KR200367287Y1

KR200367287Y1 - 동력장치의 구동력을 이용한 발전기

Info

Publication number: KR200367287Y1
Application number: KR20-2004-0022371U
Authority: KR
Inventors: 정정한
Original assignee: 정정한
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2004-11-09
Anticipated expiration: 2014-08-05

Abstract

동력장치의 구동력을 전달받아 전기에너지 발전에 필요한 동력을 발생시키는 동력전달부; 상기 동력전달부의 동력을 전달받아 전기에너지를 발생시키기 위한 발전부; 및 상기 동력전달부의 동력이 상기 발전부에 전달되거나 차단되도록 동력전달부와 발전부를 접속시키거나 단락시키기 위한 클러치부를 포함하는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기가 제공된다.

Description

동력장치의 구동력을 이용한 발전기{Generator using torque of power equipment}

본 고안은 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공장 등의 동력장치의 여유 구동력을 효율적으로 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 그 종류만큼 많은 발전을 거듭하고 있으며, 직류발전기, 동기발전기 및 유도발전기 등으로 대별되는 발전기는 별도의 에너지원을 통해 산업에 필요한 전력을 생산하고 있다.

그러나 매년 전력 수요는 꾸준히 증가하고 있으며, 특히 여름철에는 각종 냉방기기의 사용으로 인한 냉방용 전력 수요가 급격히 증가하고 있는 실정이다. 따라서 여름철 냉방용 전력 수요가 지속적으로 증가함에 따라 각종 발전소가 추가로 건설되어 2003년에는 최대 수요용량 전력 예비율을 17% 정도로 증가시켰다. 그러나 매년 전력 수요가 10% 이상씩 증가하고 있는 실정이므로 안정된 전력 공급을 보장할 수 있는 상황은 아니다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 바람을 이용하는 풍력발전기나 물을 취수하는 취수관의 물의 흐름을 이용하는 취수발전기 등이 개발되고 있으나 상기 풍력발전기는 풍량이 적은 곳에는 적용하기 어렵고, 상기 취수발전기는 취수관 내부에 물의 흐름에 따라 터빈이 회전되도록 설치되기 때문에 터빈 등의 고장으로 이를 보수할 경우 취수관을 사용할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 실용신안등록출원 제20-1996-0015505호의 '휴대용 수동식 발전기' 등에 의해 개시된 바 있는 휴대용 수동식 발전기는, 외부의 회전되는 손잡이에 연결된 기어군의 회전에 의해 회전자와 고정자로 구성된 발전수단이 전기에너지를 생성하도록 되어 있으나, 상기 휴대용 수동식 발전기는 인력(人力)에 의해 상기 손잡이가 회전되기 때문에 보다 많은 양의 전기에너지를 생성하는데 어려움이 따른다.

또한, 대한민국 특허등록출원 제10-1999-0005481호의 '발전기' 등에 개시된 바 있는 발전기는, 공기분사수단으로부터 공급되는 바람에 의해 회전체가 회전되고 상기 회전체의 구동력이 기어군에 의해 발전수단에 전달되어 전기에너지가 생성되도록 구성되었으나, 상기 발전기는 상기 공기분사수단과 공기분사수단에 외부로부터 별도의 전원을 공급하기 위한 전원공급수단이 필요하여 구성이 복잡하고 비용이 높은 문제점이 있다.

특히, 공장 등에 이용되는 프레스와 같은 동력장치는 가공 작업시에 최대의 구동력이 필요한 반면에 휴지기에는 구동축을 회전시키기 위한 최소의 구동력이 필요하다. 계속 반복적으로 작업을 할 경우에 최대 구동력과 최소 구동력이 교대로 필요하다. 이에 따라 공장 등에 이용되는 동력장치의 구동력을 효율적으로 재활용할 필요성이 대두되고 있다.

따라서 본 고안의 목적은 공장 등에 이용되는 동력장치의 구동력전달수단에 연결되어 동력장치로부터 전달되는 여유 구동력을 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 개략적으로 나타낸 사시도;

도 2는 도 1의 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 나타낸 평단면도;

도 3은 도 1의 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 나타낸 블록구성도; 및

도 4a 내지 도 4c는 각각 도 1의 동력장치의 구동력을 이용한 발전기에 있어서 동력장치의 구동력출력수단에 결합되는 원동풀리를 나타낸 사시도, 정단면도 및 평단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 발전기 110 : 구동력전달수단

111 : 원동풀리 111a : 제1 커플러

111a' : 제2 커플러 111b : 체결공

111c : 고정공 111d : 삽입홈

112 : 종동풀리 113 : 벨트

120 : 구동력변속수단 121 : 주축

122 : 구동기어 123 : 보조축

124 : 제1 종동기어 125 : 제2 종동기어

126 : 제3 종동기어 130 : 발전수단

131 : 회전축 132 : 회전자

133 : 고정자 140 : 정류수단

150 : 저장수단 160 : 정전압수단

170 : 클러치

본 고안에 의하면, 발전기에 있어서, 동력장치의 구동력을 전달받아 전기에너지 발전에 필요한 동력을 발생시키는 동력전달부; 상기 동력전달부의 동력을 전달받아 전기에너지를 발생시키기 위한 발전부; 및 상기 동력전달부의 동력이 상기 발전부에 전달되거나 차단되도록 동력전달부와 발전부를 접속시키거나 단락시키기 위한 클러치부를 포함하는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기가 제공된다.

한편, 상기 클러치부가 상기 동력장치의 아이들링 상태시 접속되고 상기 동력장치의 작업을 위한 작동시 단락되도록 하기 위한 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 발전부의 전기에너지를 정류하는 정류부와 상기 정류부의 정류된 전기에너지를 저장하는 저장부 및 상기 저장부의 전기에너지를 정격 전압으로 출력하는 정전압부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 나타낸 평단면도이고, 도 3은 도 1의 동력장치의 구동력을 이용한 발전기를 나타낸 블록구성도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 동력장치의 구동력을 이용한 발전기(100)는, 공장 또는 발전소의 동력장치(200)로부터 구동력을 전달받기 위한 구동력전달수단(110), 구동력전달수단(110)의 구동력을 전기에너지의 발전에 필요한 동력으로 극대화되도록 변속시키기 위한 구동력변속수단(120), 구동력변속수단(120)으로부터 변속되어 전달되는 동력에 의해 회전되어 전기에너지를 발생시키기 위한 발전수단(130), 발전수단(130)의 전기에너지를 안정화시켜 일정한 레벨의 직류전원으로 변환하기 위한 정류수단(140), 정류수단(140)의 직류전원을 저장하기 위한 저장수단(150) 및 저장수단(150)의 직류전원을 각종 시스템에 공급하기 위해 서로 다른 레벨의 안정된 전원으로 출력하기 위한 정전압수단(160)을 포함한다.

여기서, 동력장치(200)는 공장 등에서 이용되는 예를 들면 프레스 장치이고, 동력장치(200)에 이용되는 모터 등의 구동축인 구동축(211)이 일부 외부 동력 전달수단에 연결되는 것이 바람직하다.

구동력전달수단(110)은, 동력장치(200)의 구동력출력수단(210)으로부터 연장된 구동축(211)에 결합되는 원동풀리(111), 발전기(100)의 케이싱(101) 일측면에 구비된 종동풀리(112) 및 원동풀리(111)와 종동풀리(112)에 형성된 '凹'자 형상의 절곡면을 가지는 삽입홈(111d)에 끼워져 원동풀리(111)에 전달되는 동력장치(200)의 구동력을 종동풀리(112)에 전달하는 벨트(113)를 포함한다.

원동풀리(111)는, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 동력장치(200)의 모터 등과 같은 구동력출력수단(210)의 구동축(211)에 용이하게 결합되기 위하여 제1 커플링(111a)과 제2 커플링(111a')으로 이루어진다. 또한, 제1 커플링(111a)과 제2 커플링(111a')은, 상하 양측에 상기 구동축(211)에 양측으로부터 구동축(211)을 감싸도록 끼워져 상호간에 볼트나 너트 등과 같은 결합부재(115)에 의해 체결되기 위한 복수개의 체결공(111b)과 상기 구동축(211)에 볼트 등과 같은 고정부재(116)에 의해 고정되기 위한 복수개의 고정공(111c)을 포함한다.

따라서 원동풀리(111)는 외부로부터 동력장치(200)의 구동력출력수단(210)의 구동축(211)에 조립/분리가 용이하도록 결합되기 때문에 상기 구동축(211)에 다른 결합체(미도시)가 결합되어 있더라도 상기 결합체를 구동축(211)으로부터 분리하지 않고도 구동축(211)의 다른 공간에 체결될 수 있다. 또한, 원동풀리(111)는 외경의크기를 달리하도록 하여 구동축(211)의 구동력을 더욱 극대화시킬 수 있다.

구동력변속수단(120)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 케이싱(101)의 내부 일측에 구동력전달수단(110)의 종동풀리(112)에 연결된 주축(121)에 고정 설치되어 종동풀리(112)와 함께 회전하는 대기어인 구동기어(122), 주축(121)의 일측에 설치되는 보조축(123)에 설치되어 구동기어(122)에 맞물려 함께 회전하는 소기어인 제1 종동기어(124), 제1 종동기어(124)와 동일한 보조축(123)에 설치되어 제1 종동기어(124)와 동일하게 회전하는 대기어인 제2 종동기어(125) 및 보조축(123)의 일측에 설치되는 발전수단(130)의 회전축(131)에 고정 설치되어 제2 종동기어(125)에 맞물려 함께 회전하는 소기어인 제3 종동기어(126)를 포함한다.

따라서 원동풀리(111)로부터의 구동력이 벨트(113)에 의해 종동풀리(112)에 전해져 주축(121)이 회전하게 되면 상기 주축(121)에 고정 설치된 구동기어(122)가 회전되고 구동기어(122)의 구동력은 종동기어(124,125,126)들을 거치면서 극대화된다. 예를 들어, 상기 대기어인 구동기어(122)와 제2 종동기어(125)의 회전비와 상기 소기어인 제1 종동기어(124)와 제3 종동기어(126)의 회전비를 1 : 10 으로 할 경우 상기 대기어와 소기어를 거치는 동안 상기 구동비는 100배로 극대화되어 발전수단(130)의 회전축(131)에 전달되게 된다. 따라서 구동력변속수단(120)의 구동기어(122)와 종동기어(124,125,126)들은 발전수단(130)의 전기에너지 생산량을 감안하여 잇수의 비율이 조절되는 것이 바람직하다.

한편, 구동력변속수단(120)과 종동풀리(112)의 회전축 사이에 클러치(170)가 결합되는 것이 보다 바람직하다. 따라서 동력장치(200)의 구동력은 가공에 관련된구동 휴지기에 있을 경우 상기 클러치(170)의 접속에 의하여 동력장치(200)로부터 동력이 발전수단(130)으로 전달 될 수 있으며, 동력장치(200)의 가공작업에 관련된 구동력이 최대로 필요할 경우 클러치(170)의 단락에 의하여 동력장치(200)로부터 동력이 발전수단(130)으로 전달되는 것을 방지한다. 이와 같이, 공장 등에 이용되는 동력장치(200)의 구동력의 여유분을 효율적으로 재활용함으로써 에너지 생산을 극대화 할 수 있다. 한편, 주기적으로 동력장치(200)에 여유 구동력이 발생할 경우 상기 주기에 동조하여 클러치(170)를 접속과 단락의 동작을 연동하도록 하는 것이 좋다.

발전수단(130)은 구동력변속수단(120)의 보조축(123)에 일측에 설치되어 제3 종동기어(126)의 회전에 따라 회전되는 회전축(131), 회전축(131)에 연결되어 상기 회전력에 의해 회전되는 영구자석 등과 같은 회전자(132) 및 회전자(132)의 회전에 의해 여자되어 상기 회전력을 전기에너지로 발전시키는 권선코일 등과 같은 고정자(133)를 포함한다.

따라서 발전수단(130)은 회전축(131)의 회전에 따라 회전자(132)가 회전하게 되면 고정자(133)에 전압이 유도되어 교류전압이 출력되게 된다.

또한, 발전수단(130)의 상기 교류전압은 정류수단(140)을 거쳐 직류전압으로 변환되어 배터리 등과 같은 저장수단(150)에 저장되고 다시 정전압수단(160)을 거쳐 다양한 직류전압으로 변환되어 출력단자(102)를 통해 출력된다.

여기서, 상기 정전압수단(160)은 직류전압을 공급하기 위한 실시예를 설명하였으나, 교류정격전압을 공급하기 위한 교류정전압회로로 이루어져도 좋다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 동력장치의 구동력을 이용한 발전기의 작용과 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 공장 등의 동력장치(200)의 구동력출력수단(210)의 구동축(211)에 외부로부터 발전기(100)의 구동력전달수단(110)인 원동풀리(111)가 고정되고 상기 원동풀리(111)에 발전기(100)의 구동력전달수단(110)인 종동풀리(112)가 벨트(113)에 의해 연결된다.

이후, 동력장치(200)의 가동에 의해 구동력출력수단(210)의 구동축(211)이 회전하게 되면, 구동축(211)에 고정된 원동풀리(111)가 함께 회전하게 되고 원동풀리(111)의 구동력이 벨트(113)에 의해 종동풀리(112)에 전달되어 종동풀리(112)도 회전하게 된다.

이후, 종동풀리(112)의 회전에 의해 종동풀리(112)에 연결된 주축(121)이 회전하게 되어 주축(121)에 고정 설치된 구동력변속수단(120)의 구동기어(122)가 회전하게 되면, 보조축(123)에 설치된 제1 종동기어(124)가 구동기어(122)에 맞물려 회전하게 되고 제1 종동기어(124)와 동일한 보조축(123)에 설치된 제2 종동기어(125)도 함께 회전하게 된다.

이후, 제2 종동기어(125)의 회전에 의해 발전수단(130)의 회전축(131)에 고정 설치된 제3 종동기어(126)가 제2 종동기어(125)에 맞물려 회전하게 되면, 발전수단(130)의 회전축(131)이 회전하게 되어 회전축(131)에 연결된 회전자(132)가 회전하게 되고 회전자(132)의 회전력이 고정자(133)에 여자 되어 전기에너지가 생성되게 된다.

이후, 발전수단(130)의 전기에너지는 정류수단(140)을 거쳐 안정된 전압으로 변환되어 저장수단(150)에 저장되고 다시 정전압수단(160)을 거쳐 다양한 전압으로 변환되어 각종 시스템의 전원으로 사용되게 된다.

따라서 본 고안에 의하면, 공장 등의 동력장치(200)가 예를 들면, 휴지기에 있을 경우 구동력출력수단(210)으로부터 구동력을 전달받아 상기 구동력을 이용하여 발전기(200)가 전기에너지를 발생시킴으로써, 무공해의 청정에너지를 얻을 수 있으며 별도의 발전 설비를 건설하는 막대한 비용을 절감시킬 수 있다.

상술한 본 고안에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 고안의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 고안의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 발전기에 의하면, 공장 등의 동력장치로부터 여유 구동력을 전달받아 전기에너지를 발생시킴으로써, 무공해의 청정에너지를 얻을 수 있으며 에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.

Claims

발전기에 있어서,

동력장치의 구동력을 전달받아 전기에너지 발전에 필요한 동력을 발생시키는 동력전달부;

상기 동력전달부의 동력을 전달받아 전기에너지를 발생시키기 위한 발전부; 및

상기 동력전달부의 동력이 상기 발전부에 전달되거나 차단되도록 동력전달부와 발전부를 접속시키거나 단락시키기 위한 클러치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기.
제1 항에 있어서, 상기 클러치부가 상기 동력장치의 아이들링 상태시 접속되고 상기 동력장치의 작업을 위한 작동시 단락되도록 하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기.
제1 항에 있어서, 상기 발전부의 전기에너지를 정류하는 정류부와 상기 정류부의 정류된 전기에너지를 저장하는 저장부 및 상기 저장부의 전기에너지를 정격 전압으로 출력하는 정전압부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동력장치의 구동력을 이용한 발전기.