KR101471851B1 - 자력을 이용한 회전동력 발생장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

자력을 이용한 회전동력 발생장치 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자력을 이용한 회전동력 발생장치에 있어서, 내부자성체(4)의 외면에 영구자석(6)과 외부자성체(8)를 적층하여 통체(2)를 형성하되, 영구자석(6)에 의해 통체(2) 내부와 외부가 서로 다른 극성의 자기력이 강하게 작용하여 공간자석을 형성함에 따라 N,S극성이 맞닿는 통체(2)의 양측 입구에 자력극성 경계부(12)가 형성되게 하고, 자기력에 의해 통체(2) 내부를 왕복 운동하는 전자석(10)을 축대(14)에 연결설치하되, 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍을 고려하여 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경함으로써 전자석(10)의 극성을 변환하는 극성변환 제어부(24)를 구성하며, 축대(14)의 타단에는 베어링(22)을 형성하고 크랭크핀(18)과 축대(14)를 커넥팅 로드(20)를 통해 연결하여 축회전하게 설치함에 따라 전자석(10)의 왕복 운동에 의한 축대(14)의 직선운동을 크랭크축(16)의 회전운동으로 변환하여 회전동력을 생성하게 구성하여, 영구자석(6)이 부착된 통체(20)의 자기력과 전자석(10)의 극성변환에 의한 왕복운동을 크랭크축(16)의 회전운동으로 변환하여 회전동력을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자력을 이용한 회전동력 발생장치 및 그의 제어방법{ROTATIONAL POWER GENERATING APPARATUS USING MAGNETIC FORCE AND CONTROL MATHOD THEREOF}
본 발명은 회전동력 발생장치에 관한 것으로, 특히 영구자석이 부착된 통체와 전자석의 자력을 이용하여 전자석이 직선운동을 반복함에 따라 이를 크랭크축의 회전운동으로 변환시켜 회전동력을 발생시키는 장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
자석의 자기력이나 자기장을 이용하는 장치나 시스템이 많이 있다.
이러한 선행기술의 일 예로서 국내 공개특허 특2001-0020841호 "알에프 바디코일"은 자기공명 영상시스템에 이용한 것이고, 국내 공개특허 특2001-0075537호 "자기장 균일화 공간구조"는 내부공간 내의 자기장을 균일화하여서 국소 지자기 교란으로 인한 주택, 사무실 내에 전자장비의 오작동 또는 고장이나 생체에 미치는 악영향을 극소화하도록 기술을 개시하고 있다.
또 국내 공개특허 제10-2009-0007456호 "자기식 동력전달장치"는 자력을 통해서 동력 전달하는 경우의 이점을 유지하면서 동력의 전달효율 및 전달능력을 향상시킬 수 있고, 제조 비용도 삭감할 수 있는 자기식 동력전달장치를 개시하고 있고, 국내 공개특허 제10-2011-0116983호 "중력과 자력을 이용한 회전동력 발생장치"는 초기에 적은 동력으로 구동모터에 연결된 회전추진대가 부상된 중량체를 위치 이동시켜주는 한 무한히 회전 동력을 얻을 수 있는 것을 개시하고 있다.
그러나 이러한 자력에 의해 발생하는 회전동력을 실제 적용한 사례에 관해서는 아직 제시된 바가 없었다.
따라서 본 발명의 목적은 영구자석이 부착된 통체와 전자석을 이용하여 동력을 발생시키는 장치를 구성함에 있어 이를 크랭크축과 같은 회전운동체에 적용하여 동력을 발생시킬 수 있는 회전동력 발생장치 및 그의 제어방법을 제공함에 있다.
상기의 목적에 따른 본 발명은, 자력을 이용한 회전동력 발생장치에 있어서, 내부자성체(4)의 외면에 영구자석(6)과 외부자성체(8)를 적층하여 통체(2)를 형성하되, 영구자석(6)에 의해 통체(2) 내부와 외부가 서로 다른 극성의 자기력이 강하게 작용하여 공간자석을 형성함에 따라 N,S극성이 맞닿는 통체(2)의 양측 입구에 자력극성 경계부(12)가 형성되게 하고, 자기력에 의해 통체(2) 내부를 왕복 운동하는 전자석(10)을 축대(14)에 연결설치하되, 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍을 고려하여 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경함으로써 전자석(10)의 극성을 변환하는 극성변환 제어부(24)를 구성하며, 축대(14)의 타단에는 베어링(22)을 형성하고 크랭크핀(18)과 축대(14)를 커넥팅 로드(20)를 통해 연결하여 축회전하게 설치함에 따라 전자석(10)의 왕복 운동에 의한 축대(14)의 직선운동으로 크랭크축(16) 회전운동하게 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치이다.
또한 본 발명은, 자력을 이용한 회전동력 발생장치의 제어방법에 있어서, 내부에 N,S극 중 어느 하나의 극성이 상대적으로 강하게 작용하는 자기력 공간이 형성되는 통체(2)를 통과하도록 전자석(10)에 초기 구동력을 가하여 동작시키고, 전자석(10)이 설치된 축대(14)가 직선운동을 반복하도록 전자석(10)이 통체(2) 양측 입구에 형성된 자력극성 경계부(12) 사이를 왕복 운동하게 하되, 극성변환 제어부(24)에 의해 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍에 극성이 변환되게 하여 전자석(10)이 통체(2) 내부를 직선 왕복 운동하도록 제어하며, 축대(14)의 직선운동을 커넥팅 로드(20)와 크랭크핀(18)에 의해 크랭크축(16)의 회전운동으로 변환하여 회전동력을 발생시키도록 함을 특징으로 한다.
본 발명은 영구자석이 부착된 통체의 내외부 공간에 발생하는 자기력과 축대에 설치된 전자석의 극성변환에 의한 왕복운동을 크랭크축의 회전운동으로 변환하여 회전동력을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통체와 전자석의 구성을 보여주는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 통체의 내,외부 자기력의 극성을 나타내는 단면도,
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 동작구성을 보여주는 개념도,
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 사용상태도,
도 5는 본 발명에 극성변환 제어부의 블록도,
도 6 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 감지부의 일예를 나타내는 개념도.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 영구자석(6)이 부착된 통체(2)와 전자석(10)의 극성변환을 이용하여 전자석(10)이 설치된 축대(14)가 왕복운동하고 이를 회전운동으로 변환함으로써 회전동력을 발생시키는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 통체(2)와 영구자석(6)의 구성을 보여주는 것으로, 본 발명에 따른 통체(2)는 내부자성체(4)가 구비되고, 내부자성체(4)에 영구자석(6)을 다수 적층하여 부착하며, 영구자석(6)이 부착된 외면에 다시 외부자성체(8)를 부착하여 형성한다.
영구자석(6)이 부착된 통체(2)의 형태는 원형, 다각형 등 다양하게 형성할 수 있으나 본 발명의 실시 예에서는 원형으로 형성하는 것이 좋으며 내,외부자성체(4)(8)는 영구자석(6)이 붙을 수 있는 금속재가 바람직하다.
본 발명에서는 내,외부자성체(4)(8)와 영구자석(6)을 적층하여 부착함으로써 통체(2)의 내외부에 자기력이 생성되는 것으로, 특히 통체(2)의 양측 입구측에서는 작용하는 자력의 극성이 급격히 변화하여 양측의 극성이 분리된 것과 같은 자력극성 경계부(12)가 형성된다. 즉, 자력극성 경계부(12)를 기준으로 양측에서 작용하는 자력이 급격히 변화하여 공간에 N,S극이 형성되어 공간자석을 이루고 있는 것이다.
본 발명자는 실제 자기력을 이용하여 공간자기장을 구성해본 결과 자기력을 이용한 공간자석 형성 방법과 자력극성 경계부(12)가 형성되는 현상을 발견할 수 있었다. 영구자석(6)으로 통체(2)를 구성하여 내부를 형성하고 내부와 외부의 극성을 달리하되, 예를 들면 통체(2) 외면으로는 S극이, 내면으로는 N극이 향하도록 자석을 부착하면 통체(2) 내부에는 자기력에 의해 S극의 극성이 상대적으로 강하게 작용한다는 것을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
또한, 통체(2)의 양측 입구에 형성되는 자력극성 경계부(12)를 기준으로 통체(2) 내부와 외부에서 상대적으로 작용하는 극성이 서로 상이하게 된다. 즉, 통체(2) 내,외부 중 어느 공간에서 N 극성의 작용이 강하면, 타측에는 S 극성이 상대적으로 더 강하게 작용하여 마치 서로 다른 극성을 띠고 있는 것과 같이 공간자석이 형성된다.
모든 자석이나 허공은 자연적으로 서로 짝극성이 생성되는 것이며, 일측이 N극성을 띠면 타측은 S극성을 띠어 자석을 이루는 것이다.
본 발명에서 설명하는 공간자석은 특정공간의 극성을 나타내는 것이 아닌 그 공간에서 작용하는 극성 중 상대적으로 강하게 작용하는 극성을 표시하는 것이며, 즉 어느 공간에서든지 자기력에 의해 N, S극성이 상호 존재하나 양 극성 중 그 공간에서 좀더 강하게 작용하는 극성이 있으며, 상대적으로 강하게 작용하는 극성을 그 공간의 대표 극성으로 표시하여 나타낸다. 이렇듯 그 공간의 대표 극성을 표시함으로써 본 발명에서 설명하는 공간자석을 정의하는 것이다.
일반적으로 영구자석(6)은 N극과 S극으로 형성되며 N,S극이 맞닿는 곳에서 자기력이 가장 강하게 작용한다. 본 발명에서 정의하는 공간자석도 자력극성 경계부(12)를 기준으로 양측에서 상대적으로 작용하는 극성이 서로 다름에 따라 양 극성이 맞닿는 위치, 즉 자력극성 경계부(12)에서의 자기력이 가장 강하게 발생한다.
따라서 자력극성 경계부(12)는 눈에는 보이지 않지만 공간자석에서 양극성이 맞닿는 위치에 형성되므로 자성체(금속재)가 통체(2)를 통과할 경우 자력극성 경계부(12)를 기준으로 내측과 외측으로 이동하지 않고 걸려있듯이 정지하게 되어 멈추게 된다. 이는 자기력이 가장 강한 자력극성 경계부(12)의 자기력에 의해 자성체가 붙잡혀 있는 것이다.
도 2는 영구자석(6)이 적층되어 부착된 통체(2)의 내,외표면부와 통체(2) 내,외부의 자기력 극성을 보여주는 단면도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 통체(2)는 내,외부자성체(4)(8) 사이에 영구자석(6)을 적층 형성한다.
본 발명자는 실험을 통해 자기력을 증가시킬 목적으로 영구자석(6)을 적층하여 부착할 경우, 내부자성체(4)에 영구자석(6)을 부착하면 자기력의 증가가 영구자석(6)에 비례하여 증가하지 않고 내,외부자성체(4)(8) 사이에 영구자석(6)을 적층 형성하면 자기력의 증가가 적층되는 영구자석(6)에 비례하여 산술적으로 증가한다는 것을 알 수 있었다.
즉, 내부자성체(4)에 부착된 영구자석(6)에 다시 외부자성체(8)를 부착함으로써 자기력이 적층된 영구자석(6)의 개수에 맞게 증가하는 것이다.
도 2에서와 같이 통체(2)의 외표면부에는 S극성이, 내표면부로는 N극성을 갖도록 영구자석(6)을 부착하면 통체(2) 내부에는 영구자석(6)의 자기력에 의해 S극성의 자기력이 상대적으로 강하게 작용하게 된다.
본 발명의 실시 예에서는 통체(2) 내부에 S극성의 자기력이 강하게 작용하도록 영구자석(6)을 부착하였으나, 통체(2) 내부에 N극성의 자기력이 강하게 작용하도록 부착방향을 바꾸어서 적층할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
상기에서와 같이 통체(2) 내부의 대표 극성이 S극이 되도록 통체(2)를 형성하면 통체(2)의 양측 입구측에는 서로 짝극성을 이루는 공간자석이 형성되며, 공간자석의 양극성이 맞닿는 위치에 자력극성 경계부(12)가 위치하여 자기력이 가장 강하게 작용한다.
본 발명에서는 자력극성 경계부(12)의 강한 자기력을 이용하여 축설치된 전자석(10)이 통체(2)의 양측 입구를 통해 내부를 왕복 운동하는 것이다.
도 3a 내지 3b는 전자석(10)의 극성을 변환함에 따라 전자석(10)이 통체(2) 내부를 왕복하며 동작하는 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
먼저, 본 발명의 구동원리를 설명하기 위해 통체(2)의 극성을 표시하였으나 이러한 극성은 공간이 특정 극성을 갖는 것이 아니라 그 공간 내에서 상대적으로 강하게 작용하는 극성을 나타내는 것으로 이해하여야 하며, 설치구성에 따라 강하게 작용하는 극성의 방향은 바뀔 수 있는 것이다.
본 발명에서는 전자석(10)이 통체(2) 내부를 상하로 왕복 운동함에 따라 통체(2)를 단일로 형성하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 가로로 다수 개의 통체(2)를 지지프레임(미도시) 상에 고정설치하는 것도 가능하다. 또한, 통체(2)를 일정간격으로 상하 적층하여 지지프레임 상에 고정할 수도 있다.
도 3a를 참조하여 설명하면, 전류의 인가에 따라 극성을 갖게 되는 전자석(10)은 구동 전에 자력극성 경계부(12)에 위치하게 된다. 본 발명의 전자석(10)은 최초 운동을 위해 수동으로 힘을 전달하거나 별도의 모터가 구비된 동력전달부(미도시)에 의해 초기 구동력을 전달하는 것이 바람직하다.
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자력극성 경계부(12)에 위치하는 전자석(10)은 초기 구동력에 의해 하강하게 되며, 이때 전자석(10)의 진행방향(통체(2)의 내부 방향)은 N극이 되어 통체(2) 내부의 S극성과는 다른 극성으로 인한 인력에 의해 전자석(10)이 통체(2) 내로 당겨지며 통과하게 되어 타측의 자력극성 경계부(12)까지 직선운동하게 된다.
통체(2) 내부를 통과한 전자석(10)은 관성에 의해 타측의 자력극성 경계부(12)를 일정부분 지나치게 되며, 이때 전자석(10)의 극성을 변환하여 전자석(10)의 극성 방향이 반대가 되게 한다.
도 3b를 참조하면, 통체(2)의 타측 자력극성 경계부(12)에 위치하는 전자석(10)은 그 극성이 변환됨에 따라 진행방향(통체(2)의 내부 방향)은 N극성이 되어 통체(2) 내부의 S극성과 다른 극성으로 인한 인력이 작용하여 전자석(10)이 통체(2) 내부로 당겨져 이동하게 된다. 인력에 의해 통체(2)를 통과한 전자석(10)은 다시 출구측의 자력극성 경계부(12)까지 직진하게 되며, 관성에 의해 자력극성 경계부(12)를 일부 지나치는 타이밍에 다시 전자석(10)의 전류 인가 방향을 변환하여 극성을 바꾸어 줌으로써 다시 통체(2) 내부로 당겨지게 된다.
즉, 전자석(10)이 통체(2)의 양측에 위치하는 자력극성 경계부(12)를 기준으로 통체(2) 내부를 왕복하여 직선운동을 반복하게 되는 것이다. 이렇듯 전자석(10)이 상하 직선운동을 반복함에 따라 직선운동을 회전운동으로 변환하여 동력을 발생시키는 것이다.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전동력 발생장치의 작동구성을 나타낸다.
도 4a 내지 4b에 도시된 회전동력 발생장치는 전자석(10)의 직선 왕복운동에 의해 일단에 전자석(10)이 축설치된 축대(14)도 함께 직선운동함에 따라 축대(14)의 타단을 크랭크축(16)에 연결하여 전자석(10)의 직선운동을 크랭크축(16)의 회전운동으로 변환하는 것이다.
도 4a, 4b의 실시 예에 따른 본 발명의 회전동력 발생장치는 크랭크축(16)이 구비되고, 크랭크축(16)에 구비된 다수의 크랭크핀(18)에는 커넥팅 로드(20)가 베어링(22)에 의해 연결설치된다.
크랭프핀에 설치된 커넥팅 로드(20)의 타단은 전자석(10)이 설치되어 직선 왕복운동하는 축대(14)가 연결설치되며, 전자석(10)이 통체(2)를 왕복운동하며 발생하는 축대(14)의 직선 왕복운동을 커넥팅 로드(20)에 의해 크랭크축(16)에 전달하여 이를 회전운동으로 변경하는 것이다.
축대(14)와 커넥팅 로드(20)는 링크축 연결되는 것이 바람직하며, 도 4a에서와 같이 다수의 축대(14)들을 크랭크축(16)의 크랭크핀(18) 각각에 연결되게 설치하여 서로 교대로 승강작동되는 축대(14)의 직선 왕복운동이 전달되게 함으로써 크랭크축(16)이 회전하는 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 도 4a에 도시된 바와 같이 4개의 통체(2)를 구비하여 직선운동을 회전운동으로 변경함으로써 회전동력을 발생시키는 것이나, 필요에 따라 다양한 개수의 통체(2)를 설치하는 것은 당연하다.
여기서는 통체(2)와 전자석(10)의 자기력에 의해 전자석(10)이 통체(2) 내부를 왕복운동하는 구성에 대해서는 상기에서 설명하였으므로 생략하기로 한다.
먼저, 도 4a와 같이 통체(2)를 왕복하는 전자석(10)의 위치가 서로 상이하도록 놓이게 한 후, 동력전달부에 의해 크랭크축(16)에 회전력을 전달하여 초기 구동시킨다.
크랭크축(16)의 회전에 따라 각각의 크랭크핀(18)에 연결설치된 커넥팅 로드(20)와 축대(14)가 승강작동하게 되며, 그에 따라 축대(14)에 설치된 전자석(10)이 직선운동하며 통체(2)를 통과한다.
이렇듯, 초기 구동이 된 후에는 통체(2)를 통과하는 전자석(10)의 극성을 변환하여 줌으로써 도 4a 내지 도 4b와 같이 전자석(10)이 통체(2)와의 자기력에 의해 번갈아 가며 통체(2) 내부를 상하 반복적으로 직선운동하며, 직선운동하는 축대(14)는 링크축 설치된 커넥팅 로드(20)를 통해 이를 크랭크핀(18)으로 전달하여 편심 회전시키게 된다.
각각의 축대(14)와 커넥팅 로드(20)에 연결설치된 크랭크핀(18)의 편심회전에 의해 크랭크축(16)이 회전함에 따라 회전동력을 발생시키는 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 통체(2) 내부를 전자석(10)이 상하로 왕복운동하는 것으로 설명하였으나, 통체(2)를 별도의 지지프레임에 고정설치하여 전자석(10)이 좌우로 왕복운동하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 전자석(10)의 양단에 축대(14)를 설치하여 하나의 통체(2)를 두고 양측에 크랭크축(16)을 설치함으로써 하나의 통체(2)로 다수의 크랭크축(16)을 회전시켜 회전동력을 발생시킬 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 바꾸어 전자석(10)의 극성변환을 제어하는 구성을 보여주는 블록도로, 본 발명에서는 극성변환 제어부(24)에 의해 전자석(10)의 극성이 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍에 맞게 변환되도록 제어하여 통체(2) 내부를 통과하며 전자석(10)이 왕복 운동하는 것이다.
본 발명의 극성변환 제어부(24)는 회전운동하는 크랭크축(16)의 일단에 설치되어 전자석(10)의 극성 방향을 변환하기 위해 감지하는 감지부(30)와, 감지된 신호에 의해 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(28)와, 생성된 제어신호를 이용하여 전자석(10)에 인가되는 전류의 인가 방향을 변환하여 전자석(10)의 극성을 변환시키는 전류방향 변환부(26)로 구성한다.
감지부(30)는 회전하는 크랭크축(16)을 이용하여 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경하기 위한 신호를 감지하는 것으로, 도 6 내지 도 7에는 이의 실시 예들을 설명한다.
도 6에 도시된 감지부(30)는 접촉식 감지기를 이용하여 크랭크축(16)의 회전에 따라 전자석(10)의 극성변환 타이밍을 감지한다.
이를 설명하면, 본 발명의 접촉식 감지기는 크랭크축(16)의 일단 양측에 서로 마주보게 감지센서(32)를 설치하고 감지센서(32)가 위치하는 크랭크축(16)의 외주연에는 접촉부(34)를 형성하며, 크랭크축(16)이 회전함에 따라 접촉부(34)와 감지센서(32)의 전기적 접점에 의해 전류의 흐름 방향 변환 타이밍을 제어한다.
이때, 감지센서(32)는 크랭크축(16)을 사이에 두고 일직선상에 각각 위치하며, 접촉부(34)는 축대(14)와 커넥팅 로드(20)의 직선운동에 의해 회전하는 크랭크핀(18)이 크랭크축(16)을 기준으로 최상의 높이 또는 최하의 높이에 위치할 때 감지센서(32)와 맞닿도록 형성한다.
즉, 도 4a 내지 도 4b와 같이 크랭크핀(18)이 회전하면서 최상의 높이에서와 최하의 높이에서 각각 감지센서(32)와 크랭크축(16)의 접촉부(34)가 접촉되어 제어 타이밍을 감지하는 것으로, 크랭크축(16)이 180°회전할 때마다 감지센서(32)와 접촉부(34)가 접촉되는 것이다.
크랭크축(16)이 회전함에 따라 크랭크핀(18)이 최상 또는 최하의 높이에 이르는 것은 전자석(10)이 통체(2) 내부를 왕복 운동함에 있어 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 전자석(10)이 위치하게 되는 것과 같은 것이므로, 전자석(10)이 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍에 접촉부(34)가 감지센서(32)에 전기적으로 접점되게 하여 전자석(10)의 극성변환 타이밍을 감지하는 것이다.
도 7은 본 발명의 감지부(30)의 다른 실시 예를 설명하기 위한 개략도이다.
본 발명의 감지부(30)는 광신호에 의한 신호 송수신을 통해 전자석(10)의 극성변환 타이밍을 감지한다.
크랭크축(16)의 일단 양측에 광신호를 송수신할 수 있는 광신호 센싱부(36)(38)를 각각 설치하고, 양측에 센싱부가 위치하는 크랭크축(16)에는 광신호가 통과할 수 있는 신호전송통로(40)를 형성한다.
본 발명에서는 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하게 되는 타이밍에 일측의 광신호 센싱부(36)(38)에서 전송된 빛이 신호전송통로(40)를 통해 타측의 광신호 센싱부(36)(38)에 전송될 수 있도록 신호전송통로(40)와 광신호 센싱부(36)(38)가 일직선상에 놓이도록 설치함으로써 전자석(10)의 극성변환 타이밍을 감지하게 된다.
감지부의 또 다른 실시 예로서, 타이머컨트롤러(미도시)를 이용하여 전자석의 극성변환 신호를 생성할 수도 있다. 전자석이 통체의 내부를 주기적으로 왕복함에 따라 일정 시간마다 전자석에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경하는 것이다.
예를 들면, 1초마다 전자석의 극성이 변환되게 하여 전자석이 일정한 속도로 왕복운동하게 하며, 필요에 따라서는 1/10초, 1/20초마다 전자석의 극성을 변환시켜 전자석의 왕복 속도를 높이고, 결과적으로 크랭크축의 회전속도를 높임으로써 더 큰 회전동력을 얻을 수 있게 된다.
상기의 실시 예에 따른 감지부(30)에 의해 전자석(10)의 극성변환 타이밍이 감지되면, 감지신호를 제어신호 생성부(28)로 전달한다.
제어신호 생성부(28)는 감지부(30)에 의한 감지신호가 발생하지 않을 경우에는 동작하지 않으며, 감지신호가 전달될 때에는 제어신호를 생성하여 전자석(10)의 극성을 변환시키기 위한 전류의 흐름 방향변경 제어신호를 전류방향 변환부(26)로 전달한다.
전류방향 변환부(26)는 제어신호 생성부(28)로부터 전달되어온 제어신호에 의해 전자석(10)에 인가되는 (+,-)의 전류 흐름 방향을 바꾸어 전자석(10)의 극성이 변환되게 한다. 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향이 반대가 되게 함으로써 극성이 바뀐 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍에 다시 진행방향을 바꾸게 되며, 이를 반복적으로 행함에 따라 전자석(10)이 통체(2)를 기준으로 직선 왕복운동을 계속하게 되면서 결과적으로 크랭크축(16)을 회전시켜 회전동력을 생성하는 것이다.
본 발명에서는 시소형태로 양단에 통체를 구비하여 회전동력을 발생시키는 것도 가능하다. 통체를 왕복 운동하는 전자석이 양단에 설치되도록 연결축에 의해 연결하며, 교대로 상하 직선운동을 반복하는 전자석이 시소 형태로 동작한다. 연결축의 중심점을 기준으로 양단의 전자석이 시소운동으로 좌우가 교호적으로 상하 반복되는 것이다.
즉, 시소운동의 영향으로 일단의 전자석이 하강운동하는 것에 의해 연결축으로 연결된 타단의 전자석이 상승운동하는 것을 도와주며, 다시 이를 반복하여 양단의 전자석이 상하운동함에 따라 전자석 상호 간의 직선운동에 도움을 주어 왕복운동이 용이한 것이다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 영구자석(6)이 부착된 통체(20)의 내외부 공간에 발생하는 자기력과 축대(14)에 설치된 전자석(10)의 극성변환에 의한 왕복운동을 크랭크축(16)의 회전운동으로 변환하여 회전동력을 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(2)-- 통체 (4)-- 내부자성체
(6)-- 영구자석 (8)-- 외부자성체
(10)-- 전자석 (12)-- 자력극성 경계부
(14)-- 축대 (16)-- 크랭크축
(18)-- 크랭크핀 (20)-- 커넥팅 로드
(22)-- 베어링 (24)-- 극성변환 제어부
(26)-- 전류방향 변환부 (28)-- 제어신호 생성부
(30)-- 감지부 (32)-- 감지센서
(34)-- 접촉부 (36)(38)-- 광신호 센싱부
(40)-- 신호전송통로

Claims (9)

  1. 자력을 이용한 회전동력 발생장치에 있어서,
    내부자성체(4)의 외면에 영구자석(6)과 외부자성체(8)를 적층하여 통체(2)를 형성하되, 영구자석(6)에 의해 통체(2) 내부와 외부가 서로 다른 극성의 자기력이 강하게 작용하여 공간자석을 형성함에 따라 N,S극성이 맞닿는 통체(2)의 양측 입구에 자력극성 경계부(12)가 형성되게 하고,
    자기력에 의해 통체(2) 내부를 왕복 운동하는 전자석(10)을 축대(14)에 연결설치하되, 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍을 고려하여 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경함으로써 전자석(10)의 극성을 변환하는 극성변환 제어부(24)를 구성하며,
    축대(14)의 타단에는 베어링(22)을 형성하고 크랭크핀(18)과 축대(14)를 커넥팅 로드(20)를 통해 연결하여 축회전하게 설치함에 따라 전자석(10)의 왕복 운동에 의한 축대(14)의 직선운동으로 크랭크축(16)이 회전운동하게 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    극성변환 제어부(24)는 회전운동하는 크랭크축(16)의 일단에 설치되어 전자석(10)의 극성 방향을 변경하기 위한 타이밍을 감지하는 감지부(30)와, 감지부(30)에 의해 감지된 신호에 의해 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(28)와, 제어신호 생성부(28)에 의한 전류 제어신호에 의해 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경하여 극성이 반대가 되게 하는 전류방향 변환부(26)로 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    감지부(30)는 크랭크축(16)의 일단 양측에 서로 마주보게 설치된 감지센서(32)와, 감지센서(32)가 위치하는 크랭크축(16)의 외주연에 삽입설치되어 크랭크축(16)이 회전함에 따라 상기 감지센서(32)와 전기적으로 접점되어 감지신호를 발생시키는 접촉부(34)로 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치.
  4. 제2항에 있어서,
    감지부(30)는 크랭크축(16)의 일단 양측에 설치되어 광신호를 송수신하는 광신호 센싱부(36)(38)와, 크랭크축(16)을 통과하여 광신호를 송수신하도록 광신호 센싱부(36)(38)가 위치한 크랭크축(16)에 형성된 신호전송통로(40)로 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    통체(2)의 내부에는 영구자석(6)의 부착방향에 따라 N,S극 중 어느 하나의 극성이 강하게 작용하는 자기력 공간이 형성되게 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치.
  6. 자력을 이용한 회전동력 발생장치에 있어서,
    내부자성체(4)의 외면에 영구자석(6)과 외부자성체(8)를 적층하여 통체(2)를 형성하되, 통체(2)의 외표면부는 S극, 내표면부는 N극이 되도록 영구자석(6)을 부착하여 통체(2) 내부 공간이 S극의 자기력이 상대적으로 강하게 작용하도록 하고, 영구자석(6)에 의해 통체(2) 내부와 외부가 서로 다른 극성의 자기력이 강하게 작용하여 공간자석을 형성함에 따라 N,S극이 맞닿는 통체(2)의 양측 입구에 자력극성 경계부(12)가 형성되게 하고,
    자기력에 의해 통체(2) 내부를 왕복 운동하는 전자석(10)을 축대(14)에 연결설치하되, 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍을 고려하여 전자석(10)에 인가되는 전류의 흐름 방향을 변경함으로써 전자석(10)의 극성을 변환하는 극성변환 제어부(24)를 구성하며,
    축대(14)의 타단에는 베어링(22)을 형성하고 크랭크핀(18)과 축대(14)를 커넥팅 로드(20)를 통해 연결하여 축회전하게 설치함에 따라 전자석(10)의 왕복 운동에 의한 축대(14)의 직선운동으로 크랭크축(16)이 회전운동하게 구성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치.
  7. 자력을 이용한 회전동력 발생장치의 제어방법에 있어서,
    내부에 N,S극 중 어느 하나의 극성이 상대적으로 강하게 작용하는 자기력 공간이 형성되는 통체(2)를 통과하도록 전자석(10)에 초기 구동력을 가하여 동작시키고,
    전자석(10)이 설치된 축대(14)가 직선운동을 반복하도록 전자석(10)이 통체(2) 양측 입구에 형성된 자력극성 경계부(12) 사이를 왕복 운동하게 하되, 극성변환 제어부(24)에 의해 전자석(10)이 통체(2)의 자력극성 경계부(12)에 위치하는 타이밍에 극성이 변환되게 하여 전자석(10)이 통체(2) 내부를 직선 왕복 운동하도록 제어하며,
    축대(14)의 직선운동을 커넥팅 로드(20)와 크랭크핀(18)에 의해 크랭크축(16)의 회전운동으로 변환하여 회전동력을 발생시키도록 함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    크랭크축(16)에는 서로 대면하는 감지센서(32)를 설치하고, 상기 감지센서(32)가 위치하는 크랭크축(16)의 외주연에는 접촉부(34)를 삽입설치하여 크랭크축(16)의 회전에 의해 감지센서(32)와 접촉부(34)가 전기적으로 접점되어 전자석(10)의 극성변환 감지신호를 생성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치의 제어방법.
  9. 제7항에 있어서,
    크랭크축(16)에는 서로 대면하는 광신호 센싱부(36)(38)를 설치하고, 상기 광신호 센싱부(36)(38) 간에 상호 광신호를 송수신하도록 크랭크축(16)에 신호전송통로(40)를 형성하여 크랭크축(16)의 회전에 의해 광신호 센싱부(36)(38) 간의 신호 송수신이 되도록 신호전송통로(40)가 위치하는 타이밍에 전자석(10)의 극성변환 감지신호를 생성함을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전동력 발생장치의 제어방법.
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