KR101032375B1 - Energy saving system for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 에너지 저감 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy saving device for an automobile.
현대인의 생활에 있어 자동차는 이제 필수품이나 다름없을 정도로 널리 사용되고 있다. 자동차는 사람이 간편하게 빠른 시간 안에 먼 거리를 이동할 수 있도록 해 주는 편리한 수단이나, 자동차를 작동시키기 위하여 사용되는 화석 연료의 소비량, 자동차로부터 발생되는 환경 오염 물질, 이를 정화하기 위한 각종 설비 등을 생각할 때 지구의 자원을 고갈시키는 큰 원인 중 하나라는 점 역시 부인할 수 없는 사실이다. 그러나 상술한 바와 같이 현대인의 일상적인 사용 수단이 된 자동차의 사용량을 줄인다는 것은 생활 패턴을 완전히 바꾸지 않고서는 불가능한 일인 바, 자동차의 에너지 소비를 종래보다 줄임으로써 에너지를 절약하고자 하는 방향의 연구가 진행되어 오고 있다. 이러한 연구의 일환으로, 화석 연료의 소비를 줄이기 위해 연료 전지를 에너지원으로 하여 전기 모터를 구동원으로 하는 전기 자동차나, 기존의 화석 연료를 사용하는 엔진과 연료 전지를 사용하는 전기 모터를 모두 장착하고 조건에 따라 구동원을 선택적으로 사용하도록 하여 에너지 소비를 줄이는 하이브리드 자동차 등이 개발되어, 일부는 상용화 단계에 있다.In modern life, automobiles are now widely used as a necessity. The automobile is a convenient means that allows a person to easily travel in a long distance in a short time, the consumption amount of fossil fuel used to operate the automobile, environmental pollutants generated from the automobile, and various facilities for purifying the automobile It is also undeniable that it is one of the major causes of depletion of the earth's resources. However, as described above, it is impossible to reduce the amount of automobiles that have become a means of daily use for modern people without completely changing the pattern of life. Research on the direction of saving energy by reducing the energy consumption of automobiles Is coming. In order to reduce the consumption of fossil fuels as a part of this research, electric vehicles using fuel cells as energy sources and electric motors as driving sources, electric engines using existing fossil fuels and electric motors using fuel cells Hybrid vehicles that reduce energy consumption by selectively using driving sources according to conditions have been developed and some are in the commercialization stage.
상술한 바와 같은 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등은 구동원 자체가 기존의 자동차와 그 구조가 전혀 상이하기 때문에, 기존의 자동차에 일부 부품을 부가하거나 교체하는 정도로는 제작이 불가능하다. 따라서 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등을 사용하기 위해서는 기존 자동차를 폐기하고 새로 구입해서 사용하는 수밖에 없는데, 이는 개인에게 상당한 금전적 부담을 주는 것이 사실이다.Since the driving source itself of the electric vehicle, the hybrid car, and the like as described above is entirely different from that of the existing automobile, it can not be manufactured to such an extent as to add or replace some parts in the existing automobile. Therefore, in order to use an electric car or a hybrid car, it is necessary to dispose of the existing automobile and purchase a new one, which is a serious financial burden to the individual.
일반적으로 널리 사용되고 있는 기존의 자동차에 있어서, 에너지를 절감하기 위한 방법으로는 차량 관리나 운전 습관의 개선을 장려하는 등 사용자의 주의를 요구하는 방법이 있을 뿐이다. 따라서 기존의 자동차를 그대로 이용할 수 있으면서도 에너지를 절감할 수 있는 기술에 대한 요구가 꾸준히 있어 왔다.In conventional vehicles, which are generally used widely, there is only a way to reduce the energy required by the user, such as encouraging improvement of the vehicle management and driving habits. Therefore, there has been a steady demand for technologies that can use existing automobiles and save energy.
한편, 최초에는 자동차는 기계적인 부품들로만 구성되었으나, 기술의 발달과 함께 전기·전자 부품의 사용이 확대되고 있다. 예를 들어 자동차 각 부의 다양한 상태를 측정하는 센서나, 이러한 센서들로부터 입력받은 값을 사용하여 제어를 수행하는 MCU 등의 사용은 이제 모든 자동차에 일반적으로 사용되고 있는 전기·전자 부품들이다. 이와 같이 전기·전자 부품의 사용이 확대됨에 따라 자동차에서는 화석 연료의 사용으로 인한 에너지 소비가 이루어질 뿐만 아니라, 전기 에너지의 소비 또한 전체적인 자동차에서의 에너지 소비의 상당 부분을 구성하게 되었다.On the other hand, automobiles were initially composed of only mechanical parts, but with the development of technology, the use of electric and electronic parts is increasing. For example, the use of sensors that measure various states of parts of an automobile, and MCUs that perform control using values input from such sensors are now electric and electronic components commonly used in all automobiles. As the use of electric and electronic components increases, not only the energy consumption due to the use of fossil fuel is consumed in automobiles, but the consumption of electric energy also constitutes a large part of the total energy consumption of the automobile.
그런데, 상술한 바와 같이 자동차에서의 에너지 소비를 절감하기 위한 연구는 대부분 화석 연료를 대체하는 대체 에너지 개발에 집중되어 있는 바, 상술한 바와 같이 일반적인 기존의 자동차에서 이루어지고 있는 전기 에너지의 소비를 절감 하고자 하는 연구는 그리 활발하지 않은 실정이다.However, as described above, studies for reducing energy consumption in automobiles are mostly focused on the development of alternative energy for replacing fossil fuels. As described above, in order to reduce the consumption of electric energy in general automobiles The research we are trying to do is not very active.
자동차에서의 에너지 소비를 절감하고자 하는 기술들은 물론 다양한 분야에 있어 개시되어 왔다. 상술한 바와 같이 자동차의 구동원 자체를 개선함으로써 에너지 소비를 줄이고자 하는 연구는 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 개발로 이어졌으며, 한국특허등록 제0292857호("영구자석을 이용한 엔진"), 한국특허공개 제2005-0089726호("내연기관의 연소 효율 증대 장치") 등과 같은 다양한 분야에 걸친 기술들이 개시되어 있다. 또한 이외에도 다음과 같은 다양한 기술들이 있다.Techniques for reducing energy consumption in automobiles have been disclosed in various fields as well. As described above, research to reduce energy consumption by improving the driving source itself of an automobile led to the development of electric vehicles and hybrid vehicles, and Korean Patent Registration No. 0292857 ("Engine using permanent magnets & 2005-0089726 ("Device for increasing the combustion efficiency of an internal combustion engine"), and the like. There are also a number of other technologies, including:
일반적인 자동차 에너지 절감 기술 중 하나로는, 현재 대부분의 자동차에 장착되는 공조 시스템에서의 효율을 개선함으로써 자동차 전체적인 에너지 소비 효율을 개선하고자 하는 기술이 있다. 이러한 기술들은 한국특허공개 제2008-0026738호("증발기"), 한국특허공개 제2009-0022204호("일체형 축냉 열교환기") 등과 같이 공조 시스템 자체 또는 각 부, 또는 제어 방법 등 매우 폭넓은 분야에서 다양한 연구가 이루어지고 있다.One of common automotive energy saving technologies is to improve the efficiency of the overall energy efficiency of automobiles by improving efficiency in air conditioning systems currently installed in most automobiles. These technologies are widely used in various fields such as the air conditioning system itself or each part or control method such as Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0026738 ("Evaporator") and Korean Patent Laid-Open Publication No. 2009-0022204 ("Integrated Cooling Heat Exchanger" .
또한, 일반적으로 자동차에는 축전지가 구비되어 있어 축전지로부터 전기 에너지를 뽑아 사용하되, 자동차가 구동함에 따라 바퀴 축이 회전하면서 발생되는 운동 에너지를 사용하여 발전을 하고 이를 축전지에 저장함으로써, 축전지가 지속적으로 재충전되도록 하고 있다. 이러한 축전지로의 충전 방법이나 장치의 개선을 통해 자동차 에너지 소비 효율을 개선하고자 하는 기술의 일환으로, 한국특허등록 제 0236226호("차량의 밧데리 충전 방법 및 장치"), 한국특허공개 제2008-0034324호("보조배터리를 구비한 자동차 충전 시스템") 등이 있다.Generally, a car is provided with a battery, and electric energy is extracted from the battery. When the car is driven, kinetic energy generated by the rotation of the wheel shaft is used to generate electricity and stored in the battery. Recharging. As a technique for improving the efficiency of energy consumption of automobiles by improving the charging method and apparatus of such batteries, Korean Patent Registration No. 0236226 ("Vehicle Battery Charging Method and Apparatus"), Korean Patent Laid-Open Publication No. 2008-0034324 ("Vehicle charging system with auxiliary battery").
자동차가 구동됨에 따라 바퀴 축에서 발생하는 회전을 이용하여 축전지를 충전시키는 것과 같이, 자동차의 구동에 의해 발생되는 현상을 이용하여 에너지를 재활용하고자 하는 기술도 다양한 분야에 걸쳐 개시되어 있다. 한국특허공개 제1999-0046347호("차량제동과 진동시에너지활용구동 장치")에서는, 차량 제동과 차량 상하진동시 소멸운동에너지를 유압에너지 형태로 변환 저장하여 차량의 보조동력장치로 활용하는 기술을 개시하고 있다. 자동차 자체의 에너지 소비 효율 개선과는 관계가 없으나, 한국특허공개 제2006-0068016호("자동차의 주행 압력과 풍력을 이용한 복합 대체 에너지발전 및 재활용 시스템")에서는 미적 조형물 겸용 풍차나 가로등, 제설 제빙용 히터를 설치하고, 자동차의 도로 주행시 버려지는 미활용 에너지로서 차량의 관성에너지와 도로면에 접하는 주행 하중의 압력 에너지 등의 역학적 에너지를 회수 주동력원으로 재활용하여 가압 압축된 공기로 터빈을 돌려 별도의 에너지가 필요 없는 환경 친화적인 방법으로 전력을 생성 저장하도록 하는 에너지 절약형 도로 시설에 대한 기술을 개시하고 있다. 또한, 한국특허공개 제2004-0038923호("자동차 에너지 재활용 장치")에서는 자동차를 제동하려고 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 페달 위에 설치된 전류 공급 스위치가 동시에 밟혀 엔진축과 벨트로 연결된 다른 회전부를 구동시켜 재활용이 가능한 동력이 얻어지게 되도록 하는 기술을 개시하고 있다.BACKGROUND ART [0002] Techniques for recycling energy using a phenomenon generated by driving an automobile, such as charging a battery using rotation generated in a wheel axis as the automobile is driven, are also disclosed in various fields. In Korean Patent Application Publication No. 1999-0046347 ("Vehicle braking and energy-driven driving device for vibration"), a technique of converting braking energy and extinction kinetic energy into vehicular braking energy and converting it into hydraulic energy form, . However, in Korean Patent Publication No. 2006-0068016 ("Combined Alternative Energy Generation & Recycling System Using Wind Pressure and Driving Pressure of an Automobile"), a windmill, street lamp, As the unused energy to be discharged from the road on the road of the automobile, the mechanical energy such as the inertia energy of the vehicle and the pressure energy of the traveling load contacting the road surface is recycled as the main power for recovery and the turbine is rotated by the pressurized compressed air. Discloses an energy saving road facility that generates and stores electric power in an environmentally friendly manner that does not require energy. In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0038923 ("Automobile Energy Recycling Apparatus"), when the brake pedal is pressed to brake the vehicle, the current supply switch provided on the brake pedal is simultaneously depressed to drive another rotation portion connected to the engine shaft and the belt, So that a possible power can be obtained.
상술한 바와 같이 자동차에서의 에너지 소비 효율을 개선시키기 위한 매우 다양한 기술들이 개시되어 있다. 그런데, 상술한 바와 같이 구동원 자체의 구조를 변경하는 것은 실제로 적용함에 있어 상당한 금전적 부담이 되는 문제가 있다. 또한 현재 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 연구가 대대적으로 이루어지고 있음에도 불구하고, 종래의 화석 연료를 사용하는 자동차와 비교했을 때 충분한 성능을 얻기 매우 어렵다는 문제점이 있어, 아직도 많은 연구가 필요한 실정이다. 또한, 공조 시스템 등과 같이 자동차 내부 시스템 일부의 효율을 개선하는 기술의 경우에도, 역시 마찬가지로 기업 차원에서 신차 개발에 적용할 수 있는 수준의 것으로, 개인이 기존의 자동차에 부품 일부를 교환해서 적용하기에는 어려움이 있는 기술이 대부분인 것이 사실이다.As described above, a great variety of techniques for improving energy consumption efficiency in automobiles are disclosed. However, as described above, there is a problem that changing the structure of the driving source itself causes a considerable financial burden in actual application. In spite of the fact that researches on electric vehicles and hybrid vehicles have been widely carried out, there is a problem that it is very difficult to obtain sufficient performance as compared with a conventional vehicle using fossil fuels. Also, in the case of a technique for improving the efficiency of a part of an internal system of an automobile such as an air conditioning system, it is also applicable to the development of a new car at an enterprise level, and it is difficult for an individual to replace a part of an existing automobile It is true that most of these technologies are.
마지막으로, 자동차 주행 시 발생되는 현상을 이용해서 에너지를 재활용하는 기술로, 이미 기존의 자동차에 구현되어 있는 축전지 충전 기술 외에는, 실질적으로 에너지 절감 효과가 그리 크지 않은 실정이다.Lastly, the energy saving effect is not substantial except for the battery charging technology already implemented in the existing automobile.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동차 주행 시 발생되는 바퀴 축의 회전을 이용하여, 바퀴 축에 영구자석을 구비시키고 바퀴 축 둘레에 전자석을 구비시킴으로써, 영구자석 및 전자석 간의 미는 힘을 이용하여 회전력을 발생시킴과 동시에, 바퀴 축에 유도전류를 발생시키는 전력회수장치를 구비하여 축전지에 전기 에너지를 저장할 수 있도록 함으로써, 바퀴 축에 회전력을 부여하면서도 전기를 생산하고, 더 나아가서는 자기장에 의한 회전력을 이용하여 자동차를 구동하도록 함으로써, 자동차의 전체적인 에너지 소비를 절감하는, 자동차용 에너지 저감 장치를 제공함에 있다. 본 발명의 다른 목적은, 바퀴 축 둘레에 구비된 전자석이 자기 베어링 역할 역시 수행함으로써 마찰로 소비되는 에너지를 절감할 수 있도록 하는, 자동차용 에너지 저감 장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of controlling a vehicle, which comprises providing a permanent magnet on a wheel axis, By providing an electromagnet, a power recovery device that generates a rotational force by using the pushing force between the permanent magnet and the electromagnet and generates an induced current in the wheel axis is provided so that electric energy can be stored in the battery, And further, by driving the automobile by using the rotational force by the magnetic field, the energy consumption of the automobile is reduced. It is another object of the present invention to provide an energy saving device for an automobile which can reduce the energy consumed by friction by the electromagnet provided around the wheel axle also acting as a magnetic bearing.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치는, 자동차용 에너지 저감 장치(100)에 있어서, 원통 형상으로 형성되어 자동차의 바퀴 축(200) 둘레에 구비되며, 외측에 다수 개의 영구자석(111)이 방사상 및 등간격으로 배치되되, 상기 영구자석(111)들은 N극과 S극이 교대로 배치되는 회전부(110); 원통 형상으로 형성되어 상기 회전부(110)의 외측에 상기 회전부(110)와 동일 중심을 가지도록 구비되며, 내측에 다수 개의 전자석(121)이 방사상 및 등간격으로 배치되고, 일측에 상기 영구자석(111)의 자기장을 감지하는 자기장 센서(122)가 배치되어 이루어지는 고정부(120); 자동차의 축전지(300)와 전기적으로 연결되며, 상기 고정부(120)와 연결되어 상기 자기장 센서(122)에서 감지되는 자기장의 세기 및 극성에 따라 상기 전자석(121)에 인가되는 전류를 제어하는 전력조절부(130); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an energy-saving device for an automobile, the energy-saving device for an automobile having a cylindrical shape and being provided around a wheel axis of an automobile, The
이 때, 상기 전력조절부(130)는 어느 하나의 상기 영구자석(111) 및 상기 바퀴 축(200)의 중심점으로부터 상기 영구자석(111)을 지나는 반경 방향으로의 연장선상에 배치된 상기 전자석(121)이 서로 같은 극을 가지도록 전류를 인가하되, 상기 바퀴 축(200)의 회전 속도에 따라 상기 영구자석(111) 및 상기 전자석(121)에 인가되는 전류의 방향을 전환시키는 것을 특징으로 한다.The
또한 이 때, 상기 전력조절부(130)는 전류를 반복적으로 제공 또는 전환하는 스위칭 소자를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 스위칭 소자는 GTO 소자 또는 IGBT 소자인 것이 바람직하다.In this case, the
또한, 상기 자동차용 에너지 저감 장치(100)는 자동차가 전진 주행 시 상기 바퀴 축(200)의 회전에 의하여 발생되는 유도 전류가 상기 축전지(300)로 충전되도록 하는 전력회수부(140); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 자동차용 에너지 저감 장치(100)는 상기 영구자석(111) 및 상기 전자석(121)의 개수가 동일하게 구비되는 것이 바람직하다.It is preferable that the number of the
본 발명에 의하면, 자기장을 이용하여 회전력을 얻어 자동차가 구동되도록 함으로써 연료의 소비를 줄일 수 있어 에너지를 크게 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, by using a magnetic field to obtain a rotational force, the automobile is driven, whereby the consumption of fuel can be reduced and the energy can be greatly reduced.
또한 본 발명에 의하면, 자동차 주행 시 바퀴 축의 회전을 이용하여 발전을 하고 이로써 생산된 전기를 축전지에 저장하던 종래의 시스템을 보다 개선하여 에너지 소비량을 더욱 절감하는 효과가 있다. 이러한 효과에 대하여 보다 상세히 설명하자면, 본 발명의 장치를 구동하는 데에는 본 발명의 장치에 의해 생산된 전기를 이용하게 되는데, 이와 같이 자기장을 이용하여 전류를 발생시키는 과정에서 자동차 바퀴 축 및 외곽 축의 마찰계수가 0에 가까워지게 되어, 즉 본 발명의 장치가 전류를 발생시킬 뿐만 아니라 자기 베어링 역할까지 할 수 있게 되는 바 마찰로 인한 에너지 소비를 크게 줄일 수 있게 된다. 즉 궁극적으로는 자동차 시스템 전체로 보았을 때 에너지 소비량을 크게 낮출 수 있게 되는 것이다.In addition, according to the present invention, there is an effect of further reducing the energy consumption by further improving the conventional system of generating electric power by using the rotation of the wheel axle when driving a vehicle and storing the generated electricity in a battery. In order to drive the device according to the present invention, electric power produced by the device of the present invention is used. In the process of generating electric current by using the magnetic field, friction of the vehicle wheel shaft and the outer shaft shaft The coefficient approaches zero, that is, the device of the present invention not only generates a current but also can serve as a magnetic bearing, so that energy consumption due to friction can be greatly reduced. In other words, ultimately, the energy consumption of the entire vehicle system can be greatly reduced.
또한 본 발명에 의하면, 기존의 자동차에 본 발명의 장치를 채용하기가 수월하여, 호환성 및 사용자 편의성이 극대화되는 효과 또한 있다. 특히 본 발명의 장치를 채용하는 데에는 큰 비용이 들지 않고, 또한 기존의 자동차를 그대로 활용할 수 있기 때문에, 경제적으로도 매우 유리한 효과가 있다.Further, according to the present invention, it is easy to employ the apparatus of the present invention in an existing automobile, thereby maximizing compatibility and user convenience. Particularly, the apparatus of the present invention does not require a large cost, and since an existing automobile can be utilized as it is, there is an economically advantageous effect.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 자동차용 에너지 저 감 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an energy saving device for an automotive vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 구성을 간략하게 도시한 것이며, 도 2는 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 바퀴축 부근 상세도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an energy saving device for an automotive vehicle according to the present invention, and FIG. 2 is a detailed view of the vicinity of a wheel axis of the energy saving device for a vehicle according to the present invention.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치(100)는 회전부(110), 고정부(120) 및 전력조절부(130)를 포함하여 이루어진다. 상기 회전부(110) 및 상기 고정부(120)는 자동차의 바퀴축(200)에 구비되며, 상기 전력조절부(130)는 자동차의 축전지(300)와 연결된다. 여기에, 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치(100)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 전력회수부(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 전력회수부(140)는 자동차가 전진 주행 시 상기 바퀴 축(200)의 회전에 의하여 발생되는 유도 전류가 상기 축전지(300)로 충전되도록 하는데, 이는 일반적인 자동차의 축전지(300) 충전 장치를 그대로 사용하여 구현하여도 무방하다. 상기 전력회수부(140)에 의하여 회수된 전력은 상기 축전지(300)에 저장되며, 상기 전력조절부(130)는 이를 이용하여 상기 자동차용 에너지 저감 장치(100)의 구동 전력을 더 확보할 수 있게 된다.1 and 2, the automotive energy-saving
이하에서 본 발명의 핵심인 상기 회전부(110), 상기 고정부(120) 및 상기 전력조절부(130)의 구성에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of the
상기 회전부(110)는 원통 형상으로 형성되어 자동차의 바퀴 축(200) 둘레에 구비되며, 외측에 다수 개의 영구자석(111)이 방사상 및 등간격으로 배치된다. 이 때, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 영구자석(111)들은 N극과 S극이 교대로 배치되게 된다.The
상기 고정부(120)는 원통 형상으로 형성되어 상기 회전부(110)의 외측에 상기 회전부(110)와 동일 중심을 가지도록 구비되며, 내측에 다수 개의 전자석(121)이 방사상 및 등간격으로 배치된다. 또한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 고정부(120)는 상기 전자석(121)들과 더불어, 일측에 상기 영구자석(111)의 자기장을 감지하는 자기장 센서(122)가 배치되어 이루어지게 된다.The
이 때, 상기 영구자석(111) 및 상기 전자석(121)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 그 개수가 서로 동일하게 구비될 수도 있으며, 또는 (이후 다른 실시예인 도 4 등에 도시되어 있는 바와 같이) 그 개수가 동일하지 않게 구비될 수도 있다.In this case, the
상기 전력조절부(130)는 자동차의 축전지(300)와 전기적으로 연결되며, 상기 고정부(120)와 연결되어 상기 자기장 센서(122)에서 감지되는 자기장의 세기 및 극성에 따라 상기 전자석(121)에 인가되는 전류를 제어한다. 이 때, 상기 전력조절부(130)가 인가하는 전류에 따라 상기 전자석(121)에서 발생되는 자기장의 세기 및 극성이 변화하게 되며, 이에 따라 상기 영구자석(111)의 자기장과 상기 전자석(121)의 자기장 간의 작용에 의하여 운동이 발생하게 된다.The electric
상기 전력조절부(130)는, 어느 하나의 상기 영구자석(111) 및 상기 바퀴 축(200)의 중심점으로부터 상기 영구자석(111)을 지나는 반경 방향으로의 연장선상에 배치된 상기 전자석(121)이 서로 같은 극을 가지도록 전류를 공급함으로써, 상기 영구자석(111)과 상기 전자석(121) 간에 서로 밀어내는 힘이 발생되도록 한다. 보다 상세히 설명하자면, 상기 고정부(120)에 구비된 상기 자기장 센서(122)에서, 상기 회전부(110)의 회전에 따라 어느 하나의 상기 영구자석(111)의 자기장 세기 및 극성을 감지하게 되면, 상기 자기장 센서(122)에서 감지된 자기장 세기 및 극성에 따라 상기 전력조절부(130)에서는 상기 회전부(110)의 각 상기 영구자석(111)의 위치를 알 수 있게 된다. 이에 따라 상기 전력조절부(130)는 어느 하나의 상기 영구자석(111)과, 상기 바퀴 축(200)의 중심점으로부터 상기 영구자석(111)을 지나는 반경 방향으로의 연장선상에 배치된 상기 전자석(121)이 같은 극성을 가지도록 상기 전자석(121)에 전류를 인가할 수 있게 되는 것이다. 물론 상기 회전부(110)가 회전함에 다라 상기 영구자석(111)의 위치는 계속 바뀌므로, 상기 전력조절부(130)는 상기 바퀴 축(200)의 회전 속도에 따라 상기 영구자석(111) 및 상기 전자석(121)에 공급되는 전류의 방향을 전환시킨다. 상기 자기장 센서(122)에서 감지되는 자기장 세기 및 극성 값을 사용하여 그 위치를 계속 확인할 수 있는 바, 이를 이용하여 상기 전력조절부(130)에서의 전환 동작을 용이하게 구현할 수 있다.The
상기 전력조절부(130)에서 이와 같이 어느 하나의 영구자석(111)과 나란하게 있는 전자석(121)에 상기 영구자석(111)과 같은 극성을 부여하도록 전류를 인가함으로써, 상기 회전부(110)는 상기 영구자석(111) 및 상기 전자석(121)의 자기장 간 미는 힘에 의하여 회전력을 얻을 수 있게 된다. 도 3은 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치(100)의 작동 원리의 한 예시를 간략히 도시한 것이다. 이하에서 도 3의 예시를 통해 그 원리를 보다 상세히 설명한다.By applying a current to the
먼저, 어느 순간에 도 3(A)에 도시되어 있는 바와 같이 어느 하나의 상기 영 구자석(111)의 어느 한 극(이 예시에서는 N극)이 상기 자기장 센서(122)에 감지된다. 상기 고정부(120)에 배치되어 있는 각각의 상기 전자석(121)들 및 상기 자기장 센서(122)의 위치는 미리 알려져 있는 값이며, 상기 회전부(110)가 회전함으로써 상기 영구자석(111)들의 위치가 계속 변화하기는 하지만 상기 영구자석(111)들의 운동 궤적 역시 미리 알려져 있는 값이므로, 상기 자기장 센서(122)에서 감지되는 자기장의 세기 및 극성을 통해 상기 전력조절부(130)에서는 상기 회전부(110)의 상기 영구자석(111)들의 각 위치를 쉽게 산출해 낼 수 있다.First, at any moment, as shown in Fig. 3 (A), one pole (N pole in this example) of one of the
상기 전력조절부(130)에서는 상술한 바와 같이, 상기 영구자석(111) 및 상기 바퀴 축(200)의 중심점으로부터 상기 영구자석(111)을 지나는 반경 방향으로의 연장선상에 배치된 상기 전자석(121)이 서로 같은 극을 가지도록 상기 전자석(121)에 전류를 인가하게 된다. 즉 도 3의 예시에서는, 상기 전력조절부(130)는, 상기 자기장 센서(122)에 N극이 감지되면 상기 회전부(110)의 회전 방향으로 상기 자기장 센서(122)에 감지된 영구자석(111)의 한 칸 앞의 영구자석(111)과 나란한 위치에 있는 전자석(121)이 S극을 띠도록 전류를 인가하게 된다. 도 3(A)에서는 파선 원형으로 표시된 전자석(121)들이 전류가 인가된 전자석들이다. 물론 각 영구자석(111)들의 S극과 나란한 전자석(121)들 모두가 S극을 띠도록 전류를 인가할 수도 있으나, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 전자석(121)들의 일부에만 전류를 인가할 수도 있다.The electric
이와 같은 전류의 인가는, 상기 전력조절부(130)가 전류를 반복적으로 제공 또는 전환하는 스위칭 소자를 포함하여 이루어지도록 함으로써 구현 가능하다. 상 기 스위칭 소자는 예를 들어 GTO 소자 또는 IGBT 소자와 같은 것일 수 있다.The application of such a current may be implemented by causing the
도 3(A)에서와 같이 어떤 영구자석(111)과 이와 나란하게 배치된 전자석(121)이 서로 마주보는 부분이 똑같이 S극을 띠게 되면, 이들 사이에는 서로 미는 힘이 작용하게 된다. 이러한 미는 힘에 의하여 회전력이 발생되어, 도 3(B)에 도시된 바와 같이 상기 회전부(110)가 회전하게 된다.As shown in FIG. 3 (A), when a portion of a certain
상기 회전부(110)가 더 회전하면, 도 3(A) 및 도 3(B)에서 S극이 인가되었던 전자석(121)들이 이제 상기 회전부(110)의 N극 영구자석(111)들과 만나게 된다. (각 영구자석(111)들의 정확한 위치는 역시 상기 자기장 센서(122)에 의하여 쉽게 산출 가능하다.) 그러면 도 3(C)에서와 같이, 상기 전력조절부(130)는, 상기 회전부(110)의 회전 방향으로 다시 한 칸 앞의 영구자석(111)과 나란한 위치에 있는 전자석(121)이 S극을 띠도록 전류를 인가하게 된다. 이에 따라 상기 회전부(110)의 영구자석(111)과 상기 고정부(120)의 전자석(121) 간에는 다시금 서로 미는 힘이 작용하게 되며, 이에 따라 상기 회전부(110)는 도 3(D)와 같이 회전되게 된다. 이후 같은 동작이 순환적으로 반복되면서, 상기 회전부(110)는 지속적인 회전력을 얻게 된다.When the
도 4는 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 바퀴축 부근 구성의 다른 실시예이다. 도 2 및 도 3의 실시예에서는 상기 회전부(110)에 구비되는 상기 영구자석(111)과 상기 고정부(120)에 구비되는 상기 전자석(121)의 개수가 동일하게 이루어진 반면, 도 4의 실시예에서는 상기 영구자석(111) 및 상기 전자석(121)의 개수가 서로 다르게 이루어진다. 즉 도시된 바와 같이 도 4의 실시예에서는 상기 영구 자석(111)은 방사상으로 8개가 배치되며, 상기 전자석(111)은 방사상으로 12개가 배치된다. 이 때 십(十)자를 이루는 상기 영구자석(111)들을 한 세트로 보면 2개의 십자가 45° 각도로 겹쳐 있는 형태로 2세트가 이루어지며, 역시 십(十)자를 이루는 상기 전자석(121)들을 한 세트로 보면 3개의 십자가 30°씩의 각도를 이루며 겹쳐 있는 형태로 3세트가 이루어진다. 이 때, 상기 영구자석(111)의 어느 한 세트와 상기 전자석(121)의 어느 한 세트가 나란하게 배치되는 경우, 다른 세트들 중 나란하게 배치되는 세트는 없게 된다.Fig. 4 is another embodiment of the configuration of the vicinity of the wheel axis of the energy-saving device for vehicles of the present invention. 2 and 3, the number of the
이와 같이 상기 영구자석(111)과 상기 전자석(121)의 개수가 동일하지 않게 구비되는 경우, 나란하게 배치되는 경우에만 전류가 인가되도록, 즉 세트별로 전류가 인가되도록 할 수 있다. 즉 도 4(B), 도 4(C), 도 4(D)에 도시된 바와 같이, 상기 회전부(110)의 회전에 따라(즉 상기 영구자석(111)들의 위치 변화에 따라) 3세트가 돌아가면서 전류가 인가되도록 하는 것이다.When the number of the
이러한 자기장의 미는 힘에 의한 구동은 자기 부상 열차(직선 운동)나 또는 자기 부상 팽이(회전 운동)의 원리를 통해 충분히 이해될 수 있으며, 당업자라면 상술한 바와 같은 구성 및 설명에 의해 충분히 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치(100)를 용이하게 구현해 낼 수 있는 바, 더 상세한 이론적 설명은 생략한다.Such driving by the pushing force of the magnetic field can be sufficiently understood through the principle of a magnetic levitation train (linear motion) or a magnetic levitation (rotational motion), and a person skilled in the art can sufficiently understand The
자동차의 주행 초기, 즉 시동 직후 같은 경우에는 자기장의 작용만으로 상기 바퀴축(200)을 구동하기에 충분한 에너지를 공급하기 어려울 수 있다. 그러나 자동차가 정상 주행하고 있는 시점에서는, 상기 바퀴축(200)은 회전 관성에 의해 계속 회전하려는 방향으로 운동하게 되며, 이에 따라 자기장의 작용만으로도 충분히 지속적인 회전을 발생시킬 수 있게 된다. 물론 이 경우에는 매우 적은 에너지만으로도 회전을 지속시키는 것이 가능하며, 이에 따라 연료의 소비를 크게 절약할 수 있게 되는 것이다.It may be difficult to supply sufficient energy to drive the
뿐만 아니라 본 발명에 의하면 다음의 설명에서와 같은 에너지 소비 절감 효과를 얻을 수 있다. 본 발명에서, 상기 회전부(110) 및 상기 고정부(120) 간의 자기장에 의한 미는 힘에 의하여, 상술한 바와 같은 회전력을 얻게 됨과 동시에, (상기 회전부(110)가 구비되어 있는) 상기 바퀴축(200)이 상기 고정부(120) 내에서 떠 있는 상태가 유지되게 된다. 즉 상기 바퀴축(200)과 상기 고정부(120)는 서로 접촉하는 부분이 없게 되는 것이다. 이에 따라 상기 바퀴축(200) 및 상기 고정부(120) 사이에 마찰 계수가 0이 되며, 따라서 상기 바퀴축(200)이 회전하는 과정에서 마찰에 의해 손실되는 에너지는 전혀 없게 된다. 즉 상기 회전부(110) 및 상기 고정부(120)는 상기 바퀴축(200)을 회전시킴과 동시에 자기 베어링과 같은 역할까지 할 수 있게 되는 것이다. 이에 따라 상기 회전부(110) 및 상기 고정부(120)에 의한 에너지 소비 절감 효과는 더욱 증대되게 된다.In addition, according to the present invention, the energy consumption reduction effect as described in the following description can be obtained. In the present invention, the rotational force as described above is obtained by the pushing force due to the magnetic field between the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.
도 1은 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram of an automotive energy-saving device of the present invention;
도 2는 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 바퀴축 부근 일실시예.2 is a view showing an embodiment of the vicinity of a wheel axis of an energy-saving device for an automobile according to the present invention.
도 3은 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 작동 원리 예시.3 is an operational principle example of the energy-saving apparatus for vehicles of the present invention.
도 4는 본 발명의 자동차용 에너지 저감 장치의 바퀴축 부근 다른 실시예.4 is a view showing another embodiment of the vicinity of a wheel axis of an energy-saving device for a vehicle according to the present invention.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
100: (본 발명의) 자동차용 에너지 저감 장치100: Automotive energy-saving device (of the present invention)
110: 회전부 111: 영구자석110: rotating part 111: permanent magnet
120: 고정부 121: 전자석120: fixing part 121: electromagnet
122: 자기장 센서122: magnetic field sensor
130: 전력조절부 140: 전력회수부130: power regulator 140: power recovery unit
200: 바퀴축 300: 축전지200: Wheel axis 300: Storage battery
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020090111344A KR101032375B1 (en) | 2009-11-18 | 2009-11-18 | Energy saving system for vehicle |
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