KR100758670B1 - 자기 증폭 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 영구자석의 에너지를 이용하여 투입된 전기 에너지에 덧붙여 추가적 에너지를 얻을 수 있어 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 자기 증폭 엔진에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 회전축과;

상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지체와;

상기 회전축의 도중에 형성된 코어부재와;

상기 코어부재의 외주로 일측이 개방된 환상의 공간을 두고 상기 회전축과 함께 회전하도록 장착되는 회전자와;

상기 회전자의 환상의 공간에 접하는 내측면에 마련되는 회전자측 영구자석과;

상기 회전자의 일측으로 회전축상에 그 회전축을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 환상 공간 속에 수용될 수 있도록 상기 회전축에 슬립되게 설치되며, 상기 회전자에 대향되는 측면이 개방되어 상기 코어부재를 수용할 수 있는 공간을 구비하는 고정자와;

상기 고정자의 내면에 설치되는 코일부재와;

상기 고정자의 외면에 마련되어 상기 회전자측 영구자석과 반발하는 극성을 가지고 대치되어 상기 회전자를 회전 방향으로 밀어내는 힘을 작용하게 되는 고정자측 영구자석과;

상기 고정자를 회전축을 따라 슬라이딩 이동시켜 상기 회전자의 환상 공간내로 위치도록 작동되는 유압실린더; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

자기 증폭 엔진, 영구자석

Description

자기 증폭 엔진{Magnetism amplifying engine}

도 1은 본 발명에 의한 자기 증폭 엔진을 나타내는 작동전 상태의 도면

도 2는 본 발명에 의한 자기 증폭 엔진의 작동시의 상태를 나타내는 도면

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 엔진 2 : 회전축

3 : 클러치 4 : 지지체(하우징)

5 : 베어링 6 : 코어부재

7 : 공간 8 : 회전자

8a : 내면 9 : 영구자석

10 : 고정자 10a : 내면

10b : 외면 11 : 공간

12 : 코일부재 13 : 영구자석

14 : 유압실린더 15 : 플라이 휠

본 발명은 영구 자석의 에너지를 이용한 자기 증폭 엔진(전동기)에 관한 것 이다.

전동기는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 장치로서 고정자와 회전자라고 불리는 2개 부분으로 구성된다. 회전자는 도체, 자성체로 구성되어 있고, 대부분의 경우 슬립링 또는 정류자라고 불리는 접촉용 소자를 가지고 있다. 이것은 회전자를 외부 회로와 연결해 준다. 또 회전자에는 그 밖에도 베어링, 지지축 냉각용 팬 등이 갖추어져 있으며, 고정자는 전동기 전체를 지지하는 하우징 외에 회전자와 마찬가지로 자기장을 만들기 위해서 필요한 도체와 자성체로 구성되어 있으며, 이 도체들을 어떻게 배열하는가에 따라 전동기의 형식과 특성이 결정된다.

전동기의 작동 원리를 이해하는데 있어서 중요한 법칙은 플레밍의 왼손과 오른손 법칙으로서 자기장 중에 놓인 도체에 전류가 흐르면 도체에 힘이 작용하게 되는데, 왼손의 집게 손가락을 자기장의 방향, 가운데 손가락을 전류의 방향으로 향했을 때 그것들에 수직으로 세운 엄지 손가락의 방향이 힘의 방향과 일치한다는 원리가 플레밍의 왼손 법칙이며, 그 크기는 로렌츠 힘으로 알려져 있다.

전동기 발전의 역사는 19세기 초 외르스데드가 전기의 움직임으로부터 자기장이 발생됨을 발견한 것에 그 기원을 두고 있으며, 현재와 같은 교류 유도 전동기의 원형은 니콜라 테슬라가 1888년에 개발하여 상업적으로 성공을 거둔 것에 두고 있다.

유동 전동기는 2개조의 권선이 감겨져 있고, 이 권선은 외부의 전원에 접속되고, 고정자와 회전자 사이에 좁은 공간 속에 회전 자기장을 만든다. 다른 권선군은 2차 권선이라고 하며, 회전자 위에 감겨 있다.

이것은 위의 권선군과 독립된 폐 회로를 만들며, 이 2차 권선 위를 1차 권선에서 만들어진 자기장이 이동하면 플레밍의 오른손 법칙에 따라 2차 권선에서 기전력이 생기며, 2차 권선은 폐 회로를 만들고 있기 때문에 거기에는 기전력과 같은 전류가 흐르는데, 이 전류와 회전 자기장 사이에 플레밍의 왼손 법칙을 따르는 힘이 발생하고 회전자에 회전력이 생겨 동력을 얻게 되는 것이다.

교류 유도 전동기는 근본적으로 회전 속도가 일정한 장치이며, 구조가 간단하고 효율성이 높아 가장 많이 사용되는 장치이다.

이와는 달리 동기 전동기는 유도 전동기와 마찬가지로 회전 자기장을 만드는 권선은 보통 고정자에 감겨 있고 그 구조도 유도전동기의 1차 권선과 같으나(이를 전기자 권선이라 한다), 회전자는 유도 전동기의 것과 달라서 회전자의 주위에 일정한 극성을 지닌 자기장이 생기도록 구성된 계자를 구비하고 있으며, 예를 들어 2극의 동기 전동기에서 회전자 상의 권선에 슬립링을 통해 직류를 흐르게 해서 1개소의 N극과 S극을 만들며(이 회전자 상에 감겨서 1개조의 자극을 만드는 권선을 계자 권선이라 함), 이 회전자를 고정자에서 만들어지는 회전계자와 같은 속도로 회전시키면 고정자와 회전자의 자극은 서로 끌어당겨서 회전자는 회전 계자와 같은 속도로 회전을 계속하게 되어 동력을 얻게 되는 것이며, 동기 전동기는 고정자에 전기자 권선이 감기기 때문에 회전 동기 전동기라 부른다.

그런데 상기와 같은 전동기들은 회전 동력을 얻는데 있어 고효율을 가지나 어느 방식이나 기계적 손실(마찰이나 열발생)을 피할 수는 없어 항시 투입된 에너지 보다 출력 에너지가 작을 수 밖에 없었다.

이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 영구자석의 에너지를 이용하여 투입된 전기 에너지에 덧붙여 추가적 에너지를 얻을 수 있어 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 자기 증폭 엔진에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 회전축과;

상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지체와;

상기 회전축의 도중에 형성된 코어부재와;

상기 코어부재의 외주로 일측이 개방된 환상의 공간을 두고 상기 회전축과 함께 회전하도록 장착되는 회전자와;

상기 회전자의 환상의 공간에 접하는 내측면에 마련되는 회전자측 영구자석과;

상기 회전자의 일측으로 회전축상에 그 회전축을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 환상 공간 속에 수용될 수 있도록 상기 회전축에 슬립되게 설치되며, 상기 회전자에 대향되는 측면이 개방되어 상기 코어부재를 수용할 수 있는 공간을 구비하는 고정자와;

상기 고정자의 내면에 설치되는 코일부재와;

상기 고정자의 외면에 마련되어 상기 회전자측 영구자석과 반발하는 극성을 가지고 대치되어 상기 회전자를 회전 방향으로 밀어내는 힘을 작용하게 되는 고정자측 영구자석과;

상기 고정자를 회전축을 따라 슬라이딩 이동시켜 상기 회전자의 환상 공간내로 위치토록 작동되는 유압실린더; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따르면 상기 회전축에는 플라이 휠이 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 의하면 상기 엔진은 발전기로 변환시켜 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이하에 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 자기 증폭 엔진(전동기)의 작동전 상태를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 의한 자기증폭엔진의 작동 상태를 나타내는 도면이다.

도면에 있어 부호 1은 본 발명의 엔진을 의미하고 부호 2는 엔진의 회전축으로서, 그 회전축(2)의 일단에는 클러치(3)가 구비되어 있어, 회전축(2)의 회전력을 클러치(3)를 통해 타 구동수단에 전달하게 된다.

상기한 회전축(2)은 예를 들면 하우징 등의 지지체(4)에 베어링(5)을 개재하여 회전 가능하게 지지되며, 회전축(2)의 도중에는 코어부재(6)가 마련되고, 그 코어부재(6)의 외주에는 일측이 개방되는 형태의 환상공간(7)(코어부재가 중심에 위치하는 상태에서 그 외주에 형성되는 공간의 형상을 의미함)을 가지는 회전자(8)가 코어부재(6)와 동심을 이루도록 키이로서 회전축(2)과 함께 회전할 수 있게 장착되며, 이 회전자(8)의 단면 형상은 일측면이 개구된 ㄷ자 형상을 가지고 있다.

상기한 회전자(8)의 내면(8a)에는, 즉 환상공간(7)에 접하는 내측면에는 가능하면 높은 가우스를 가지는 회전자측 영구자석(9)이 구비되어 있다.

그리고, 상기 회전자(8)의 일측으로 회전축(2)상에는 고정자(10)가 설치되며, 상기 고정자(10)의 내측에는 상기 코어부재(6)를 끼워 수용할 수 있는 공간(11)이 형성되고, 그 공간(11)에 접하는 고정자(10)의 내면(10a)에는 코일(12)이 설치되고, 고정자(10)의 외면(10b)에는 상기 회전자측 영구자석(9)과 대향하여 서로 반발되는 같은 극성을 가진 고정자측 영구자석(13)이 설치되어 있으며, 이 고정자(10)는 회전축(2)의 회전에 대해 슬립 되고, 그의 일측면에 접속된 유압실린더(14)의 작동에 의해 회전축(2)을 따라 슬라이드 이동되도록 구성되어 있다.

상기한 코일부재(12)에는 전원(일반교류 전원이나 배터리 전원)이 공급되어지게 된다.

여기서 미설명 부호 15는 플라이 휠이다.

이와같은 본 발명의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 엔진(1)을 작동시에는 유압실린더(14)를 작동시켜 고정자(10)를 회전축(2)을 따라 이동시켜 회전자(8)의 공간(7)내로 위치시킨다.

이와같이 되면 고정자(10)의 공간(11)이 코어부재(6)의 외주를 감싸며, 고정자(10)는 회전자(8)내에 있게 되고, 양측 영구자석(9)(13)이 서로 같은 극성으로 대향 하고 있어 밀어내는 힘을 가하게 된다.

이 상태에서 코일부재(12)에 전원을 공급하면 회전자(8)가 회전을 하게 되는데(여기까지는 종래 일반적 전동기와 동일한 원리로 작동된다), 회전자(8)가 회전을 시작하면 양측의 영구자석(9)(13)간의 강한 반발력이 회전자(8)측에 가해져 회전자(8)의 회전 방향으로 더 큰 가속력을 부여하게 되므로써 마찰 등의 기계적 손 실을 보충하고도 남을 만한 큰 힘이 회전자(8)의 회전에 보태지게 되는 것이다.

이와같이 하면 투입된 전기 에너지보다 큰 힘이 회전축(2)에 출력되어져 클러치(3)를 통해 다른 장치들을 종래 보다 더 큰 회전력을 가지고 구동할 수 있게 되는 것이다.

여기서 클러치(3)에 모터를 접속하고 모터 구동에 의해 회전축(2)을 회전시키게 되면, 코일부재(12)로부터 전기가 생산되는 발전기가 되는데, 이때 영구자석(9)(13)간의 강한 반발력이 회전 구동력으로 변환되고, 다시 전기에너지로 변환되므로 입력되는 전기에너지보다 자석 에너지만큼 덧붙여진 전기 에너지를 얻을 수 있는 것이며, 이는 영구자석(9)(13)이 가지는 에너지를 취하는 것이어서 열역학의 법칙에 위배되는 것은 아니다.

이상과 같은 본 발명은 기존의 전동기 구성에 덧붙여 서로 강한 반발력을 가지고 대치하는 영구자석을 회전자와 고정자에 설치하는 것에 의하여 고정자에 전원을 인가하여 회전자가 구동하기 시작하면 양측의 영구자석간의 반발력이 회전자를 계속해서 회전 방향으로 회전시키도록 밀어내는 힘을 가하게 되어 회전자가 영구자석간의 척력만큼 더 큰 회전 속도를 가지게 되므로, 즉 에너지가 증폭되므로 이 증폭된 에너지를 이용하게 되어 효율성 좋은 엔진(전동기)을 제공할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 회전축과;

   상기 회전축을 회전 가능하게 지지하는 지지체와;

   상기 회전축의 도중에 형성된 코어부재와;

   상기 코어부재의 외주로 일측이 개방된 환상의 공간을 두고 상기 회전축과 함께 회전하도록 장착되는 회전자와;

   상기 회전자의 환상의 공간에 접하는 내측면에 마련되는 회전자측 영구자석과;

   상기 회전자의 일측으로 회전축상에 그 회전축을 따라 슬라이딩 이동하여 상기 환상 공간 속에 수용될 수 있도록 상기 회전축에 슬립되게 설치되며, 상기 회전자에 대향되는 측면이 개방되어 상기 코어부재를 수용할 수 있는 공간을 구비하는 고정자와;

   상기 고정자의 내면에 설치되는 코일부재와;

   상기 고정자의 외면에 마련되어 상기 회전자측 영구자석과 반발하는 극성을 가지고 대치되어 상기 회전자를 회전 방향으로 밀어내는 힘을 작용하게 되는 고정자측 영구자석과;

   상기 고정자를 회전축을 따라 슬라이딩 이동시켜 상기 회전자의 환상 공간내로 위치도록 작동되는 유압실린더; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자기 증폭 엔진.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전축에는 플라이 휠이 설치된 것을 특징으로 하는 자기 증폭 엔진.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 엔진을 발전기로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기 증폭 엔진.

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