KR100670994B1 - Driving apparatus - Google Patents
Driving apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- KR100670994B1 KR100670994B1 KR1020040008964A KR20040008964A KR100670994B1 KR 100670994 B1 KR100670994 B1 KR 100670994B1 KR 1020040008964 A KR1020040008964 A KR 1020040008964A KR 20040008964 A KR20040008964 A KR 20040008964A KR 100670994 B1 KR100670994 B1 KR 100670994B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- coil
- mover
- permanent magnet
- electromagnet actuator
- electromagnet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
- H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
- H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors
Abstract
본 발명은 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a driving device, and more particularly, to supply electric power to an electromagnet actuator to induce mechanical driving, and to generate and charge a separate electric power by its mechanical driving operation, thereby reducing the use time of the battery. It is about a drive unit that maximizes, produces no pollution and is quiet in operation.
본 발명에서는, 영구자석에 의한 자계와 코일의 전류밀도에 의한 전자 반발력에 의해 상기 코일과 일체화된 가동자를 직선 왕복 운동시키고 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계를 구동하는 전자석 액츄에이터; 상기 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가져, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계; 상기 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치가 제공된다. In the present invention, the electromagnet actuator for linearly reciprocating the mover integrated with the coil by the magnetic field by the permanent magnet and the electromagnetic repulsive force by the current density of the coil and to drive the driven system by the linear reciprocating motion of the mover; The coil circuit has a coil circuit installed at one side of the electromagnet actuator, and has a permanent magnet installed at one end of the mover, and the permanent magnet linearly reciprocates the inside of the coil circuit by linear reciprocating motion of the mover. A power generator for generating an electromotive force at the; A battery that stores power generated by the power generator and can be recharged from the outside; And a power supply system for supplying current to the coil of the electromagnet actuator.
구동, 전자석, 액츄에이터, 코일, 영구자석, 전기 자동차, 축전지, 모터 Drive, Electromagnet, Actuator, Coil, Permanent Magnet, Electric Vehicle, Storage Battery, Motor
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동 장치를 나타내는 도면 1 is a view showing a drive device according to a preferred embodiment of the present invention
도 2a는 도 1의 전자석 액츄에이터 부분을 상세하게 나타내는 도면 FIG. 2A is a detailed view of the electromagnet actuator portion of FIG. 1. FIG.
도 2b는 도 2a의 A-A 단면도 FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG. 2A
도 3은 본 발명에 따른 구동 장치를 자동차에 구현한 실시예를 나타내는 도면 3 is a view showing an embodiment in which a drive device according to the present invention is implemented in a vehicle
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for main parts of the drawings>
100 : 전자석 액츄에이터 110 : 내통 100: electromagnet actuator 110: inner cylinder
120 : 외통 130 : 내측 영구자석 120: outer cylinder 130: inner permanent magnet
132 : 외측 영구자석 140 : 제1단부판 132: outer permanent magnet 140: first end plate
150 : 제2단부판 160 : 가동자 150: second end plate 160: mover
162 : 가동환 164 : 연결축 162: movable ring 164: connecting shaft
166 : 연결판 168 : 이동축 166: connecting plate 168: moving shaft
170 : 코일 200 : 전력발생계 170: coil 200: power generator
210 : 코일회로 220 : 영구자석 210: coil circuit 220: permanent magnet
300 : 축전지 310 : 커패시터 300: storage battery 310: capacitor
400 : 피구동계 410 : 피스톤 400: driven system 410: piston
420 : 실린더 430 : 탄성수단 420: cylinder 430: elastic means
500 : 전류제어계 510 : 분배기 500: current control system 510: distributor
600 : 크랭크 기구 610 : 크랭크 축 600: crank mechanism 610: crank shaft
620 : 컨낵팅 로드 630 : 플라이 휠 620: connecting rod 630: flywheel
640 : 발전기 640: generator
본 발명은 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 구동 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a driving device, and more particularly, to supply electric power to an electromagnet actuator to induce mechanical driving, and to generate and charge a separate electric power by its mechanical driving operation, thereby reducing the use time of the battery. It is about a drive unit that maximizes, produces no pollution and is quiet in operation.
자동차, 모터 사이클, 선박, 급유식 컴프레서 등에서 사용되는 엔진과 같은 구동 장치는 가솔린, 디젤 또는 가스 등의 화석 연료를 사용함으로써, 연료의 연소에 따른 유해 가스 배출과 그에 따른 환경 오염, 그리고 소음 발생의 문제를 가지고 있다. Drives, such as engines used in automobiles, motorcycles, ships, oil-compressors, etc., use fossil fuels such as gasoline, diesel, or gas to reduce harmful emissions from combustion of fuel, resulting in environmental pollution, and noise. I have a problem.
이를 해결하기 위한 방편으로, 예를 들어 축전지(배터리)의 전기를 이용하여 모터를 구동시키는 전기 자동차가 개발되었으나, 축전지의 사용시간(방전 가능 기간)이 짧아 장거리 운행에 적합치 않고, 축전지를 재충전하는 시간도 많이 소요되며, 모터의 힘과 속도에 한계가 있는 등 실용화에 어려움이 있었다. In order to solve this problem, for example, an electric vehicle for driving a motor using electricity of a battery (battery) has been developed. However, the battery has a short operating time (dischargeable period) and is not suitable for long-distance operation. It takes a lot of time, and there was a difficulty in practical use, such as the limitation of the power and speed of the motor.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 구동 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
The present invention was developed to solve the above problems, an object of the present invention, by supplying electricity to the electromagnet actuator to induce mechanical drive, while producing a separate power by its mechanical drive operation By charging, the object is to maximize the use time of the battery and to provide a driving device with no pollution and quiet operation.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 영구자석에 의한 자계와 코일의 전류밀도에 의한 전자 반발력에 의해 상기 코일과 일체화된 가동자를 직선 왕복 운동시키고 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계를 구동하는 전자석 액츄에이터; 상기 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가져, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계; 상기 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치가 제공된다. In order to achieve the above object, in the present invention, the movable system integrated with the coil is linearly reciprocated by the magnetic field caused by the permanent magnet and the electromagnetic repulsion force by the current density of the coil, and the driven system is operated by the linear reciprocating motion of the movable element. An electromagnet actuator for driving; The coil circuit has a coil circuit installed at one side of the electromagnet actuator, and has a permanent magnet installed at one end of the mover, and the permanent magnet linearly reciprocates the inside of the coil circuit by linear reciprocating motion of the mover. A power generator for generating an electromotive force at the; A battery that stores power generated by the power generator and can be recharged from the outside; And a power supply system for supplying current to the coil of the electromagnet actuator.
또한, 영구자석에 의한 자계와 코일의 전류밀도에 의한 전자 반발력에 의해 상기 코일과 일체화된 가동자를 직선이동시키며, 3개 이상이 병렬적으로 설치되는 전자석 액츄에이터; 상기 각 전자석 액츄에이터의 가동자들의 일측에 연결되며, 상기 가동자들의 직선 왕복 운동을 회전운동으로 변환시켜 피구동계에 회전동력을 전달하는 크랭크 기구; 상기 각 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가지며, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계; 상기 각 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및 상기 각 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계; 및 상기 전원공급계로부터 상기 각각의 전자석 액츄에이터 코일에 전류가 순차적으로 공급하기 위한 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치가 제공된다. In addition, the electromagnet actuator which linearly moves the mover integrated with the coil by the magnetic field by the permanent magnet and the electromagnetic repulsive force by the current density of the coil, three or more are installed in parallel; A crank mechanism connected to one side of the movers of the electromagnet actuators and converting the linear reciprocating motion of the movers into a rotational motion to transmit rotational power to a driven system; The coil has a coil circuit installed on one side of each electromagnet actuator, has a permanent magnet installed at one end of the mover, and the permanent magnet linearly reciprocates the inside of the coil circuit by linear reciprocating motion of the mover. A power generator for generating electromotive force in the circuit; Accumulators that accumulate power generated by the respective power generators and are rechargeable from the outside; And a power supply system for supplying current to the coils of the electromagnet actuators. And a distributor for sequentially supplying current to the respective electromagnet actuator coils from the power supply system.
상기와 같은 본 발명은, 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전기를 공급하여 힘과 속도가 향상된 가동자의 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 가동자의 기계적인 구동 동작에 의해 상기 전력발생계에서 별도의 전력을 생산하여 상기 축전지에 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 유해가스의 배출 문제가 없으며, 운전이 정숙한 구동 장치가 구현된다. The present invention as described above, by supplying electricity to the coil of the electromagnet actuator to induce a mechanical drive of the mover with improved power and speed, and at the same time separate power from the power generation system by the mechanical drive operation of the mover By producing and charging the battery, the use time of the battery is maximized, there is no problem of emission of harmful gas, and a driving device with quiet operation is realized.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 전자석 액츄에이터는, 자성체로 이루어진 내통; 자성체로 이루어지며, 상기 내통의 외측으로 일정 간격을 유지하여 설치되는 외통; 각각 상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면에 접하여 서로 일정 간격을 유지하여 배치되는 내,외측 영구자석; 자성체로 이루어져 상기 내통과 외통의 양측 단부를 막음하면서 자계의 흐름을 원활히 유도하는 제1,2단부판; 비자성체로 이루어지며, 상기 내측 영구자석과 외측 영구자석 사이에 축방향으로 직선 이동이 가능하게 설치되는 가동환; 상기 가동환의 일단부에 설치되는 코일; 및 상기 내통의 내측에 직선이동이 가능하게 설치됨과 동시에 그의 일단부가 상기 가동환의 타단부에 연결되어서 상기 가동환에 의해 축방향으로 직선 이동하여 실질적으로 상기 피구동계를 동작시키는 이동축을 포함한다. In the present invention described above, the electromagnet actuator comprises: an inner cylinder made of a magnetic body; An outer cylinder made of a magnetic material and installed to maintain a predetermined distance to the outside of the inner cylinder; Inner and outer permanent magnets disposed in contact with the outer surface of the inner cylinder and the inner surface of the outer cylinder to maintain a predetermined distance from each other; First and second end plates formed of a magnetic body to smoothly induce the flow of the magnetic field while blocking both ends of the inner and outer cylinders; Movable ring made of a non-magnetic material, the movable ring is installed to enable a linear movement in the axial direction between the inner permanent magnet and the outer permanent magnet; A coil installed at one end of the movable ring; And a moving shaft installed at the inner side of the inner cylinder to enable linear movement, and at one end thereof connected to the other end of the movable ring to linearly move in the axial direction by the movable ring to substantially operate the driven system.
또한, 상기 축전지는 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 상기 전원공급계의 역할을 겸하여 수행할 수 있다. In addition, the storage battery may serve as the power supply system for supplying current to the coil of the electromagnet actuator.
또한, 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계를 구비함으로써, 상기 전자석 액츄에이터의 가동자에 순차적인 양방향 작동력이 제공되도록 할 수 있다. In addition, by providing a current control system that can change the flow direction of the current supplied to the coil of the electromagnet actuator, it is possible to provide a sequential bidirectional operating force to the mover of the electromagnet actuator.
상기 크랭크 기구의 크랭크 축의 일단부에는 발전기가 구비되며, 상기 발전기에서 생성된 전력이 상기 축전지에 충전되도록 하는 것이 바람직하다. One end of the crank shaft of the crank mechanism is provided with a generator, it is preferable that the power generated by the generator is charged in the storage battery.
상기 피구동계는 차량, 모터 사이클, 또는 선박일 수 있다. The driven system may be a vehicle, a motorcycle, or a ship.
이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부도면 도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동 장치가 도시되어 있다. 1 shows a driving device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구동 장치는, 전자석 액츄에이터(100), 전력발생계(200), 축전지(300) 및 전원공급계(도시생략)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the driving apparatus of the present invention includes an
상기 전자석 액츄에이터(100)는 플레밍의 왼손 법칙에 의해 영구자석(130,132)에 의한 자계와 코일(170)의 전류밀도에 의한 전자 반발력에 의해 상기 코일(170)과 일체화된 가동자(160)를 직선 왕복운동시키고, 상기 코일(170)과 일체화된 가동자(160)의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계(400)를 구동시킨다. The
상기 전력발생계(200)는, 상기 전자석 액츄에이터(100)의 일측에 배치되는 코일 회로(210)를 포함하고, 상기 가동자(160)의 일단에 설치되는 영구자석(220)을 포함한다. 따라서, 상기 가동자(160)의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구자석(220)이 상기 코일 회로(210)의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로(210)에 기전력을 유도하게 된다. The
상기 축전지(300)에는 상기 전력발생계(200)에서 생성된 전력이 축전된다. 도면에 도시된 예에 있어서, 상기 전력발생계(200)에서 생성된 전력은 커패시터(310)를 통해 상기 축전지(300)에 축전된다. 상기 축전지(300)는 외부로부터 별도로 재충전이 가능한데, 상기 전력발생계(200)에서 생성된 전력이 축전되므로 축전지(300)의 시용시간 즉, 유효 방전시간을 연장시킬 수 있다. The power generated by the
상기 전원공급계는, 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 공급하기 위한 것으로서, 상기 축전지(300)와 별도로 구비될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 축전지(300)의 전력을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 축전지(300)는 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 공급하기 위한 전원공급계의 역할을 겸하여 수행하게 된다. The power supply system is for supplying current to the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 축전지(300)로부터 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계(500)를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 전류 제어계(500)는 상기 코일(170)에 인가되는 전류의 방향이 상기 전자석 액츄에이터(100)의 가동자(160)가 도면상 하단에 있을 때와 상단에 있을 때, 서로 반대방향으로 흐르도록 제어함으로써 상기 가동자(160)를 양방향으로 작동(왕복 이동)시킬 수 있게 된다. In addition, as illustrated in FIG. 1, a
이와는 달리, 상기 코일(170)에 흐르는 전류가 항상 한쪽 방향으로만 흐르도록 할 수도 있다. 이 경우에는 상기 가동자(160)를 한쪽 방향으로만 이동시키는 힘을 발생하게 된다. 가동자(160)를 반대쪽으로 이동시키기 위해서는 별도의 수단을 필요로 하게 된다. Alternatively, the current flowing through the
상기 피구동계(400)는 본 발명에 따른 구동 장치를 통해 구동할 대상이 되는 것으로서, 상기 가동자(160)의 직선 왕복 운동을 그대로 받아 구동되거나 또는 가동자(160)의 직선 왕복 운동을 회전 운동 등, 다른 운동으로 변환시켜 구동할 수 있다. The driven
도 1에는 매우 간단한 구조의 피구동계(400)에 대한 일례가 모식적으로 도시되어 있는 바, 예시된 피구동계(400)는 가동자(160)의 직선 왕복 운동에 의해 가동자(160) 단부의 피스톤(410)이 실린더(420)내에서 이동하여 공기를 압축시키는 압 축실린더이다. An example of a driven
여기서, 상기 피구동계(400)인 압축실린더에는 피스톤(410)에 편향력을 제공하는 탄성수단(430)이 부가되어 있다. 이는, 상기 코일(170)에 흐르는 전류가 항상 한쪽 방향으로만 흐르도록 하여 상기 가동자(160)에 공기를 압축하는 방향으로만 작동력이 제공되는 경우, 공기를 압축한 이후 상기 탄성수단(430)에 의해 가동자(160)가 본래 위치로 복귀되도록 한 것을 예시하고 있는 것이다. 따라서, 상기 코일(170)에 전류가 흐르면 가동자(160)의 피스톤(410)이 상기 탄성수단(430)을 압축시키면서 하향 이동하여 공기를 압축.토출시키고, 다시 전류를 차단하면 상기 탄성수단(430)의 복원력에 의해 피스톤(410) 및 가동자(160)가 상승.복원하게 된다. Here, an
만일, 전술한 바와 같이, 상기 축전지(300)로부터 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계(500)가 구비된 경우에는, 상기 가동자(160)의 피스톤(410)이 공기를 압축시킨 다음, 코일(170)에 흐르는 전류의 방향을 반대로 전환시키면 가동자(160)를 반대방향으로 이동시키는 힘이 작용하게 됨으로써, 가동자(160)를 복원시키기 위한 상기 탄성수단(430)과 같은 수단이 없어도 된다. If, as described above, the
첨부도면 도 2a 및 도 2b는, 도 1의 전자석 액츄에이터 부분을 상세하게 나타내는 것으로서, 도 2a는 요부 확대 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A 단면도이다. 2A and 2B show the electromagnet actuator part of FIG. 1 in detail, FIG. 2A is an enlarged sectional view of a main part, and FIG. 2B is a sectional view A-A of FIG. 2A.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전자석 액츄에이터(100)는, 자성 체로 이루어져서 반경방향으로 서로 일정간격을 유지하여 동심으로 배치되는 내통(110)과 외통(120)이 구비된다. As shown in FIGS. 2A and 2B, the
영구자석은, 내측 영구자석(130) 및 외측 영구자석(132)으로 이루어지며, 상기 내측 영구자석(130)은 상기 내통(110)의 외면에 접하여 설치되고, 상기 외측 영구자석(132)은 상기 외통(120)의 내면에 접하여 설치되어 서로 일정 간격을 유지하여 배치된다. The permanent magnet is composed of an inner
상기 내통(110)과 외통(120)의 양단부는 제1,2단부판(140,150)으로 막음된다. 상기 제1,2단부판(140,150)은 상기 내통(110)과 외통(120)에 용접등의 방법으로 결합된다. 이러한 제1,2단부판(140,150)은 자성체로 이루어져서 상기 내통(110)과 외통(120) 사이에 자계가 원활히 흐를 수 있도록 유도하는 역할을 한다. Both ends of the
상기 가동자(160)는, 가동환(162), 연결축(164), 연결판(166) 및 이동축(168)을 포함한다. The
상기 가동환(162)은, 비자성체로 이루어지며, 상기 내측 영구자석(130)과 외측 영구자석(132) 사이에 축방향으로 직선 이동이 가능하게 설치된다. The
상기 연결축(164)은 상기 가동환(162)으로부터 수개가 연장되어 상기 제1단부판(140)을 통과한다. The connecting
상기 연결판(166)은 상기 연결축(164)들의 단부를 연결한다. The connecting
상기 이동축(168)은, 상기 연결판(166)의 중앙으로부터 연장되며, 상기 내통(110)의 내측에 직선이동이 가능하게 설치된다. 따라서, 상기 이동축(168)은 상기 가동환(162)의 운동에 의해 축방향으로 직선 이동하여 실질적으로 상기 피구동계(400)를 동작시킨다. The moving
또, 상기한 연결판(166)에는 상기한 전력발생계(200)의 영구자석(220)이 설치된다. In addition, the
그리고, 상기 가동환(162)의 일단부에는 코일(170)이 설치되어 있다. The
이와 같은 본 발명의 구동 장치에 있어서, 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류제어계(500)를 통하여 전류를 인가하면, 상기 영구자석(130,132)에 의한 자계와 코일(170)의 전계에 의해 코일(170)에 축방향으로 이동되려는 힘이 작용하고, 그에 따라 코일(170)이 가동환(162)과 함께 축방향으로 이동된다. In the driving device of the present invention as described above, when a current is applied to the
예를들어, 도 2a에 있어서, 상기 코일(170) 및 이것이 일체화된 가동자(160)가 하강되어 있는 상태에서 상기 코일(170)에 도 2a의 좌측 도면에 표시된 것과 같은 방향으로 전류를 흘려주면, 상기 코일(170)은 상승되는 방향으로 힘을 받게 되어 코일(170) 및 가동자(160)가 축방향으로 상승된다. 또한, 도 2a의 우측도면에 표시된 것과 같이, 상기 코일(170)에 전술한 방향의 반대방향으로 전류를 흘려주면, 상기 코일(170)은 하강되는 방향으로 힘을 받게 되어 코일(170) 및 가동자(160)가 다시 축방향으로 하강된다. For example, in FIG. 2A, when the
상기와 같이 가동자(160)가 축방향으로 왕복운동함에 따라 가동자(160)의 이동축(168)에 연결된 피구동계(400)가 동작되는 한편, 가동자(160)의 연결판(166)에 설치된 영구자석(220)이 코일회로(210) 내부를 왕복하므로 코일회로(210)에는 큰 기전력이 유도된다. As the
상기 코일회로(210)에 유도된 기전력은 커패시터(310)를 거쳐 축전지(300)에 충전되고, 축전지(300)의 전력은 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 공급된다. The electromotive force induced in the
이와 같이, 본 발명의 구동 장치에 있어서는, 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 의한 가동자(160)의 운동으로 피구동계(400)를 동작시키는 한편, 전력발생계(200)를 통해 전력을 생산하여 이를 축전할 수 있으므로, 에너지 효율이 향상되고 축전지(300)의 사용시간을 획기적으로 연장시킬 수 있게 된다. 그에 따라, 축전지(300)의 재충전 간격이 넓어져서 축전지(300)를 자주 재충전해 주지 않아도 된다. As described above, in the driving device of the present invention, the driven
첨부도면 도 3은 본 발명의 구동 장치를 차량이나 선박 등의 엔진 대용으로 적용한 예를 나타낸다. 즉, 차량이나 선박이 전술한 피구동계(400)인 경우를 나타내는 것이다. FIG. 3 shows an example in which the driving device of the present invention is applied to an engine as a vehicle or a ship. That is, it shows the case where the vehicle or the ship is the driven
도 3에 도시된 예에서는, 전자석 액츄에이터(100)와 전력발생계(200)가 3개이상 병렬적으로 설치된다. 이와 같이, 병렬적으로 설치된 각 전자석 액츄에이터(100)의 가동자(160)들은 크랭크 기구(600)에 연결됨으로써, 상기 크랭크 기구(600)에 의해 가동자(160)들의 직선 왕복 운동이 회전운동으로 변환되어 피구동계에 회전동력을 전달하게 된다. In the example shown in FIG. 3, three or
도 3에 도시된 예에서, 상기 크랭크 기구(600)는 구체적으로, 크랭크축(610), 그리고 상기 크랭크축(610)과 상기 가동자(160)의 이동축(168)을 연결하는 컨넥팅 로드(620)를 포함한다. In the example shown in FIG. 3, the
상기 크랭크축(610)은 자동차의 바퀴 또는 선박의 스크류에 동력연결된 플라이휠(630)을 회전구동시키거나 직접 동력전달장치에 연결되게 된다. The
이와 같이 3개 이상의 구동 장치를 크랭크기구(600)로써 연결하는 경우에는, 상기 가동자(160)에 일방향의 작동력만이 제공되어도 좋다. 즉, 도 3에서 가동자(160)가 상승되는 방향(컨넥팅 로드(620)를 위로 끌어당기는 방향)으로만 힘이 작용되도록 하여도 되고, 그렇지 않으면 하강되는 방향(컨넥팅 로드(620)를 아래로 미는 방향)으로만 힘이 작용되도록 하여도 된다. 예를들면, 일반적인 엔진에서 실린더의 폭발행정에 대응하여 순차적으로 전류를 인가하는 방식과 같이 코일(170)에 순차적으로 전류를 인가하면 각각의 전자석 액츄에이터(100)의 가동자(160)가 크랭크축(610)에 순차적으로 힘을 가하게 된다. 상기한 코일(170)에 전류를 인가하는 시점은 가동자(160)가 행정의 상사점 또는 하사점에 있을 때 인가하며, 크랭크축의 배열 각도(예, 120도 각도 3개, 180도 각도 4개, 90도 각도 4개 등)에 따라서 한 번에 하나의 코일(170)에, 또는 한 번에 두 개 이상의 코일(170)에 전류를 인가할 수도 있다. Thus, when connecting three or more drive devices with the
도 3에 있어서, 분배기(510, Distributor)는 축전지(300)로부터 상기 각각의 코일(170)에 순차적으로 전류를 인가하는 역할을 수행한다. 예를들어, 제1,4번째 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 동시에 전류를 인가하고, 다시 제2,3번째 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 인가할 수 있고, 그렇지 않으면 제1번째→제3번째→제4번째→제2번째 등의 순서로 일회에 하나의 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 인가할 수도 있는 등, 다양한 방법으로 적용할 수 있다. In FIG. 3, a
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 크랭크 기구(600)의 크 랭크 축(610) 일단부에 발전기(640)를 더 구비할 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 3, the present invention may further include a
상기 발전기(640)에서 발전된 전력은 상기 커패시터(310)를 통하여 상기 축전지(300)에 충전되게 된다. Power generated by the
상기 전자석 액츄에이터(100)에 의해 차량 등 피구동계(400)를 구동하는 힘에 비해, 상기 전력발생계(200)의 영구자석(220)을 움직이는데 필요한 힘 및 상기 발전기(640)를 구동하는데 소요되는 힘은 매우 미미하다고 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 매우 적은 힘에 의해 큰 전력을 생산할 수 있는 구조를 가지므로 에너지 효율을 극대화 할 수 있다. Compared to the driving force of the driven
한편, 종래의 전기 차량에서는 배터리의 전력을 이용하여 모터를 구동시키고, 모터의 회전에 의해 바퀴를 회전시키는 원리를 가지고 있다. On the other hand, the conventional electric vehicle has a principle of driving the motor using the power of the battery, and rotating the wheel by the rotation of the motor.
상기 모터는 코일에 전류를 흘려 자계를 형성하며, 자계의 극성으로 회전자와 고정자 사이의 반 극성의 힘으로 회전자를 회전시키는 원리를 가진다. The motor forms a magnetic field by applying current to the coil, and has a principle of rotating the rotor by a force of half polarity between the rotor and the stator with the polarity of the magnetic field.
예컨대, 차량 등의 피구동계를 구동하기 위하여는 회전운동을 이끌어내야 하는데, 상기한 모터는 회전자의 회전운동을 직접 이끌어 낼 수 있는 장점이 있다. For example, in order to drive a driven system such as a vehicle, a rotational motion must be derived. The motor has an advantage of directly inducing a rotational motion of the rotor.
반면에, 모터는 고정자와 회전자가 자계가 흐를 수 있도록 자성체로 이루어져야 할 뿐만 아니라, 자성체들이 어느 정도 자기화가 진행되면 그 이상 전류를 세게 해도 자기화가 진행되지 않는 '자기포화상태'에 이르게 되고, 자기포화상태에서는 전류를 계속해서 증가시켜도 일정 한도 이상의 힘을 얻을 수가 없다. 따라서, 종래의 전기 자동차는 가솔린이나 디젤 연료를 사용하는 내연기관에 비해 견인력과 등판능력이 많이 떨어지며 속도도 낮을 수 밖에 없었다. On the other hand, the motor not only has to be made of a magnetic material so that the stator and the rotor can flow magnetic fields, but when the magnetic materials are magnetized to some extent, the magnetization reaches a 'magnetic saturation state' in which the magnetization does not proceed even if the current is increased. In saturation, even if the current is continuously increased, a force beyond a certain limit cannot be obtained. Therefore, the conventional electric vehicle is much lower in traction and climbing capacity than the internal combustion engine using gasoline or diesel fuel, but also has a low speed.
상기와 같이 더 큰 힘과 더 큰 속도를 얻기 위해서는 자성체의 포화문제를 해결하여야 하고, 그러기 위해서는 자성체의 크기가 커져야 하기 때문에 모터의 크기는 차량이나 선박에 탑재할 수 없을 정도로 훨씬 커져야 하고 무게 또한 훨씬 무거워지게 된다. 즉, 최적화라는 측면에 있어서, 기존의 모터는 힘과 속도에 한계가 있는 것이다. As mentioned above, in order to obtain a higher force and a higher speed, the saturation problem of the magnetic material has to be solved. In order to do so, the size of the magnetic material has to be increased, so the motor size has to be much larger than that of a vehicle or a ship, and the weight is much higher. It becomes heavy. In other words, in terms of optimization, the existing motor is limited in power and speed.
그러나, 본 발명에 따른 전자석 액츄에이터(100)는 자계가 형성되어 있는 공간에 전류를 직각방향으로 흘려주어 힘 즉,
(J: 전류 밀도, B: 자속 밀도)를 얻는 원리를 가진다. However, the
(J: current density, B: magnetic flux density).
즉, 본 발명의 전자석 액츄에이터(100)는, 전계와 자계에서 발생되는 힘을 이용하게 되므로, 영구자석에 의한 자계는 전술한 바와 같이 자성체의 포화 문제가 발생하지만, 본 발명의 전자석 액츄에이터(100)는 코일(170)에 흘려주는 전류의 양이 바로 힘으로 전환되는 시스템이므로, 코일(170)에 전류를 많이 흘려주면, 그 만큼 큰 힘을 얻을 수 있는 것이다. That is, since the
따라서, 본 발명의 전자석 액츄에이터(100)에서는 전자력이 미치는 곳의 자성체의 포화문제를 생각할 필요없이, 단지 코일(170)의 권수를 많이 감아주고, 전류의 세기를 크게 하기만 하면 더욱 큰 힘을 얻을 수 있으므로, 그 크기와 무게를 대폭적으로 줄일 수 있게 된다. Therefore, in the
그러면서도, 본 발명은 전자석 액츄에이터(100)의 작동에 따라 영구자석(220)이 코일회로(210) 내부를 왕복운동하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 축전지에 충전하는 시스템으로 이루어진다. Yet, according to the present invention, the
따라서, 본 발명을 차량이나 선박 등에 적용하는 경우, 종래의 화석연료에 의한 기관에 비해 유해가스 배출의 문제가 없고, 종래의 전기 차량에 비해서는 힘과 속도 및 무게 등의 한계를 극복할 수 있고, 축전지의 사용시간도 극대화할 수 있어 종래의 전기 차량 등에 비해 주행거리를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 소음도 거의 없는 구동 장치를 제공할 수 있게 된다. Therefore, when the present invention is applied to a vehicle, a ship, or the like, there is no problem of harmful gas emission compared to an engine by conventional fossil fuel, and it is possible to overcome the limitations of force, speed, weight, and the like compared to the conventional electric vehicle. In addition, it is possible to maximize the use time of the battery, it is possible to significantly improve the mileage compared to the conventional electric vehicle, it is possible to provide a drive device with little noise.
이와 같은 본 발명의 구동 장치는, 차량 뿐만 아니라, 모터 사이클, 선박 등, 전기를 이용하여 일정시간동안 계속해서 동력을 얻어야 하는 부분에 쉽게 적용할 수 있고, 그 효율도 매우 크다고 할 것이다. Such a driving device of the present invention can be easily applied not only to a vehicle but also to a part that needs to be continuously powered for a predetermined time by using electricity such as a motorcycle, a ship, and the like, and the efficiency thereof is very large.
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
또한, 본 명세서에서 전자석 액츄에이터는 도면에 도시되어 있는 형태의 것을 기준으로 설명하였으나, 반드시 도면에 도시된 형태에만 한정되는 것은 아니고, 영구자석에 의한 자계와 코일의 전류밀도에 의한 전자 반발력에 의해 상기 코일과 일체화된 가동자를 직선 왕복운동시키는 것이면 족하다. In the foregoing description, specific embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings have been described in detail, but this is only an example and the protection scope of the present invention is not limited thereto. In addition, the embodiments of the present invention as described above can be variously modified and equivalent other embodiments by those of ordinary skill in the art within the technical spirit of the present invention, such modifications and equivalent other embodiments are It goes without saying that it belongs to the appended claims of the invention.
In addition, the electromagnet actuator in the present specification has been described with reference to the form shown in the drawings, but is not necessarily limited to the form shown in the drawings, the magnetic field by the permanent magnet and the electromagnetic repulsive force by the current density of the coil It is sufficient to linearly reciprocate the mover integrated with the coil.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 장치는, 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 힘과 속도가 향상된 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 장점이 있다. As described above, the drive device according to the present invention, by supplying electricity to the electromagnet actuator to drive the mechanical drive with improved force and speed, by producing and charging a separate power by its mechanical drive operation, Maximize the use time of the battery, there is no pollution and has the advantage of quiet operation.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040008964A KR100670994B1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Driving apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040008964A KR100670994B1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Driving apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050080826A KR20050080826A (en) | 2005-08-18 |
KR100670994B1 true KR100670994B1 (en) | 2007-01-18 |
Family
ID=37267551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040008964A KR100670994B1 (en) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Driving apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100670994B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100760138B1 (en) * | 2004-12-06 | 2007-09-18 | 김영태 | Electric generator and experiment using high density of the same magnetic pole |
KR101036578B1 (en) * | 2010-09-20 | 2011-05-24 | 안준범 | Stimulus device using micro-current |
-
2004
- 2004-02-11 KR KR1020040008964A patent/KR100670994B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050080826A (en) | 2005-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2255232C2 (en) | Device including internal combustion engine, use of such device, and vehicle | |
KR950005358B1 (en) | Electromagnetically powered engine apparatus and method | |
US8344560B2 (en) | Magnetically actuated reciprocating motor and process using reverse magnetic switching | |
US8324763B2 (en) | Magnetically actuated reciprocating motor and process using reverse magnetic switching | |
US20060131887A1 (en) | Magnetically actuated reciprocating motor and process using reverse magnetic switching | |
JP2013531966A (en) | Magnetically actuated reciprocating motor and reverse magnetic switching process | |
US20150091395A1 (en) | Electro-mechanical Reciprocating Magnetic Piston Engine | |
US20150091479A1 (en) | Electric Vehicle Propulsion System Using Magnetic Piston Engine | |
US20140111035A1 (en) | Magnetically Actuated Reciprocating Motor and Process Using Reverse Magnetic Switching | |
CN102418597B (en) | Small-size light-weight linear generator system possessing double-stroke free piston motor | |
KR100670994B1 (en) | Driving apparatus | |
US8198761B1 (en) | Magnet drive motor | |
US8232690B2 (en) | Magnetic drive engine | |
US20130302181A1 (en) | Zero emissions pneumatic-electric engine | |
CN103321739A (en) | Four-stroke linearly started generator | |
KR20060029651A (en) | A magnetic force engine | |
EP1077318A1 (en) | Power generator | |
TW201623792A (en) | Magnetic power mechanism | |
TWM502288U (en) | Magnetic moving mechanism | |
KR20100049714A (en) | The electric drive engine which uses the electromagnet | |
CN114352407B (en) | Star-arranged transmission system and control method | |
KR20150051521A (en) | Apparatus for amplifying driving power of driving device using both attractive force and repulsive force of permanent magnets simultaneously | |
WO2008116258A1 (en) | Magnetic motor | |
JP2002027734A (en) | Electric engine | |
Ansari et al. | Design and fabrication of single cylinder solenoid engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120105 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |