KR101694099B1 - Complex Generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 회전체를 다층 결합하여 회전에너지와 전기에너지를 동시에 생성할 수 있는 복합 발전기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 발전기(Generator)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기이다. 회전운동이나 직선운동에 의한 전자기유도작용으로 기전력을 발생시키는 것으로, 기계의 대소 또는 직류나 교류 발전기 등에 모두 공통된 원리에 기초를 두고 있다. In general, a generator is a device that converts mechanical energy into electrical energy. Generating electromagnetic force by electromagnetic induction action by rotational motion or linear motion, and it is based on a principle common to both large and small machines, direct current and alternator, and the like.
기전력의 크기는 자기장의 세기와 도체의 길이 및 자기장과 도체의 상대적 속도에 비례하며, 기전력의 방향은 플레밍의 오른손 법칙에 의해 알 수 있다. 발전기를 구성하는 데는 자기장을 만들기 위한 강력한 자석과 기전력을 발생시키는 도체가 필요한데, 이 둘 중 어느 하나가 작용할 수 있도록 되어 있어야 한다. 실제로 사용되는 발전기에는 회전계자형과 회전전기자형이 있다. 회전계자형은 도체가 정지하고 자기장이 회전하는 발전기이고, 회전전기자형은 이와 반대의 것이다. 매우 작은 발전기에는 영구자석이 사용되는 례가 있으나, 일반적으로는 철심에 계자코일을 감고 이것에 직류를 흐르게 하는 전자석이 사용된다. 이 경우에는 전류를 가감하면 자석의 세기도 가감할 수 있으므로 기전력의 크기를 자유로이 바꿀 수 있다. 강한 자석을 사용하여 회전속도를 높여도, 한 개의 도체에 발생하는 기전력은 수 십 V가 한계이므로, 발전기 내에 많은 도체를 넣어두고, 각 도체에 발생하는 기전력이 직렬로 가산되도록 연결하면 수백~수천 V를 얻을 수 있다. The magnitude of the electromotive force is proportional to the strength of the magnetic field, the length of the conductor, and the relative speed of the magnetic field and the conductor, and the direction of the electromotive force can be determined by Fleming's right-hand rule. The generator consists of a strong magnet for generating a magnetic field and a conductor that generates an electromotive force, which must be able to operate either. Generators used in practice include a rotary type and a rotary type. The rotary type is a generator in which the conductor stops and the magnetic field rotates, and the rotary type is opposite. There is an example in which a permanent magnet is used for a very small generator, but an electromagnet is generally used in which a field coil is wound around an iron core and a direct current flows through the coil. In this case, since the magnitude of the magnet can be increased or decreased by increasing or decreasing the current, the magnitude of the electromotive force can be freely changed. Even if the rotating speed is increased by using a strong magnet, the electromotive force generated in one conductor is limited to several tens of volts. Therefore, when a large number of conductors are placed in the generator and the electromotive force generated in each conductor is added in series, V can be obtained.
발전기는 교류전원을 얻는 교류발전기와 직류전원을 얻는 직류발전기가 있다. 교류발전기는 회전계자형이 많고, 이 경우 고정된 쪽에는 철심에 슬롯을 여러 개 만들고, 그 슬롯 속에 도체를 넣는다. 자극이 회전할 경우, 자극 N 및 S가 통과할 때마다 교류의 양과 음의 변화를 1회 완료한다. 즉 자극이 매초 1회의 속도로 회전할 때는 도체에 얻어지는 기전력의 주파수는 1 Hz이다. 그러나 회전자의 자극 수를 4극, 6극,… 으로 증가시켰을 경우를 생각하면, 1회전 할 때마다 기전력의 변화는 2회, 3회,… 완료한다. 일반적으로 극수p인 회전자를 매초 n 회전시킬 때 얻어지는 교류의 주파수는 f=pn/2라는 관계가 된다. 한국에서의 전력용 교류의 주파수는 60 Hz이기 때문에, 2극 발전기를 사용할 경우에는 매초 60회전의 속도로 회전자를 돌리지 않으면 안 된다. 발전기의 회전속도에는 원동기 측으로부터 요청되는 수치가 있는데, 증기터빈에 의할 때는 고속도로 하는 편이 증기를 효과적으로 사용할 수 있고, 수차에 의할 때는 저속도로 하는 편이 수차의 효율이 좋다. 터빈 발전기에서는 보통 극수를 2로 하여 고속도(매분 3,000 또는 3,600회전)로 운전하고, 수차 발전기에서는 매분 수백 회전으로, 특히 저 낙차일 경우는 매분 200회전 이하의 저속도로 할 때도 있다. 보통의 교류발전기는 3상 교류를 얻을 수 있게 되어 있다. 이 경우에는 고정자의 도선 전체를 셋으로 나누고, 그것을 2극분의 고정자 내주 길이의 1/3씩 옮겨서 배치해 둔다.The generator includes an alternator for obtaining AC power and a DC generator for obtaining DC power. The alternator has many rotary type, and in this case, several slots are made in the iron core on the fixed side, and the conductor is inserted in the slot. When the stimulus rotates, each time the stimuli N and S pass, the change in the positive and negative alternating currents is completed once. That is, when the stimulus rotates at a rate of once per second, the frequency of the electromotive force obtained in the conductor is 1 Hz. However, the number of poles of the rotor is 4 pole, 6 pole, ... , The change in electromotive force at each revolution is 2 times, 3 times, ... Complete. In general, the frequency of the alternating current obtained when the rotor having the pole number p is rotated n times per second is f = pn / 2. Since the frequency of power alternating current in Korea is 60 Hz, when using a bipolar generator, the rotor must be turned at a speed of 60 revolutions per second. There is a numerical value required from the prime mover side for the rotation speed of the generator. Steam turbine can be used effectively for high-speed steam, and low-speed steam turbine is good for aberration. Turbine generators usually operate at high speeds (3,000 or 3,600 revolutions per minute) with a pole number of two, and at low speeds of less than 200 revolutions per minute for low turbines. An ordinary alternator is capable of obtaining three-phase alternating current. In this case, the entire conductor of the stator is divided by three, and the stator is shifted by 1/3 of the stator inner circumference length for two poles.
3상 교류발전기는 계자코일을 회전시키는 것으로 여기에 직류를 흐르게 하여 단자를 축에 장치한 슬립링(slip ring)에 연결하고, 링 위에 장치한 브러시에 직류전원을 연결한다. 직류전원에 직류발전기를 연결한 것을 여자기라 한다. 또한, 계자권선과 정류기 및 정류기용 3상 전원 모두를 회전자 쪽에 수용하는 방식이 있다. 이것을 브러시 없는 교류발전기 즉 브러시리스 교류발전기라고 하는데, 슬립링이나 브러시가 없기 때문에 브러시가 마모된다거나 교환할 필요가 없어 보수하기가 쉽다. 이 경우에는 계자코일의 전류를 조절하려면 3상발전기 쪽의 작은 계자코일의 전류를 조절한다. 3상 교류발전기는 용량이 큰 것이 많고, 큰 전력계통의 전력공급원으로 되어 있다. 용량이란 3상의 각 권선에 발생할 수 있는 전압과 흘릴 수 있는 전류의 곱의 3배이며, 볼트암페어(VA)라는 단위로 나타낸다. 최대급의 용량은 터빈 발전기에서는 수십만 kVA이고, 수차발전기의 경우는 십여만 kVA이다. 이와 같이 발전기가 크면 치수와 무게도 커지기 때문에, 전기적으로나 기계적으로 최고급에 속하는 기술에 의하지 않으면 만들 수 없다. 그리고 직류발전기는 대부분 회전전기자형이 적용된다. 이는 회전자를 어떤 방향으로 회전시키면 회전자에 수용된 도체에 발생하는 기전력이 교류되므로, 이것을 직류로 바꾸는 동작을 시킬 필요가 있기 때문이다. 직류발전기의 극수는 2극 외에 4극이나 6극과 같은 다극으로도 할 수 있다. 직류발전기의 회전 부분의 각 코일에 발생한 기전력이 정류자와 브러시를 통해서 직류로서 나오게 된다. 고정측의 계자 코일에 직류를 보내는 방식에는 다른 직류전원, 예를 들면 전지나 그 밖의 직류발전기 등을 사용하는 타려식과, 자체에서 생긴 직류전압을 사용하는 자려식이 있다. 자려식은 전원을 준비하지 않아도 되는 간편성이 있기 때문에 널리 사용되고 있다. 자려식에는 계자저항이라고 하는 가감저항이 사용되는데, 이 저항에 의해 여자전류를 가감하여 발전기단자의 전압을 바꾼다. 직류발전기의 특수한 것으로는 단극발전기가 있다. 이 발전기는 회전 부분에 도체 원통을 두고, 고정측의 자극에 의한 자기장이 축의 중심 방향으로 향하게 한 것으로서 도체 원통의 전후단에 나타나는 직류전압을 그대로 끌어내는 것이어서 정류할 필요는 없지만, 최고 30V 안팎으로 얻을 수 없다. 그러나 전류는 10만A를 넘는 큰 용량의 것도 있다.The three-phase alternating current generator rotates the field coil so that the direct current flows to the slip ring attached to the shaft, and the DC power is connected to the brush installed on the ring. A DC generator is connected to a DC power source. Also, there is a method of accommodating both the field winding and the three-phase power source for the rectifier and the rectifier on the rotor side. This is called an alternator without a brush, that is, a brushless AC generator. Since there is no slip ring or brush, the brush is not worn or replaced, so it is easy to repair. In this case, to regulate the current of the field coil, adjust the current of the small field coil on the three-phase generator side. The three-phase alternator has a large capacity and is a power source for a large power system. Capacity is three times the product of the voltage that can occur in each winding of three phases and the current that can be flowed, expressed in units of volt amperes (VA). The maximum capacity is several hundred thousand kVA for turbine generators and ten thousand kVA for turbine generators. As such, the larger the generator, the larger the dimensions and the weight, so it can not be made by technology that belongs to the highest level of electrical and mechanical. Most of the dc generators are of rotating type. This is because, when the rotor is rotated in a certain direction, the electromotive force generated in the conductor accommodated in the rotor is interchanged, and therefore, it is necessary to perform an operation of converting it into a direct current. The number of poles of a DC generator can be multipolar such as 4 or 6 poles in addition to 2 poles. The electromotive force generated in each coil of the rotating portion of the direct current generator is outputted as a direct current through the commutator and the brush. In the method of sending direct current to the field coil on the stationary side, there is a self-excitation type using a DC power source such as a DC power source such as a battery or other DC generator and a DC voltage generated by itself. Self-excitation is widely used because it has the convenience of not having to prepare power source. In the self-excitation mode, an acceleration / deceleration resistor called field resistance is used. The exciting current is added or subtracted by this resistor to change the voltage of the generator terminal. A special type of DC generator is a single-pole generator. This generator has a conductor cylinder in the rotating part and a magnetic field generated by the magnetic pole on the fixed side is directed toward the center of the shaft. It is not necessary to rectify the DC voltage appearing at the front and rear ends of the conductor cylinder. I can not get it. However, there is a large capacity of more than 100,000 A in current.
또한, 전동기(Electric Motor)는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치이다. 일반적으로 모터(Motor)를 말한다. 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상 교류용으로 구분된다. 통상 3상 교류용 전동기를 주로 사용한다. 전동기는 전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치이다. 대부분의 전동기는 회전운동의 동력을 만들지만 직선운동을 생산하기도 한다. 발전기는 전동기와 반대되는 장치로서 역학적 에너지를 이용하여 전기를 생산한다. 전동기와 발전기는 서로의 역할을 바꿔 대신할 수 있다. 직류전동기와 교류전동기 모두 동일한 원리로 동작한다. 전류가 흐르는 도체를 자기장 속에 놓으면 자기장의 방향에 수직한 방향으로 전자기적인 힘(로렌츠 힘)이 발생한다. 전동기 내부에 자석을 놓아 자기장을 만들고, 축에 연결된 도선에 전류를 흘리면 전자력이 발생하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 회전하게 되어 동력을 창출한다. 도선에 작용하는 전자기력은 자기장의 세기, 전류의 세기 그리고 도선의 길이에 비례한다. In addition, an electric motor (electric motor) is a device that converts electrical energy into mechanical energy by using the force that a current carrying conductor receives in a magnetic field. Generally, it refers to a motor. DC motors and AC motors are classified according to the type of power source. AC motors are divided into three-phase alternating current and single-phase alternating current. Generally, three-phase AC motors are used. An electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical work using the force that a current receives in a magnetic field. Most motors produce rotational motions, but they also produce linear motions. A generator is a device opposite to an electric motor and produces electricity using mechanical energy. The motor and the generator can replace each other and replace it. Both DC and AC motors operate on the same principle. When an electric current flows into a magnetic field, an electromagnetic force (Lorentz force) occurs in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field. A magnetic field is created by placing a magnet inside a motor, and when an electric current is supplied to the electric wire connected to the shaft, an electromagnetic force is generated and the motor is rotated by Fleming's left-hand rule. The electromagnetic force acting on the conductor is proportional to the strength of the magnetic field, the intensity of the current, and the length of the conductor.
유도전동기는 회전 가능한 도체 원판 위에서 자석을 회전시켜 원판을 회전시킨다. 단상 유도전동기는 외부 자석을 회전시킴에 따른 도체 원통의 회전으로 동력을 만들며, 3상 유도전동기는 금속원통 회전자 주위에 세 가지 상의 전원을 인가하여 회전자기장을 만들어 회전자를 회전시키는 방법으로 동력을 만든다. 3상 동기전동기는 3상 권선을 해 놓은 고정자의 안쪽에 자극으로 되어 있는 회전자를 위치시켜 회전자를 회전시킨다. 직류전동기는 내부의 전기자가 180도 회전할 때마다 방향을 바꾸는 방법에 따라 브러시를 사용한 브러시부착 전동기와 전자 스위칭 기술을 이용한 브러시리스(Brushless) 전동기로 구분된다. 다시 브러시부착 전동기는 여자방식에 따라 타려식, 분권식, 복권식, 직권식으로 나뉜다. 직류전동기는 속도, 토크 및 회전방향의 제어가 용이한 장점이 있다. 그러나 정류기가 필요하고, 정류 문제나 기계적인 강도상의 문제로 고속화에 제한이 있으며, 브러시부착 전동기는 정기적인 보수 점검이 필요하다는 단점이 있다. 소형 직류전동기는 대개 12V 내외의 저전압에서 작동한다. 직류전동기는 속도제어가 쉬워 전철, 엘리베이터, 압연기 등과 같이 속도 조정이 필요한 경우 널리 사용된다. 교류전동기는 3상 교류용과 단상 교류용으로 구분되며 각각에 유도전동기와 동기전동기가 있다. 유도전동기는 전원에 바로 연결이 가능하고 구조가 간단하며 튼튼한데 비해 염가이고 취급이 쉬워 세계적으로 가장 많이 사용되고 있다. 동기전동기는 정확히 일정한 속도로 회전하며 역률조정이 쉬워 컨베이어벨트용 전동기, 소형시계나 타이밍 모터에 사용된다. 3상 교류용은 대략 1KW이상부터 수천KW까지, 그리고 드물게는 1만KW를 넘는 대형기가 있으며, 단상교류용은 수백W이하의 소형기에 사용된다. 전동기의 대부분은 발전기로도 사용할 수 있다.The induction motor rotates the disk by rotating the magnet on the rotatable disk. The single-phase induction motor generates power by the rotation of the conductor cylinder as the external magnet is rotated. The three-phase induction motor rotates the rotor by applying a three-phase power source around the metallic cylindrical rotor to produce a rotating magnetic field. Lt; / RTI > The three-phase synchronous motor rotates the rotor by positioning the rotor which is the magnetic pole inside the stator with the three-phase winding. DC motors are divided into brush-type motors using brushes and brushless motors using electronic switching technology, depending on how the internal armature rotates every 180 degrees. The brush-attached motor is divided into two types according to the excitation type, decentralized type, decentralized type, lottery type and direct type. DC motors have the advantage of easy control of speed, torque and direction of rotation. However, there is a drawback in that a rectifier is required, speeding up is limited due to problems of rectification problems and mechanical strength, and a brush-equipped motor needs regular maintenance and inspection. Small DC motors usually operate at low voltages around 12V. DC motors are widely used when the speed control is easy and the speed adjustment is required such as a train, an elevator, and a rolling mill. AC motors are classified into 3-phase alternating current and single-phase alternating current, and there are induction motor and synchronous motor in each. The induction motor can be directly connected to the power source, it is simple in structure and robust, but it is inexpensive and easy to handle, making it the most used in the world. The synchronous motor rotates at a constant speed and is easy to adjust the power factor, so it is used in motors for conveyor belts, small clocks and timing motors. Three-phase alternating current generators have a large-scale reactor from about 1 KW to several thousands KW, and rarely more than 10,000 KW, and single-phase alternating current generators are used for small machines of several hundred W or less. Most of the motors can also be used as generators.
또한, 전동발전기(Motor Generator)는 전동기와 발전기를 직결 또는 벨트나 기어를 사이에 넣어 결합한 전원장치이다. 전동발전기는 전력을 변성, 변환 또는 변류하려는 목적으로 사용된다. 대개의 경우 전동기는 유도전동기, 발전기는 직류발전기인데 동기전동기와 동기발전기, 동기전동기와 직류발전기가 결합된 것도 있다. 전동발전기는 전동기와 발전기가 같은 받침대 위에 설치되어 양자가 직결된다. 또, 전용의 조작반을 설치할 때가 많고 여기에 전동기의 주스위치, 전류계, 과전류일 때에 개로하는 차단기나 퓨즈, 발전기 쪽의 전압계, 전류계, 전압 조정장치 등이 장착되어 있다. 또한 전동기 시동시의 전류를 감소시키기 위해 시동할 때만 전압을 내려 전동기에 가하기 위한 변환스위치 등을 설치할 때도 있다.In addition, a motor generator is a power supply unit in which a motor and a generator are directly connected or a belt or a gear is interposed between them. Electric generators are used to denature, convert or flow power. In most cases, the motor is an induction motor, and the generator is a dc generator, which is a combination of a synchronous motor and a synchronous generator, a synchronous motor and a dc generator. In the motor generator, the motor and the generator are installed on the same pedestal, and both are directly connected. In addition, there are many cases where a dedicated operation panel is installed, and a main switch, an ammeter of the electric motor, a breaker and a fuse to open when an overcurrent, a voltmeter on the side of the generator, an ammeter, and a voltage regulator are mounted. In order to reduce the current at the start of the motor, a changeover switch may be provided to apply a voltage to the motor only when starting.
이와 같이 종래에 발전기와 전동기는 각각의 기능을 수행하는 발전기와 전동기를 결합하여 사용되는데, 별도의 발전기와 전동기를 구비하여야 하고, 전용의 조작반이나 부가장치 등을 장착하여야 하는 등의 문제점이 있었다.In this way, the generator and the motor have been conventionally used by combining a generator and an electric motor that perform respective functions. However, there has been a problem that a separate generator and an electric motor must be provided, and a dedicated operation panel or an additional device must be mounted.
특허문헌 1은 다수의 유성기어장치를 연속적으로 배치하여 입력축으로 입력된 동력을 출력축으로 출력하는 과정에서 전달하중을 최소로 분산하고 마찰손실을 감소시켜 저소음, 고효율을 구현하는 다단계 유성기어장치를 이용한 기어박스와 그를 이용한 발전 시스템이 개시되어 있다.
특허문헌 2는 고정축을 중심으로 다단으로 배치된 계철과 전기자 철심을 구비하고, 생산단가를 낮추기 위하여 계철 및 모터 하우징의 회전디스크가 일체로 형성되며 브레이크디스크가 하우징에 직접 체결될 수 있는 모터로서, 모터의 크기를 작게 하여도 출력을 높일 수 있는 모터를 사용한 구동장치가 개시되어 있다.
특허문헌 3은 적층규소강판을 적용한 스테이터에 대응하는 로터의 회전시에 나타나는 코깅(Cogging)현상을 제거하고, 로터와 스테이터가 서로 반대방향으로 회전함과 동시에 스테이터를 다단으로 만들어 에나멜선량을 늘여 발전량을 높일 수 있도록 하는 코어리스 다단계 양방향 발전기가 개시되어 있다.
특허문헌 4는 입력되는 회전력을 증대하여 출력하는 장치에 의해 발전기가 발전되도록 하여 에너지 증대장치에 의한 자력 발전장치가 개시되어 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 회전체를 다층 결합하여 복수의 전기에너지를 생성함과 더불어 회전에너지를 출력하기 위한 것이 목적이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to generate a plurality of electric energies by combining a plurality of rotors in multiple layers, and to output rotational energy.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 제1원통부재 중심에 회전축이 관통 결합되고 외주면에 복수의 제1마그네트가 장착된 제1회전체; 내측이 관통된 제2원통부재 내측면에 제1발전용 권선코일부가 구비되고, 제2원통부재 외측면에 제2발전용 권선코일부가 구비되어 일체 구성되며, 상기 제1회전체 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된 고정체; 내측이 관통된 제3원통부재 내측면에 복수의 제2마그네트가 장착되고, 상기 고정체 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된 제2회전체; 내측이 관통된 제4원통부재가 상기 제2회전체 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된 제3회전체; 제1캐리어 내측으로 3개의 유성기어가 구비되고, 3개의 유성기어와 기어 결합되는 제1링기어가 구비되며, 상기 제1회전체의 회전축 외주에 형성된 스플라인기어에 3개의 유성기어가 기어 결합되는 제1유성기어장치; 제2캐리어 내측으로 3개의 유성기어가 구비되고, 3개의 유성기어와 기어 결합되는 제2링기어가 구비되며, 제2링기어와 일체 결합된 상기 제3회전체를 회전시키는 제2유성기어장치, 및 상기 제2유성기어장치의 회전력을 제1유성기어장치로 전달하는 동력전달부재를 포함하는 복합 발전기를 제공한 것이 특징이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first rotating body having a rotating shaft inserted through a center of a first cylindrical member and having a plurality of first magnets mounted on an outer circumferential surface thereof; And a second power generating winding coil portion is provided on an outer surface of the second cylindrical member so as to be integrally formed with the outer circumferential surface of the second rotating member, A fixed body spaced apart from the body; A second rotating body having a plurality of second magnets mounted on an inner side surface of a third cylindrical member having an inner side penetrated therethrough and spaced apart from the outer peripheral surface of the fixed body at a predetermined interval; A third rotating body having a fourth cylindrical member penetrating through the first rotating body and spaced apart from the outer circumferential surface of the second rotating body by a predetermined distance; The first ring gear is provided with three planetary gears inside the first carrier and is provided with a first ring gear which is gear-engaged with the three planetary gears, and three planetary gears are meshed with the spline gear formed on the outer periphery of the rotation axis of the first rotary body A first planetary gear device; A second planetary gear set having three planetary gears disposed inside the second carrier, a second ring gear configured to be gear-engaged with three planetary gears, and a second planetary gear set And a power transmitting member for transmitting the rotational force of the second planetary gear set to the first planetary gear set.
또한, 본 발명에서, 상기 제2링기어 내측면은 3개의 유성기어와 외접하여 기어 결합되는 평기어이고, 제2링기어 외측면은 엔진 또는 모터의 회전축과 연결된 피니언기어와 기어 결합되는 헬리컬기어로 구성될 수 있다.In the present invention, the inner surface of the second ring gear is a spur gear circumscribely gear-connected with the three planetary gears, and the outer surface of the second ring gear is coupled to a pinion gear connected to the rotation shaft of the engine or motor. ≪ / RTI >
또한, 본 발명에서, 상기 동력전달부재 일측은 제1링기어와 일체 결합되고, 동력전달부재 타측은 제2유성기어와 기어 결합되는 선기어가 돌출 형성될 수 있다.In the present invention, one side of the power transmitting member may be integrally coupled to the first ring gear, and the other side of the power transmitting member may be formed with a sun gear that is gear-engaged with the second planetary gear.
또한, 본 발명에서, 상기 제1발전용 권선코일부와 제2발전용 권선코일부에 각각 전력출력선이 연결될 수 있다.Further, in the present invention, a power output line may be connected to each of the first and second power generation winding coils.
또한, 본 발명에서, 상기 제1유성기어장치, 동력전달부재 및 제2유성기어장치는 가속되는 회전력이 발생되도록 하는 각각의 선기어, 유성기어 및 링기어의 기어비를 갖을 수 있다.Further, in the present invention, the first planetary gear device, the power transmitting member, and the second planetary gear device may have gear ratios of respective sun gears, planetary gears and ring gears, which cause an accelerated rotational force to be generated.
또한, 본 발명에서, 상기 제3회전체 외주에 케이스 및 덮개가 장착될 수 있다.Further, in the present invention, the case and the cover may be mounted on the periphery of the third rotating body.
또한, 본 발명에서, 상기 제1마그네트와 제2마그네트는 해당 원통부재 표면에 일정 각도로 경사지게 배열될 수 있다.In addition, in the present invention, the first magnet and the second magnet may be arranged to be inclined at a predetermined angle on the surface of the cylindrical member.
또한, 본 발명에서, 상기 제1회전체의 회전력을 복수의 바퀴로 전달시키기 위한 동력전달장치가 더 구비될 수 있다.In addition, the present invention may further include a power transmitting device for transmitting the rotational force of the first rotating body to the plurality of wheels.
본 발명에 따르면, 복합 발전기는 복수 단으로 결합 설치하여 마그네트와 발전용 권선코일로부터 복수 레벨의 전기에너지를 생산할 수 있고, 중심에 구성된 회전체에 의하여 가속 또는 감속되는 회전에너지를 얻을 수 있도록 하여 엔진이나 모터에서 전달된 회전에너지를 보다 효율적이고 다양하게 활용할 수 있도록 구현한 이점이 있다.According to the present invention, the multiple generators can be combined in a plurality of stages to produce a plurality of levels of electric energy from the magnets and the power generating winding coils, and rotational energy accelerated or decelerated by the rotating body at the center can be obtained, And the rotational energy transmitted from the motor can be utilized more efficiently and variously.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 복합 발전기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 발전기를 나타낸 분리사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 발전기를 나타낸 분리단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 발전기에 적용된 제1유성기어장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 복합 발전기에 적용된 제2유성기어장치를 나타낸 것이다.1 is a perspective view showing an embodiment of a composite power generator according to the present invention.
2 is an exploded perspective view showing a composite power generator according to the present invention.
3 is a sectional view showing a composite power generator according to the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a first planetary gear device applied to a combined-cycle generator according to the present invention.
5 shows a second planetary gear device applied to a combined-cycle generator according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 복합 발전기에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a composite generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에서, 복합 발전기(1)는 외부에서 전달된 회전에너지로 복수 레벨의 직류전원이나 교류전원의 전기에너지를 생성함과 더불어 가속되거나 감속되는 회전에너지를 생성하는 것이다.In FIG. 1, the combined
도 2 내지 도 5에서, 복합 발전기(1)는 대략 원통형으로 케이스(2) 내에 제1회전체(10), 고정체(20), 제2회전체(30) 및 제3회전체(40)가 내측에서 외측으로 순차 적층되어 축 결합된다. 그리고 제3회전체(40)의 커버플레이트(42)에는 제2유성기어장치(50)가 결합되고, 제2유성기어장치(50)에는 동력전달부재(60)가 기어 결합되며, 동력전달부재(60)에는 제1유성기어장치(70)가 결합된다. 이렇게 결합된 복합 발전기(1) 외측으로는 케이스(2)와 덮개(3)로 결합된다.2 to 5, the
제1회전체(10)는 제1원통부재(11) 중심에 회전축(12)이 관통 결합되고 외주면에 복수의 제1마그네트(13)가 장착된다. 제1회전체(10)는 대략 원통형이고 중심에 회전축(12)이 결합된다. 그리고 제1회전체(10) 외주면에는 복수의 제1마그네트(13)가 일정 간격 및 각도로 장착된다. 제1마그네트(13)는 제1회전체(10)의 수평면에 일정 각도로 경사지게 장착될 수 있다.In the first
제1회전체(10)의 회전축(12) 일측은 제1유성기어장치(70)의 중심을 관통하여 축 결합되면서 회전축(12) 일측 외주면에 환형으로 형성된 스플라인기어(14)가 제1유성기어장치(70)에 결합된 복수의 제1유성기어(72)와 기어 결합된다. 그리고 제1회전체(10) 일측으로 축 결합된 회전축(12)은 커버플레이트(42), 제2유성기어장치(50), 동력전달부재(60) 및 제1유성기어장치(70)의 중심을 관통하여 덮개(3) 중심의 제1볼베어링(4)에 축 지지된다. 또한, 제1회전체(10) 타측으로 축 결합된 회전축(12)은 고정체(20)의 제1지지플레이트(24) 중심의 제2볼베어링(25)에 축 지지되고, 제2회전체(30)의 제2지지플레이트(34) 중심의 제3볼베어링(35)에 축 지지되며, 제3회전체(40)의 제3지지플레이트(44) 중심의 제4볼베어링(45)에 축 지지되고, 케이스(2) 중심의 제5볼베어링(5)에 축 지지된다.One side of the
고정체(20)는 제1회전체(10) 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된다. 고정체(20)는 내측이 관통된 제2원통부재(21) 내측면에 제1발전용 권선코일부(22)가 일정 간격으로 장착되고, 제2원통부재(21) 외측면에 제2발전용 권선코일부(23)가 일정 간격으로 장착된다. 제2원통부재(21) 외주면의 일단부에는 제1지지플레이트(24)로 고정되고 내측으로 제2볼베어링(25)이 결합되어 제1회전체(10)의 회전축(12)을 지지한다. 제1발전용 권선코일부(22)에는 전력을 추출할 수 있는 제1전력출력선(22a)이 연결되고, 제2발전용 권선코일부(23)에는 전력을 추출할 수 있는 제2전력출력선(23a)이 각각 연결된다. 그리고 제1전력출력선(22a)과 제2전력출력선(23a)은 케이스(2) 또는 덮개(3)를 관통하여 외부로 노출되도록 연결된다. 제1전력출력선(22a)과 제2전력출력선(23a)에서 출력된 전기에너지는 배터리의 충전전력으로 사용하는 것이 좋다.The
제2회전체(30)는 고정체(20) 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된다. 제2회전체(30)는 내측이 관통된 제3원통부재(31) 내측면에 복수의 제2마그네트(33)가 일정 간격 및 각도로 경사지게 장착된다. 제3원통부재(31) 외주면의 일단부에는 제2지지플레이트(34)로 고정되고 내측으로 제3볼베어링(35)이 결합되어 제1회전체(10)의 회전축(12)을 지지한다.The second
제3회전체(40)는 제2회전체(30) 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된다. 제3회전체(40)는 내측이 관통된 제4원통부재(41)로 구성된다. 제4원통부재(41) 외주면의 일단부에는 제3지지플레이트(44)로 고정되고 내측으로 제4볼베어링(45)이 결합되어 제1회전체(10)의 회전축(12)을 지지한다. 또한, 제4원통부재(41) 일측은 제1회전체(10)의 회전축(12)을 관통 지지하여 결합된 커버플레이트(42)가 결합된다.The third
커버플레이트(42)에는 제2유성기어장치(50)가 고정 결합된다. 즉 도 5에서, 제2유성기어장치(50)의 제2캐리어(51)가 커버플레이트(42)에 고정 결합되고, 제2캐리어(51)에는 3개의 제2유성기어(52)가 일정 간격을 두고 축 결합된다. 그리고 3개의 제2유성기어(52) 외측으로 제2링기어(53)가 기어 결합된다. 제2링기어(53)는 내측과 외측에 각각 헬리컬기어가 형성된다. 제2링기어(53) 외측에는 피니언기어(81)가 기어 결합된다. 피니언기어(81)는 덮개(3)에 형성된 관통공을 통해 엔진이나 모터로부터 회전에너지가 공급되는 동력축(80)에 결합된다. 더욱이 회전에너지는 엔진이나 모터로부터 공급받을 수 있다.And the second planetary gear set 50 is fixedly coupled to the
또한, 제2유성기어장치(50)의 제2유성기어(52) 내측으로 동력전달부재(60)가 기어 결합된다. 즉 동력전달부재(60)는 중심에 관통공이 형성되고 관통공 일측으로 돌출된 선기어(61)가 형성된다. 선기어(61)는 제2유성기어장치(50)가 제2유성기어(52) 내측에 기어 결합된다.Further, the
제1유성기어장치(70)는 동력전달부재(60)와 결합된다. 즉 도 4에서, 동력전달부재(60) 일측에 제1링기어(73)가 고정 결합되고, 제1링기어(73)는 제1캐리어(71)에 축 결합된 3개의 제1유성기어(72) 외측으로 기어 결합된다. 더욱이 제1회전체(10)의 회전축(12)에 형성된 스플라인기어(14)가 제1유성기어(72) 내측으로 기어 결합된다.The first planetary gear set 70 is engaged with the
또한, 제3회전체(40) 외주면과 일정 간격을 두고 케이스(2)와 덮개(3)가 결합되고, 케이스(2) 일측과 덮개(3)는 제1회전체(10)의 회전축(12)을 지지하는 제1볼베어링(4)과 제5볼베어링(5)이 각각 결합된다.The
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 복합 발전기의 작용을 도 4의 단면도를 참조하여 설명한다.The operation of the composite generator according to the present invention will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.
먼저, 회전에너지를 발생하는 엔진이나 모터의 회전축이 피니언기어(81)와 연결된 상태에서 피니언기어(81)에 회전에너지가 전달되어 회전되면, 피니언기어(81)와 기어 결합된 제2유성기어장치(50)의 제2링기어(53)가 회전된다. 제2링기어(53)의 회전으로 제2링기어(53) 내측에 제2캐리어(51)를 통해 기어 결합된 제2유성기어(52)들이 회전된다. 그리고 제2링기어(53)와 결합된 커버플레이트(42)가 회전되어 커버플레이트(42)와 일체 결합된 제3회전체(40)도 회전된다. 이때, 제3회전체(40)는 직경에 따른 관성에 의하여 회전력이 커진다. 즉 제3회전체(40)는 플라이휠과 같이 균일하고 큰 회전력이 형성되도록 하는 기능을 갖는다. 또한, 제3회전체(40)의 회전으로 제2회전체(30)도 회전된다.First, when the rotational energy is transmitted to the
제2유성기어장치(50)의 회전 작용으로 제2유성기어(52)가 회전되면 제2유성기어(52) 내측에 기어 결합된 동력전달부재(60)의 선기어(61)가 회전된다. 선기어(61)의 회전으로 동력전달부재(60)는 제1유성기어장치(70)로 회전력을 전달한다. 즉 동력전달부재(60)의 선기어(61)의 회전력은 동력전달부재(60)를 회전시키고, 동력전달부재(60)와 일체 결합된 제1링기어(73)가 회전된다. 제1링기어(73)의 회전은 제1캐리어(71)에 축 결합된 제1유성기어(72)가 회전된다. 제1유성기어(72)의 회전은 제1유성기어(72) 내측에 스플라인기어(14)로 기어 결합된 제1회전체(10)의 회전축(12)을 회전시킨다.When the second
따라서 제1회전체(10)의 회전으로 제1회전체(10) 외주면에 결합된 제1마그네트(13)에 의하여 고정체(20) 내측면에 결합된 제1발전용 권선코일부(22)에 유도기전력이 발생하여 제1전력출력선(22a)을 통해 전기에너지가 출력된다. 또한, 제2회전체(30)의 회전으로 제2회전체(30) 내주면에 결합된 제2마그네트(33)에 의하여 고정체(20) 외측면에 결합된 제2발전용 권선코일부(23)에 유도기전력이 발생하여 제2전력출력선(23a)을 통해 전기에너지가 출력된다. 그러므로 고정체(20) 내측의 제1발전용 권선코일부(22)와 고정체(20) 외측의 제2발전용 권선코일부(23)에서 각각 발생된 유도기전력은 제1전력출력선(22a)과 제2전력출력선(23a)을 통해 각각 출력된다. 이때, 제1전력출력선(22a)과 제2전력출력선(23a)을 통해 출력된 전기에너지는 컨버터 등을 통해 변환시킨 후 배터리를 충전하는 전력으로 사용할 수 있도록 한다. 또한, 회전하는 제1회전체(10)의 회전축(12)에 동력을 전달하는 장치를 통해 바퀴 등으로 전달하여 바퀴를 구동시킬 수 있다.The first
더욱이 제2유성기어장치(50)의 제2유성기어(52)와 동력전달부재(60)의 선기어(61)의 기어비에 의하여 감속 또는 가속되는 회전에너지가 전달되고, 또, 제1유성기어장치(70)의 제1유성기어(72)와 회전축(12)의 스플라인기어(14)의 기어비에 의하여 감속 또는 가속되는 회전에너지가 전달되도록 할 수 있을 것이다.The rotational energy which is decelerated or accelerated by the gear ratio of the second
이와 같이 본 발명은 엔진이나 모터에서 발생된 회전에너지를 피니언기어(81)를 통해 제2링기어(53)에 전달하여 제3회전체(40) 및 제2회전체(30)를 회전시키고, 그리고 제2유성기어장치(50) 및 제2유성기어장치(50)를 거쳐 제1회전체(10)를 회전시켜 고정체(20)에 결합된 제1발전용 권선코일부(22)와 제2발전용 권선코일부(23)를 통해 전기에너지를 생산하여 출력함과 더불어 제1회전체(10)로부터 가속 또는 감속되는 회전에너지를 출력할 수 있도록 함으로써 엔진이나 모터에서 발생된 회전에너지를 보다 효율적이고 다양하게 활용할 수 있도록 한 장점이 있다.As described above, the present invention transmits rotational energy generated from an engine or a motor to the
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone who has it will know it easily.
1: 복합 발전기 2: 케이스 3: 덮개 4, 5, 25, 35, 45: 볼베어링 10: 제1회전체 11: 제1원통부재 12: 회전축 13: 제1마그네트 14: 스플라인기어 20: 고정체 21: 제2원통부재 22: 제1발전용 권선코일부 22a, 23a: 전력출력선 23: 제2발전용 권선코일부 24, 34, 44: 지지플레이트 30: 제2회전체 31: 제3원통부재 33: 제2마그네트 40: 제3회전체 41: 제4원통부재 42: 커버플레이트 50: 제2유성기어장치 51: 제2캐리어 52: 제2유성기어 53: 제2링기어 60: 동력전달부재 61: 선기어 70: 제1유성기어장치 71: 제1캐리어 72: 제1유성기어 73: 제1링기어 80: 동력축 81: 피니언기어The present invention relates to a power generator for a power generator, and more particularly, to a power generator for a power generator, comprising: a
Claims (8)
내측이 관통된 제2원통부재(21) 내측면에 전력출력선(22a)이 연결된 제1발전용 권선코일부(22)가 구비되고, 제2원통부재(21) 외측면에 전력출력선(23a)이 연결된 제2발전용 권선코일부(23)가 구비되어 일체 구성되며, 상기 제1회전체(10) 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된 고정체(20);
내측이 관통된 제3원통부재(31) 내측면에 일정 각도로 경사지게 배열된 복수의 제2마그네트(33)가 장착되고, 상기 고정체(20) 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된 제2회전체(30);
내측이 관통된 제4원통부재(41)가 상기 제2회전체(30) 외주면과 일정 간격을 두고 이격 설치된 제3회전체(40);
제1캐리어(71) 내측으로 3개의 유성기어가 구비되고, 3개의 유성기어와 기어 결합되는 제1링기어(73)가 구비되며, 상기 제1회전체(10)의 회전축(12) 외주에 형성된 스플라인기어(14)에 3개의 유성기어가 기어 결합되는 제1유성기어장치(70);
제2캐리어(51) 내측으로 3개의 유성기어가 구비되고, 3개의 유성기어와 기어 결합되되 내측면은 3개의 유성기어와 외접하여 기어 결합되는 평기어이고, 외측면은 엔진 또는 모터의 회전축과 연결된 피니언기어와 기어 결합되는 헬리컬기어로 이루어진 제2링기어(53)가 구비되며, 제2링기어와 일체 결합된 상기 제3회전체(40)를 회전시키는 제2유성기어장치(50);
일측은 상기 제1링기어(73)와 일체 결합되고, 타측은 제2유성기어(72)와 기어 결합되는 선기어(61)가 돌출 형성되며, 상기 제2유성기어장치(50)의 회전력을 제1유성기어장치(70)로 전달하는 동력전달부재(60), 및
상기 제1회전체(10)의 회전력을 복수의 바퀴로 전달시키기 위한 동력전달장치를 포함하고,
상기 제3회전체(40) 외주에 케이스(2) 및 덮개(3)가 장착되며,
상기 제1유성기어장치(70), 동력전달부재(60) 및 제2유성기어장치(50)는 가속되는 회전력이 발생되도록 하는 각각의 선기어, 유성기어 및 링기어의 기어비를 갖는 복합 발전기.
A first rotating body 10 having a rotating shaft 12 inserted through the center of the first cylindrical member 11 and having a plurality of first magnets 13 arranged on an outer circumferential surface of the rotating shaft 12 at an angle;
And a power output line 22a is connected to the inner side surface of the second cylindrical member 21 having an inner side penetrated therethrough and the power output line 22a is connected to the outer surface of the second cylindrical member 21. [ (20) integrally formed with a second power coil section (23) connected to the first rotating body (23a) and spaced apart from the outer circumferential surface of the first rotating body (10) at a predetermined interval;
A plurality of second magnets (33) arranged in an inclined manner at a predetermined angle are mounted on an inner side surface of a third cylindrical member (31) having an inner side penetrated therethrough. The second magnet (33) is spaced apart from the outer peripheral surface of the fixed body (30);
A third rotating body (40) having a fourth cylindrical member (41) passing through the inside thereof and spaced apart from the outer circumferential surface of the second rotating body (30) at a predetermined interval;
The first ring gear 71 is provided with three planetary gears and is provided with a first ring gear 73 which is gear-engaged with three planetary gears. The first ring gear 73 is disposed on the outer periphery of the rotary shaft 12 of the first rotary body 10 A first planetary gear device 70 to which three planetary gears are gear-engaged to the spline gear 14 formed;
The inner side surface of which is a spur gear circumscribely gear-connected with three planetary gears, and the outer surface of which is connected to the rotation axis of the engine or the motor A second planetary gear device 50 provided with a second ring gear 53 composed of a helical gear that is gear-coupled with the connected pinion gear and rotating the third rotating body 40 integrally coupled to the second ring gear;
And a sun gear 61 that is gear-engaged with the second planetary gear 72 is protruded from the other side of the first planetary gear unit 50. The rotation force of the second planetary gear unit 50 1 planetary gear device 70, and a power transmitting member
And a power transmitting device for transmitting rotational force of the first rotating body (10) to a plurality of wheels,
A case 2 and a lid 3 are mounted on the outer periphery of the third rotating body 40,
The first planetary gear set 70, the power transmitting member 60, and the second planetary gear set 50 have gear ratios of respective sun gears, planetary gears, and ring gears, which cause an accelerated rotational force to be generated.
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