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WO2019135583A1 - 다중브러시를 이용한 직류발전장치 - Google Patents

다중브러시를 이용한 직류발전장치 Download PDF

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WO2019135583A1
WO2019135583A1 PCT/KR2019/000001 KR2019000001W WO2019135583A1 WO 2019135583 A1 WO2019135583 A1 WO 2019135583A1 KR 2019000001 W KR2019000001 W KR 2019000001W WO 2019135583 A1 WO2019135583 A1 WO 2019135583A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
commutator
brushless
field
slip ring
armature
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2019/000001
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English (en)
French (fr)
Inventor
선상규
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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Original Assignee
Individual
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
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/38—Brush holders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/006—Structural associations of commutators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K13/00—Structural associations of current collectors with motors or generators, e.g. brush mounting plates or connections to windings; Disposition of current collectors in motors or generators; Arrangements for improving commutation
    • H02K13/10—Arrangements of brushes or commutators specially adapted for improving commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/14—Means for supporting or protecting brushes or brush holders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • 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
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the present invention relates to a DC generator using multiple brushes
  • the DC motor is coupled with a blade at one end of a rotating DC motor rotary shaft and at the other end to be fixed to a brush holder bracket, and the outer peripheral surface of the DC motor rotary shaft is constituted by a field- And an outer armature stator.
  • a direct current power generation device is a structure in which a rotor and a stator are both not rotating, unlike a conventional direct current generator.
  • Field cores formed on the outer periphery of a fixed shaft are provided with a field iron core and respective field coils,
  • the armature includes an armature core and an armature coil. The armature is coupled to the fixed shaft so that a slip disk terminal supplied with power from the battery slips and a commutator provided as a commutator piece is fixedly coupled.
  • a commutator brush holder including a commutator distributor, four pairs of commutator brushes, and a brush holder bracket is formed outside the commutator.
  • the commutator distributor is molded into four pairs of short circuits and rotated while closely contacting the slip disk terminals.
  • the four pairs of commutator brushes are formed on the inner surface of the commutator brush holder and rotated while being in close contact with the commutator element.
  • the brush holder bracket is hollowed to engage the shaft, one side of which is slipably coupled to the fixed shaft end, and the other side of which is fixed to the end of the DC motor rotary shaft.
  • the motor When the DC current of the battery is supplied and the DC motor is artificially driven, the slip disk terminals formed by the pair of DC supply circuits and the four pairs of disk brushes are simultaneously supplied with DC current from the battery,
  • the commutator distributor and the four pairs of commutator brushes repeatedly connecting and short-circuiting the DC current to sequentially induce magnetic force on the field cores by the commutator segments connected to the four pairs of commutator brushes,
  • a magnetic force having a polarity opposite to that of the field iron core is sequentially induced in the armature coil wound so as to correspond to the magnetic field coil, thereby obtaining a desired electromotive force. Therefore, the motor relates to a self-generating device capable of reusing rotational energy by rotating a light commutator brush holder in addition to the intended use purpose of the electric device.
  • a power generating unit comprising an armature in an internal space of an external power generating housing, a field magnet installed inside the armature, and a first commutator and a second commutator disposed inside the power distributing housing, Two commutators are connected in series, or the first commutator and the brush type slip rings are connected in series or are installed as hollow slip rings.
  • a DC current is supplied to the first commutator, the second commutator, the first commutator, and the brush slip ring in close contact with the brush slip ring by using a brush holder having one brush left and right, And is a spherical shape capable of generating an electromotive force from the armature by forming a magnetomotive force in the coil,
  • the hollow slip ring having the same number of input / output distribution circuits as the number of the field coils is provided to supply a DC current to one side circuit to form a magnetomotive force in the field coil of the power generation section to produce electromotive force from the armature and more particularly,
  • the brush holder is rotated by driving a DC motor shaft using a brush holder rotating body.
  • the hollow slip ring not using the brush holder is directly coupled with the DC motor shaft.
  • the present invention relates to a power generating device that increases convenience of use and usability of installation
  • the conventional rotary type DC generator includes a rotor, a stator formed outside the rotor, and a housing surrounding the stator.
  • a magnetic flux from a magnet (a rotor mag) interacts with a stator coil to induce a current in the stator coil.
  • the voltage characteristic of the conventional DC generator can increase the electromotive force generated by increasing the rotation speed of the rotor or the number of field coils, and the faster the magnetic flux change of the coil, And that the induced voltage rises as the rotational speed and the excited current increase,
  • a conventional slip ring is constructed by reversing the movement structure of the conventional DC generator without rotating both the rotor (i.e., the field), the stator (i.e., the armature) and the commutator
  • the pair of DC supply circuits are formed on one side and connected to the other side, and on the other side, the four pairs of disk brushes are connected to the slip disk terminal formed with a rounded shape at an angle of 45 degrees in the clockwise direction
  • the four pairs of short-circuiting circuits are respectively divided into 180-degree intervals by a 45 ° phase difference so as to rotate in opposition to the slip disk terminal.
  • the four pairs of short-circuiting circuits are formed into semicircular circuits,
  • the present invention relates to a commutator distributor which is connected to a commutator and which repeats supply and disconnection of a current.
  • the commutator brush holder is lightweight and rotates by the DC motor to rotate the conventional rotor, Energy is saved, and four-phase induction electromotive force is generated, so that a self-power generation technology capable of increasing the magnitude and efficiency of the electromotive force generated by the conventional direct current generator is combined and used.
  • the conventional commutator is not rotated both the field and the armature and the commutator used in the conventional generator,
  • the brushes are rotated in series or by connecting the first commutator and the brush-type slip ring in series so as to repeat the supply and short-circuit of the DC current so that the magnetic force of the polarity opposing to the field coil and the armature coil alternates Lt; / RTI >
  • the DC current is supplied and short-circuited by using only the hollow slip ring to induce alternating magnetic forces of opposite polarities to the field coil and the armature coil.
  • the field magnetic flux of the field iron core 141 generates an induced electromotive force up to the field of the field and the number of poles of the armature so that the inner side of the hollow slip ring is directly
  • the first and second commutators are connected in series and then the first and second commutators are fixed and then the brush is rotated one by one on the right and left sides to rotate the brush holder so that the conventional generator has a very heavy rotor and a commutator It is possible to save external power by rotating only the brush holder which is relatively much lighter than rotating the brush holder and to generate a desired induced electromotive force equal to the number of poles of the field and the armature.
  • a DC current is supplied to a certain portion of the generation of the system stimulation and a certain portion of the armature coil in one circuit, Repeatedly, the field iron core is repeatedly generated and extinguished with the N pole and the S pole continuously with the phase difference of the number of the system poles.
  • the brushless DC brushless motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the brushless DC brushless motor comprises a DC brushless slip ring, So that the N-pole and the S-pole are repeatedly generated and extinguished with the phase difference of the number of the magnetic poles.
  • an S pole and an N pole which are opposite in polarity to the number of poles of the armature, are alternately induced in the armature coil that is in contact with the field core, and the field magnetic flux of the field core is constant.
  • a corresponding winding coil is formed in the armature core in the same field.
  • both the conventional rotor and the commutator are rotated And the desired electromotive force is generated.
  • a technology capable of increasing the magnitude and efficiency of the electromotive force generated by the conventional direct current generator is combined and used.
  • a rotor and a commutator are forcibly rotated by a power source in order to generate a current, so that the rotor having a very heavy weight and the commutator But also has a disadvantage that efficiency due to friction and other factors is low as well as a waste of power energy required for rotating the motor.
  • the present invention fixes the existing shaft using a method in which both the rotor and the commutator are not rotating,
  • the field core provided with the field iron core and the field coils is configured on the outer peripheral surface of the fixed shaft,
  • the armature provided with the armature core and the armature coil is constituted outwardly in correspondence with the field
  • the commutator formed with the commutator element is fixedly coupled to one end of the high clearance shaft,
  • a scraping commutator brush holder is coupled to an outer periphery of the commutator
  • the commutator brush holder has the commutator distributor on one side and the four commutator brushes on the inner side and the brush holder bracket on the other side,
  • the commutator distributor is slipably coupled to the fixed shaft using a bushing at a central portion to closely contact the slip disk terminal,
  • one side of the brush holder bracket is coupled with a side surface of the commutator brush holder and an inner circumferential surface thereof is formed so as to be inserted into a shaft so as to be slip on the end of the stationary shaft of the DC generator,
  • the armature, the field and the commutator are both fixed by using a non-rotating manner
  • the field and the first commutator are integrally formed by being coupled to the same fixed shaft (a), or the field and the first commutator are connected to the respective fixed axes (b)
  • the second commutator or the hollow slip ring is formed with a hollow center portion to be engaged with the outer peripheral surface of the bearing b,
  • the second commutator or the first commutator and the brush slip ring or the hollow slip ring and the DC motor and the power distributing portion cooling fan are all installed together,
  • the separate type constitutes the field provided with the field iron core and the field coil in the internal space of the power generation housing, and constitutes the armature provided with the armature core and the armature coil corresponding to the field
  • the first commutator, the second commutator, or the first commutator, and the brush slip ring or the hollow slip ring are separated and installed in the power distribution housing, And the DC motor and the power distributing fan are installed in the power housing,
  • the first commutator is formed by hollowing the central portion into a hollow shape and stopping in combination with the fixed shaft a. In the case of the separate commutator, the first commutator is stopped by engaging with the fixed shaft b and the power distributing portion bracket a,
  • center portion of the second commutator and the brush slip ring or the hollow slip ring is hollow and inserted into the outer circumferential surface of the second bearing and engaged with the power distribution portion bracket b to stop,
  • the brush holder is provided between the first commutator and the first commutator or between the first commutator and the brush slip ring, To be rotated by the DC motor or external power,
  • the hollow slip ring not using the brush holder has its inner side engaged with the DC motor shaft to rotate directly,
  • -) current can be repeatedly supplied and short-circuited with a phase difference of the number of field poles
  • (+) And Minus (-) currents are equal to the number of magnetic field poles when the inner rotor of the hollow slip ring rotates, when the hollow slip ring alone is used, So that supply and short circuit can be repeated.
  • the Plus (+) and Minus (-) power sources are connected to the stator of the second commutator and the brush slip ring or the hollow slip ring by the number of field poles by the coil connecting line,
  • the DC motor or the external power is required, and a battery for supplying the DC current to the field coil and the armature coil is provided.
  • a pulley, a blade, a rotor wheel, a magnetic power rotor, or the like is used as a method of replacing the DC motor required to rotate the brush holder
  • the present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a field rotor in which a field coil can be generated only by rotating the rotary- Wherein the field coil and the commutator element are connected to each other by a coil connecting line, one side forms the pair of DC supply circuits, and the other side forms the four pairs of disk brushes in the clockwise direction
  • the slip disk terminal is formed by connecting one end of the commutator brush holder and the commutator distributor provided with the four pairs of short circuits to one end of the commutator brush holder while rotating the commutator brush holder,
  • the four pairs of commutator brushes provided on the inner side of the brush- So that direct current can be supplied to the field coil through connection and short-circuit to the commutator element, thereby inducing magnetomotive force to each of the field cores sequentially by the four pairs of short circuits, An electromagnetic force of a polarity opposite to that of the field iron
  • the DC generator may be integrally connected to the field, the armature, the commutator, and the DC motor in series, or may be integrally formed with the fixed shaft a and the fixed shaft b
  • the armature and the battery can be separately installed in a separate place using a cabinet, and the remaining commutator, the slip disk terminal, the commutator distributor, the commutator brush, The holder, the brush holder bracket, and the DC motor are installed as separate separate structures using a casing.
  • the present invention is characterized in that the brush holder having the brush must supply the DC current in a series manner of the first commutator, the second commutator or the first commutator and the brush slip ring
  • the first commutator, the second commutator, the first commutator, and the brush-type slip ring may be coupled in series and coupled to each other.
  • the first commutator and the second commutator can be formed into the same shape and the commutator element.
  • the brush-type slip ring can form a distribution circuit as many as the number of poles of the field.
  • the hollow slip ring can mold the distribution circuit in the number of the field coils.
  • the first commutator can be coupled and supported by a power distribution unit bracket a that is an insulator.
  • the second commutator and the brush slip ring or the hollow slip ring can be coupled and supported by a power distribution part bracket b which is an insulator.
  • the second commutator shapes the commutator element of the first commutator as it is, and Plus (+) and Minus (-) for each pole are respectively
  • the brushes are divided into equal parts by the number of poles of the field and the armature so as to repeat supply and short circuit of the DC current for each brush when the brush holder is rotated so as to face the field and the phase difference of the armature .
  • the brush-type slip ring forms a distribution circuit corresponding to the number of poles of the field, and the plus (+) and minus (-) for each pole face each other with a phase difference of the number of poles of the field and the armature,
  • the number of poles of the field and the armature can be equally divided so that supply and short circuit of the DC current can be repeated for each brush when rotated.
  • the hollow slip rings form the same number of distribution circuits as the field coils and each of the circuits has a phase difference of plus (+) and minus (-) as the number of poles of the field and the armature,
  • the number of poles of the field and the armature can be equally divided so that supply and short circuit of the DC current can be repeated for each distribution circuit when the inside of the ring is rotated.
  • One end of the brush holder support may be rotated by engaging with the DC motor shaft using a brush holder rotation body.
  • the DC current supply line and the output wiring can be led out to the outside through the power distributing portion bracket b.
  • the field and the armature can be independently coupled into the power generator housing.
  • the first commutator, the second commutator, or the first commutator and the brush slip ring or the hollow slip ring can be independently coupled into the power distributing housing.
  • the coil connecting line connected from the field coil to the stator circuit terminal of the first commutator or the hollow slip ring can be installed at a short distance regardless of the distance.
  • the coil connecting line connected from the rotor circuit terminal of the second commutator or the hollow slip ring to the armature can be installed at a short distance regardless of the position
  • the present invention is characterized in that the conventional generator uses only one pair of brushes, while the pair of DC supply circuits and the four pairs of disk brushes are formed on both sides of the slip disk terminal, and the four pairs of short-
  • the commutator distributor having the commutator brush and the commutator brush holder having the four pairs of commutator brushes can be used to connect and disconnect the DC currents to provide a high efficiency electromotive force It is a very useful DC generator.
  • the field and the commutator are not rotated by reducing the external rotational power to obtain high-efficiency direct current, and one side is slip-fitted to the fixed shaft end, And the commutator brush holder is lightly rotated by the DC motor so that external power and energy are not wasted and induction electromotive force of the four phases can be generated in the armature coil, It is a very useful invention that can convert energy consumption into renewable energy at the same time.
  • a power device such as a rotor wheel, a magnetic power rotor, or a turbine may be used as a power generator in addition to a DC motor.
  • a conventional generator rotates the field and the commutator at the same time, but the present invention does not rotate the field and the commutator, and does not rotate the field and the commutator,
  • the present invention does not rotate the field and the commutator, and does not rotate the field and the commutator,
  • By rotating the brush holder or by rotating the inside of the hollow slip ring to repeat the supply and cutoff of the DC current to create a magnetic field pole it is possible to minimize the supply of external power energy to the conventional power generator, It is an extremely useful DC generating device capable of generating an electromotive force and providing a high efficiency electromotive force.
  • the armature and the field magnet may be installed separately in the internal space of the power generation housing, and the first commutator, the second commutator or the first commutator, the brush slip ring or the hollow slip ring Since the power distributing unit is separately installed in the inner space of the housing and is configured independently, it is very useful for industrial use
  • FIG. 2 Referencing diagram of the commutator distributor of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic view and a perspective view of the brush holder bracket of the present invention.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of an integrated DC power generation apparatus using a motor and a blade of the present invention
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a separate type DC power generation apparatus using a motor and a blade of the present invention
  • Fig. 10 is an integrated configuration diagram using the first commutator and the second commutator of the present invention
  • Fig. 11 is a separable configuration diagram using the first commutator and the second commutator of the present invention
  • FIG. 12 is a view for showing how the first commutator and the second commutator of the present invention are coupled
  • Fig. 14 is an integrated configuration diagram using the first commutator and the slip ring b of the present invention
  • Fig. 15 is a separable configuration diagram using the first commutator and the slip ring b of the present invention
  • Fig. 16 is a view for showing the coupling between the first commutator and the slip ring b of the present invention
  • the DC motor 2 constitutes the rotor 21 on the outer circumferential surface of the rotating DC motor rotating shaft 101 and the stator 22 corresponding to the rotor 21 constitutes the stator 22.
  • One end of the DC motor rotating shaft 101 is coupled to the blade 155 and the other end is coupled to be inserted into the brush holder bracket 119.
  • One side of the DC motor rotating shaft 101 is connected to the slip disk And connects the commutator, the commutator brush holder, and the DC motor in series in the casing 170.
  • the commutator, the commutator brush holder, and the DC motor are connected in series.
  • the DC generator includes a field magnet 140 having the field iron core 141 around which the field coil 142 is wound on the outer circumferential surface of the fixed shaft 100,
  • the armature coil 152 formed so as to surround the armature coil 152 and the commutator 110 formed of a plurality of the commutator pieces 111 circularly arranged in one-to-one correspondence with the field coil 142,
  • the commutator brush holder 112 having the four pairs of commutator brushes 113 on one side and the commutator distributor 114 on the other side and the brush holder bracket 119 on the other side,
  • the slip disk terminal 115 for supplying a direct current between the commutator 110 and the commutator distributor 114 and the slip disk terminal 115 for supplying direct current between the commutator 110 and the commutator distributor 114.
  • the terminal 115 Constitute the battery 120 for supplying a direct current.
  • the pair of DC supply circuits 118 are provided on one side and the four pairs of disk brushes 117 are provided on the other side in order to replace the slip ring, And are phase-shifted by 45 degrees in the clockwise direction to constitute the slip disk terminal 115.
  • the slip disk terminal 115 is slipably coupled to the fixed shaft 100 by a bushing 102 at a central portion thereof and is supplied with voltage from the battery 120.
  • the commutator distributor 114 is provided at one end of the commutator brush holder 112 and the brush holder bracket 119 is provided at the other end thereof.
  • the slit disk terminal 115 fixed to the casing 170 is connected to the commutator brush holder 113 through a spring so that the commutator brush 112 is in contact with the commutator brush 112, So that the contact with the commutator distributor 114 on the side surface can be improved.
  • the commutator distributor 114 has a central portion slipably coupled to the fixed shaft 100 using a bushing 102 and the four pairs of short circuits 116 are formed on one side with a phase difference of 45 degrees And is connected to the commutator brush 113 by brush connecting lines 113a on the other side.
  • the commutator brush 113 forms the four pairs of commutator brushes 113 on the inner surface of the commutator brush holder 112 with a phase difference of 45 degrees each.
  • the brush holder bracket 119 is slidably coupled to the fixed shaft 100 by a bushing 102 at a central portion thereof in a concave and convex design and is fixedly coupled to the DC motor rotary shaft 101.
  • the DC motor 101 is connected to an end of the DC motor rotating shaft 101,
  • the four commutator brushes 113 that are molded and rotated by a phase difference of 45 degrees are sequentially wound on the field coil 142 through the commutator element 111 + and a -, B + and B -, C + and C -, D + and D - the poles are each a phase difference of 45 ° is connected to and disconnection of a current continuously repeated, such that the forming, the field iron core (141 ), The N pole and the S pole are repeatedly generated and extinguished with sequential 45 ° phase difference.
  • the S pole and the N pole having the opposite polarities are sequentially alternately induced in the armature coil 152, which is equally configured and in phase with the field iron core 141 by 45 degrees.
  • the field magnetic flux of the induced iron core 141 is 180 ° assumed from 0 ° to 6 °, assuming that the field magnetic flux is in the 12 o'clock direction
  • the armature coil 152 also constitutes a corresponding semicircular winding coil with a field of 180 ° assumed from 0 ° to 6:00 assumed in the 12 o'clock direction.
  • the commutator brush holder 112 is rotated by the DC motor 2 as soon as power is supplied to the slip disk terminal 115 and the DC motor, (+) And a negative (-) electrode are connected to the commutator element (111) corresponding to each other by DC electric power supplied to the commutator element (111) by the four pairs of commutator brushes (114) (+) And negative (-) alternately occur in the field iron core 141 corresponding to the corresponding armature coil 152, the corresponding armature coil 152 also has a phase difference of 45 degrees and a phase difference of 4 A four-phase DC sinusoidal curve is generated.
  • the field magnet 140, the armature 150, and the battery 120 are installed separately from each other in a cabinet using a cabinet, as shown in FIG. 7
  • the slip disk terminal 115, the commutator 110, the commutator brush holder 112 and the DC motor 2 are coupled by the casing 170, Structure.
  • the present invention is characterized in that the field coil 242 is inserted into the inner space of the power generator housing 220
  • the first commutator 210a, the second commutator 210b or the first commutator 210a and the brush slip ring 205a or the hollow slip ring 205b are connected to the power distributing bracket a 231a, Or is coupled to the power distribution housing 230 using the power distribution section bracket b (231b).
  • the DC motor 201 and the cooling fan 232 are coupled to the power housing 270.
  • a blade 255, a pulley, a rotor wheel, a magnetic power rotor, or the like may be used in parallel at one end of the DC motor shaft 202.
  • the first commutator 210a has a center circular hollow shape, a (203a).
  • the second commutator 210b or the brush slip ring 205a or the hollow slip ring 205b is formed in a hollow center and joined to the outer peripheral surface of the bearing b 204b.
  • the field coil 242 and the stator circuit terminal 206b of the first commutator 210a or the hollow slip ring 205b are connected with the coil connecting line 243
  • the armature coil 252 and the wiring terminal 207 of the second commutator 210b or the brush slip ring 205a are connected to each other by the coil connecting line 253 regardless of the position and distance by the number of the coils 242,
  • the rotor circuit terminal 206a of the hollow slip ring 205b is connected by the number of the armature coils 252 irrespective of position and distance.
  • the brush holder 212 includes a pair of brushes 213 each having a number of poles of the field 240 and is coupled to the brush holder support 219 having a hollow circular shape as an insulator.
  • the inside of the brush holder rotation body 216 is hollow circularly coupled to one side of the DC motor shaft 202 and rotated together with the DC motor shaft 202.
  • the brush holder 212 has a pair of right and left brushes 213 as many as the number of poles of the field 240 and rotates in correspondence with the outer circumferential surfaces of the first commutator 210a and the second commutator 210b, do.
  • the brushes 213 having one pair of left and right brushes connected to the brush connecting line 215 are connected to the brushes 213 by the number of magnetic poles.
  • the power distribution cooling fan 232 is coupled to one side of the DC motor shaft 202 inside the power housing 270.
  • the DC current 281 is connected to the second commutator 210b or the brush slip ring 205a or the hollow slip ring 205b according to the polarity and the number of magnetic poles.
  • the DC current 281 is connected from the battery 280 to the second commutator 210b or the wiring terminal 207 of the brush slip ring 205a and the brush 213 and the brush connecting line 215 To the first commutator 210a and to the field coil 242 at the same time.
  • the DC current 281 is transmitted to the rotor circuit terminal 206a and the armature coil 252 of the hollow slip ring 205b.
  • the power distributing bracket b 231b supplies the DC current 281 to the second commutator 210b or the brush slip ring 205a or the hollow slip ring 205b and the armature coil 252 The hole is formed.
  • the second commutator 210b or the brush type slip ring 205a or the hollow type armature 205a is rotated by the brush 213 which is molded and rotated by a phase difference of the number of poles of the armature 250 and the field 240,
  • the field coil 242 repeats connection and disconnection of the DC current 281 with a phase difference of the number of poles of the field 240 through the slip ring 205b, So that the N pole and the S pole are repeatedly generated and eliminated by a phase difference of the number of poles of the field 240.
  • the brush holder 212 is rotated while the DC circuit 281 is supplied with the rotor circuit terminals of the second commutator 210b or the brush slip ring 205a or the hollow slip ring 205b Simultaneously, the DC current 281 is supplied to the stator circuit terminals of the first commutator 210a or the hollow slip ring 205b,
  • the positive and negative electrodes are alternately and repeatedly alternated with the coil iron wire 241 by the coil connecting wire 243 so that the armature coil 252 corresponding to the alternate positive and negative polarities alternates with the coil connecting wire 253 And the electromotive force is output through the output wiring 260 connected to the armature coil 252.
  • DC power generator 2 DC motor 21: Rotor 22: Stator
  • commutator brush holder 113 four pairs of commutator brushes 113a: brush connecting line
  • the present invention relates to a bearing assembly, and more particularly, to a bearing assembly,
  • 200a power generation section 200b: power distribution section 200c:
  • first bearing 204b first bearing
  • first commutator 210b second commutator
  • Pulley 255 Blade 257: Coupling mechanism

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  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Machiner (AREA)
  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

본 발명은 계자코일(142)이 감겨진 다수개의 계자철심(141)을 구비하는 계자(140)와, 상기 계자(140)의 둘레를 소정 간격 이격된 상태로 감싸도록 형성된 전기자코일(150)과, 상기 계자(140)의 일단에 상기 계자코일(142)과 각각 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 정류자편(111)을 구비하는 정류자(110)와, 상기 정류자편(111)과 밀착되도록 안쪽 벽면에 각각 45°의 위상차를 두고 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하는 정류자브러시홀더(112)와, 케이싱(170)에 고정되어 정류자디스트리뷰터(114)와 밀착하여 붙어서 맞대응 하는 원판형의 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합되어 회전시키기 위한 상기 DC모터(2)에 의한 직류발전장치를 제공하기 위한 것이며, 본 발명은 종래의 직류발전기의 역발상으로 상기 계자(140)와 상기 정류자(110)를 회전시키지 않고 고정축에 슬립(slip)되게 결합되며 동시에 상기 모터회전축(101)에 고정되게 결합된 상기 브러시홀더브라켓(119)을 상기 DC모터(2)에 의해 가볍게 회전시켜 강제 회전에 필요한 외부동력 및 에너지 낭비가 없도록 하며, 상기 전기자코일(150)에서 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 경제적 효율성이 우수한 전력을 생산할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다. 본 발명의 또 다른 실시에서, 상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)의 직렬결합 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)의 직렬결합 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 이용하여 상기 전기자(250)와 상기 계자(240)와 분리되도록 구성하여 상기 배전부하우징(230)에 설치한다. 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)이 상기 DC전류(221)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 상기 브러시(213)에 의해 상기 제1정류자(210a) 에 상기 DC전류(221)가 연결되어지고, 상기 코일연결선(243)에 의해서는 상기 계자코일(242)에 전달되고, 상기 코일연결선(253)에 의해서 상기 전기자코일(252)에게로 연결되어진다. 상기 중공형슬립링(205b)은 상기 DC전류(221)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 중공형슬립링(205b)의 내측이 회전되면서 상기 DC전류(221)가 연결되어지고, 상기 코일연결선(243)에 의해서는 상기 계자코일(242)에 전달되고, 상기 코일연결선(253)에 의해서 상기 전기자코일(252)에게로 연결되어진다. 따라서 서로 대응되는 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상응되는 상기 계자철심(241)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(252)에 연결된 상기 출력배선(260)을 통해 기전력이 도출되며, 이동수단의 구동장치에 공간의 활용성이 좋으며, 제작 설치 및 이용이 간편한 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

다중브러시를 이용한 직류발전장치
본 발명은 다중브러시를 이용한 직류발전장치에 관한 것으로,
더욱 상세하게는 DC모터는 회전하는 DC모터회전축의 일측단이 블레이드와 결합되고, 타측단은 브러시홀더브라켓에 고정되도록 결합되며, 상기 DC모터회전축의 외주면에는 계자형 회전자로 구성되고 고정자와 대응하는 바깥쪽은 전기자형 고정자로 구성된다.
직류발전장치는 종래의 직류발전기와 다르게 회전자와 고정자가 모두 비회전하는 구조이며, 고정축 외주면에 성형된 계자에는 계자철심과 각각의 계자코일이 구비되고, 상기 계자와 대응해서 바깥에 성형하는 전기자는 전기자 철심과 전기자코일이 구비되고, 상기 고정축에는 축전지로부터 전원을 공급받는 슬립디스크단자가 슬립되도록 결합되고 정류자편으로 구비된 정류자가 고정되게 결합된다.
상기 정류자의 외곽에는 정류자디스트리뷰터와 4쌍의 정류자브러시 및 브러시홀더브라켓을 포함한 정류자브러시홀더가 구성된다.
상기 정류자디스트리뷰터는 4쌍의 단락회로로 성형되어 상기 슬립디스크단자와 밀착하면서 회전된다.
상기 4쌍의 정류자브러시는 상기 정류자브러시홀더의 내측 면에 성형되어 상기 정류자편과 밀착하면서 회전된다.
상기 브러시홀더브라켓은 축을 결합하기 위해 중공(中空)이 성형되며 일측이 상기 고정축 끝단에 슬립(Slip)하게 결합되고 타측은 상기 DC모터 회전축 끝단에 고정되도록 결합된다.
따라서 종래의 발전기에서 회전시키던 상기 계자와 상기 정류자는 고정시켜놓고 상기 정류자디스트리뷰터와 상기 4쌍의 정류자브러시 및 상기 브러시홀더브라켓으로 구성된 상기 정류자브러시홀더를 대신해서 회전할 수 있도록 하는 것이 핵심이다.
상기 축전지의 DC전류가 공급되어 상기 DC모터가 인위적으로 구동될 때, 상기 1쌍의 직류공급회로와 상기 4쌍의 디스크브러시로 성형된 슬립디스크단자도 동시에 상기 축전지로부터 DC전류를 공급받으면서 맞대응하고 있는 상기 정류자디스트리뷰터 및 상기 4쌍의 정류자브러시에게 DC전류의 연결과 단락을 반복시킴으로써, 상기 4쌍의 정류자브러시와 접속되는 상기 정류자편에 의해서 상기 계자철심에 자력을 순차적으로 유도하고, 상기 계자철심과 대응하도록 이격되어 권선된 전기자코일에는 상기 계자철심과 반대되는 극성의 자력이 순차적으로 유도되도록 함으로써 원하는 기전력을 얻을 수가 있다. 그러므로 모터가 전기기기의 본래의 사용목적과 더불어서 가벼운 정류자브러시홀더를 회전시켜 회전에너지의 재이용이 가능한 자가발전장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시로써, 본 발명은 외부에 있는 발전부하우징의 내부공간에 전기자를 구성하고 상기 전기자의 안쪽에 계자를 설치하여 결합하며, 이와 별도로 배전부하우징의 안쪽에 제1정류자와 제2정류자를 직렬로 결합하거나 또는 상기 제1정류자와 브러시형슬립링을 직렬로 결합하거나 또는 중공형슬립링으로 설치하는 것이다.
먼저, 브러시를 좌우로 1개씩 구비한 브러시홀더를 이용하여 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링에 밀착하여 회전하면서 DC전류를 공급하여 상기 발전부의 상기 계자코일에 기자력을 형성시켜 상기 전기자로부터 기전력을 생산할 수 있는 구상이며,
다음은, 상기 계자코일과 동일한 수만큼의 입출력 분배회로를 가진 상기 중공형슬립링을 설치하여 일측 회로에 DC전류를 공급하여 상기 발전부의 상기 계자코일에 기자력을 형성시켜 상기 전기자로부터 기전력을 생산할 수 있는 직류발전장치에 관한 것이다.
상기 브러시홀더는 브러시홀더회전체를 이용하여 DC모터축의 구동에 의해 회전하게 된다.
상기 브러시홀더를 사용하지 않은 상기 중공형슬립링은 내측이 DC모터축과 결합되어 직접 회전하게 된다.
즉, 기존에 큰문제가 되었던 무거운 로터와 정류자를 함께 회전시킬 때 많은 외부동력을 줄이고, 상기 로터와 상기 정류자의 고정축을 분리하여 코일연결선으로 위치와 거리에 관계없이 연결함으로써 지상과 지하에 분리 설치할 수가 있으므로 이용편리성과 설치의 유용성을 증가시키는 발전장치에 관한 것이다
종래의 회전계자형 직류발전기는 로터(rotor)와 상기 로터(rotor)의 외측에 형성되는 스테이터(stator)와, 상기 스테이터(stator)를 감싸는 하우징으로 이루어지는데, 상기 로터(rotor)가 회전하게 되면 로터 자석(rotor maget)으로부터의 자속이 스테이터 권선(stator coil)과 상호작용하면서 상기 스테이터 권선(stator coil) 내에 전류를 유도하게 된다.
그리고 종래의 직류발전기의 전압특성이 상기 로터(rotor)의 회전속도를 높이거나 계자코일의 수를 증가시키면 발생하는 기전력을 높일 수 있다는 점과, 코일의 자속변화가 빠르면 빠를수록 유도전압이 상승하게 되는 점 및 회전속도와 여자전류(excited current)가 증가함에 따라 유도전압이 상승한다는 점을 착안하여,
본 연구에서는 종래의 직류발전기에서 사용하던 상기 로터(즉, 계자)와 상기 스테이터(즉, 전기자)및 상기 정류자(commutator)를 모두 회전시키지 않고, 반대되는 운동구조의 역발상으로써 종래의 슬립링을 대체하기 위해 일측면에는 상기 1쌍의 직류공급회로가 성형되어 타측면과 연결되는데 타측면에는 상기 4쌍의 디스크브러시가 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 원을 그리며 성형된 상기 슬립디스크단자를 고안하였고,
상기 슬립디스크단자와 맞대응하여 회전하도록 양면이 상기 4쌍의 단락회로가 각각 45°의 위상 차이를 유지하여 각각 180°간격으로 양분되어 각각 반원형 회로로 성형되고 브러시연결선으로 상기 4쌍의 정류자브러시와 연결되어 전류의 공급 및 단절을 반복하도록 하는 원판형의 상기 정류자 디스트리뷰터를 고안하였으며, 중량이 가벼운 상기 정류자브러시홀더를 상기 DC모터에 의해 회전시킴으로써 종래의 상기 로터(rotor)를 회전시키는 것보다 외부 동력에너지를 매우 절약하며, 4상(four phase)의 유도기전력이 발생됨으로써 종래의 직류발전기가 발생하는 기전력의 크기와 효율을 높게 증가시킬 수 있는 자가발전기술을 접목하고 이용한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 먼저 종래의 발전기에서 사용하던 계자와 전기자 및 정류자(commutator)를 모두 회전시키지 않고, 반대되는 운동구조의 역발상으로써 기존의 상기 정류자를 상기 제1정류자와 상기 제2정류자를 직렬결합 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링을 직렬로 결합하여 브러시를 회전시켜 상기 DC전류의 공급 및 단락을 반복하여 상기 계자코일과 상기 전기자코일에 상호 반대되는 극성의 자력이 교번하여 유도되도록 하였다.
그리고 상기 중공형슬립링 만을 이용하여 상기 DC전류의 공급 및 단락을 반복하여 상기 계자코일과 상기 전기자코일에 상호 반대되는 극성의 자력이 교번하여 유도되도록 하였다.
*따라서 계자철심(141)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼 필드(field)까지 유도기자력이 발생하는 점을 착안하여 상기 중공형슬립링의 내측을 직접 회전시키거나, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자를 직렬로 구성한 후 이를 고정시켜놓고 상기 브러시가 좌우측에 1개씩 성형된 상기 브러시홀더를 회전시킴으로써 종래의 발전기가 매우 무거운 로터(rotor)와 정류자를 회전시키는 것보다 상대적으로 매우 가벼운 상기 브러시홀더 만을 회전시킴으로써 외부동력을 절약 할 수가 있으며 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 원하는 유도기전력이 발생될 수 있도록 하였다.
그러므로 상기 계자코일과 동일한 수만큼의 분배회로를 가진 상기 중공형슬립링에게는 일측 회로에 계자극 발생의 일정부위와 전기자코일의 일정부위에 DC전류를 공급하여 상기 DC전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심은 계자극수 만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 하였다.
또한, 각각 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 브러시에 의해 상기 제2정류자 또는 상기 브러시형슬립링을 통해서 상기 계자코일에 각각 계자극수 만큼의 위상 차이로 상기 DC전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심은 계자극수 만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 하였다.
이때 상기 계자철심과 맞대응하고 있는 상기 전기자코일에도 상기 전기자의 극수만큼 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도되고 상기 계자철심의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 일정한 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자철심에도 동일한 필드(field)로 대응하는 권선코일을 구성하도록 하였다.
그러므로 중량이 가벼운 상기 정류자브러시홀더를 상기 DC모터에 의해 회전시키거나 상기 중공형슬립링이나 풀리(Pulley) 또는 블레이드(Blade)로 회전시킴으로써 종래의 상기 로터(rotor)와 정류자(commutator)를 모두 회전시키는 것보다 외부 동력에너지를 매우 절약하며, 원하는 유도기전력이 발생됨으로써 종래의 직류발전기가 발생하는 기전력의 크기와 효율을 높게 증가시킬 수 있는 기술을 접목하고 이용한 것이다.
종래의 회전계자형 직류발전기는 전류를 발생시키기 위해서는 동력원에 의해 상기 로터(rotor)와 상기 정류자(commutator)를 강제로 회전시켜야 하는 것이어서 매우 무거운 중량을 갖는 상기 로터(rotor)와 상기 정류자(commutator)를 회전시키기 위해 소요되는 동력에너지의 낭비는 물론 마찰 및 기타 요인들에 의한 효율이 떨어지는 단점을 갖는다.
따라서 본 발명은 종래의 회전계자형 발전기와 다르게 상기 로터(rotor)와 상기 정류자(commutator)가 모두 비회전하는 방식을 이용하여 기존의 축을 고정시키도록 하고,
상기 고정축 외주면에 상기 계자철심과 각각의 상기 계자코일이 구비된 상기 계자를 구성하도록 하고,
상기 계자와 대응해서 바깥에는 상기 전기자 철심과 상기 전기자코일이 구비된 상기 전기자를 구성하도록 하고,
상기 고청축의 일측단에 상기 정류자편으로 성형된 상기 정류자는 고정되게 결합하도록 하고,
상기 고정축에는 상기 축전지로부터 전원을 공급받는 상기 슬립디스크단자의 중심부를 부싱을 이용하여 상기 고정축과 슬립(slip)하게 결합하고,
상기 정류자의 외곽에 사기 정류자브러시홀더를 결합하도록 하고,
상기 정류자브러시홀더는 일측면이 상기 정류자디스트리뷰터를 구비하고 내측 면은 상기 4쌍의 정류자브러시를 구비하며, 타측면은 상기 브러시홀더브라켓을 형성하도록 하고,
상기 정류자디스트리뷰터는 상기 슬립디스크단자와 밀착하도록 중심부에 부싱을 이용하여 상기 고정축과 슬립(slip)하게 결합하고,
상기 브러시홀더브라켓의 일측면은 상기 정류자브러시홀더의 측면과 결합시키고, 내주면은 축을 삽입할 수 있도록 성형하여 상기 직류발전장치의 상기 고정축 끝단에 부싱을 이용하여 슬립(Slip)하게 결합하도록 하고,
상기 DC모터 회전축 끝단에는 고정되도록 결합하여 축간 중심선의 상호 분절요소를 최소화 시키도록 하는 과제를 해결하려고 한다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 본 발명은 상기 전기자와 상기 계자 및 상기 정류자(commutator)가 모두 비회전하는 방식을 이용하여 고정시키도록 구성하고,
그리고 상기 계자와 상기 제1정류자를 동일한 고정축a에 결합하여 일체형으로 구성하거나, 상기 계자와 상기 제1정류자를 각각의 고정축b에 결합하여 분리형으로 구성하고,
상기 제2정류자 또는 상기 중공형슬립링은 중심부가 중공으로 성형되어 상기 베어링b의 외주면과 결합하고,
먼저, 일체형의 경우는 상기 계자철심과 상기 계자코일이 구비된 상기 계자를 구성하고, 상기 계자와 대응해서 바깥에는 상기 전기자철심과 상기 전기자코일이 구비된 상기 전기자를 구성하며, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링 그리고 상기 DC모터와 배전부냉각팬을 모두 함께 설치하고,
그리고 분리형의 경우는 상기 발전부하우징의 내부공간에 상기 계자철심과 상기 계자코일이 구비된 상기 계자를 구성하고 상기 계자와 대응하는 상기 전기자철심과 상기 전기자코일이 구비된 상기 전기자를 구성하며, 상기 계자와 상기 전기자는 상기 발전부하우징에 결합하여 분리 설치하고, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링은 상기 배전부하우징 안에 분리 설치하며, 상기 DC모터와 배전부냉각팬은 동력부하우징 안에 설치하고,
상기 제1정류자는 중심부를 중공으로 성형하여 일체형의 경우에는 고정축a과 결합하여 정지하도록 하고, 분리형의 경우에는 고정축b 및 배전부블라켓a와 결합하여 정지하도록 하고,
또는 상기 제2정류자 및 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링의 중심부를 중공으로 성형하여 상기 제2베어링의 외주면에 삽입되고, 배전부블라켓b와 결합하여 정지하도록 하고,
상기 브러시를 1개씩 좌우로 상기 계자 극수만큼 설치한 상기 브러시홀더는 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 사이에 설치하며, 상기 브러시홀더회전체의 일측과 결합시켜 상기 DC모터 또는 외부동력으로 회전하도록 하며,
상기 브러시홀더를 사용하지 않은 상기 중공형슬립링은 내측이 DC모터축과 결합되어 직접 회전하도록 하며,
상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링을 이용하는 경우, 상호 마주보도록 직렬로 구성하고, 상기 브러시홀더가 회전할 때 상기 브러시에 의해 Plus(+)와 Minus(-) 전류가 각각 상기 계자 극수만큼의 위상차로 공급과 단락을 반복할 수 있도록 하고,
상기 중공형슬립링 만을 이용하는 경우, 상기 계자코일과 동일한 수의 분배회로를 성형하고, 상기 중공형슬립링의 내측 로터가 회전할 때 Plus(+)와 Minus(-) 전류가 각각 상기 계자 극수만큼의 위상차로 공급과 단락을 반복할 수 있도록 하고,
그러므로 상기 코일연결선에 의해서 상기 Plus(+) 및 상기 Minus(-) 전원을 상기 제2정류자 및 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링의 스테이터에게 상기 계자 극수만큼 결선하고,
상기 브러시홀더 및 상기 중공형슬립링을 회전시키기 위해서는 상기 DC모터 또는 상기 외부동력이 필요하게 되며, 상기 계자코일과 상기 전기자코일에 상기 DC전류를 공급하기 위한 축전지가 구비된다.
단, 상기 브러시홀더를 회전시키는데 필요한 상기 DC모터를 대체하는 방법으로는 풀리(Pulley), 블레이드(Blade), 로터 휠(Rotor Wheel), 자력 회전체(magnetic power rotor) 등을 사용한다
따라서 본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 회전계자형 발전기에서 반드시 회전축에서 회전시켜야만 발전이 가능하던 상기 계자(rotor)를 본 발명에서는 상기 계자코일이 각각 권선된 상기 계자철심을 구성하여 회전하지 않도록 하고, 상기 계자코일과 상기 정류자편은 각각 코일연결선에 의해 연결되고, 일측면은 상기 1쌍의 직류공급회로를 성형하고 타측면은 상기 4쌍의 디스크브러시가 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 성형된 상기 슬립디스크단자가 구성되고, 상기 슬립디스크단자는 상기 정류자브러시홀더의 일측단에 상기 4쌍의 단락회로로 구비된 상기 정류자 디스트리뷰터가 회전하면서 접속되고, 상기 정류자브러시홀더의 안쪽에 구비된 상기 4쌍의 정류자브러시가 상기 정류자 디스트리뷰터와 브러시연결선으로 연결되어 상기 정류자편과의 접속과 단락을 통해서 상기 계자코일에 직류를 공급할 수 있도록 함으로써 각각의 상기 계자철심에는 상기 4쌍의 단락회로에 의해서 순차적으로 기자력을 유도하고 이로 인해 상기 계자철심과 대응하고 있는 상기 전기자코일에는 상기 계자철심과 반대되는 극성의 전자력이 순차적으로 유도되도록 하여, 상기 전기자코일에서 전자력의 발생과 소멸을 반복시키면서 기전력이 발생하도록 한다.
또한, 본 발명은 도6에서와 같이 상기 직류발전장치는 상기 계자와 상기 전기자 및 상기 정류자 그리고 상기 DC모터까지 직렬로 연결하여 일체형으로 구성하거나, 또한 도7에서와 같이 고정축a 및 고정축b로 나누어 분리형으로 설치할 수가 있는데 분리형은 상기 계자와 상기 전기자 및 상기 축전지는 캐비닛을 이용하여 독립된 장소에 분리해서 설치할 수 있고, 나머지 상기 정류자와, 상기 슬립디스크단자와, 상기 정류자 디스트리뷰터와, 상기 정류자브러시홀더와, 상기 브러시홀더브라켓과, 상기 DC모터는 케이싱을 이용하여 별도의 분리형 구조물로 설치한다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 본 발명은 상기 브러시를 구비한 상기 브러시홀더가 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링의 직렬방식에 상기 DC전류를 공급해야 하고 이를 이어받아 상기 계자코일과 상기 전기자코일에게 공급해야하므로 전달매개체인 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링이 조를 이루며 직렬로 결합될 수 있다.
상기 제1정류자와 상기 제2정류자는 동일한 모양과 정류자편으로 성형할 수 있다.
상기 브러시형슬립링은 상기 계자의 극수만큼의 분배회로를 성형할 수 있다.
상기 중공형슬립링은 상기 계자코일의 개수대로 분배회로를 성형할 수 있다.
상기 제1정류자는 절연체인 배전부브라켓a로 결합하여 지지할 수 있다.
상기 제2정류자 및 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링은 절연체인 배전부브라켓b로 결합하여 지지할 수 있다.
상기 제2정류자는 상기 제1정류자의 정류자편을 그대로 성형하고, 각 극마다 Plus(+)와 Minus(-)가 각각
상기 계자 및 상기 전기자의 극수만큼의 위상차로 마주하도록 하여 상기 브러시홀더가 회전될 때 각 상기 브러시마다 상기 DC전류의 공급과 단락을 반복할 수 있도록 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼을 등분하여 결선할 수 있다.
상기 브러시형슬립링은 상기 계자의 극수만큼의 분배회로를 성형하고, 각 극마다 Plus(+)와 Minus(-)가 각각 상기 계자 및 상기 전기자의 극수만큼의 위상차로 마주하도록 하여 상기 브러시홀더가 회전될 때 각 상기 브러시마다 상기 DC전류의 공급과 단락을 반복할 수 있도록 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼을 등분하여 결선할 수 있다.
상기 중공형슬립링은 상기 계자코일과 동일한 개수의 분배회로를 성형하고, 각 회로마다 Plus(+)와 Minus(-)가 각각 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 위상차를 갖도록 하여 상기 중공형슬립링의 내측이 회전될 때 각 분배회로마다 상기 DC전류의 공급과 단락을 반복할 수 있도록 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼을 등분하여 성형할 수 있다.
상기 브러시홀더지지대는 브러시홀더회전체를 이용하여 일측이 상기 DC모터축과 결합하여 회전될 수 있다.
상기 DC전류 공급선과 출력배선은 상기 배전부브라켓b를 관통하여 외부로 도출할 수 있다.
상기 계자와 상기 전기자를 상기 발전부하우징 안에 독립적으로 결합할 수 있다.
상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링을 상기 배전부하우징 안에 독립적으로 결합할 수 있다.
상기 계자코일로부터 상기 제1정류자 또는 상기 중공형슬립링의 스테이터회로단자에게 연결되는 코일연결선은 거리에 관계없이 근거리에 설치할 수 있다.
또한, 상기 제2정류자 또는 상기 중공형슬립링의 로터회로단자로부터 상기 전기자에게 연결되는 코일연결선도 위치에 관계없이 근거리에 설치할 수 있다
본 발명은 종래의 발전기가 1쌍의 브러시만을 이용한 반면에 상기 1쌍의 직류공급회로와 상기 4쌍의 디스크브러시를 양면에 성형한 상기 슬립디스크단자와, 일측면에 상기 4쌍의 단락회로를 가진 상기 정류자 디스트리뷰터 및 상기 4쌍의 정류자브러시를 가진 상기 정류자브러시홀더를 이용하여 직류전류의 연결과 단절을 반복함으로써 종래의 발전장치에 비해서 외부동력에너지 공급을 최소화하면서도 고효율의 기전력을 제공할 수 있는 매우 유용한 직류발전장치이다.
즉, 본 발명은 외부 회전동력을 줄이고 고효율의 직류를 얻기 위한 역발상으로 상기 계자와 상기 정류자를 회전시키지 않고, 일측을 상기 고정축 끝단에 슬립(slip)되게 결합하고, 타측은 상기 DC모터 회전축 끝단에 고정되게 결합하여 상기 정류자브러시홀더를 상기 DC모터에 의해 가볍게 회전시켜 외부동력 및 에너지 낭비가 없도록 하며, 상기 전기자코일에 상기 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 제품의 소비에너지를 동시에 재생에너지로 변환할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
또한, 상기 정류자브러시홀더를 회전시키기 위해서 DC모터 이외에 로터 휠(Rotor Wheel) 또는 자력 회전체(magnetic power rotor)나 터빈(Turbine) 등의 동력장치로 대체하여 발전장치로 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 종래의 발전기가 상기 계자와 상기 정류자를 동시에 회전시키는데, 본 발명은 상기 계자와 상기 정류자를 회전시키지 않고, 상기 계자와 상기 전기자의 극수만큼의 상기 브러시를 구비한 상기 브러시홀더를 회전시키거나 상기 중공형슬립링의 내측을 회전시켜 상기 DC전류의 공급과 단절을 반복하여 계자극을 만들어 줌으로써 종래의 발전장치에 비해서 외부동력에너지 공급을 최소화하면서도 상기 전기자코일에 원하는 유도기전력이 발생될 수 있도록 하여 고효율의 기전력을 제공할 수 있는 매우 유용한 직류발전장치이다.
그리고 상기 전기자와 상기 계자는 상기 발전부하우징의 내부공간에 구성하여 별도로 설치가 가능하고, 상기 제1정류자와 상기 제2정류자 또는 상기 제1정류자와 상기 브러시형슬립링 또는 상기 중공형슬립링은 상기 배전부하우징의 내부공간에 별도로 설치하고 독립적으로 구성하므로 산업용으로 활용성이 매우 많다
1 - 본 발명의 슬립디스크단자 참고도
도 2 - 본 발명의 정류자디스트리뷰터 참고도
도 3 - 본 발명의 브러시홀더브라켓의 구성도 및 사시도
도 4 - 본 발명의 정류자브러시홀더 구성도
도 5 - 본 발명의 분리 사시도
도 6 - 본 발명의 모터와 블레이드를 이용한 일체형 직류발전장치의 개략적인 구성도
도 7 - 본 발명의 모터와 블레이드를 이용한 분리형 직류발전장치의 개략적인 구성도
도 8 - 본 발명의 계자와 전기자 간의 참고도
도 9 - 본 발명의 출력곡선 참고도
도 10 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자를 이용한 일체형 구성도
도 11 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자를 이용한 분리형 구성도
도 12 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자의 결합 참고도
도 13 - 본 발명의 제1정류자와 제2정류자의 단면도
도 14 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b를 이용한 일체형 구성도
도 15 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b를 이용한 분리형 구성도
도 16 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b의 결합 참고도
도 17 - 본 발명의 제1정류자와 슬립링b의 단면도
도 18 - 본 발명의 슬립링b의 참고도
도 19 - 본 발명의 슬립링a를 이용한 일체형 구성도
도 20 - 본 발명의 슬립링a를 이용한 분리형 구성도
도 21 - 본 발명의 슬립링a의 단면도
도 22 - 본 발명의 슬립링a의 참고도
도 23 - 본 발명의 계자코일와 전기자코일의 결선도
이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 DC모터(2)는 회전하는 상기 DC모터 회전축(101)의 외주면에 상기 회전자(21)를 구성하고 상기 회전자(21)와 대응하는 바깥쪽은 상기 고정자(22)를 구성한다. 상기 DC모터 회전축(101)의 일측단은 상기 블레이드(155)를 결합하고, 타측단은 상기 브러시홀더브라켓(119)에 삽입되도록 결합하며, 상기 케이싱(170)을 이용하여 일측면을 상기 슬립디스크단자(115)의 가장자리와 결합하며, 상기 케이싱(170) 속에 상기 정류자와, 상기 정류자브러시홀더 및 상기 DC모터를 직렬로 결합시킨다.
상기 직류발전장치는 상기 고정축(100)의 외주면에 상기 계자코일(142)이 감겨진 상기 계자철심(141)을 구비하는 상기 계자(140)와, 상기 계자(140)의 외측에 이격된 상태에서 감싸도록 형성된 상기 전기자코일(152)과, 상기 계자코일(142)과 각각 일대 일로 연결되어 원형으로 배열되는 다수개의 상기 정류자편(111)으로 구비되는 상기 정류자(110)와, 중공원통형의 내측에 상기 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하며 일측면에는 상기 정류자디스트리뷰터(114)를 구비하고 타측면에는 상기 브러시홀더브라켓(119)을 구비한 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와 결합하여 회전시키기 위한 상기 DC모터(2)와, 상기 정류자(110)와 상기 정류자 디스트리뷰터(114) 사이에서 직류전류를 공급하기 위해 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 슬립디스크단자(115)에 직류전류를 공급하기 위한 상기 축전지(120)를 구성한다.
그리고 본 발명은 기존의 직류발전기와 다르게 슬립링을 대체하기 위해서 도 1과 같이 일측면에는 상기 1쌍의 직류공급회로(118)와 타측면에는 상기 4쌍의 디스크브러시(117)가 서로 내부적으로 연결되며 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 성형되어 상기 슬립디스크단자(115)를 구성한다.
상기 슬립디스크단자(115)는 중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합되고 상기 축전지(120)로부터 전압을 공급받는다.
그리고 본 발명은 도 2 내지 도 7과 같이 상기 정류자브러쉬홀더(112)의 일측단에 상기 정류자 디스트리뷰터(114)를 구비하고, 타측면은 상기 브러시홀더브라켓(119)을 구비하며, 안쪽에는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)가 상기 정류자편(111)을 밀착하면서 감싸고도는 형태이며, 상기 케이싱(170)에 고정된 상기 슬립디스크단자(115)는 스프링을 통해서 상기 정류자브러시홀더(112)의 측면에 있는 상기 정류자 디스트리뷰터(114)과 접촉이 향상될 수 있도록 구성한다.
상기 정류자디스트리뷰터(114)는 중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 일측면에 상기 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45°의 위상차로 각각 180°씩 양분되어 반원형으로 성형되고 타측면에서 브러시연결선(113a)을 이용하여 상기 정류자브러시(113)와 연결된다.
상기 정류자브러시(113)는 상기 정류자브러시홀더(112)의 내측 면에 상기 4쌍의 정류자브러시(113)를 각각 45°씩의 위상차로 성형한다.
상기 브러시홀더브라켓(119)은 요철 디자인으로 중심부는 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(Slip)하게 결합하도록 하고, 상기 DC모터 회전축(101)과 고정되게 결합한다.
상기 DC모터 회전축(101) 끝단에는 고정되도록 결합하며, 가장자리는 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측면과 결합해서 상기 DC모터회전축(101)의 회전력을 이용하도록 구성한다.
본 발명은 도 8 및 도 9와 같이 각각 45°의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)에 의해 상기 정류자편(111)을 통해서 상기 계자코일(142)에 순차적으로 A+와 A-, B+와 B-, C+와 C-, D+와 D-극이 형성되도록 각각 45°의 위상 차이로 전류의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심(141)에게 각각 순차적인 45°의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 한다.
이때 상기 계자철심(141)과 45°의 위상 차이로 동등하게 구성되어 맞대응하고 있는 상기 전기자코일(152)에도 순차적으로 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도된다.
따라서 A+와 A- 극의 경우를 살펴보면, 유도되는 상기 계자철심(141)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 12시 방향으로 가정한 0°부터 6시 방향으로 가정한 180°의 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자코일(152)에도 12시 방향으로 가정한 0°부터 6시 방향으로 가정한 180°의 필드(field)로 대응하는 반원형의 권선코일을 구성한다.
그리고 B+와 B-, C+와 C-, D+와 D- 극의 경우도 각각 45°의 위상 차이를 유지하여 A+와 A- 극의 경우와 같은 방법으로 각각의 필드(field)를 형성하게 되며 회전각속도가 일정할 때 상기 전기자코일(152)에 연속적으로 4상(four phase)의 유도기전력이 발생하도록 한다.
본 발명에 있어서 작동순서의 순환구조를 살펴보면, 상기 슬립디스크단자(115)와 상기 DC모터가 전원을 공급받는 순간 상기 DC모터(2)에 의해 상기 정류자브러시홀더(112)가 회전되면서 상기 정류자디스트리뷰터(114) 및 상기 4쌍의 정류자브러시(113)에 의해 상기 정류자편(111)에 직류전기가 공급되어지는데, 서로 대응되는 상기 정류자편(111)에 각각 양극(+)와 음극(-)이 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상응되는 상기 계자철심(141)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 대응되는 상기 전기자코일(152)에도 45°의 위상차를 가지고 4상(four phase)의 직류사인파 곡선이 발생토록 한다.
즉, 상기 계자철심(141)과 대응하고 있는 상기 전기자코일(152)에는 상기 계자철심(141)들과 반대되는 극성의 자력이 유도되어 45°의 시간차로 4상(four phase)의 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(152)에 연결된 출력배선(160)을 통해 직류전류가 출력되어 진다.
또한, 본 발명의 다른 구성 및 설치방법으로는 도 7과 같이 직류발전장치 중에서 상기 계자(140)와, 상기 전기자(150) 및 상기 축전지(120)는 캐비닛을 이용하여 독립된 장소에 분리하여 설치하고, 상기 슬립디스크단자(115)와, 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 DC모터(2)는 상기 케이싱(170)에 의해서 결합되며 블레이드(155)와 함께 별도의 구조물로 구성한다.
본 발명의 또 다른 실시에서, 도 10과 도 11, 도 14와 도 15, 도 19와 도 20에서와 같이, 본 발명은 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 상기 계자코일(242)이 감겨진 상기 계자철심(241)을 구비하는 상기 계자(240) 및 상기 계자(240)의 외측에 이격된 상태로 형성된 상기 전기자철심(251)에 상기 전기자코일(252)을 구비하는 상기 전기자(250)는 상기 발전부브라켓a(221a) 및 발전부브라켓b(221b)를 이용하여 상기 발전부하우징(220)에 결합된다.
상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)은 상기 배전부브라켓a(231a) 또는 상기 배전부브라켓b(231b)를 이용하여 상기 배전부하우징(230)에 결합된다.
상기 DC모터(201) 및 냉각팬(232)이 동력부하우징(270)에 결합된다.
또한, 상기 DC모터축(202)의 일측단에 블레이드(255), 풀리(Pulley), 로터 휠(Rotor Wheel), 자력 회전체(magnetic power rotor) 등을 병행하여 이용할 수도 있다.
단, 상기 발전부하우징(220)과 상기 배전부하우징(230)이 분리형일 경우, 도 11과 도 15과 도20에서와 같이, 상기 제1정류자(210a)는 중심부가 중공원형으로서 상기 고정축a(203a) 외곽에 결합된다.
상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)은 중심부가 중공으로 성형되어 상기 베어링b(204b)의 외주면과 결합된다.
그리고 도 18과 도 21과 같이, 상기 코일연결선(243)으로 상기 계자코일(242)과 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)에 각각 상기 계자코일(242) 편수만큼 위치와 거리에 관계없이 연결하고, 상기 코일연결선(253)으로 상기 전기자코일(252)과 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 배선단자(207) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)을 상기 전기자코일(252) 편수만큼 위치와 거리에 관계없이 연결한다.
상기 브러시홀더(212)는 1쌍씩의 브러시(213)를 상기 계자(240) 극수만큼 구비하고, 절연체인 중공 원형의 상기 브러시홀더지지대(219)에 결합된다.
상기 브러시홀더회전체(216)의 내부는 중공원형으로 상기 DC모터축(202)의 일측에 결합되어 상기 DC모터축(202)과 함께 회전된다.
상기 브러시홀더(212)는 상기 계자(240) 극수만큼의 상기 브러시(213)를 1쌍을 좌우로 구비하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)의 외주면과 대응하여 회전한다.
상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)이 직렬로 구비된 후, 전기적인 연결을 위해서 상기 브러시홀더(212)는 계자극수 만큼의 1쌍이 좌우로 구비된 상기 브러시(213)를 상기 브러시연결선(215)으로 결선한다.
배전부냉각팬(232)은 상기 동력부하우징(270)의 내부에 상기 DC모터축(202)의 일측에 결합한다.
그리고 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에는 극성과 계자극수에 따라 상기 DC전류(281)를 연결한다.
상기 DC전류(281)는 상기 축전지(280)로부터 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 배선단자(207)에게 연결되고, 상기 브러시(213)와 상기 브러시연결선(215)에 의해서 상기 제1정류자(210a)로 전달되고 동시에 상기 계자코일(242)에게 전달된다.
또는 상기 DC전류(281)는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)와 상기 전기자코일(252)에게 전달된다.
상기 배전부브라켓b(231b)는 상기 DC전류(281)를 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b) 및 상기 전기자코일(252)에게 공급하도록 구멍을 성형한다.
각각 상기 계자(240)와 상기 전기자(250)의 극수만큼의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 브러시(213)에 의해 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 통해서 상기 계자코일(242)에 각각 상기 계자(240)의 극수만큼의 위상 차이로 상기 DC전류(281)의 연결 및 단절이 반복하게 하여, 상기 계자철심(241)은 상기 계자(240)의 극수만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 한다.
이때 상기 계자철심(241)과 맞대응하고 있는 상기 전기자철심(251)에도 극수만큼 순차적으로 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도된다.
따라서 유도되는 상기 계자철심(241)의 총 계자자속(界磁磁束)의 범위가 일정한 필드(field)를 이룰 때, 상기 전기자철심(251)에도 동일한 필드(field)로 대응하는 권선코일을 구성한다.
그러므로 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자가 상기 DC전류(281)를 공급받는 동안 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 동시적으로 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자에게 상기 DC전류(281)가 공급되어지는데,
상기 코일연결선(243)에 의해서 상기 계자철심(241)에도 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 상기 코일연결선(253)에 의해서 극수만큼의 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되어 상기 전기자코일(252)에 연결된 상기 출력배선(260)을 통해 기전력이 출력된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조로 본 발명의 직류공급용 다중브러시를 이용한 직류발전장치에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
(부호의 설명)
1: 직류발전장치 2: DC모터 21: 회전자 22: 고정자
100: 고정축 100a: 고정축a 100b: 고정축b 101: DC모터 회전축 102: 부싱
110: 정류자 111: 정류자편
112: 정류자브러시홀더 113: 4쌍의 정류자브러시 113a: 브러시연결선
114: 정류자 디스트리뷰터 115: 슬립디스크단자
116: 4쌍의 단락회로 117: 4쌍의 디스크브러시 118: 1쌍의 직류공급회로 119: 브러시홀더브라켓
120: 축전지 130: 하우징
140: 계자 141: 계자철심 142: 계자코일 143: 코일연결선
150: 전기자 151: 전기자철심 152:전기자코일 155: 블레이드 157 : 결합나사 158 : 결합기구 159 : 베어링 160: 출력배선 170: 케이싱
200a: 발전부 200b: 배전부 200c: 동력부
201: DC모터 202: DC모터축
203a: 고정축a 203b: 고정축b
204a: 제1베어링 204b: 제1베어링
205a: 브러시형슬립링 205b: 중공형슬립링 206a: 로터회로단자 206b: 스테이터회로단자
207: 회로단자
210a: 제1정류자 210b: 제2정류자
211: 정류자편 212: 브러시홀더 213: 브러시 214: 브러시홀더지지대 215: 브러시연결선
216: 브러시홀더회전체
220: 발전부하우징 221a: 발전부브라켓a 221b: 발전부브라켓b 222: 발전부냉각팬
230: 배전부하우징 231a: 배전부브라켓a 231b: 배전부브라켓b 232: 배전부냉각팬
240: 계자 241: 계자철심 242: 계자코일 243: 코일연결선
250: 전기자 251: 전기자철심 252: 전기자코일 253: 코일연결선
254: 풀리(Pulley) 255: 블레이드(Blade) 257 : 결합기구
260: 출력배선 261: 배선도출구
270: 동력부하우징
280: 축전지 281: DC전류

Claims (22)

  1. 하우징의 내부에 회전축과 회전자와 고정자를 구비하는 DC모터(2)와;
    상기 DC모터(2)의 DC모터회전축(101)의 일측단에 결합된 블레이드(155)와;
    직류발전장치(1)의 계자(140) 또는 정류자(110)를 고정시키고 슬립디스크단자(115)는 슬립(slip)하게 결합하는 고정축(100)과;
    상기 직류발전장치(1)의 안쪽에 구비된 계자철심(141)에 각각의 계자코일(142)이 권선된 상기 계자(140)와;
    상기 계자코일(142)의 외곽에 이격된 상태에서 맞대응하며 전기자철심(151) 및 전기자코일(152)을 구비한 전기자(150)와;
    상기 고정축(100)의 일단에서 각각의 상기 계자코일(142)과 대응되도록 코일연결선(143)으로 연결되고 원형으로 배열되며 복수의 정류자편(111)으로 구비되는 상기 정류자(110)와;
    일측면에 정류자디스트리뷰터(114)을 구비하고 안쪽 내면에 4쌍의 정류자브러시(113)를 구비하며 타측면에 브러시홀더브라켓(119)을 상기 DC모터 회전축(101)에 고정되게 결합하여 상기 정류자편(111)의 외주면과 밀착되어 회전하도록 하는 중공원통형의 정류자브러시홀더(112)와;
    중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 슬립디스크단자(115)와 맞대응하여 회전하도록 양면이 4쌍의 단락회로(116)가 각각 45°의 위상 차이를 유지하여 각각 180°간격으로 양분되어 반원형 회로로 성형되고 브러시연결선(113a)으로 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와 연결되어 전류의 공급 및 단절을 반복하도록 하는 원판형의 상기 정류자 디스트리뷰터(114)와;
    상기 정류자브러시홀더(112)의 안쪽 내면에는 4쌍의 브러시가 45°의 위상 차이로 구비되어 상기 정류자편(111)을 밀착하여 감싸고도는 상기 4쌍의 정류자브러시(113)와;
    중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 일측면은 1쌍의 직류공급회로(118)를 성형하고 타측면은 상기 1쌍의 직류공급회로(118)의 후면과 연결된 4쌍의 디스크브러시(117)가 시계방향으로 각각 45°씩 위상차로 성형되고 케이싱(170)에 고정되어 상기 정류자 디스트리뷰터(114)와 일측면이 밀착하여 맞대응하는 원판형의 상기 슬립디스크단자(115)와;
    요철 디자인으로 중심부가 부싱(102)을 이용하여 상기 고정축(100)과 슬립(slip)하게 결합하고, 상기 DC모터회전축(101)과 고정되게 결합하며, 가장자리는 상기 정류자브러시홀더(112)의 일측면과 결합하는 상기 브러시홀더브라켓(119) 및;
    상기 슬립디스크단자(115)와 상기 DC모터(2)에 직류 전원을 공급하기 위한 축전지(120)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계자코일(142)과 상기 전기자코일(152)의 작용으로 계자자극(magnetic pole)의 잔류자기(residual magnetism)로부터 자체에서 발생시킨 전류를 공급받거나 축전지(120)의 전류를 공급받아 상기 슬립디스크단자(115)와 밀착되어 회전하는 상기 정류자디스트리뷰터(114)를 지나 상기 정류자브러시홀더(112)의 내측면에 각각 45°의 위상 차이를 유지한 상기 4쌍의 정류자브러시(113)로 통과하여 얇은 운모편에 의해 서로 절연된 쐐기 모양의 상기 정류자편(111)사이에서 각각 45°의 위상 차이로 전류공급이 연결 및 단절이 반복되도록 상기 계자철심(141)에게 계자자속(界磁磁束)을 형성시켜, 45°의 위상 차이로 각각 N극과 S극을 순차적으로 발생시키게 되고, 상기 계자철심(141)과 대응되는 상기 전기자코일(152)에게도 순차적인 45°의 위상 차이로 반대극성의 자력이 유도되도록 하여 4상(four phase)의 유도기전력이 발생될 수 있도록 구성되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    고정축(100)과 결합하는 상기 계자(140)와, 전기자(150)와, 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 슬립디스크단자(115) 및 상기 축전지(120)는 일체형 상기 직류발전장치(1)로 구성되고, 상기 DC모터(2) 및 상기 블레이드(155)까지 직렬로 연결시켜 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  4. 제1항 및 제3항에 있어서,
    상기 계자(140)와, 전기자(150)는 분리된 상기 고정축(100a)에 구성한 후 상기 축전지(120)와 함께 캐비닛을 이용하여 독립된 장소에 분리 설치하고, 나머지 상기 정류자(110)와, 상기 정류자브러시홀더(112)와, 상기 슬립디스크단자(115)는 상기 고정축(100b)에 구성한 후 상기 DC모터(2)를 포함해서 상기 케이싱(170)에 결합되고 상기 블레이드(155)와 함께 분리형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  5. 제1항 및 제3항에 있어서,
    상기 DC모터를 대신하여 로터 휠(Rotor Wheel)이나 자력 회전체(magnetic power rotor) 또는 터빈(Turbine)의 동력을 이용하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  6. 구조물로써 계자(240)와 전기자(250)가 설치되는 발전부하우징(220)과,
    구조물로써 제1정류자(210a)와 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 브러시형슬립링(205a) 또는 중공형슬립링(205b)이 설치되는 배전부하우징(230)과,
    구조물로써 DC모터(201)와 배전부냉각팬(232)이 구비되는 동력부하우징(270)과,
    상기 계자(240)의 내측에 결합되는 고정축a(203a) 또는 고정축b(203b)와,
    DC모터축(202) 외주면과 결합되는 제1베어링(204a)과,
    상기 브러시홀더회전체(216)의 외주면 및 상기 제2정류자(210b) 또는 브러시형슬립링(205a)의 내주면과 결합되는 제2베어링(204b)과,
    중심부가 중공원형으로 상기 고정축a(203a) 또는 상기 고정축b(203b)의 외주면에 결합되는 상기 제1정류자(210a)와,
    중심부가 중공원형으로 상기 제1정류자(210a)와 동일한 모양과 구조로 성형하여 상기 제2베어링(204B)의 외주면에 결합되는 상기 제2정류자(210b)와,
    중심부가 중공원형으로 상기 제1정류자(210a)와 동등한 상기 계자(240)의 극수로 성형하여 상기 제2베어링(204B)의 외주면에 결합되는 상기 브러시형슬립링(205a)과,
    중심부가 중공원형으로 상기 제1정류자(210a)와 동등한 계자극 편수로 성형하여 상기 고정축a(203a) 또는 상기 고정축b(203b)의 외주면에 결합되는 상기 중공형슬립링(205b)과,
    절연제로 성형하여 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 일측을 결합하는 배전부브라켓a(231a)와,
    절연제로 성형하여 상기 제2정류자(210b)의 일측 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 일측 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 타측을 결합하는 배전부브라켓b(231b)와,
    상기 제1정류자(210a) 및 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a) 및 상기 브러시형슬립링(205a)의 외주면과 밀착되는 브러시(213)와,
    상기 계자(240) 극수만큼 1쌍의 상기 브러시(213)가 좌우로 결합되는 브러시홀더(212)와,
    일측이 상기 브러시홀더지지대(214)와 결합되고 타측이 상기 DC모터축(202)과 연결되어 회전하는 브러시홀더회전체(216)와,
    상기 브러시홀더(212)의 좌우에 1쌍이 구비된 상기 브러시(213)들을 각각 연결하는 브러시연결선(215)과,
    상기 전기자(250) 내측에서 절연제로 결속되며 계자철심(141)과 계자코일(142)을 구비한 상기 계자(240)와,
    상기 계자코일(142)로부터 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)를 연결하는 코일연결선(243)과,
    상기 발전부하우징(220)의 내부공간에서 절연제로 결속되고 상기 계자(240)의 외측에 전기자철심(251)과 전기자코일(252)을 구비한 상기 전기자(250)와,
    상기 전기자코일(252)로부터 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)를 연결하는 코일연결선(253)과,
    상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b) 및 상기 전기자코일(252)에게 상기 DC전류(281)를 공급하는 축전지(280) 및:
    상기 DC전류(281)를 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)에게 공급하도록 상기 배전부브라켓b(231b)에 배선도출구(261)가 성형되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 상기 계자코일(242)이 감겨진 상기 계자철심(241)을 구비하는 상기 계자(240) 및 상기 계자(240)의 외측에 이격된 상태로 형성된 상기 전기자코일(252)을 구비하는 상기 전기자(250)는 상기 발전부브라켓a(221a) 및 발전부브라켓b(221b)를 이용하여 상기 발전부하우징(220)에 결합되고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)이 상기 배전부브라켓a(231a) 또는 상기 배전부브라켓b(231b)를 이용하여 상기 배전부하우징(230)에 결합되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1정류자(210a)는 중심부가 중공원형으로 상기 고정축a(203a) 외곽에 결합되고, 상기 발전부하우징(220)과 상기 배전부하우징(230)이 분리형일 경우 상기 제1정류자(210a)는 중심부가 중공원형으로 성형되어 상기 고정축b(203b) 외곽에 결합되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)은 중심부가 중공으로 성형되어 상기 베어링b(204b)의 외주면과 결합되고, 상기 중공형슬립링(205b)은 중심부가 중공으로 성형되어 상기 DC모터축(202)의 외주면과 결합되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 코일연결선(243)으로 상기 계자코일(242)과 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 각각 상기 계자코일(242) 편수만큼 위치와 거리에 관계없이 연결하고, 상기 코일연결선(253)으로 상기 전기자코일(252)과 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 위치와 거리에 관계없이 상기 전기자코일(252) 편수만큼 연결하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 브러시연결선(215)으로 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)이 직렬결합을 하였을 때, 상기 브러시홀더(212)의 상기 브러시(213)의 1쌍씩을 상기 브러시연결선(215)으로 연결시켜주는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 DC전류(221)의 Plus(+)와 Minus(-)를 상기 전기자(250)의 극수에 맞게 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 회로단자(207) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)에 연결하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 브러시홀더(212)는 1쌍의 상기 브러시(213)를 상기 계자(240) 극수만큼 구비하고, 절연체인 중공 원형의 상기 브러시홀더지지대(219)에 결합되고, 상기 브러시홀더회전체(216)의 내부는 중공원형으로서 일측이 상기 DC모터축(202)에 결합되어 상기 DC모터축(202)과 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  14. 제6항에 있어서,
    각각 상기 계자(240)와 상기 전기자(250)의 극수만큼의 위상 차이로 성형하여 회전하는 상기 브러시(213)에 의해 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)을 통해서 상기 계자코일(242)에 각각 계자극수 만큼의 위상 차이로 상기 DC전류(281)의 연결 및 단절이 지속적으로 반복하게 하여, 상기 계자철심(241)은 계자극수 만큼의 위상 차이로 N극과 S극이 연속적으로 반복해서 발생 및 소멸되도록 하며, 상기 계자철심(241)과 맞대응하고 있는 상기 전기자코일(252)에도 상기 전기자(250)의 극수만큼 반대 극성인 S극과 N극이 교번하여 유도되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  15. 제6항에 있어서,
    상기 제2정류자b(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a)의 회로단자(207) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)가 상기 DC전류(281)를 공급받는 동안 상기 DC모터축(202)에 의해 상기 브러시홀더(212)가 회전되면서 1쌍씩 상기 브러시연결선(215)로 연결된 상기 브러시(213)에 의해 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)에게도 상기 DC전류(281)의 양극(+)와 음극(-)이 순차적이며 지속적으로 교번되면, 상기 계자철심(241)에 양극(+)와 음극(-)의 순차적이며 반복적인 교번이 일어나면서 이에 대응되는 상기 전기자코일(252)에도 유도기전력이 연속적으로 발생하게 되고 상기 전기자코일(252)에 연결된 상기 출력배선(260)을 통해 기전력이 출력되는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 제2정류자(210b)를 직렬로 결합하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 독립된 별도의 상기 배전부하우징(230)에 설치하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 분리되어 설치되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 제1정류자(210a)와 상기 브러시형슬립링(205a)을 직렬로 결합하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 독립된 별도의 상기 배전부하우징(230)에 설치하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 분리되어 설치되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  18. 제6항에 있어서,
    상기 전기자(250)와 상기 계자(240)는 상기 발전부하우징(220)의 내부공간에 독립적으로 설치하고, 상기 중공형슬립링(205b)을 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 독립된 별도의 상기 배전부하우징(230)에 설치하여 상기 전기자(250) 및 상기 계자(240)와 분리되어 설치되어짐을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  19. 제6항에 있어서,
    상기 계자코일(242)로부터 상기 제1정류자(210a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 스테이터회로단자(206b)에게 연결되는 코일연결선(243)은 거리에 관계없이 근거리에 연결할 수 있으며, 상기 전기자(250)로부터 상기 제2정류자(210b) 또는 상기 브러시형슬립링(205a) 또는 상기 중공형슬립링(205b)의 로터회로단자(206a)에게 연결되는 코일연결선(253)은 거리에 관계없이 근거리에 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  20. 제6항에 있어서,
    상기 브러시홀더(212)를 회전시키는데 필요한 상기 DC모터(201)를 대체하는 방법으로 상기 블레이드(255), 풀리(Pulley), 로터 휠(Rotor Wheel), 자력 회전체(magnetic power rotor) 등을 사용하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  21. 제6항에 있어서,
    상기 브러시홀더(212)를 회전시키는데 필요한 상기 DC모터(201)와 상기 블레이드(255)를 병행하여 이용하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
  22. 제6항에 있어서,
    상기 배전부냉각팬(232)은 상기 동력부하우징(270)의 내부에 상기 DC모터축(202)의 일측에 결합하는 것을 특징으로 하는 다중브러시를 이용한 직류발전장치.
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