에서, 보다 긴 시간동안 이어지도록 하게된다.

또한, 영구자석(42)의 자극 배치는 전술한 고정자(40)와는 반대로 상부에는 회전자(30)의 영구자석(32)이 띠는 극성과 같은 극성을 띠게하고, 하부에는 회전자(30)의 영구자석(32)이 띠는 극성과 서로 다른 극성을 띠도록하므로서, 전술한 고정자(40)와 마찬가지로 회전자(30)의 회전시에 영구자석(32)(42)간에 인력과 척력이 모두 작용하여 회전자(30)의 회전력을 증가시킬 수 있게된다.

한편, 회전축(20)의 회전력이 증가되는 크기를 보다 향상시키기위해서는 첨부도면 도 1 내지 도 3에서 도시한 바와 같이 회전축(20)에 설치되는 회전자(30) (30a)를 일정한 간격으로 복수 설치하게 되는데, 이 경우에는 한 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)의 자기력이 다른 회전자(30a)의 회전에 방해가 되지 않도록 하기위하여 각 회전자(30)(30a)가 서로 마주보는 면이 서로 같은 극성을 띠도록 하게된다.

또한, 이들 회전자(30)의 주변에 설치되는 고정자(40)(40a)는 각 회전자(30(30a)의 양면에 부착된 영구자석(32)에 모두 자기력이 작용하도록 하기 위하여 한 개의 회전자당, 회전자(30)의 각 면 양측에 각각 고정자(40)(40a)를 설치하므로서 모두 4개소에 고정자(40)(40a)를 설치하는 것이 가장 바람직할 것이다.

그러나, 복수의 회전자(30)(30a) 사이에 복수의 고정자를 설치하는 경우에는 , 서로간의 자기력 혼란을 방지하기위하여 회전자(30)(30a)간에 설치되는 고정자 사이에 충분한 거리를 확보해야하므로 전체 장치의 크기가 너무 커질 우려가 있기때문에 장치의 구성상 효율적이지 않을뿐 만 아니라, 각 회전자(30)(30a)에서 서로 마주보는 면에 부착된 영구자석(32)(42)들은 서로 같은 극성을 띠고 있으므로 복수의 회전자(30)(30a)간에는 회전축(20)을 중심으로 양측에 각각 1개소씩만의 고정자를 설치하더라도 그 양측에 위치한 회전자(30)(30a) 모두와 자기력 작용을 발생시킬 수 있으므로 이 편이 전체 장치의 구성에 있어서 더 효율적이라 할 수 있다.

첨부도면 도 4는 본 고안의 회전자의 형태를 도시한 것인데, (가)의 경우에는 기본적인 형태를 도시한 것이며, (나)는 회전자(30)의 또 다른 형태를 나타낸 것이다.

(가)와 같이 영구자석(32)을 회전자(30)의 양면에 동심원 형태로 부착한 경우에는 보다 강력한 자기력을 발생시킬 수 있는 반면에 (나)와 같이 회전자(30')의 내주면과 외주면에 영구자석(32')을 방사형으로 부착하게되면, 강력한 자기력 발생은 (가)의 회전자에 비해서 다소 떨어지긴 하지만, 무게을 크게 줄일 수 있는 장점을 가지고 있기때문에 발전장치를 경량화하기 위한 변형 형태라 할 수 있으며, 이외에도 영구자석의 배치나 부착위치의 변화는 전체 발전장치를 구성함에 있어서, 발전효율이나, 크기, 무게등의 여러 조건들에 의해 적합한 형태로 변형될 수 있음을 미리 밝혀두는 바이다.

이상에서 상술한 바와 같이 회전축(20)에 설치된 회전자(30)(30a)와 이 회전자(30)의 주변에 고정설치된 고정자(40)(40a)에 각각 부착된 영구자석(32)(42)간의 자기력작용에 의하여 회전축(20)의 회전력이 증가하게되면, 이 회전력을 이용해 전기생산부(C)에서는 전기을 생산하게된다.

이때, 생산된 전기는 회전축(20)을 회전시키기위하여 모우터(10)에 공급된 전기에너지보다 더 큰 전기에너지를 얻을 수 있게되는데, 이는 출력증강부(B)의 회전자(30)(30a)와 고정자(40)(40a)간의 자기력 작용에 의해 회전축(20)의 회전력이 증가한 것에서 기인한다.

따라서, 회전축(20)의 회전력을 이용해 발전기(50)를 가동시켜 생산된 전기를 축전지(60)와 같은 전기저장부(D)에 저장하게 되면, 전기저장부(D)에 저장된 전기는 회전축(20)을 작동시키는 구동제어부(A)로서 사용되는 모우터(10)의 동력원으로서 재 공급될수 있을뿐 만 아니라, 모우터(10)의 동력원으로 공급되고 남은 잉여전기는 축전지(60)에 저장했다가, 또 다른 전기소비수단에 공급할 수 있게 되므로서 청정하면서도 효율성이 높은 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

더불어, 본 고안에서 고정자(40)(40a)가 설치되는 설치대(70)에는 고정자의 위치조정이나 각도조정을 위한 장공(72)이나 보조설치구(74)(74a)등이 형성되었으나, 이러한 방법은 일반적으로 보편화된 것으로서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하는 바이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 발전기를 작동시키는 회전축에 회전자를 설치하고, 그 주변에 설치된 고정자와 회전자간의 상호 자기력작용을 통해 회전축의 회전력을 증가시킬 수 있게 하므로서 환경 오염물질의 배출이 없으며, 에너지의 생산원가가 저렴하고, 효율성이 높은 전기를 생산할 수 있는 이점이 있다.

Claims

전기에너지를 이용해 동력을 발생시켜 회전축(20)을 회전시키고, 회전축(20)의 회전속도를 제어하는 구동제어부(A)와, 다수의 영구자석(32)을 일정한 형태로 부착하여 회전축(20)에 설치되는 회전자(30)와, 회전자(30)에 설치된 영구자석(32)과 자기력이 작용하도록 영구자석(42)을 설치하여 회전자(30)의 주변에 고정 설치된 고정자(40)(40a)로 이루어진 자기력을 이용한 출력증강부(B)와, 회전축(20)의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 전기생산부(C)와, 생산된 전기를 축적하는 전기저장부(D)로 이루어진 구성으로 된 자기력을 이용한 발전장치
설치대(70)의 상부에 회전가능케 설치된 회전축(20)에 다수의 영구자석(32)을 양면에 동심원형으로 부착한 회전자(30)를 설치하고,

그 회전자(30)에 부착된 영구자석(32)의 자기력이 작용하는 범위내에는 영구자석(42)을 설치한 고정자(40)(40a)가 회전자(30) 양측에 각각 위치하도록 설치대(70)의 상부에 고정설치하며,

회전축(20)의 일단부에는 피동기어(22)를 설치하여 모우터(10)의 구동기어(12)와 치합하고,

회전축(20)의 타단부에는 발전기(50)를 설치하여 발전기에서 생산된 전기를 축전지에 저장하며, 축전지(60)는 상기 모우터(10)에 전기를 공급할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 발전장치
청구항 1에 있어서, 출력증강부(B)는 양면에 동심원형으로 영구자석(32)을 부착하여 회전축(20)에 설치된 회전자(30)와, 다수개의 영구자석(42)을 적층하여 설치대(70)의 상부에 설치된 고정자(40)로 구성된 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 발전장치
청구항 1에 있어서, 출력증강부(B)는 양면에 영구자석(32)을 부착한 복수의 회전자(30)(30a)를 회전축(20)에 일정 간격으로 설치하되, 회전자(30)(30a)가 서로 마주보는 면에는 같은 극성의 영구자석(32)이 서로 마주보게하고,

각 회전자(30)(30a)의 각 면 양측에 각각 고정자(40)(40a)를 설치하되, 회전자(30)(30a)간에는 양측에 하나씩만의 고정자(40)(40a)를 설치한 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 발전장치
청구항 2에 있어서, 회전자(30)는 내주면과 외주면에 영구자석(32)을 방사형으로 부착한 것을 특징으로 하는 자기력을 이용한 발전장치