KR101153148B1 - 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치 및 그 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치 및 그 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 전자석을 이용한 동력장치에 있어서, 몸체와 몸체의 중앙에 위치한 회전축을 중심으로 회전가능하도록 중앙단이 회전축에 설치된 영구자석으로 구성된 회전자 및 회전자와 소정간격 이격되고 각각이 서로 특정간격으로 이격되어 동심원을 형성하여 배치되며, 각각은 중심코어와 상기 중심코어에 권선된 코일로 구비되어 코일에 전류가 흐르게 되는 경우 일측은 N극, 타측은 S극을 형성하게 되는 복수의 전자석을 구비한 전자석 모터; 및 복수의 상기 전자석 중 서로 대향되어 배치된 한 쌍의 전자석으로 구성된 전자석단을 순차적으로 특정 시간 동안 연속적으로 전류를 온/오프시켜 상기 전류가 인가된 상기 전자석단의 자력이 인력과 척력을 동시에 회전자에 인가하게 됨으로써 상기 회전자가 상기 회전축을 중심으로 회전되도록 하는 전기연결장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.

Description

전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치 및 그 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법{Electric Power Source Apparatus having Electric Connection Device and Power transmitting Method using the Apparatus}

본 발명은 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치 및 그 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 적은 전력으로 소형모터를 구동시킴으로써 전기를 전자석에 순차적으로 인가하여 전자석에서 발생된 자력을 이용하여 영구자석으로 구성된 회전자를 회전시켜 모터를 구동하는 동력장치에 대한 것이다.

현재 급속도로 발전하는 산업화 시대에서 자동차와 같은 장치에서 모터를 구동하기 위한 에너지가 부족하고 에너지 효율에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 자동차 산업에서 기름 생산이 전무한 우리나라의 현실에 연료가격과 공기오염으로 인한 공해가 환경과 에너지 산업에서 가장 큰 문제로 대두되고 있다.

따라서 현재 자동차 산업에서 많은 연구과 투자를 하고 있는 분야는 하이브리드(hybrid) 자동차와 전기자동차이다. 이러한 하이브리드 자동차와 전기자동차 개발의 핵심은 고효율 연비와 공기오염을 적게 하면서도 휘발유와 비교하여 크게 떨어지지 않는 동력을 생산하는 것이다.

그러나 하이브리드 자동차의 경우 연료전지와 휘발유를 혼합하여 저속 운행시 연료전지로 동력을 생산하다가 고속 운행을 하는 경우에는 휘발유에 의해 엔진을 가동하게 된다. 현재 이러한 하이브리드 자동차는 연비가 휘발유와 비교하여 많이 개선되지만 환경오염을 개선시킬 수 있을 정도로 획기적인 고연비를 만족시키기는 힘든 실정이다.

전기 자동차 역시 현재 장거리 운행이 원활하지 못하고, 많은 전력이 필요하기 때문에 배터리 충전, 배터리의 지속, 저출력 등의 문제가 존재하게 된다. 결국 전기자동차의 배터리, 저출력의 문제는 배터리에서 모터로 인가되는 전력이 과도하기 때문에 발생되는 것이다. 따라서 현재 전기 자동차는 대용량의 배터리 개발에 연구의 초점이 모아지고 있는 실정이다.

따라서 적은 양의 전력으로도 오랜 시간 동안 모터를 구동시킬 수 있는 동력장치의 개발이 요구되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 배터리 등에 저장된 적은 전력을 이용하여 소형모터를 회전시킴으로써 전기연결장치가 전자석 모터에 구비된 복수의 전자석 모터를 순차적으로, 연속적으로 전류를 인가하여 전자석에 형성된 자력에 의해 영구자석으로 구성된 회전자를 회전시킬 수 있는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치를 제공하게 된다.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명의 목적은 전자석을 이용한 동력장치에 있어서, 몸체와 몸체의 중앙에 위치한 회전축을 중심으로 회전가능하도록 중앙단이 회전축에 설치된 영구자석으로 구성된 회전자 및 회전자와 소정간격 이격되고 각각이 서로 특정간격으로 이격되어 동심원을 형성하여 배치되며, 각각은 중심코어와 중심코어에 권선된 코일로 구비되어 코일에 전류가 흐르게 되는 경우 일측은 N극, 타측은 S극을 형성하게 되는 복수의 전자석을 구비한 전자석 모터; 및 복수의 전자석 중 서로 대향되어 배치된 한 쌍의 전자석으로 구성된 전자석단을 순차적으로 특정 시간 동안 연속적으로 전류를 온/오프시켜 전류가 인가된 전자석단의 자력에 의해 회전자가 회전축을 중심으로 회전되도록 하는 전기연결장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치로서 달성될 수 있다.

전자석은 6개로 구성되고, 서로 대향되게 배치된 한 쌍의 전자석으로 구성된 제1전자석단, 제1전자석단에 인접하여 제1전자석단과 특정간격 이격되어 위치한 한 쌍의 전자석으로 구성된 제2전자석단 및 제2전자석단에 인접하여 제2전자석단과 특정간격 이격되어 위치한 한 쌍의 전자석으로 구성된 제3전자석단으로 구비되며, 제1전자석단에 전류가 인가되는 경우 대향된 한 쌍의 전자석은 회전자와 인접한 측 전극이 서로 다른 자성을 갖게 되고, 제2전자석단에 전류가 인가되는 경우 대향된 한 쌍의 전자석은 회전자와 인접한 측 전극이 서로 다른 자성을 갖게 되며, 제3전자석단에 전류가 인가되는 경우 대향된 한 쌍의 전자석은 회전자와 인접한 측 전극이 서로 다른 자성을 갖게 되고, 회전자에 근접한 전자석의 전극은 전자석과 인접한 다른 전자석의 전극과 서로 다른 자성을 형성하여 회전자의 N,S극의 자력을 척력과 인력을 동시에 발생시켜 힘을 배가시키며, 영구자석에 해당하는 회전자의 끝단 폭을 회전축 중심점과의 각도를 100˚로 하여 자력의 인력과 척력을 극대화시키게 되고, 전기연결장치는 제1전자석단, 제2전자석단 및 제3전자석단에 순차적으로 스위칭하며 전류를 인가하는 것을 특징으로 할 수 있다.

회전자는 니켈 및 코발트를 갖는 강철합금으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

전기연결장치는 소형모터에 의해 중심축을 기준으로 회전되는 회전판; 회전판과 소정간격으로 이격되어 배치된 원통 형성의 전기분리판; 회전판의 외주부 일측에 형성된 장착홈 내면과 스프링에 의해 장착되고 외면이 금속으로 구성된 롤러; 및 전기분리판의 내면 일측에 결합되고, 회전판의 회전에 의해 롤러의 외면이 내면 일단과 서로 접촉되는 전류분리라인을 포함하고, 전류분리라인은 배터리에 의해 전류를 인가받아 항상 음극을 형성하고 항상 롤러의 외면에 접촉되는 제0라인, 제0라인과 전기적으로 연결되고, 제1전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각의 코일과 전선으로 연결되며, 소정길이를 갖고 전기분리판 내면에 결합되어 롤러의 외면과 접촉되는 경우 전류가 통하게 되는 제1라인, 제0라인과 전기적으로 연결되고, 제2전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각의 코일과 전선으로 연결되며, 소정길이를 갖고 전기분리판 내면에 결합되어 롤러의 외면과 접촉되는 경우 전류가 통하게 되는 제2라인 및 제0라인과 전기적으로 연결되고, 제3전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각의 코일과 전선으로 연결되며, 소정길이를 갖고 전기분리판 내면에 결합되어 롤러의 외면과 접촉되는 경우 전류가 통하게 되는 제3라인으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

소형모터를 제어하여 회전판의 회전속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

롤러는 축과 전기전도성을 갖는 금속으로 구성된 링 및 축과 링 사이에 구비된 복수의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

전자석 모터와 전기연결장치 사이를 연결하는 공간받침대를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

전자석 모터의 몸체 외면과 전기연결장치의 몸체 외면 일측에는 외부 공기가 유입될 수 있는 공기통로홀을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또 다른 카테고리로서 본 발명의 목적은 앞서 언급한 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법에 있어서, 전기연결장치의 배터리에서 전류를 인가받아 소형모터가 작동되어 회전판이 필요로 하는 회전속도로 회전하고 배터리에서 전기분리판 내면에 결합된 제0라인에 전류가 인가되는 단계; 회전판의 외주부 일측에 위치한 롤러가 전기분리판 내면에 결합된 제0라인과 제0라인과 전기적으로 연결된 제1라인과 접촉되어 있는 동안, 전자석 모터를 구성하는 제1전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 제1전자석단에 자력이 발생되는 단계; 제1전자석단의 자력에 의해 전자석 모터를 구성하는 회전자가 제1전자석단 사이에 위치하는 단계; 회전판의 회전에 의해 제0라인 및 제0라인과 전기적으로 연결된 제2라인과 접촉되는 동안 전자석 모터에서 제2전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 제2전자석단의 자력에 의해 상기 회전자가 특정방향으로 회전되는 단계; 회전판의 회전에 의해 제0라인 및 제0라인과 전기적으로 연결된 제3라인과 접촉되게 되는 동안, 전자석 모터의 제3전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 제3전자석단의 자력에 의해 회전자가 특정방향으로 계속 회전되는 단계; 및 회전판의 계속적인 회전에 의해, 회전자가 제1전자석단 사이에 위치하는 단계, 제2전자석단의 자력에 의해 회전자가 특정방향으로 회전되는 단계 및 제3전자석단의 자력에 의해 회전자가 특정방향으로 계속 회전되는 단계가 반복되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법으로 달성될 수 있다.

제어부가 소형모터를 제어하여 회전판의 회전속도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

따라서, 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 배터리 등에 저장된 적은 전력을 이용하여 소형모터를 회전시킴으로써 전기연결장치가 전자석 모터에 구비된 복수의 전자석 모터를 순차적으로, 연속적으로 전류를 인가하여 전자석에 형성된 자력에 의해 영구자석으로 구성된 회전자를 회전시킬 수 있는 효과가 있다.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 모터의 단면도,
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러가 제0라인과 제1라인에 접촉된 상태의 전기연결장치의 단면도,
도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러가 제0라인과 제2라인에 접촉된 상태의 전기연결장치의 단면도,
도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러가 제0라인과 제3라인에 접촉된 상태의 전기연결장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치의 전기분리판이 펼쳐진 상태에서 전기분리판에 결합된 제0라인, 제1라인, 제2라인 및 제3라인을 나타낸 전류분리라인의 정면도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법의 흐름도를 도시한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

<전자석 모터의 구성 및 작용>

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 동력장치(10)의 일 구성인 전자석 모터(100)의 구성과 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치(200)를 갖는 전자석 동력장치(10)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치(200)를 갖는 전자석 동력장치(10)의 도 1의 A-A 단면도를 도시한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 동력장치(10)는 전자석 모터(100)와 전기연결장치(200)로 구성된다.

전자석 모터(100)와 전기연결장치(200)는 서로 공간받침대(109)에 의해 결합되어 있고, 전기 연결파이프(106)에 의해 전기연결장치(200)의 전류가 전자석 모터(100)의 전자석(120)으로 인가되게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전자석 모터(100)의 몸체(102,103) 내부 중앙에는 영구자석으로 구성된 회전자(110)가 구비되고, 회전자(110)와 소정간격으로 이격되어 6개의 전자석(120)이 둘러싸고 있음을 알 수 있다.

또한, 전기연결장치(200)는 소형모터(300)에 의해 회전되는 회전판(201), 회전판(201) 일측에 결합된 롤러(210), 롤러(210)와 접촉되는 전류분리라인, 전기분리판(220) 등으로 구성됨을 알 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 모터(100)의 구성과 작용에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 먼저, 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 모터(100)의 도 2의 B-B 단면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이 전자석 모터(100)의 몸체와 몸체 중앙에 구비된 회전축(101), 회전축(101)을 중심으로 회전가능하도록 구성된 회전자(110) 및 회전자(110) 둘레에 위치하여 동심원으로 배치된 복수의 전자석(120) 등을 포함하고 있다.

몸체는 외부 자력의 영향을 차단시키기 위해 외면(102)은 강철 등으로 구성되고 내면(103)은 전기 및 자기의 부도체로 구성된다. 그리고, 내부 중앙단에는 영구자석으로 구성된 회전자(110)가 회전축(101)을 중심으로 회전가능하게 구비된다. 또한 회전자(110)의 회전저항을 최소화하기 위해 회전축(101)과 회전자(110) 사이에 회전축베어링(111)이 구비될 수 있다. 그리고, 회전자(110)를 고정시키고 공기저항을 감소시키기 위해 보호대(132)를 더 포함할 수 있고 보호대 고정볼트(133)에 의해 몸체에 고정되게 된다.

회전자(110)는 영구자석으로 구비되어 재질은 일반적으로 니켈(nikel)과 코발트(cobalt)가 합금된 강철합금으로 구성됨이 바람직하고 기타 강한 자성을 뛸 수 있는 재질이라면 구체적 실시예에서 언급한 재질로 권리범위가 제한되어서는 아니된다.

본 발명의 일실시예에서 전자석(120)은 6개가 구비된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전자석(120) 각각은 서로 특정간격으로 이격되어 배치되어 동심원을 형성하게 된다. 전자석(120)은 중심코어와 중심코어에 권선된 코일(124)로 구성된다. 전자석(120)에서 발생되는 자력은 전력과 코어에 감겨진 코일(124)의 권선수에 비례한다.

전자석(120)의 전류 교체시에 자력의 잔류자력의 저항을 소멸시켜 자력의 극대화를 발생시키기 위해 고투자율 금속을 이용하게 된다. 실시예에서는 순철, 니켈합금(니켈75%, 철18%, 구리5%, 크롬 2%), 초합금(니켈 79%, 철16%, 몰리브덴 5%) 등으로 구성될 수 있다. 실시예에 사용된 금속의 비투자율은 철이 100, 순철 4000, 니켈합금 20,000, 초합금이 1,000,000정도이다.

코일(124)에 전류가 인가되는 경우 전류가 흐르는 방향에 따라 즉, 오른나사 법칙(ElecMagnet Relation, 코일이 감긴 전압의 방향과 자기장의 방향간의 법칙)에 의해 전자석(120)의 자성이 결정된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전자석(120)은 서로 대향된 한 쌍의 제1전자석단, 제1전자석단에 인접하여 배치된 서로 대향된 한 쌍의 제2전자석단 및 제2전자석단에 인접하여 배치된 서로 대향된 한 쌍의 제3전자석단으로 구성된다.

도 3에 도시된 것을 기준으로 제1전자석단은 상단에 위치한 제1전자석(121-1)과 하단에 위치한 제1`전자석(121-2)으로 구성된다. 그리고 전류의 흐름에 따라 제1전자석(121-1)은 하부가 S극의 자성을 띠고, 상부가 N극의 자성을 갖게 된다. 또한 제1`전자석(121-2)은 하부가 S극의 자성을 띠고, 상부가 N극의 자성을 갖게 된다. 즉, 내측 방향에서 제1전자석(121-1)은 S극 제1`전자석(121-2)은 N극을 띠어 서로 반대의 자석을 갖게 된다. 따라서 전류가 코일(124)에 인가되어 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)이 자성을 띠게 되면 영구자석으로 구성된 회전자(110)는 인력과 척력을 동시에 인가받아, 도 3에 도시된 바와 같이 위치하게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 시계방향으로 제1전자석(121-1)과 120˚로 이격되어 배치된 제2전자석(122-1)과 제1`전자석(121-2)과 120˚로 이격되어 배치된 제2`전자석(122-2)이 배치된다. 그리고 전류가 제2전자석(122-1)과 제2`전자석(122-2)의 코일(124)에 흐름으로써 제2전자석(122-1)은 내측은 S극의 자성을 띠고, 외측은 N극의 자성을 갖게 된다. 또한 제2`전자석(122-2)은 내측은 N극의 자성을 띠고, 외측은 S극의 자성을 갖게 된다. 즉, 내측 방향에서 제2전자석(122-1)은 S극 제2`전자석(122-2)은 N극을 띠어 서로 반대의 자석을 갖게 된다. 따라서 전류가 코일(124)에 인가되어 제2전자석(122-1)과 제2`전자석(122-2)이 자성을 띠게 되면 영구자석으로 구성된 회전자(110)는 인력과 척력을 동시에 인가받아, 도 3에 도시된 바와 같이, 시계방향으로 회전하게 된다. 회전자(110)가 제2전자석단에 의해 자력을 받는 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2전자석(122-1)의 S극이 회전자(110)의 S극에 대해 척력을 인가하고, 회전자(110)의 N극에 대해 인력을 인가하게 된다. 또한, 제2`전자석(122-2)의 N극이 회전자(110)의 N극에 대해 척력을 인가하고, 회전자(110)의 S극에 대해 인력을 인가하여 4개의 힘이 동시에 회전자(110)에 인가되어 회전자(110)가 회전되게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 시계방향으로 제2전자석(122-1)과 120˚로 이격되어 배치된 제3전자석(123-1)과 제2`전자석(122-2)과 120˚로 이격되어 배치된 제3`전자석(123-2)이 배치된다. 그리고 전류가 제3전자석(123-1)과 제3`전자석(123-2)의 코일(124)에 흐름으로써 제3전자석(123-1)은 내측은 S극의 자성을 띠고, 외측은 N극의 자성을 갖게 된다. 또한 제3`전자석(123-2)은 내측은 N극의 자성을 띠고, 외측은 S극의 자성을 갖게 된다. 즉, 내측 방향에서 제3전자석(123-1)은 S극 제3`전자석(123-2)은 N극을 띠어 서로 반대의 자석을 갖게 된다. 따라서 전류가 제3전자석(123-1)과 제3`전자석(123-2)의 코일(124)에 인가되어 제3전자석(123-1)과 제3`전자석(123-2)에 자성을 띠게 되어 영구자석으로 구성된 회전자(110)는 척력과 인력을 동시에 인가받아, 도 3에 도시된 바와 같이, 시계방향으로 계속 회전하게 된다. 회전자(110)가 제3전자석단에 의해 자력을 받는 경우, 제3전자석(123-1)의 S극이 회전자(110)의 S극에 대해 척력을 인가하고, 회전자(110)의 N극에 대해 인력을 인가하게 된다. 또한, 제3`전자석(123-2)의 N극이 회전자(110)의 N극에 대해 척력을 인가하고, 회전자(110)의 S극에 대해 인력을 인가하여 4개의 힘이 동시에 회전자(110)에 인가되어 회전자(110)가 회전되게 된다.

그리고, 본 발명의 일실시예에서는 시계방향으로 제3전자석(123-1)과 120˚로 이격되어 배치된 제1전자석(121-1)과 제3`전자석(123-2)과 120˚로 이격되어 배치된 제1`전자석(121-2)이 배치된다. 그리고 전류가 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)의 코일(124)에 흐름으로써 제1전자석(121-1)은 내측은 S극의 자성을 띠고, 외측은 N극의 자성을 갖게 된다. 또한 제1`전자석(121-2)은 내측은 N극의 자성을 띠고, 외측은 S극의 자성을 갖게 된다. 즉, 내측 방향에서 제1전자석(121-1)은 S극 제1`전자석(121-2)은 N극을 띠어 서로 반대의 자석을 갖게 된다. 따라서 전류가 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)의 코일(124)에 인가되어 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)에 자성을 띠게 되어 영구자석으로 구성된 회전자(110)는 척력과 인력을 동시에 인가받아, 도 3에 도시된 바와 같이, 시계방향으로 계속 회전하게 된다. 즉, 회전자(110)가 제1전자석단에 의해 자력을 받는 경우, 제1전자석(121-1)의 S극이 회전자(110)의 S극에 대해 척력을 인가하고, 회전자(110)의 N극에 대해 인력을 인가하게 된다. 또한, 제1`전자석(121-2)의 N극이 회전자(110)의 N극에 대해 척력을 인가하고, 회전자(110)의 S극에 대해 인력을 인가하여 4개의 힘이 동시에 회전자(110)에 인가되어 회전자(110)가 회전되게 된다.

따라서 전류가 제1전자석단과 제2전자석단 및 제3전자석단을 순차적으로 연속적으로 인가되면서 자력에 의해 영구자석으로 구성된 회전자(110)가 도 2를 기준으로 시계방향으로 계속 회전하게 된다. 또한 도 2에 도시된 바와 같이 전자석 모터(100)는 전자석 사이에 받침대(130)를 구비하여 전자석을 고정시키고 이러한 받침대(130)는 고정볼트(131)에 의해 몸체 내면(103)에 결합된다.

<전기연결장치의 구성 및 작용>

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 동력장치(10)의 일 구성인 전기연결장치(200)의 구성과 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러(210)가 제0라인(231)과 제1라인(232)에 접촉된 상태의 전기연결장치(200)의 도 2의 C-C 단면도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4b은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러(210)가 제0라인(231)과 제2라인(233)에 접촉된 상태의 전기연결장치(200)의 도 2의 C-C 단면도를 도시한 것이고, 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러(210)가 제0라인(231)과 제3라인(234)에 접촉된 상태의 전기연결장치(200)의 도 2의 C-C 단면도를 도시한 것이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치(200)의 전기분리판(220)이 절계된 상태에서 전기분리판(220)에 결합된 제0라인(231), 제1라인(232), 제2라인(233) 및 제3라인(234)을 나타낸 전류분리라인의 정면도를 도시한 것이다.

도 4a 내지 도 4c 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치(200)는 소형모터(300), 회전판(201), 롤러(210), 전기분리판(220), 전류분류라인 등을 포함한다. 소형모터(300)는 배터리(301)로부터 전원을 인가받아 중심축에 결합된 회전판(201)을 특정회전속도로 중심측을 중심으로 회전시키게 된다.

그리고, 회전판(201)의 외주부 일측에는 창작홈이 형성되어 있다. 이러한 장착홈의 내면에는 스프링(203)의 일단이 결합되어 있고, 스프링(203)의 타단으로는 고정대(202)가 결합되어 있다. 고정대(202)에는 롤러(210)가 결합되어 있다.

롤러(210)는 중심에 구비된 축과 전기전도도가 큰 금속으로 구성된 링(212) 및 링(212)과 축 사이에 구비된 롤러베어링(211)을 포함한다. 이러한 롤러(210)는 후에 설명되는 바와 같이 전기분리판(220)의 내면에 결합된 전류분리라인에 접하게 된다. 즉, 스프링(203)의 복원력에 의해 항상 롤러(210)의 링(212) 외면은 전류분리라인과 접하게 되고, 회전판(201)의 회전에 의해 롤러(210) 역시 축을 중심으로 회전하게 된다.

회전판(201)과 소정간격으로 이격되어 위치한 전기분리판(220)이 구비되고 전기분리판(220)의 내면에 전류분리라인이 결합되어 있다. 도 5는 이러한 전류분리라인이 결합된 전기분리판(220)이 전계된 상태의 모습을 가정하여 도시한 정면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전기분리판(220)에 내면에 결합된 전류분리라인은 전기전도성이 큰 금속으로 구성되고 일측 전면(도 5 기준으로 하부측)에는 제0라인(231)이 결합되어 있다.

그리고, 특정길이를 갖는 제1라인(232)이 결합되어 있다. 즉, 도 5에 도시된 것을 기준으로 좌측 상단에 제1라인(232)이 결합되어 있다. 이러한 제1라인(232)은 제0라인(231)과 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 연속하여 특정길이를 갖는 제2라인(233)이 전기분리판(220)의 내면에 결합되어 있다. 즉, 도 5에 도시된 것을 기준으로 중앙 상단에 제2라인(233)이 결합되어 있다. 이러한 제2라인(233)은 제0라인(231)과 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 연속하여 특정길이를 갖는 제3라인(234)이 전기분리판(220)의 내면에 결합되어 있다. 즉, 도 5에 도시된 것을 기준으로 우측 하단에 제3라인(234)이 결합되어 있고 이러한 제3라인(234)은 제0라인(231)과 전기적으로 연결되어 있다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러(210)가 제0라인(231)과 제1라인(232)에 접촉된 상태의 전기연결장치(200)의 단면도를 도시한 것이다. 롤러(210)가 도 4a에 도시된 바와 같이 제1라인(232) 영역에 위치하게 되는 경우 제0라인(231)과 제1라인(232) 상에 전류가 흐르게 된다. 따라서 배터리(301)에서 제0라인(231)으로 전류가 흐르게 되고, 제0라인(231)에 인가된 전류는 제1라인(232)으로 흐르게 된다. 또한 제1라인(232)은 전선에 의해 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)의 코일(124) 각각에 연결되어 있어 전류가 제1전자석단에 흐르게 되어 제1전자석단에 자력이 발생되게 된다.

그리고, 도 4b은 본 발명의 일실시예에 따른 롤러(210)가 제0라인(231)과 제2라인(233)에 접촉된 상태의 전기연결장치(200)의 단면도를 도시한 것이다. 롤러(210)가 도 4b에 도시된 바와 같이 제2라인(233) 영역에 위치하게 되는 경우 제0라인(231)과 제2라인(233) 상에 전류가 흐르게 된다. 따라서 배터리(301)에서 제0라인(231)으로 전류가 흐르게 되고, 제0라인(231)에 인가된 전류는 제2라인(233)으로 흐르게 된다. 또한 제2라인(233)은 전선에 의해 제2전자석(122-1)과 제2`전자석(122-2)의 코일(124) 각각에 연결되어 있어 전류가 제2전자석단에 흐르게 되어 제2전자석단에 자력이 발생되게 된다.

도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러(210)가 제0라인(231)과 제3라인(234)에 접촉된 상태의 전기연결장치(200)의 단면도를 도시한 것이다. 롤러(210)가 도 4c에 도시된 바와 같이 제3라인(234) 영역에 위치하게 되는 경우 제0라인(231)과 제3라인(234) 상에 전류가 흐르게 된다. 따라서 배터리(301)에서 제0라인(231)으로 전류가 흐르게 되고, 제0라인(231)에 인가된 전류는 제3라인(234)으로 흐르게 된다. 또한 제3라인(234)은 전선에 의해 제3전자석(123-1)과 제3`전자석(123-2)의 코일(124) 각각에 연결되어 있어 전류가 제3전자석단에 흐르게 되어 제3전자석단에 자력이 발생되게 된다.

따라서 소형모터(300)가 회전판(201)을 특정 회전속도로 회전시킴으로써 롤러(210)의 링(212) 외면이 순차적으로 제1라인(232), 제2라인(233) 및 제3라인(234)을 순차적으로 전기적으로 접촉되게 됨으로써 앞서 설명한 전자석 모터(100)의 제1전자석단, 제2전자석단 및 제3전자석단에 순차적, 연속적으로 전류가 인가되어 자력을 발생시켜 전자석 모터(100)의 회전자(110)가 회전하게 된다.

전기연결장치(200)의 부수적인 구성으로 전기연결장치(200)의 몸체의 외면(102)은 전자석 모터(100)의 몸체와 같이 외부 충격에 자력과 자기의 외부 영향을 차단시키기 위해 강철로 구성됨이 바람직하고, 내면(103)은 전기, 자기에 대해 부도체에 해당하는 재질로 구성됨이 바람직하다. 그리고, 전기연결장치(200)를 구성하는 고정대(202)의 양측에는 고정대(202)를 장착홈에 밀착시켜 고정시켜주는 날개(204)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전기연결장치(200)를 구성하는 회전판(201), 고정대(202), 날개(204), 전기분리판(220) 그리고, 전자석 모터(100)를 구성하는 받침대(130), 보호대(132) 등은 알루미늄으로 구성됨이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자석 모터(100)와 전기연결장치(200) 사이는 공간받침대(109)에 의해 결합되어 있다. 그리고 공간받침대(109)를 사이에 두고 전자석 모터(100)와 전기연결장치(200)는 볼트(104)와 너트(105)에 의해 결합되어 있다. 또한, 전자석 모터(100)와 전기연결장치(200) 사이 외주부에는 외부의 공기가 여과되어 흡입, 배출될 수 있는 공기여과필터(107)가 포함될 수 있다. 그리고, 전자석 모터(100)의 몸체 내면(103)과 전기연결장치(200)의 몸체 내면(103) 일측에는 발열 및 공기저항을 방지하기 위한 복수의 공기통로홀(108)이 형성될 수 있다. 또한, 전자석 모터(100)와 전기연결장치(200)를 전선으로 연결하기 위해 전자석 모터(100)와 전기연결장치(200) 사이에 구비된 전기연결 파이프(106)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전기연결장치(200)는 소형모터(300)와 연결되어 소형모터(300)를 제어하여 회전판(201) 회전속도를 조절하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다 l

<실시예>

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 동력장치(10)를 이용한 동력전달방법의 흐름도를 도시한 것이다. 전기연결장치(200)의 배터리(301)에서 전류를 인가받아 소형모터(300)가 작동되어(S10) 회전판(201)이 일정한 회전속도로 회전하고(S20) 배터리(301)의 음극에서 전류가 전류분리라인의 제0라인(231)으로 인가되게 된다.

그리고, 회전판(201)의 외주부 일측에 위치한 롤러(210)가 전기분리판(220) 내면에 결합된 제0라인(231) 및 제0라인(231)과 전기적으로 연결된 제1라인(232)에 접촉되어 있는 동안 전자석 모터(100)를 구성하는 제1전자석단의 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)에 자력이 발생되게 된다(S30). 즉, 롤러(210)가 제0라인(231)과 제1라인(232)에 접촉하고 있는 동안에는 전류가 제0라인(231)을 통해 제1라인(232)으로 흐르고 제1라인(232)과 전선으로 연결된 제1전자석(121-1)과 제1`전자석(121-2)에 흘러 자력이 발생되게 된다.

따라서 제1전자석단의 자력에 의해 전자석 모터(100)의 일구성인 영구자석으로 구성된 회전자(110)가 제1전자석단 사이에 위치하게 된다(S40). 그리고, 계속적으로 특정회전속도로 회전판(201)이 회전됨에 따라 롤러(210)가 제0라인(231) 및 제0라인(231)과 전기적으로 연결된 제2라인(233)과 접촉되게 된다. 롤러(210)가 제0라인(231)과 제2라인(233)에 접촉하게 되면 전자석 모터(100)를 구성하는 제2전자석단의 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가된다(S50).

즉, 롤러(210)가 제0라인(231)과 제2라인(233)에 접촉하고 있는 동안에는 전류가 제0라인(231)을 통해 제2라인(233)으로 흐르고 제2라인(233)과 전선으로 연결된 제2전자석(122-1)과 제2`전자석(122-2)에 흘러 제2전자석단에 자력이 발생되게 된다. 자력이 발생됨에 따라 제2전자석단의 자력에 의해 회전자(110)가 회전하게 된다(S60).

또한, 계속적으로 특정 회전속도로 회전판(201)이 회전됨에 따라 제0라인(231) 및 제0라인(231)과 전기적으로 연결된 제3라인(234)과 롤러(210)가 접촉되어 전자석 모터(100)를 구성하는 제3전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되게 된다(S70). 즉, 롤러(210)가 제0라인(231)과 제3라인(234)에 접촉하고 있는 동안에는 전류가 제0라인(231)을 통해 제3라인(234)으로 흐르고 제3라인(234)과 전선으로 연결된 제3전자석(123-1)과 제3`전자석(123-2)에 흘러 제3전자석단에 자력이 발생되게 된다. 자력이 발생됨에 따라 제3전자석단의 자력에 의해 회전자(110)가 계속 회전하게 된다.

그리고,회전판(201)의 회전에 의해 제1전자석단 사이에 위치하는 단계, 회전자(110)가 상기 제2전자석단 사이로 이동되어 회전되는 단계 및 회전자(110)가 상기 제3전자석(123-1) 사이로 이동되어 회전되는 단계가 반복되게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전자석 동력장치(10)를 이용한 동력전달방법은 제어부가 소형모터(300)를 제어하여 회전판(201)의 회전속도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 이러한 전기연결장치(200)를 갖는 전자석 동력장치(10)는 구체적 실시예에서 전기자동차용으로 사용될 수 있다. 즉, 전기 자동차에 장착된 충전된 배터리의 전력에 의해 소형모터를 구동함으로써 전자석에 순차적, 연속적으로 전류를 인가하여 전자석에서 발생된 자력에 의해 영구자석으로 구성된 회전자를 회전시켜 자동차용 모터로 활용될 수 있다.

그러나 본 발명의 기술적 사상은 전류의 인가를 순차적으로 스위칭하면서 복수의 전자석단에 인가하여 자력에 의해 영구자석으로 구성된 회전자(110)를 회전시켜 모터를 구동한다는 것 자체에 존재한다. 따라사 이러한 기술적 사상을 포함한 모터라면 그 구체적 실시예가 무엇이던 모두 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10::동력장치
100:전자석 모터
101:회전축
102:몸체 외면
103:몸체 내면
104:볼트
105:너트
106:전기연결파이프
107:공기여과필터
108:공기통로홀
109:공간받침대
110:회전자
111:회전축 베어링
120:전자석
121-1:제1전자석
121-2:제1`전자석
122-1:제2전자석
122-2:제2`전자석
123-1:제3전자석
123-2:제3`전자석
124:코일
130:받침대
131:고정볼트
132:보호대
133:보호대 고정볼트
200:전기연결장치
201:회전판
202:고정대
203:스프링
204:날개
210:롤러
211:롤러 베어링
212:링
220:전기분리판
231:제0라인
232:제1라인
233:제2라인
234:제3라인
300:소형모터
301:배터리

Claims (10)

1. 전자석을 이용한 동력장치에 있어서,
   몸체와 몸체의 중앙에 위치한 회전축을 중심으로 회전가능하도록 중앙단이 회전축에 설치된 영구자석으로 구성된 회전자 및 회전자와 소정간격 이격되고 각각이 서로 특정간격으로 이격되어 동심원을 형성하여 배치되며, 각각은 중심코어와 상기 중심코어에 권선된 코일로 구비되어 코일에 전류가 흐르게 되는 경우 일측은 N극, 타측은 S극을 형성하게 되는 복수의 전자석을 구비한 전자석 모터; 및
   복수의 상기 전자석 중 서로 대향되어 배치된 한 쌍의 전자석으로 구성된 전자석단을 순차적으로 특정 시간 동안 연속적으로 전류를 온/오프시켜 상기 전류가 인가된 상기 전자석단의 자력에 의해 상기 회전자가 상기 회전축을 중심으로 회전되도록 하는 전기연결장치;를 포함하고,
   상기 전자석은,
   6개로 구성되고, 서로 대향되게 배치된 한 쌍의 전자석으로 구성된 제1전자석단, 상기 제1전자석단에 인접하여 상기 제1전자석단과 특정간격 이격되어 위치한 한 쌍의 전자석으로 구성된 제2전자석단 및 상기 제2전자석단에 인접하여 상기 제2전자석단과 특정간격 이격되어 위치한 한 쌍의 전자석으로 구성된 제3전자석단으로 구비되며, 상기 제1전자석단에 전류가 인가되는 경우 대향된 한 쌍의 상기 전자석은 상기 회전자와 인접한 측 전극이 서로 다른 자성을 갖게 되고, 상기 제2전자석단에 전류가 인가되는 경우 대향된 한 쌍의 상기 전자석은 상기 회전자와 인접한 측 전극이 서로 다른 자성을 갖게 되며, 상기 제3전자석단에 전류가 인가되는 경우 대향된 한 쌍의 상기 전자석은 상기 회전자와 인접한 측 전극이 서로 다른 자성을 갖게되고, 상기 회전자에 근접한 상기 전자석의 전극은 상기 전자석과 인접한 다른 전자석의 전극과 서로 다른 자성을 형성하여 상기 전기연결장치는 상기 제1전자석단, 상기 제2전자석단 및 상기 제3전자석단에 순차적으로 스위칭하며 전류를 인가하고,
   상기 전기연결장치는
   소형모터에 의해 중심축을 기준으로 회전되는 회전판, 상기 회전판과 소정간격으로 이격되어 배치된 원통 형성의 전기분리판, 상기 회전판의 외주부 일측에 형성된 장착홈 내면과 스프링에 의해 장착되고 외면이 금속으로 구성된 롤러 및 상기 전기분리판의 내면 일측에 결합되고, 상기 회전판의 회전에 의해 상기 롤러의 외면이 내면 일단과 서로 접촉되는 전류분리라인을 포함하고,
   상기 전류분리라인은
   배터리에 의해 전류를 인가받아 항상 음극을 형성하고 항상 상기 롤러의 외면에 접촉되는 제0라인, 상기 제0라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제1전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각의 코일과 전선으로 연결되며, 소정길이를 갖고 상기 전기분리판 내면에 결합되어 상기 롤러의 외면과 접촉되는 경우 전류가 통하게 되는 제1라인, 상기 제0라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제2전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각의 코일과 전선으로 연결되며, 소정길이를 갖고 상기 전기분리판 내면에 결합되어 상기 롤러의 외면과 접촉되는 경우 전류가 통하게 되는 제2라인 및 상기 제0라인과 전기적으로 연결되고, 상기 제3전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각의 코일과 전선으로 연결되며, 소정길이를 갖고 상기 전기분리판 내면에 결합되어 상기 롤러의 외면과 접촉되는 경우 전류가 통하게 되는 제3라인으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 회전자는 니켈 및 코발트를 갖는 강철합금으로 구성되고,
   상기 전자석은 고투자율 금속으로 구성된 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 소형모터를 제어하여 상기 회전판의 회전속도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 롤러는 축과 전기전도성을 갖는 금속으로 구성된 링 및 상기 축과 상기 링 사이에 구비된 복수의 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 전자석 모터와 상기 전기연결장치 사이를 연결하는 공간받침대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 전자석 모터의 몸체 외면과 상기 전기연결장치의 몸체 외면 일측에는 외부 공기가 유입될 수 있는 공기통로홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기연결장치를 갖는 전자석 동력장치.
   
9. 제 1항의 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법에 있어서,
   전기연결장치의 배터리에서 전류를 인가받아 소형모터가 작동되어 회전판이 일정한 회전속도로 회전하고 배터리에서 전기분리판 내면에 결합된 제0라인에 전류가 인가되는 단계;
   상기 회전판의 외주부 일측에 위치한 롤러가 전기분리판 내면에 결합된 상기 제0라인과 상기 제0라인과 전기적으로 연결된 제1라인과 접촉되어 있는 동안, 전자석 모터를 구성하는 제1전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 상기 제1전자석단에 자력이 발생되는 단계;
   상기 제1전자석단의 자력에 의해 상기 전자석 모터를 구성하는 회전자가 상기 제1전자석단 사이에 위치하는 단계;
   상기 회전판의 회전에 의해 상기 제0라인 및 상기 제0라인과 전기적으로 연결된 제2라인과 접촉되는 동안 상기 전자석 모터에서 제2전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 상기 제2전자석단의 자력에 의해 상기 회전자가 특정방향으로 회전되는 단계;
   상기 회전판의 회전에 의해 상기 제0라인 및 상기 제0라인과 전기적으로 연결된 제3라인과 접촉되게 되는 동안, 상기 전자석 모터의 제3전자석단을 구성하는 한 쌍의 전자석 각각에 전류가 인가되어 상기 제3전자석단의 자력에 의해 상기 회전자가 상기 특정방향으로 계속 회전되는 단계; 및
   상기 회전판의 계속적인 회전에 의해, 상기 회전자가 상기 제1전자석단 사이에 위치하는 단계, 상기 제2전자석단의 자력에 의해 상기 회전자가 특정방향으로 회전되는 단계 및 상기 제3전자석단의 자력에 의해 상기 회전자가 상기 특정방향으로 계속 회전되는 단계가 반복되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    제어부가 상기 소형모터를 제어하여 상기 회전판의 회전속도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 동력장치를 이용한 동력전달방법.

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