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WO2013055183A2 - 수력 발전용 발전기 - Google Patents

수력 발전용 발전기 Download PDF

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WO2013055183A2
WO2013055183A2 PCT/KR2012/008391 KR2012008391W WO2013055183A2 WO 2013055183 A2 WO2013055183 A2 WO 2013055183A2 KR 2012008391 W KR2012008391 W KR 2012008391W WO 2013055183 A2 WO2013055183 A2 WO 2013055183A2
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WO
WIPO (PCT)
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hollow
stator
rotor
fixed
hydroelectric generator
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/008391
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English (en)
French (fr)
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WO2013055183A3 (ko
Inventor
황도원
소진대
민동현
민재희
민초희
심재경
Original Assignee
(주)파워이에프씨
윈드로즈(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)파워이에프씨, 윈드로즈(주) filed Critical (주)파워이에프씨
Publication of WO2013055183A2 publication Critical patent/WO2013055183A2/ko
Publication of WO2013055183A3 publication Critical patent/WO2013055183A3/ko

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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • 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
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
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    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • F05B2220/70—Application in combination with
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a hydroelectric generator, and more particularly to a hydroelectric generator capable of generating electricity from the flow of water.
  • Hydroelectric power refers to generating electric energy by rotating a turbine by using a water flow generated by potential energy of water flowing from a high place to a low place, or by using a water flow generated by a water pressure difference.
  • hydropower does not emit environmental pollutants, but there are environmentally damaging factors such as the construction of a large dam or a seawall to generate a large flow of water.
  • hydro energy is increased or decreased depending on the quantity, it is difficult to ensure stable electricity production when there is a difference in the flow rate seasonally as in Korea.
  • the drawback of such hydroelectric power generation is that it is caused by a less efficient generator capable of economical power generation when there is a large amount of flow rate. If it is possible to effectively develop a small amount of water flow, it is possible to generate power using various water streams that are discarded without destroying the environment, such as small water storage facilities, general river water, and water and sewage systems.
  • Embodiments of the present invention have been made to solve the above problems, and to provide a hydroelectric generator capable of economical power generation even in the flow of water in a small amount of water.
  • the hollow housing is formed; A stator provided at the hollow inner circumferential surface; A cylindrical rotating body installed in the hollow and having a flow path formed therein; A bearing installed between the rotating body and the housing to support the rotating body; A turbine installed on the flow path and fixed to the rotor; And a rotor installed on an outer circumferential surface of the rotating body and installed to face the stator.
  • At least one of the stator and the rotor is a coil assembly, the remainder is a permanent magnet assembly, and the permanent magnet assembly is preferably a permanent magnet of different polarity alternately disposed in the circumferential direction of the rotating body.
  • waterproof seals for waterproofing the front and rear of the hollow except for the passage.
  • a flow rate mole device installed at the inlet side of the hollow to communicate with the hollow and expanding toward the inlet side; It is preferable to further include.
  • the hollow formed housing Is installed in the hollow, the stator insertion hole is formed in the center, the rotary tube; A fixed shaft positioned at the center of the stator insertion hole and fixed to the housing; A stator fixed to an outer circumferential surface of the fixed shaft; A rotor fixed to an inner circumferential surface of the stator insertion hole of the rotary tube; A turbine fixed to an outer circumferential surface of the rotary tube; And a bearing installed between the fixed shaft and the rotary tube.
  • At least one of the stator and the rotor is a coil assembly, the remainder is a permanent magnet assembly, and the permanent magnet assembly is preferably a permanent magnet of different polarity alternately disposed in the circumferential direction of the rotating body.
  • the front and rear of the stator insertion hole is further effective to further include a waterproof seal installed for waterproofing the area excluding the flow path.
  • the flow rate driving device that is expanded toward the further away from the inlet side; preferably further comprises a.
  • the coil assembly and the permanent magnet assembly are installed to face each other adjacently, as well as the power generation by the change of the magnetic force generated between adjacent permanent magnets has the advantage that the power generation efficiency is further increased.
  • FIG. 1 is a perspective view of a hydroelectric generator of a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the generator body of Figure 1
  • FIG. 3 is a perspective view of the housing of FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of the rotor and housing of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view of the flow driving device of Figure 1
  • FIG. 6 is a perspective view of a hydroelectric generator of a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of the generator body of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of a state in which a stator, a bearing, and a waterproof seal are mounted on the fixed shaft of FIG.
  • FIG. 9 is a side view of FIG. 7
  • FIG. 1 is a perspective view of a hydroelectric generator of a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of the generator body of FIG.
  • the hydroelectric generator of the present invention is installed in the generator body 100, the hollow 111 is formed, the inlet side of the hollow 111 is in communication with the hollow 111, the The flow rate mole that extends away from the inlet side includes the device 200.
  • the generator main body 100 includes a housing 110 having a hollow 111, a stator 120 provided on an inner circumferential surface of the hollow 111, and a hollow 111, and a flow path 131 therein.
  • the cylindrical rotating body 130, the bearing 170 is installed between the rotating body 130 and the housing 110 to support the rotating body 130, and is installed on the flow path 131 ,
  • the turbine 140 fixed to the rotor 130, the rotor 160 installed on the outer circumferential surface of the rotor 130, facing the stator 120, and the hollow 111.
  • the front and rear includes a waterproof seal 150 installed for waterproofing the area except the flow path 131.
  • FIG. 3 is a perspective view of the housing of FIG. 2;
  • the housing 110 is to fix the generator body 100 to another structure (not shown), the hollow 111 is formed in the center, the inlet side 112 and the outlet side 113, the water flows in.
  • the fixing screw hole 114 for fixing the waterproof seal 150 is formed.
  • the housing 110 may be formed by cutting in half in order to facilitate installation of the stator 120, the rotating body 130, and the bearing 170, but is not limited thereto. That is, the stator 120 may be fitted into the inner diameter of the housing 110, and may be assembled by forcing the bearing 170 after the insertion of the rotating body 130.
  • the stator 120 is fixed to the inner circumferential surface of the hollow 111.
  • the stator 120 is formed as a coil assembly, but is not necessarily limited thereto.
  • At least one of the stator 120 and the rotor 160 may be a coil assembly, and the rest may be a permanent magnet assembly. It may be formed.
  • the coil assembly used as the stator 120 is wound in a cylindrical shape of the plurality of coils.
  • a resin or the like for fixing a plurality of coils may be used.
  • Stator 120 is preferably formed of a thin thickness to increase power generation efficiency.
  • Rotor 130 is formed in a cylindrical shape, the flow path 131 as described above is formed therein, the outer peripheral surface is provided with a rotor 160, the bearing seat is seated on both ends of the rotor 160 is installed A portion 132 and a waterproof seal seating portion 133 on which the waterproof seal 150 is seated are formed.
  • the turbine 140 is fixed inside the flow path 131. That is, the blade tip 141 of the turbine 140 is fixed to the inner peripheral surface of the flow path 131. As a result, when water flows in the flow path 131, the entire rotating body 130 is rotated by the turbine 140.
  • Turbine 140 is a turbine that generates a rotational force by using a general fluid is used, there may be a variety of shapes.
  • the rotor 160 is a permanent magnet assembly in which permanent magnets of different polarities are alternately disposed in the circumferential direction of the rotor. As a result, when the rotating body 130 rotates, the coil 121 of the stator 120 breaks the magnetic field 163 generated between the adjacent permanent magnets 161, so that electricity is generated.
  • the waterproof seal 150 is fixed to the fixing screw hole 114, and generally, a mechanical seal is used to submerge the inside of the bearing 170 and the rotor 130 and the housing 110. To prevent them.
  • FIG. 5 is a perspective view of the flow rate device of FIG.
  • the flow rate driving device 200 is formed in a tubular shape having an inlet side 210 and an outlet side 220 communicating with the hollow 111.
  • the flow rate driving apparatus 200 is formed such that the area of the inlet side is wider than that of the outlet side 220. Therefore, there is an advantage that the flow rate is increased on the outlet side to increase the amount of power generated.
  • the inlet side 210 is provided with a strainer 211 that primarily filters foreign matter.
  • the outlet side 220 is provided with a coupling device (not shown) for coupling with the housing 110. Since the coupling device is known in various ways, a detailed description thereof will be omitted.
  • the rotor 160 rotates, causing a change in the magnetic field in the region where the stator 120 is located, and generating electricity in the stator 120.
  • the rotor 160 is installed on the outer circumferential surface of the rotor 130 having a larger diameter than the general generator, so that the linear speed of the rotor 160 is larger than the rotor formed on a general shaft.
  • the desired amount of power generation can be made without the configuration of a separate gearbox.
  • the magnetic field is generated between the permanent magnets of different polarities disposed adjacent to each other, there is an advantage that the generated power is further increased.
  • FIG. 6 is a perspective view of a hydroelectric generator of a second embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a perspective view of the generator body of Figure 5
  • Figure 8 is a perspective view of a state in which the stator, bearing and the waterproof seal is mounted on the fixed shaft of Figure 7
  • 9 is a side view of FIG. 7.
  • the hydroelectric generator of the second embodiment of the present invention includes a generator body 1100 having a hollow 1111 and an inlet side of the hollow 1111.
  • the flow rate mole communicated with and extending from the inlet side includes the apparatus 200.
  • the generator body 1100 includes a housing 1110 having a hollow 1111, a rotating tube 1120 installed in the hollow 1111, and having a stator insertion hole 1121 formed at the center thereof, and the stator insertion hole ( A fixed shaft 1130 fixed to the housing, a stator 1140 fixed to an outer circumferential surface of the fixed shaft 1130, and the stator insertion hole 1121 of the rotary tube 1120.
  • the turbine 1160 fixed to the outer circumferential surface of the rotary tube 1120, and the bearing 1170 provided between the fixed shaft 1130 and the rotary tube 1120 and ,
  • Between the rotary tube 1120 and the fixed shaft 1130 includes a waterproof seal 1180 for waterproofing.
  • the housing 1110 is used to fix the generator body 1100 to another structure (not shown), and a hollow 1111 is formed at the center thereof.
  • the housing 1110 may be formed by cutting in half to facilitate installation of the internal structure, but is not limited thereto.
  • the rotary tube 1120 is formed in a pipe shape, the turbine 1160 is installed on the outer peripheral surface. Water introduced into the space between the outer circumferential surface of the rotary tube 1120 and the housing 1110 exerts a force on the turbine 1160, thereby allowing the rotary tube 1120 to rotate.
  • the stator 1140 is installed on the outer circumferential surface of the fixed shaft 1130, and the rotor 1150 is installed on the inner circumferential surface of the rotary tube 1120 facing the stator 1140.
  • the stator 1140 is formed of a coil assembly
  • the rotor 1150 is formed of a permanent magnet, but is not limited thereto. At least one is a coil assembly, and the rest may be formed as a permanent magnet assembly.
  • a plurality of coils are wound in a cylindrical shape.
  • the rotor 1150 is a permanent magnet assembly in which permanent magnets having different polarities are alternately disposed in the circumferential direction on the inner circumferential surface of the rotary tube 1120. As a result, when the rotary tube 1120 rotates, the coil of the stator 1140 breaks the magnetic field generated between the adjacent permanent magnets 1151, and electricity is generated.
  • the waterproof seal 1180 generally uses a mechanical seal to seal the space between the rotary tube 1120 and the fixed shaft 1130.
  • the flow rate driving device 200 has the same configuration as the flow rate driving device 200 of the first embodiment, the same number is used, and detailed description thereof will be omitted.
  • the rotor 1140 rotates, causing a change in the magnetic field in the region where the stator 1150 is located, and generating electricity in the stator 1150.
  • the rotor 1140 is installed on the inner circumferential surface of the rotary tube 1120 having a larger diameter than the general generator, so that the linear speed of the rotor 1140 is larger than the rotor formed on a general shaft.
  • the desired amount of power generation can be made without the configuration of a separate gearbox.
  • the magnetic field is generated between the permanent magnets of different polarities disposed adjacent to each other, there is an advantage that the generated power is further increased.

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Abstract

수력발전용 발전기가 개시된다. 수력발전용 발전기는, 중공이 형성된 하우징; 상기 중공의 내주면에 설치된 스테이터; 상기 중공에 설치되며, 내부에 유로가 형성된 원통형의 회전체; 상기 회전체와 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 회전체를 지지하는 베어링; 상기 유로상에 설치되며, 상기 회전체에 고정된 터빈; 및 상기 회전체의 외주면에 설치되며, 상기 스테이터와 마주보고 설치되는 로터;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 발전효율을 증대시킬 수 있어, 소유량의 물의 흐름에도 경제성이 있는 발전을 할 수 있다.

Description

수력 발전용 발전기
본 발명은 수력 발전용 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물의 흐름으로부터 전기를 발전할 수 있는 수력발전용 발전기에 관한 것이다.
수력발전은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 물의 위치에너지에 의해 발생한 물의 흐름을 이용하거나, 물의 압력차에 의해서 발생하는 물의 흐름을 이용하여 터빈을 회전시켜 전기에너지를 발생시키는 것을 말한다.
이러한 수력발전은 화력발전이나, 원자력 발전과 달리 환경오염물질을 배출하지 않는다는 장점이 있으나, 큰 물의 흐름을 발생시키기 위해서 대형 댐을 건설하거나, 방조제를 건설해야 하는 등의 환경파괴적인 요인이 있다. 또한, 수력에너지는 수량에 따라 증감이 있어, 우리나라와 같이 계절적으로 유량의 차이가 있는 경우 안정적인 전기 생산을 보장하기 어렵다는 단점이 있다.
이와 같은 수력발전의 단점은 많은 양의 유량이 있어야 경제성이 있는 발전을 할 수 있는 효율이 떨어지는 발전기로 인해서 발생되는 것이다. 만약에 소유량의 물의 흐름에도 효과적인 발전을 할 수 있다면, 소규모 저수시설 혹은 일반 하천수, 상하수도 등 환경을 파괴하지 않고 버려지는 다양한 물의 흐름을 이용하여 발전을 할 수 있게 된다.
따라서, 소유량의 물의 흐름에도 효과적인 발전을 할 수 있는 발전기의 개발이 절실히 요청되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소유량의 물의 흐름에도 경제성이 있는 발전을 할 수 있는 수력발전용 발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 중공이 형성된 하우징; 상기 중공의 내주면에 설치된 스테이터; 상기 중공에 설치되며, 내부에 유로가 형성된 원통형의 회전체; 상기 회전체와 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 회전체를 지지하는 베어링; 상기 유로상에 설치되며, 상기 회전체에 고정된 터빈; 및 상기 회전체의 외주면에 설치되며, 상기 스테이터와 마주보고 설치되는 로터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기를 제공한다.
상기 스테이터 및 상기 로터 중 적어도 어느 하나는 코일조립체이며, 나머지는 영구자석조립체이며, 상기 영구자석조립체는 서로 다른 극성의 영구자석이 상기 회전체의 원주방향으로 번갈아 배치된 것이 바람직하다.
상기 중공의 전방 및 후방에는 상기 유로를 제외한 영역의 방수를 위해 설치된 방수씰;을 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 중공의 입구측에 설치되어 상기 중공과 연통되며, 상기 입구측에서 멀어질수록 확관되는 유량 몰이 장치; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 중공이 형성된 하우징; 상기 중공에 설치되며, 중앙에 스테이터 삽입공이 형성된, 회전관; 상기 스테이터 삽입공의 중심에 위치하며, 상기 하우징에 고정된 고정축; 상기 고정축의 외주면에 고정된 스테이터; 상기 회전관의 상기 스테이터 삽입공의 내주면에 고정된 로터; 상기 회전관의 외주면에 고정된 터빈; 및 상기 고정축과 상기 회전관 사이에 설치된 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기가 제공된다.
상기 스테이터 및 상기 로터 중 적어도 어느 하나는 코일조립체이며, 나머지는 영구자석조립체이며, 상기 영구자석조립체는 서로 다른 극성의 영구자석이 상기 회전체의 원주방향으로 번갈아 배치된 것이 바람직하다.
상기 스테이터 삽입공의 전방 및 후방에는 상기 유로를 제외한 영역의 방수를 위해 설치된 방수씰;을 더 포함하는 것이 효과적이다.
상기 중공의 입구측과 설치되어 상기 중공과 연통되며, 상기 입구측에서 멀어질수록 확관되는 유량 몰이장치;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
먼저, 먼저 로터가 터빈에 의해 1차적으로 회전하는 회전축 혹은 회전관에 설치됨으로써, 별도의 증속기가 불필요하여 발전효율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 코일조립체 및 영구자석조립체가 서로 인접하여 마주보고 설치될 뿐만 아니라, 인접한 영구자석 사이에 발생하는 자기력의 변화에 의해서 발전이 이루어져 발전효율이 더욱 증대된다는 장점이 있다.
그리고, 유량몰이장치로 인해 유속을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
따라서, 소유량의 물의 흐름에도 경제성이 있는 발전을 할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 수력 발전용 발전기의 사시도
도 2는 도 1의 발전기 본체의 분해 사시도
도 3은 도 1의 하우징의 사시도
도 4는 도 2의 로터와 하우징의 일부 확대 단면도
도 5는 도 1의 유량몰이장치의 사시도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 수력 발전용 발전기의 사시도
도 7은 도 5의 발전기 본체의 사시도
도 8은 도 7의 고정축에 스테이터, 베어링 및 방수씰이 장착된 상태의 사시도
도 9는 도 7의 측면도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 수력 발전용 발전기의 사시도, 도 2는 도 1의 발전기 본체의 분해 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수력 발전용 발전기는 중공(111)이 형성된 발전기 본체(100)와, 상기 중공(111)의 입구측에 설치되어 상기 중공(111)과 연통되며, 상기 입구측에서 멀어질수록 확관되는 유량 몰이 장치(200)를 포함한다.
발전기 본체(100)는, 중공(111)이 형성된 하우징(110)과, 상기 중공(111)의 내주면에 설치된 스테이터(120)와, 상기 중공(111)에 설치되며, 내부에 유로(131)가 형성된 원통형의 회전체(130)와, 상기 회전체(130)와 상기 하우징(110) 사이에 설치되어 상기 회전체(130)를 지지하는 베어링(170)과, 상기 유로(131)상에 설치되며, 상기 회전체(130)에 고정된 터빈(140)과, 상기 회전체(130)의 외주면에 설치되며, 상기 스테이터(120)와 마주보고 설치되는 로터(160)와, 상기 중공(111)의 전방 및 후방에 상기 유로(131)를 제외한 영역의 방수를 위해 설치된 방수씰(150)을 포함한다.
도 3은 도 2의 하우징의 사시도이다.
도 3에 하우징(110)은 발전기 본체(100)를 다른 구조물(미도시)에 고정하는 것으로서, 중앙에 중공(111)이 형성되며, 물이 유입되는 입구측면(112)과 출구측면(113)에는 방수씰(150)을 고정하기 위한 고정용 나사공(114)이 형성된다.
하우징(110)은 스테이터(120), 회전체(130) 및 베어링(170)의 설치를 용이하게 하기 위해서, 절반으로 절개되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 스테이터(120)가 하우징(110)의 내경에 억지끼움되고, 회전체(130)의 삽입 후 베어링(170)을 억지끼워 조립할 수도 있다.
스테이터(120)는 중공(111)의 내주면에 고정된다. 본 발명에서는 스테이터(120)가 코일조립체로 형성된 것을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스테이터(120) 및 상기 로터(160) 중 적어도 어느 하나는 코일조립체이며, 나머지는 영구자석조립체로 형성되어도 무방하다.
스테이터(120)로 사용된 코일조립체는 복수의 코일의 원통형상으로 권선되어 있다. 여기서, 복수의 코일을 고정하기 위한 수지등이 사용될 수 있다. 스테이터(120)는 두께가 얇은 통상으로 형성되는 것이 발전을 효율을 높이는데 바람직하다.
회전체(130)는 원통형상으로 형성되며, 전술한 바와 같은 유로(131)가 내부에 형성되며, 외주면에는 로터(160)가 설치되며, 로터(160)가 설치된 양단에는 베어링이 안착되는 베어링 안착부(132)와, 방수씰(150)이 안착되는 방수씰 안착부(133)가 형성된다. 유로(131)의 내부에는 터빈(140)이 고정된다. 즉, 터빈(140)의 날개 끝단(141)이 유로(131)의 내주면에 고정된다. 그 결과, 유로(131)에 물의 흐름이 발생하면, 터빈(140)에 의해 회전체(130) 전체가 회전하게 된다. 터빈(140)은 일반적인 유체를 이용하여 회전력을 발생시키는 터빈이 사용되며, 다양한 형상이 있을 수 있다.
로터(160)는 영구자석 조립체로서, 서로 다른 극성의 영구자석이 상기 회전체의 원주방향으로 번갈아 배치된다. 그 결과, 회전체(130)가 회전하는 경우, 인접한 영구자석(161) 사이에 발생한 자기장(163)을 스테이터(120)의 코일(121)이 끊게 되어, 전기가 발전되게 된다.
방수씰(150)은 고정용 나사공(114)에 고정되며, 일반적으로 매케니컬 씰(Mechanical seal)을 사용하여 베어링(170) 내부, 회전체(130)와 하우징(110) 사이가 침수되는 것을 방지한다.
도 5는 도 1의 유량몰이 장치의 사시도이다.
유량몰이장치(200)는, 입구측(210)과, 상기 중공(111)에 연통되는 출구측(220)을 가진 관상으로 형성된다. 유량몰이장치(200)는 입구측의 면적이 출구측(220) 면적보다 넓게 형성된다. 따라서, 출구측에서 유속이 빨라져 발전량을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
입구측(210)에는 이물질을 일차적으로 걸러주는 거름망(211)이 설치된다.
출구측(220)에는 하우징(110)과 결합을 위한 결합장치(미도시)가 구비된다. 이런 결합장치는 다양한 방법이 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예의 동작을 설명한다.
먼저, 유량몰이장치(200)의 입구측(210)으로 물이 유입되면, 단면적의 축소로 인해서 유속이 높아져 출구측(220)으로 토출된다. 출구측(220)으로 토출된 물은 하우징의 중공(111)을 관통하여 배출된다. 이때, 회전체의 내부에 고정된 터빈(140)이 회전하게 되어, 회전체(130)도 함께 회전하게 된다.
회전체(130)가 회전을 함에 따라서, 로터(160)가 회전을 하게 되며, 스테이터(120)가 위치한 영역에 자기장의 변화를 일으켜, 스테이터(120)에 전기가 발생하게 된다.
이때, 일반 발전기에 비해서 직경이 큰 회전체(130)의 외주면에 로터(160)가 설치되어, 로터(160)의 직선 속도가 일반적인 축상에 형성된 로터보다 크게 된다. 그 결과, 별도의 증속기의 구성없이도 원하는 양의 발전을 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 자기장이 인접하게 배치된 서로 다른 극성의 영구자석 간에 발생하여, 발전 전력이 더욱 증대된다는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 수력 발전용 발전기의 사시도, 도 7은 도 5의 발전기 본체의 사시도, 도 8은 도 7의 고정축에 스테이터, 베어링 및 방수씰이 장착된 상태의 사시도, 도 9는 도 7의 측면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예의 수력 발전용 발전기는 중공(1111)이 형성된 발전기 본체(1100)와, 상기 중공(1111)의 입구측에 설치되어 상기 중공(1111)과 연통되며, 상기 입구측에서 멀어질수록 확관되는 유량 몰이 장치(200)를 포함한다.
발전기 본체(1100)는, 중공(1111)이 형성된 하우징(1110)과, 상기 중공(1111)에 설치되며, 중앙에 스테이터 삽입공(1121)이 형성된 회전관(1120)과, 상기 스테이터 삽입공(1121)의 중심에 위치하며, 상기 하우징에 고정된 고정축(1130)과, 상기 고정축(1130)의 외주면에 고정된 스테이터(1140)와, 상기 회전관(1120)의 상기 스테이터 삽입공(1121)의 내주면에 고정된 로터(1150)와, 상기 회전관(1120)의 외주면에 고정된 터빈(1160)과, 상기 고정축(1130)과 상기 회전관(1120) 사이에 설치된 베어링(1170)과, 회전관(1120)과 고정축(1130) 사이에 방수를 위해서 설치되는 방수씰(1180)을 포함한다.
하우징(1110)은 발전기 본체(1100)를 다른 구조물(미도시)에 고정하는 것으로 써, 중앙에 중공(1111)이 형성된다. 하우징(1110)은 내부 구조물의 설치를 용이하게 하기 위해서, 절반으로 절개되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
회전관(1120)은 파이프 형상으로 형성되며, 외주면에 터빈(1160)이 설치된다. 회전관(1120)의 외주면과 하우징(1110) 사이의 공간으로 유입된 물이 터빈(1160)에 힘을 가함으로써, 회전관(1120)이 회전되도록 한다.
스테이터(1140)는 고정축(1130)의 외주면에 설치되고, 로터(1150)는 스테이터(1140)를 마주보는 회전관(1120)의 내주면에 설치된다. 본 발명의 실시예에서는 스테이터(1140)가 코일조립체로 형성되며, 로터(1150)가 영구자석으로 형성된 것을 예시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스테이터(1140) 및 상기 로터(1150) 중 적어도 어느 하나는 코일조립체이며, 나머지는 영구자석조립체로 형성되어도 무방하다.
스테이터(1140)로 사용된 코일조립체는 복수의 코일이 원통형상으로 권선되어 있다.
로터(1150)는 영구자석 조립체로서, 서로 다른 극성의 영구자석이 상기 회전관(1120)의 내주면에 원주방향으로 번갈아 배치된다. 그 결과, 회전관(1120)이 회전하는 경우, 인접한 영구자석(1151) 사이에 발생한 자기장을 스테이터(1140)의 코일이 끊게 되어, 전기가 발전되게 된다.
방수씰(1180)은 일반적으로 매케니컬 씰(Mechanical seal)을 사용하여 회전관(1120)과, 고정축(1130) 사이의 공간을 밀폐한다.
유량몰이장치(200)는 제 1 실시예의 유량몰이장치(200)와 구성이 동일하므로, 동일한 번호를 사용하며, 자세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 제 2 실시예의 동작을 설명한다.
먼저, 유량몰이장치(200)의 입구측(210)으로 물이 유입되면, 단면적의 축소로 인해서 유속이 높아져 출구측(220)으로 토출된다. 출구측(220)으로 토출된 물은 하우징의 중공(111)을 관통하여 배출된다. 이때, 회전관(1120)의 외부에 고정된 터빈(1160)이 회전하게 되어, 회전관(1120)도 함께 회전하게 된다.
회전관(1120)이 회전을 함에 따라서, 로터(1140)가 회전을 하게 되며, 스테이터(1150)가 위치한 영역에 자기장의 변화를 일으켜, 스테이터(1150)에 전기가 발생하게 된다.
이때, 일반 발전기에 비해서 직경이 큰 회전관(1120)의 내주면에 로터(1140)가 설치되어, 로터(1140)의 직선 속도가 일반적인 축상에 형성된 로터보다 크게 된다. 그 결과, 별도의 증속기의 구성없이도 원하는 양의 발전을 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 자기장이 인접하게 배치된 서로 다른 극성의 영구자석 간에 발생하여, 발전 전력이 더욱 증대된다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

Claims (8)

  1. 중공이 형성된 하우징;
    상기 중공의 내주면에 설치된 스테이터;
    상기 중공에 설치되며, 내부에 유로가 형성된 원통형의 회전체;
    상기 회전체와 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 회전체를 지지하는 베어링;
    상기 유로상에 설치되며, 상기 회전체에 고정된 터빈; 및
    상기 회전체의 외주면에 설치되며, 상기 스테이터와 마주보고 설치되는 로터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스테이터 및 상기 로터 중 적어도 어느 하나는 코일조립체이며, 나머지는 영구자석조립체이며,
    상기 영구자석조립체는 서로 다른 극성의 영구자석이 상기 회전체의 원주방향으로 번갈아 배치된 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중공의 전방 및 후방에는 상기 유로를 제외한 영역의 방수를 위해 설치된 방수씰;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중공의 입구측에 설치되어 상기 중공과 연통되며, 상기 입구측에서 멀어질수록 확관되는 유량 몰이 장치;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  5. 중공이 형성된 하우징;
    상기 중공에 설치되며, 중앙에 스테이터 삽입공이 형성된, 회전관;
    상기 스테이터 삽입공의 중심에 위치하며, 상기 하우징에 고정된 고정축;
    상기 고정축의 외주면에 고정된 스테이터;
    상기 회전관의 상기 스테이터 삽입공의 내주면에 고정된 로터;
    상기 회전관의 외주면에 고정된 터빈; 및
    상기 고정축과 상기 회전관 사이에 설치된 베어링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스테이터 및 상기 로터 중 적어도 어느 하나는 코일조립체이며, 나머지는 영구자석조립체이며,
    상기 영구자석조립체는 서로 다른 극성의 영구자석이 상기 회전체의 원주방향으로 번갈아 배치된 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 스테이터 삽입공의 전방 및 후방에는 상기 유로를 제외한 영역의 방수를 위해 설치된 방수씰;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 중공의 입구측과 설치되어 상기 중공과 연통되며, 상기 입구측에서 멀어질수록 확관되는 유량 몰이장치;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수력 발전용 발전기.
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