KR101308317B1

KR101308317B1 - 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치

Info

Publication number: KR101308317B1
Application number: KR1020130029061A
Authority: KR
Inventors: 장석호
Original assignee: 장석호
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-10-04
Also published as: JP2016512946A; CN105052024A; US9837883B2; JP6134052B2; WO2014148656A1; US20160164389A1; CN104065232A; CN104065232B

Abstract

본 발명은 왕복 이동판을 이용한 발전겸용 전동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코일체가 일률적으로 분할 배치된 고정 코일판과, 자석이 일률적으로 배열된 이동 자석판으로 구성하되, 직선운동이나 회전운동하는 장비 등 그 설치 범위의 제한을 받지 않게 하고, 코일판과 자석판에 코일 및 자석을 배열함에 있어 격차없이 긴밀한 배열이 가능하게 하며, 이에 따른 운동력의 손실을 최소화할 수 있게 하며, 또한, 관성력이 더해진 왕복운동을 함에 있어, 센서 감지에 의한 순간적인 전류 차단 및 변환 공급이 가능하게 하면서도, 스프링 압축 및 반발력에 의한 속도 증가로 강한 왕복 운동과 이에 따른 발전력의 향상을 가져오게 하기 위한 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치에 관한 것이다.

Description

분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치{Electric motor which serves as power generator also using coil plate having devided coil and reciprocating sliding plate having devided magnet}

본 발명은 왕복 이동판을 이용한 발전겸용 전동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직사각 형태의 고정식 코일판과 직사각 형태의 왕복 이동식 자석판을 통해 척력 및 관성력이 작용하게 하여 왕복 운동력과 전력을 발생할 수 있게 함으로써, 직선운동이나 회전운동 장비 등 설치 범위의 제한을 받지 않게 하며, 특히 관성력을 이용한 왕복 운동에 의해 운동력의 손실이 없이 강한 왕복 운동과 순간 발전력을 얻을 수 있게 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치에 관한 것이다.

일반적으로 전동기는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치이고, 일반적으로 모터(motor)를 말한다. 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상교류용으로 구분되며, 오늘날에는 3상 교류용 전동기를 주로 사용하고 있다.

전류가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치로서, 대부분의 전동기는 회전운동의 동력을 만들게 된다.

상기의 전동기는 1831년 페러데이가 전자기유도를 발견한 무렵부터 전동기가 만들어지기 시작했고, 초기의 전동기는 영구자석의 인력과 척력을 이용하여 가동부는 회전시키지 않고 요동시키는 방식이었다. 1830년 대에는 오늘날의 직류전동기 형식이 전기자와 직류 여자 된 전자석을 사용하여 최초로 만들어졌으나 출력이 적고 연구단계에 불과하였다

이후, 페라리스와 테슬라가 교류에서 만들어지는 회전자기장을 발견한 것을 계기로 각각 독자적으로 2상 교류전동기를 발명하였다. 1889년 독일의 도브로월스키가 출력 100와트(W)의 3상 교류전동기를 처음 만든 이래 3상 교류전동기가 오늘날 교류전동기의 주류를 이루고 있다.

또한, 직류전동기와 교류전동기 모두 동일한 원리로 동작하는데, 전류가 흐르는 도체를 자기장 속에 놓으면 자기장의 방향에 수직한 방향으로 전자기적인 힘(로렌츠 힘)이 발생한다. 전동기 내부에 자석을 놓아 자기장을 만들고, 축에 연결된 도선에 전류를 흘리면 전자력이 발생하여 플레밍의 왼손법칙에 의해 회전하게 되어 동력을 창출한다. 도선에 작용하는 전자기력은 자기장의 세기, 전류의 세기 그리고 도선의 길이에 비례한다.

한편, 우리 주위에 상용화되어 있는 제품들은 기존 동력모터 기능에 중점을 둔 산업 장비들이 발전되어 왔으나 최근에 에너지 효율화라는 시대적 요구에는 부응할 수 없다는 것이 전동자전거 전동오토바이 전동자동차 적용에 한계로 나타나고 있어 이를 극복 하는것이 중요한 과제이기도 하다.

그동안 강력한 추진(토크)력이 요구되는 장비들에서 기존의 원통 모터들은 자석과 코어의 인력을 상쇄하고 힘을 내기 위해 감속기어를 채택하거나 최대기능(부하력)을 상성 전압 전류 제어를 통해 필요조건을 충족시키려 하고 있으나 이는 관성력의 약화 및 초기 기동시 과전류로 인해 공급 전력 에너지의 효율적 사용이 어렵고 배터리의 과다중량 비용의 증가라는 복합적인 문제가 있었다.

이에, 본 발명 출원인은 특허등록 제0988667호, 특허등록 제1025387호와 같이 비자성체로 된 원반에 각기 방사형태로 코일을 분할 배치하고, 상기 분할코일 고정판 상하에는 각기 방사형태로 분할 배치된 회전 자석원반을 이격 설치하므로서 회전원반의 자석판과 코일판이 수평교차 자력을 유기하면서 척력 및 발전력을 부여하는 전동장치를 제안한바 있다.

그러나 원반을 이용한 전동장치는, 그 적용함에 있어 반드시 회전운동을 부여하는 장비에 설치하여야 하는 등의 적용상의 한계가 있었으며, 특히, 원반 형태로 구성되어 있으므로 원반이 커지게 되면 방사상으로 배열된 특성상 원주에 따라 코일 및 자석의 배치에 따른 긴밀성이 떨어지는 등 운동력의 손실을 가져오는 등 이에 따른 힘과 속도 발전력의 저하를 가져오는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허공보 제0988667호. 대한민국등록특허공보 제1025387호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 양면에 코일체가 일률적으로 분할 배치된 고정 코일판과, 상기 코일판과 대항되는 면에 자석이 일률적으로 배열된 이동 자석판으로 구성하되, 직선운동이나 회전운동하는 장비 등 그 설치 범위의 제한을 받지 않게 하고, 코일판과 자석판에 코일 및 자석을 배열함에 있어 격차없이 긴밀한 배열이 가능하게 하며, 이에 따른 운동력의 손실을 최소화할 수 있게 하기 위한 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

또한, 관성력이 더해진 왕복운동을 함에 있어, 센서 감지에 의한 순간적인 전류 차단 및 코일체로의 전류 변환 공급이 가능하게 하면서도, 스프링 압축 및 반발력에 의한 속도 증가로 강한 왕복 운동과 이에 따른 발전력의 향상을 가져오게 하기 위한 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 코일판과 자석판의 수평교차 자력을 유기하면서 척력에 의한 발전력을 부여하는 전동장치에 있어서,

길이방향으로 양측 대항되는 형태를 이루는 레일판과, 상기 양측 레일의 양측단을 연결 마감하는 한편, 내부에 스프링이 각각 형성된 마감판으로 된 상,하부 개방형 몸체;

상기 몸체 내부에서 양측 레일판에 고정되는 한편, 상부 및 하부면에 다수의 코일체가 일률적으로 배열된 코일판으로 된 고정판 유닛;

상기 몸체 내부에서 슬라이딩 이동하되, 코일판의 상부 및 하부에서 코일판과 이격되게 위치하며 코일판과 대항되는 면에 다수의 자석이 일률적으로 배열된 상,하부 자석판으로 된 이동판 유닛;

상기 몸체 내부에서 어느 하나의 레일판 양측에 설치되어 이동하는 이동판 유닛이 끝점에 도달하는 것을 감지 예측하는 제1,2 정지감지센서; 및

상기 몸체 내부에서 마감판에 각각 설치되어 이동하는 이동판 유닛이 끝점에 도달한 것을 감지하는 제1,2 기동신호센서;를 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치는, 왕복운동을 구현하되 필요에 따라 직선운동이나 회전운동 장비에 병행 사용이 가능하며, 특히, 일률적으로 배열되는 코일체와 자석에 의해 운동력의 손실을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 왕복운동 하는 구간 내에서 센서 감지에 의해 순간적인 전류 차단 및 변환 공급이 가능하며, 특히, 스프링 압축에 의한 전류 변환 과정에서의 부하 방지 및 반발력에 의한 속도가 증가되어 강한 왕복 운동을 부여함과 동시에 발전력이 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 결합 사시도.
도 3은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 측 단면도.
도 4는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 정 단면도.
도 5는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 코일체와 자석의 배열 상태를 나타낸 간략도.
도 6은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 제어부를 나타낸 간략도.
도 7은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 다른 실시예도.
도 8은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 이동판 유닛 왕복 이동상태를 나타낸 작동도.
도 9는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 위상변환 상태를 나타낸 간략도.
도 10은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 직선운동 적용 사용상태를 나타낸 실시예도.
도 11은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 회전운동 적용 상태를 나타낸 실시예도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 분해 사시도 이고, 도 2는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 결합 사시도 이며, 도 3은 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 측 단면도이고, 도 4는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치를 나타낸 정 단면도이다.

도 1 내지 도 4의 도시와 같이 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치(1)는, 몸체(100)와, 고정판 유닛(200)과, 이동판 유닛(300)과, 제1,2 정지감지센서(400)(400')와, 제1,2 기동신호센서(500)(500')로 구성된다.

여기서, 상기 몸체(100)는, 일정 길이를 갖는 대항되는 형태를 이루는 양측 레일판(110)(110')과, 상기 양측 레일판(110)(110')의 양측단을 연결 및 마감하는 마감판(120)(120')으로 된 직사각형 링 형태를 이루게 구성된 것으로, 상기 레일판(110)(110')과 마감판(120)(120')의 결합은 통상의 볼트 등을 이용한 결합이 가능하다.

이때, 상기 레일판(110)(110')은, 그 상단 및 하단이 내측으로 절곡 형성되어 가이드홈(111)이 형성되며 그 가이드홈(111)을 따라 하기하는 이동판 유닛(300)의 슬라이딩이 가능하게 구성된다.

또한, 상기 마감판(120)(120')은, 그 각각의 내측면에 2개 한 조를 이루는 스프링(121)(121')이 각각 형성된 것으로, 스프링(121)(121')은 압축 완충 및 복원 반발력을 부여하게 구성된다.

상기 고정판 유닛(200)은, 양측이 레일판(110)(110')에 각각 고정되는 형태를 이루는 것으로, 상부면 및 하부면에는 길이 방향을 향해 납작한 수평 권선 형태를 갖는 코일체(211)(211')가 일률적으로 배열 형성된 비자성체로 된 코일판(210)이 구성된다.

이때, 상기 코일판(210)의 폭 방향 양측에는 그 코일판(210)을 잡아주는 양측 코일판 브라켓(220)이 형성되고, 상기 코일판 브라켓(220)에는 일정 길이로 연장되는 가이드바(230)가 형성되며, 상기 가이드바(230)의 끝단에는 코일판(210)을 레일판(110)(110')에 고정할 수 있도록 고정브라켓(240)이 형성된 것으로, 상기 고정브라켓(240)에 의해 레일판(110)(110')에 볼트 등을 이용하여 고정된다.

상기 이동판 유닛(300)은, 상기 몸체(100) 내부에서 양단이 상기 스프링(121)(121')에 접하게 내재되는 한편, 상기 레일판(110)(110')을 따라 슬라이딩 왕복 이동이 가능하게 구성된 것으로, 코일판(210)의 상부 및 하부에서 그 코일판(210)과 소정 이격되도록 비자성체로 된 상,하부 자석판(310)(310')이 각각 구성되며, 그 상,하부 자석판(310)(310')에는, 상기 코일판(210)의 상,하부에 위치한 코일체(211)(211')와 대항되는 면에 대하여 길이 방향을 향해 다수의 자석(311)(311')이 일률적으로 배열 형성된다.

또한, 상기 상,하부 자석판(310)(310')은, 그 상,하부 자석판(310)(310')의 이격정도를 유지할 수 있도록 양측에서 자석판 브라켓(320)에 의해 견결 결합되며, 상기 자석판 브라켓(320)의 측면에는 상기 고정판 유닛(200)의 가이드바(230)가 관통하는 한편, 이동판 유닛(300)이 이동시 이동 간섭을 방지하기 위해 수평 장공형 가이드공(321)이 마련된다.

또한, 상기 자석판 브라켓(320)의 상,하 양단에는 상기 몸체(100)의 가이드홈(111)에 수용되어 레일판(110)(110')과 자석판 브라켓(320)의 구름 마찰을 부여할 수 있도록 판형 베어링(330)이 형성된 것으로, 이동판 유닛(300)은 상,하부 자석판(310)(310')의 사이에 코일판(210)을 두고 왕복 이동하게 구성된다.

한편, 도 5의 도시와 같이 상기 코일판(210)에 배열된 코일체(211)는, 그 이웃하는 코일체(211')와 서로 다른 방향으로 권선되게 교차 형태를 이루게 구성된다.

또한, 자석(311)(311')은, 대항되는 위치에 배열된 코일판(210)의 코일체(211)(211')에 대하여 한 칸 건너 교차되게 연속 형성하는 한편, 그 상부 자석판(310)의 자석(311)과 하부 자석판(310')의 자석(311')이 수직상으로 서로 교차되는 위치를 가지게 비대칭으로 배열된 것으로, 각각의 이웃하는 자석(311)(311')의 사이에 눈에 보이지 않는 가상자성(S)이 형성되어에 상,하 긴장 관계를 유지할 수 있게 구성된다.

상기 제1,2 정지감지센서(400)(400')는, 상기 몸체(100)에 형성되는 것으로, 어느 하나의 레일판(110) 양측에서 이동판 유닛(300)을 벗어난 위치에 설치되어 이동하는 이동판 유닛(300)이 끝점에 도달하는 것을 미리 예측 감지하게 된다.

상기 제1,2 기동신호센서(500)(500')는, 상기 몸체(100) 내부에 형성되는 것으로, 양단의 마감판(120)(120')의 내측에서 스프링(121)(121')의 사이에 내재되게 설치되어 이동하는 이동판 유닛(300)이 끝점에 도달시 이를 감지하게 된다.

한편, 도 6의 도시와 같이 상기 코일체(211)(211')로 전원의 인가와, 상기 제1,2 정지감지센서(400)(400')의 신호를 전송받아 현재 진행방향에 해당하는 전원의 공급 차단과, 상기 제1,2 기동신호센서(500)(500')의 신호를 전송받아 진행해온 반대방향의 전원 공급을 수행하는 PCB로 된 제어부(600)를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 코일판(210)의 일측에, 끝단의 코일체(211)와 그 끝단의 코일체(211)와 이웃하는 코일체(211')의 위치에 해당하게 제1,2 위상변환센서(621)(621')를 연속하여 더 형성하고, 상기 제어부(600)에는, 위상변환부(620)를 더 포함하여 구성하되,

상기 제1,2 위상변환센서(621)(621')에 의해 자석(311)(311')과 그 이웃하는 자석(311)(311') 간의 사이에 형성된 가상자성(S)에 동일한 위상이 부여되게 구성된다.

한편, 도 7의 도시와 같이 상기 어느 하나의 상,하부 자석판(310)(310') 중앙에 직사각 형태의 장비 장착공(350)을 더 형성하되, 상기 장비 장착공(350)의 길이방향 내주면 양측에 제1,2 랙크(351)(351')를 각각 형성하고, 상기 각각의 제1,2 랙크(351)(351')에는 일방향 회전 가능한 제1,2 클러치기어(360)(360')를 각각 치합하고, 상기 각각의 제1,2 클러치기어(360)(360')는 중간의 축기어(370)에 의해 치합되게 구성할 수 있는 것인데,

이때, 상기 각각의 제1,2 클러치기어(360)(360')는, 외기어(361)(361')와 상기 외기어(361)(361') 보다 작은 직경의 내기어(362)(362')로 구성되어, 상기 각각의 외기어(361)(361')에 의해 제1,2 랙크(351)(351')에 치합되고, 상기 각각의 내기어(362)(362')에 의해 축기어(370)로 연결되게 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치의 작용을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 8의 도시와 같이 최초 제어부(600)에서는 코일판(210)의 코일체(211)(211')에 전류를 인가함으로써, 상기 코일체(211)(211')로부터 유도되는 전하의 부호와 자석판(310)(310')의 자석(311)(311')이 가지고 있는 극성에 의한 인력과 척력 및 관성력이 작용하게 되는 것이며, 이에, 상기 이동판 유닛(300)은 레일판(110)(110')을 따라 일측 방향으로 이동하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 이동판 유닛(300)의 이동 중 그 이동판 유닛(300)의 끝단이 제1 정지감지센서(400)에 도달하면 그 제1 정지감지센서(400)는 이동판 유닛(300)이 끝단부에 도달할 것을 미리 감지하게 되는 것인데, 이때, 제1 정지감지센서(400)는 감지된 신호를 제어부(600)로 송출하게 되는 것이며, 이에 제어부(600)에서는 이동방향에 해당하는 전류공급을 차단시키게 되는 것이다.

여기서, 상기와 같이 전류를 차단하는 것은, 이동판 유닛(300)의 갑작스런 방향 전환시 전류 방향 변경에 따른 부하를 방지하기 위함이다.

한편, 상기와 같이 인력과 척력 및 관성력에 의해 일측으로 이동하는 이동판 유닛(300)은, 그 스프링(121)의 압축에 의해 H1 구간에 대하여 완충 작용이 이루어지는 것이며, 이에 관성력이 감소되는 것이다.

이후, 스프링(121)의 압축과 함께 이동하는 이동판 유닛(300)이 마감판(120)에 형성된 제1 기동신호센서(500)를 통해 끝단부에 도달하였음을 감지하게 되는 것이고, 감지된 감지신호는 제어부(600)로 전송 및 제어부(600)에서는 반대방향의 전류를 공급하게 되는 것이다.

즉, 최초 시작과 반대의 전류가 코일체(211)(211')에 인가되는 것으로, 재차 코일체(211)(211')로부터 유도되는 전하의 부호와 상,하부 자석판(310)(310')의 자석(311)(311')이 가지고 있는 극성에 의한 인력과 척력 및 관성력이 작용하여 이동판 유닛(300)의 반대방향 이동이 가능한 것으로, 반대 방향에서는 제2 정지감지센서(400')와, 제2 기동신호센서(500')의 감지 및 방향 전환이 이루어지는 등 이와 같은 왕복 이동이 반복 수행되는 것이다.

여기서, 도 9의 도시와 같이 이동판 유닛(300)의 왕복 이동함에 있어, 코일체(211)(211')의 양면에 자석을 배치함으로써 관성력을 추가하였고, 자석의 측면부위를 활용하기 위해 상호 긴장관계를 유지하여 또 다른 가상자성(S)이 생성되게 하였으며, 상,하부 자석판(310)(310')의 자석(311)(311')을 서로 비대칭으로 배치하므로서 과도한 인력의 상쇄와, 전자/물리적으로 일치, 자석재료의 절감효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 코일체(211)(211')에 직류 전원을 인가하면 척력이 발생 플레이밍 바른손법칙에 의해 자석(311)(3111')과 가상자성(S)의 코일 척력의 동일 위상을 부여하기 위해 코일체(211)(211')가 각기 다른 방향으로 권선이 되어 있음을 알 수 있듯이, 자석(311)(311')이 코일 2의 위치에 도달되었을 때에도 같은 방향의 척력을 위해 위상변화가 필요한 것이다.

즉, 위상변환부(620)는 FET(field-effect transistor) 소자가 포함된 회로를 통해 가능하다.

즉, ＋－ 위상 변환은 코일판(210)에 형성된 제1 위상변환센서(621)가 먼저 실제 자석을 감지하고, ＋ 전원을 출력하여 ＋전극이 FET-1(631) 측에 나타나게 하고 자석이 이동되어 다음 제2 위상변환센서(621)에 도달하면 ＋ 출력이 되면서 FET-2(632) 측이 정극으로 변환되면서 코일측에 자석의 변환에 대응하는 정전위를 공급하여 일정한 방향으로 척력이 발생되면서 이동력을 구사하게 되는 것이다.

여기서, 상기 제1,2 위상변환센서(621)(621')의 출력을 바꾸게 되면 이동판 유닛(300)의 이동 방향이 180˚ 바뀌게 되는 것 역시 플레밍의 바른손법칙에 의하지만 1mmA 정도의 흐르는 전류의 변화로 가능하기 때문에 속도 및 방향전환 제어기능이 손쉬운 것이다.

한편, 상기와 같은 작용을 하는 본 발명 전동장치(1)는, 그 기본적인 직선 왕복 운동을 수행하는 것인바, 직선운동을 회전운동으로 변환하여 크랭크축(700)의 회전 구동이 가능한 것이다.

즉, 도 10의 도시와 같이 크랭크축(700)에 연결된 커넥팅 로드(710)를 전동장치(1)의 이동판 유닛(300)에 연결 사용하면 되는 것으로, 전동장치(1)의 왕복 구동시 커넥팅 로드(710)의 수직 직선 왕복운동이 가능하며 이에 크랭크축(700)에 회전력을 부여할 수 있는 것이다.

이때, 본 발명 전동장치(1)의 몸체(100)의 레일판(110)(110')을 마감하는 일측 마감판(120')은 제거한 상태로의 사용이 가능한 것으로, 이때에는 이동판 유닛(300)의 왕복 운동 거리의 확장이 가능한 것이다.

또한, 본 발명 실시예에 따른 제1,2 클러치기어(360)(360')를 이용한 회전구동이 가능한 것이다.

즉, 도 11의 도시와 같이 축기어(370)에는 회전축(800)이 연결되는 것으로, 실시예로 전동장치(1)의 이동판 유닛(300)의 왕복 운동시 일측 방향으로의 이동에 따른 제1 랙크(351)와 치합된 제1 클러치기어(351)에 회전력이 부여하게 되면 제1 클러치기어(351)의 내기어(362)와 치합된 축기어(370)의 반대 회전력이 부여되는 것으로, 이에 회전축(800)의 회전구동이 가능한 것이며, 이때, 제2 클러치기어(351')의 내기어(362')에 회전력이 부여되더라도 외기어(361')는 자유회전이 이루어져 이동판 유닛(300)의 이동 간섭을 받지 않는 것이다.

또한, 상기와 반대로 이동판 유닛(300)이 타측 방향으로 이동시에는 제2 랙크(351')와 치합된 제2 클러치기어(360')에 회전력이 부여하게 되면 제2 클러치기어(360')의 내기어(362')와 치합된 축기어(370)에 회전력이 부여되고, 이에 회전축(800)의 회전구동이 가능한 것이며, 이때, 제1 클러치기어(360)는 자유회전이 이루어져 이동판 유닛(300)의 이동 간섭을 받지 않는 것이다.

한편, 본 발명 전동장치(1)는, 발전장치로의 사용이 가능한 것으로, 이는 코일체(211)(211')를 분기하여 이를 별도의 변압트랜스(도면중 미도시함)에 연결 형성함에 따라 별도의 축전지(도면중 미도시함)를 충전하기 위한 용도로도 전환하여 사용이 가능한 것인데,

이는, 전동장치를 별도의 상기와 같은 직선운동 장비나 회전운동장비에 장착하여 이동판 유닛(300)을 왕복 이동시킴에 따라 코일체(211)(211')로 전류가 생성될 것이고, 이와 같은 전류는 변압트랜스를 통해 교류전원으로 전환되어 별도의 마련된 축전지를 충전하게 될 것이므로, 발전기의 역할도 겸할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 발전장치의 역할을 수행하여 축전지에 대한 충전이 이루어지면 이때에는 반대로 축전지의 직류전원을 사용하여 장비의 동력으로 사용할 수 있으므로 에너지 효율적인 활용이 가능할 것이다.

이상과 같이 본 발명 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치는, 척력 및 관성력에 의한 왕복 직선운동이 가능하며 그 적용함에 있어 직선운동 장비나 회전운동장비 등에 다양하게 적용할 수 있어 그 활용성이 매우 우수한 것이다.

100 : 몸체 110,110' : 레일판
111 : 가이드홈 120,120' : 마감판
121,121 : 스프링
200 : 고정판 유닛 210 : 코일판
211,211' : 코일체 220 : 코일판 브라켓
230 : 가이드바 240 : 고정브라켓
300 : 이동판 유닛 310,310' : 상,하부 자석판
311,311' : 자석 320 : 자석판 브라켓
321 : 가이드공 330 : 베어링
350 : 장비 장착공 351,351' : 제1,2 랙크
360,360' : 제1,2 클러치기어 361,361 : 외기어
362,362' : 내기어 370 : 축기어
400,400' : 제1,2 정지감지센서 500,500' : 제1,2 기동신호센서
600 : 제어부 620 : 위상변환부
621,621' : 위상변환센서

Claims

코일판과 자석판의 수평교차 자력을 유기하면서 척력에 의한 발전력을 부여하는 전동장치에 있어서,
길이방향으로 양측 대항되는 형태를 이루며 상하단이 내측으로 절곡된 가이드홈(111)이 구성된 레일판(110)(110')과, 상기 양측 레일판(110)(110')의 양측단을 연결 마감하는 한편, 내부에 스프링(121)(121')이 각각 형성된 마감판(120)(120')으로 된 상,하부 개방형 몸체(100);
상부 및 하부면에 다수의 코일체(211)(211')가 일률적으로 배열된 코일판(210)을 코일판 브라켓(220)과 가이드바(230)로 연결된 고정브라켓(240)으로 상기 몸체(100) 내부의 양측 레일판(110)(110')에 고정한 고정판 유닛(200);
상기 몸체(100) 내부에서 슬라이딩 이동하되, 코일판(210)의 상부 및 하부에서 코일판(210)과 이격되게 위치하며 코일판(210)과 대항되는 면에 다수의 자석(311)(311')이 일률적으로 배열된 상,하부 자석판(310)(310')을 장공형 가이드공(321)이 형성된 양측 자석판 브라켓(320)의 상하양단에 설치하여, 상기 몸체(100)의 가이드홈(111)에 수용된 베어링(330)에 의해 레일판(110)110')과 자석판 브라켓(320)의 구름 마찰이 유지되는 이동판 유닛(300);
상기 몸체(100) 내부에서 어느 하나의 레일판(110) 양측에 설치되어 이동하는 이동판 유닛(300)이 끝점에 도달하는 것을 감지 예측하는 제1,2 정지감지센서(400)(400'); 및
상기 몸체(100) 내부에서 마감판(120)(120')에 각각 설치되어 이동하는 이동판 유닛(300)이 끝점에 도달한 것을 감지하는 제1,2 기동신호센서(500)(500');를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 코일판(210)의 상부 및 하부에 배열된 코일체(211)(211')는,
그 이웃하는 코일체(211)(211')와 각각 다른 방향으로 권선되게 교차 형성함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.
제 1항에 있어서,
상,하부 자석판(310)(310')에 배열된 자석(311)(311')은,
대항되는 위치에 배열된 코일판(210)의 코일체(211)(211')에 대하여 한 칸 건너 교차되게 연속 형성함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.
제 1항에 있어서,
상기 코일체(211)(211')로의 전원의 인가와 상기 제1,2 정지감지센서(400)(400')의 신호를 전송받아 진행방향에 해당하는 전원의 공급을 차단하고, 제1,2 기동신호센서(500)(500')의 신호를 전송받아 진행해온 반대방향의 전원 공급을 수행하는 제어부(600);를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.
제 1항에 있어서,
상,하부 자석판(310)(310')에 배열된 자석(311)(311')은,
그 상부 자석판(310)의 자석(311)과 하부 자석판(310')의 자석(311')이 서로 교차되는 위치를 가지게 비대칭으로 배열함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.
제 1항 또는 제6항에 있어서,
상기 코일판(210)의 일측에는,
끝단의 코일체(211)와 이웃하는 코일체(211')의 위치에 해당하게 제1,2 위상변환센서(621)(621')를 연속형성하고,
제어부(600)에는, 위상변환부(620)를 더 포함하여 구성하되,
상기 제1,2 위상변환센서(621)(621')에 의해 이웃하는 자석(311)(311')간의 사이에 동일한 위상이 형성되게 구성함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.
제 1항에 있어서,
상기 상,하부 자석판(310)(310')중 어느 하나의 중앙에 직사각 형태의 장비 장착공(350)을 더 형성하고, 상기 장비 장착공(350)의 길이방향 내주면 양측에 제1,2 랙크(351)(351')를 각각 형성하며, 상기 각각의 제1,2 랙크(351)(351')에는 일방향 회전 가능한 제1,2 클러치기어(360)(360')를 각각 치합하고, 상기 각각의 제1,2 클러치기어(360)(360')는 축기어(370)에 의해 치합되게 구성하되,
상기 각각의 제1,2 클러치기어(360)(360')는, 외기어(361)(361')와 상기 외기어(361)(361') 보다 작은 직경을 갖는 내기어(362)(362')로 구성되어, 상기 각각의 외기어(361)(361')에 의해 제1,2 랙크(351)(351')에 치합되고, 상기 각각의 내기어(362)(362')에 의해 축기어(370)로 연결되게 구성함을 특징으로 하는 분할 코일체를 갖는 코일판과 분할 자석을 갖는 왕복 이동형 자석판을 이용한 발전겸용 전동장치.