KR101496919B1

KR101496919B1 - 다목적 회전구조물

Info

Publication number: KR101496919B1
Application number: KR1020130012873A
Authority: KR
Inventors: 신명섭
Original assignee: 신명섭
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2015-03-05
Also published as: CN103973169A; WO2014123269A1; US9245460B2; US20140220534A1; KR20140101020A; CN103973169B

Abstract

본 발명은 다목적으로 활용될 수 있는 회전구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 링 형태로 형성되는 외측링프레임 및 그 내부 공간에서 회전하는 중량체 각각에 배치되는 자석의 극성 간의 반발력을 이용하여, 실내 또는 실외에 설치되어 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있으며, 특히 동일 가이드링 상에 배치되는 중량체와 제2중량체 각각에 배치되는 자석의 극성 간 반발력 또는 중량체를 중심으로 서로 대향되게 배치되는 외측링프레임과 내측링프레임 각각에 배치되는 자석의 극성 간의 반발력을 이용하거나, 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석 각각이 순차적으로 극성을 변경하면서 자석의 극성 간 인력과 척력을 이용하며, 또한 그린에너지의 양과 그로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 체감할 수 있는 그린에너지에 대한 체험교구 또는 운동에너지를 이용한 발전에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물에 관한 것이다.

Description

다목적 회전구조물{A Multipurpose Rotation Structure}

현대사회에서는 궤도나 궤적을 이용한 다양한 설비들이 실생활에 활용되어 오고 있으나, 이러한 설비들은 그 설치장소에 제약이 있음은 물론 활용되는 분야에 있어서도 대규모 운송설비나 놀이기구 등에 한정되어 이용되고 있는 실정이다. 또한, 아래의 (특허 문헌) 등과 같은 기존의 회전구조물들은 복잡한 작동구조를 채택하고 있음으로 인해 운영 및 관리를 함에 있어서는 비효율적인 문제를 갖고 있다.

(특허 문헌)

공개특허공보 제10-2000-0066371호(2000. 11. 15, 공개) "지렛대 수평 궤도장치 회전 원동기"

한편, 최근에는 기존의 화석연료를 이용한 에너지를 대체하기 위해 태양광설비를 비롯한 각종 그린에너지를 생산하는 설비에 대해 관심과 연구가 집중되고 있는데, 커지는 관심에 비해 이러한 그린에너지의 생산과 그 효용성을 체험할 수 있는 설비는 미비한 실정이다. 특히, 자라나는 어린 세대에 대한 교육을 위해 활용될 수 있도록 이러한 그린에너지의 생산과 그 효용성과 중요성을 직접 체험을 통해 느낄 수 있도록 하는 체험교구에 대한 필요성이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 링 형태로 형성되는 외측링프레임 및 그 내부 공간에서 회전하는 중량체 각각에 배치되는 자석의 극성 간의 반발력을 이용하여, 실내 또는 실외에 설치되어 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 동일 가이드링 상에 배치되는 중량체와 제2중량체 각각에 배치되는 자석의 극성 간 반발력을 이용하여 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 중량체를 중심으로 서로 대향되게 배치되는 외측링프레임과 내측링프레임 각각에 배치되는 자석의 극성 간의 반발력을 이용하여, 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석 각각이 중량체가 회전하면서 접근하는 경우에는 마주보게 되는 중량체의 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖고, 중량체가 회전을 계속하여 지나치는 경우에는 마주보게 된 중량체의 영구자석의 극성과 동일한 극성을 갖도록 극성이 변경되면서 자석의 극성 간 인력과 척력을 이용하여 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 모터가 태양광발전설비로부터 생산된 그린에너지를 입력받아 작동하며, 입력되는 그린에너지의 양과 이를 입력받아 발휘되는 모터의 동력의 크기를 표시하는 표시부를 포함하여, 그린에너지의 양과 그로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 체감할 수 있도록 하여 그린에너지에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 중량체의 회전에 연동하여 회전하는 회전축의 운동에너지를 이용하여 발전하는 발전기;를 추가로 포함하며, 상기 발전기에서 발전하는 에너지의 양은 상기 표시부에 별도로 표시되어, 운동에너지를 이용한 발전에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다목적 회전구조물은 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석을 포함하는 외측링프레임; 연결축의 일단에 형성되며, 연결축의 타단이 고정되는 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 외측링프레임과 마주보는 면에는 외측링프레임의 원주 방향을 따라 순차적으로 배열된 자석과 동일한 극성을 갖는 영구자석을 포함하는 중량체; 상기 중량체의 중심부와 연결되며, 중량체가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되어 회전하는 중량체를 가이드하는 가이드링; 상기 회전축에 연결되며, 상기 중량체가 아래에서 위쪽으로 상향 회전하는 과정에서의 동력을 제공하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물에 있어서 상기 외측링프레임의 원주 방향을 따라 배열되는 자석은 이등변삼각형 형태로 형성되어 꼭지점의 수선을 기준으로 양측의 극성이 반대되도록 형성되며, 외측링프레임의 원주 방향을 따라 연하여 배치되는 자석들은 일 자석의 일측 이등변 위에 타 자석의 타측 밑변이 올라타는 형태로 중첩되어 배치됨으로써, 상기 외측링프레임의 내주면에는 항상 동일한 극성이 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물은 상기 중량체가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되는 상기 가이드링 상에 상기 중량체보다 작은 중량을 갖으며 영구자석을 포함하는 제2중량체:를 추가로 포함하며, 상기 중량체와 제2중량체가 회전하면서 서로 맞닿게 되는 면에는 각각 동일한 극성을 갖는 자석이 배치되어 중량체와 제2중량체 간의 충격에 의한 반발력을 극대화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물에 있어서 상기 중량체와 제2중량체는 양 단부에 서로 다른 극성이 좌우에 각각 양분된 막대 형태의 영구자석을 포함하고, 상기 막대 형태의 영구자석은 중량체와 제2중량체의 양 단부를 향하는 방향으로는 각각 동일한 극성이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물은 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 상기 외측링프레임의 내측 공간에서 상기 가이드링을 중심으로 외측링프레임과 대향되게 위치하고 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석을 포함하는 내측링프레임;을 추가로 포함하고, 상기 중량체는 상기 내측링프레임과 마주보는 면에는 내측링프레임의 원주 방향을 따라 순차적으로 배열된 자석과 동일한 극성을 갖는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물에 있어서 상기 내측링프레임은 상기 중량체에 연결된 연결축이 지나는 궤적으로 중심으로 좌우 각각 일정 간격으로 이격된 한 쌍의 내측링프레임으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물에 있어서 상기 외측링프레임에 배열되는 영구자석과 내측링프레임에 배열되는 영구자석은 각각 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되어 배치되며, 상기 외측링프레임에서 영구자석이 배치되는 부분에서는 상기 내측링프레임에 영구자석이 배치되지 않는 형태로 외측링프레임의 영구자석과 내측링프레임의 영구자석이 상호 간에 직접 마주보지 않게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물에 있어서 상기 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열되는 자석은 전자석이며, 상기 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석 각각은, 상기 중량체가 회전하면서 접근하는 경우에는 마주보게 되는 중량체의 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖고, 상기 중량체가 회전을 계속하여 지나치는 경우에는 마주보게 된 중량체의 영구자석의 극성과 동일한 극성을 갖도록 극성이 변경되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물에 있어서 상기 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석은 상기 중량체가 자유낙하하면서 관성에 의해 상승 회전하는 구간에서는 전류를 차단하여 소요되는 에너지를 절감할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물은 상기 모터가 태양광발전설비로부터 생산된 그린에너지를 입력받아 작동하며, 입력되는 그린에너지의 양과 이를 입력받아 발휘되는 모터의 동력의 크기를 표시하는 표시부를 포함하여, 그린에너지의 양과 그로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 체감할 수 있도록 하여 그린에너지에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 다목적 회전구조물은 상기 중량체의 회전에 연동하여 회전하는 회전축의 운동에너지를 이용하여 발전하는 발전기;를 추가로 포함하며, 상기 발전기에서 발전하는 에너지의 양은 상기 표시부에 별도로 표시되어, 운동에너지를 이용한 발전에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 링 형태로 형성되는 외측링프레임 및 그 내부 공간에서 회전하는 중량체 각각에 배치되는 자석의 극성 간의 반발력을 이용하여, 실내 또는 실외에 설치되어 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 동일 가이드링 상에 배치되는 중량체와 제2중량체 각각에 배치되는 자석의 극성 간 반발력을 이용하여 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 중량체를 중심으로 서로 대향되게 배치되는 외측링프레임과 내측링프레임 각각에 배치되는 자석의 극성 간의 반발력을 이용하여, 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있다.

본 발명은 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석 각각이 중량체가 회전하면서 접근하는 경우에는 마주보게 되는 중량체의 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖고, 중량체가 회전을 계속하여 지나치는 경우에는 마주보게 된 중량체의 영구자석의 극성과 동일한 극성을 갖도록 극성이 변경되면서 자석의 극성 간 인력과 척력을 이용하여 체험교구 등 다목적으로 활용될 수 있다.

본 발명은 모터가 태양광발전설비로부터 생산된 그린에너지를 입력받아 작동하며, 입력되는 그린에너지의 양과 이를 입력받아 발휘되는 모터의 동력의 크기를 표시하는 표시부를 포함하여, 그린에너지의 양과 그로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 체감할 수 있도록 하여 그린에너지에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명은 중량체의 회전에 연동하여 회전하는 회전축의 운동에너지를 이용하여 발전하는 발전기;를 추가로 포함하며, 상기 발전기에서 발전하는 에너지의 양은 상기 표시부에 별도로 표시되어, 운동에너지를 이용한 발전에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 회전구조물의 분해 사시도
도 2는 도 1의 외측링프레임과 중량체에 배치되는 자석의 극성을 도시한 단면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물의 단면도
도 4는 도 3의 중량체와 제2중량체에 배치되는 자석의 극성을 도시한 참고도
도 5는 도 3의 중량체와 제2중량체 간 운동관계를 도시한 참고도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물의 사시도
도 7은 도 6의 외측링프레임, 중량체, 내측링프레임에 배치되는 자석의 극성을 도시한 단면도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물의 단면도
도 9는 도 8의 외측링프레임과 내측링프레임의 전자석의 극성이 순차적으로 변경되는 과정을 도시한 참고도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물의 분해 사시도
도 11은 도 10에서의 발전기 구조를 도시한 사시도
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물의 분해 사시도
도 13은 도 12의 정면도
도 14는 도 12에서 중량체(A-A'), 제2중량체(B-B') 단면도

이하에서는 본 발명에 따른 다목적 회전구조물의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석(100)을 포함하는 외측링프레임(10); 연결축(210)의 일단에 형성되며, 연결축(210)의 타단이 고정되는 회전축(220)을 중심으로 회전하며, 상기 외측링프레임(10)과 마주보는 면에는 외측링프레임(10)의 원주 방향을 따라 순차적으로 배열된 자석(100)과 반대되는 극성을 갖는 영구자석(200)을 포함하는 중량체(20); 상기 중량체(20)의 중심부와 연결되며, 중량체(20)가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되어 회전하는 중량체(20)를 가이드하는 가이드링(30); 상기 회전축(220)에 연결되며, 상기 중량체(20)가 아래에서 위쪽으로 상향 회전하는 과정에서의 동력을 제공하는 모터(40);를 포함할 수 있다.

상기 외측링프레임(10)은 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석(100)을 포함하는 구성으로, 도 1 등에 도시된 바와 같이, 상기 외측링프레임(10)은 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 그 내부 공간에는 후술할 중량체(20), 가이드링(30) 등의 구성이 위치하게 된다. 또한, 상기 외측링프레임(10) 자체의 내부에는 원주 방향을 따라 순차적으로 자석(100)이 배열되게 되는데, 상기 자석(100)은 고정된 극성을 갖는 영구자석일 수도 있고, 후술할 바와 같이 공급되는 전류에 따라 극성이 변하는 전자석일 수도 있다.

상기 자석(100)이 영구자석인 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외측링프레임(10)의 원주 방향을 따라 배열되는 상기 자석(100)은 이등변삼각형 형태로 형성되어 꼭지점의 수선을 기준으로 양측의 극성이 반대되도록 형성되며, 상기 외측링프레임의 원주 방향을 따라 연하여 배치됨에 있어서, 일 자석(100)의 일측 이등변 위에 타 자석(100)의 타측 밑변이 올라타는 형태로 중첩되어 배치됨으로써, 상기 외측링프레임(10)의 내주면에는 항상 동일한 극성이 배열되도록 상기 자석(100)이 배치될 수 있다. 즉, 이등변삼각형 형태로 형성되는 상기 자석은 이등변삼각형이 꼭지점에서 밑변으로 내린 수선을 기준으로 좌우 양측의 극성이 반대되는데, 이러한 이등변삼각형 형태의 자석(100)을 외측링프레임(10)의 원주 방향을 따라 배열시킴에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 일 자석(100)의 일측(일 예로, S극 자성이 위치하는 부분) 이등변 위에 타 자석(100)의 타측(일 예로, N극 자성이 위치하는 부분) 밑변이 올라타는 형태로 두 자석(100)이 일부 중첩되게 배치되고, 이와 같은 배치 형태가 외측링프레임(10)의 원주 방향을 따라 반복됨으로써, 상기 외측링프레임(10)의 내주면에는 항상 동일한 극성(일 예로, S극)이 배열되게 된다.

상기 중량체(20)는 연결축(210)의 일단에 형성되며, 연결축(210)의 타단이 고정되는 회전축(220)을 중심으로 회전하며, 상기 외측링프레임(10)과 마주보는 면에는 외측링프레임(10)의 원주 방향을 따라 순차적으로 배열된 자석(100)과 동일한 극성을 갖는 영구자석(200)을 포함하는 구성이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 중량체(20)는 연결축(210)의 일단에 형성되어 연결축(210)의 타단을 고정하고 있는 회전축(220)을 중심으로 회전축(220), 연결축(210)과 함께 회전하게 되는 일정 중량을 갖는 구성으로, 상기 중량체(20)의 내부에는 영구자석(200)이 포함된다.

상기 중량체(20)에 포함되는 영구자석(200)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중량체(20)의 외측링프레임(10)을 향하는 면(즉, 외측링프레임(10)과 마주보게 되는 면)의 극성이, 상기 외측링프레임(10)에 포함된 자석(100)의 극성 중 외측링프레임(10)의 내주면을 향하는 극성(일 예로, S극)과 동일한 극성(일 예로, S극)을 갖도록 배치될 수 있다. 이와 같이 상기 외측링프레임(10)과 중량체(20) 간에 서로 마주보는 면에 각각 배치되는 자석이 서로 동일한 극성을 갖게 되면, 동일한 극성을 갖는 자석들 간에 발생하는 척력(반발력)에 의해 고정된 외측링프레임(10)의 자석(100)의 자력이 회전하는 중량체(20)의 영구자석(200)을 밀게 되므로, 상기 중량체(20)가 보다 빠르게 회전할 수 있도록 보조하게 된다.

상기 가이드링(30)은 상기 중량체(20)의 중심부와 연결되며, 중량체(20)가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되어 회전하는 중량체(20)를 가이드하는 구성이다. 이를 위해 상기 중량체(20)의 중심부()에는 상기 가이드링(30)이 관통될 수 있는 중공(230)이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 중량체(20)는 중량체(20)의 중공(230)을 관통하면서 상기 회전축(220)을 중심으로 회전하는 중량체(20)의 회전궤적을 따라 형성된 상기 가이드링(30)을 따라 궤도를 이탈하지 않고 안정적으로 회전을 계속할 수 있게 된다.

상기 모터(40)는 상기 회전축(220)에 연결되며, 상기 중량체(20)가 아래에서 위쪽으로 상향 회전하는 과정에서의 동력을 제공하는 구성이다. 즉, 상기 중량체(20)는 도 2의 단면도를 기준으로 하여 최정점에 위치하는 지점에서 반시계 방향으로 회전하여 최하점에 이르게 될 때까지는 중력에 따른 위치에너지를 이용하여 자유낙하 하게 되므로 추가적인 에너지가 공급되지 않아도 되며, 최하점에 위치하게 되는 순간부터 역시 반시계 방향으로 회전하여 대략 3시 방향에 이르게 될 때까지는 관성에 의해 상향 회전하게 되므로 역시 추가적인 에너지가 공급될 필요는 없으나, 그 이후 계속하여 상기 중량체(20)가 다시 최정점까지 회전을 하여야 할 경우에는 상기 중량체(20)를 회전시키는데 필요한 에너지가 공급되어야 하고, 이 에너지를 상기 모터(40)를 통해 공급받게 된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모터(40)는 상기 회전축(220) 상의 회전축기어(221)에 벨트, 체인 등을 이용하여 연결되어, 상기 모터(40)가 상기 회전축기어(221)를 회전시킴에 따라 회전축(220)이 회전하면서 그에 연동하여 연결축, 중량체(20)를 회전시키게 되는 구조를 취할 수 있다.

본 발명에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 모터(40)가 태양광발전설비(70)로부터 생산된 그린에너지를 입력받아 작동하며, 입력되는 그린에너지의 양과 이를 입력받아 발휘되는 모터(40)의 동력의 크기를 표시하는 표시부(90)를 포함하여, 그린에너지의 양과 그로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 체감할 수 있도록 하여 그린에너지에 대한 체험교구로 활용될 수 있다.

즉, 상기 표시부(90)는 특히 본 발명에 따른 다목적 회전구조물을 태양광발전설비(70)와 같은 그린에너지 생산설비들로부터 생산되는 그린에너지의 힘을 직접 체험하여 그 효용성과 중요성에 대해 실감할 수 있게 하고자 하는 체험교구로 활용하고자 하는 경우에 있어, 이용자들이 상기 태양광발전설비(70)로부터 생산된 그린에너지의 양과 그린에너지를 입력받아 작동하는 상기 모터(40)로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 시각적으로 인지할 수 있도록 표시해주는 부분으로, 다목적 회전구조물의 주변에 이용자들이 쉽게 볼 수 있도록 설치되게 된다. 따라서, 이용자들은 지속적으로 회전운동을 반복하는 다목적 회전구조물의 운동과정과 상기 표시부(90)에 표시되는 그린에너지의 양과 그로부터 발생하는 동력의 크기를 인지하면서 그린에너지의 효용성과 중요성에 대해 글이나 말로만 설명들었던 것에 비해 재미와 흥미를 느끼면서 훨씬 직접적으로 인식할 수 있게 되므로 학습효과를 배가시킬 수 있게 된다.

도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 상기 중량체(20)가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되는 상기 가이드링(30) 상에 상기 중량체(20)보다 상대적으로 작은 중량을 갖으며 영구자석(200)을 포함하는 제2중량체(50)를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제2중량체(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 중량체(20)가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되는 상기 가이드링(30) 상에서 상기 중량체(20)와 별도로 회전하면서 가이드링(30)에 의해 회전이 가이드되는 구성(이를 위해, 상기 제2중량체(50) 중앙부에도 상기 중량체(20)의 중공(230)과 동일한 구성이 형성됨)으로, 상기 중량체(20)보다 상대적으로 작은 중량을 갖으면서 그 내부에는 역시 영구자석(200)을 포함하게 된다. 상기 중량체(20)와 제2중량체(50)는 모두 동일한 가이드링(30) 상에 위치하게 되기 때문에 회전하면서 양자가 부딪히게 되는데, 이때, 상기 중량체(20)와 제2중량체(50)가 회전하면서 서로 맞닿게 되는 면에는 각각 동일한 극성을 갖는 영구자석(200)이 배치되어 중량체(20)와 제2중량체(50) 간의 충격에 의한 반발력을 극대화하도록 한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 중량체(20)와 제2중량체(50)는 각각 양 단부에 막대 형태의 영구자석(200)이 포함되는 형태로 형성될 수 있는데, 상기 막대 형태의 영구자석(200)은 서로 다른 극성이 좌우에 각각 양분되어 위치하게 된다. 이때, 상기 중량체(20)의 양 단부에 포함된 막대 형태의 영구자석(200)이 양 단부를 향하는 방향으로 일 예로 S극 극성이 배치되게 되면, 상기 제2중량체의 양 단부에 포함된 막대 형태의 영구자석(200) 역시 양 단부를 향하는 방향으로 동일한 극성인 S극 극성이 배치되도록 한다. 이는 회전하게 되면서 서로 부딪히게 되는 중량체(20)와 제2중량체(50) 간 충격에 의한 반발력을 증가시키기 위함이다.

도 5를 참조하여, 중량체(20)와 제2중량체(50) 간 회전에 따른 충돌과 그 반발력 작용에 대해 설명하면, 먼저, 도 5의 (1)에 도시된 바와 같이 상기 제2중량체(50)는 상기 가이드링(30)의 최하부에 위치하고 상기 중량체(20)는 상기 가이드링(30)의 최정점에서부터 하향으로 반시계방향으로 회전하게 되면, 도 5의 (2)에 도시된 바와 같이 상기 가이드링(30)의 최하부에서 중량체(20)와 제2중량체(50)가 충돌하게 되는데, 이때 중량체(20)와 제2중량체(50)가 충돌하면서 서로 맞닿게 되는 면에는 모두 동일한 극성의 영구자석(200)이 배치되어 있기 때문에 양자 간의 직접 충돌에 의한 반발력에 더해 동일한 극성의 자석 간 발생하는 척력에 의해 반발력이 증대되게 된다. 이후, 도 5의 (3)에 도시된 바와 같이 상대적으로 작은 중량을 갖는 상기 제2중량체(50)는 상기 중량체(20) 보다 빠르게 회전하게 되고, 도 5의 (4)에 도시된 바와 같이 상기 중량체(20)가 대략 3시에서 12시 방향 사이를 회전하는 과정에서 중량체(20)보다 상대적으로 빠르게 회전한 상기 제2중량체(50)가 상기 중량체(20)와 충돌하면서 상기 중량체(20)의 회전을 가속시키게 되고, 이후, 도 5의 (5)에 도시된 바와 같이 상기 제2중량체(50)는 상기 가이드링(30)의 최하부에 위치하게 되고 상기 중량체(20)는 상기 가이드링(30)의 최정점에서부터 하향으로 반시계방향으로 회전하게 되면서, 위와 같은 과정을 반복하게 된다.

도 6 및 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 상기 외측링프레임(10)의 내측 공간에서 상기 가이드링(30)을 중심으로 외측링프레임(10)과 대향되게 위치하고 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석(100)을 포함하는 내측링프레임(60);을 추가로 포함할 수 있다.

상기 내측링프레임(60)은 도 6에 도시된 바와 같이, 링 형태로 형성되는 상기 외측링프레임(10)과 동일하게 역시 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되는데, 그 위치가 상기 외측링프레임(10)의 내측 공간에 위치하며 특히, 상기 가이드링(30)을 중심으로 외측링프레임(10)과 대향되게 위치하게 된다. 따라서, 상기 가이드링(30)을 따라 회전하게 되는 상기 중량체(20)는 상기 외측링프레임(10) 및 내측링프레임(60)과 각각 동일 간격으로 이격되어 양자의 중간에서 회전하게 된다.

상기 내측링프레임(60)의 내부에도 역시 원주 방향을 따라 자석(100)이 순차적으로 배열되게 되는데, 앞서 이등변삼각형 형태를 갖는 자석(100)이 상기 외측링프레임(10)에 배열되는 구조와 동일한 구조 배열되거나 또는 도 7에 도시된 바와 같이 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되어 배치되는 형태로 상기 내측링프레임(60) 내부 자석(100)도 배열되게 되므로 이에 대한 상세한 설명은 중복 기재를 피하기 위해 생략하도록 한다. 이때, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60) 사이에 위치하게 되는 상기 중량체(20)에 포함되는 영구자석(200)은 앞서 설명한 바와 같이 상기 외측링프레임(10)과 마주보는 면에는 외측링프레임(10)의 내주면에 위치하는 자석(100)의 극성과 동일한 극성을 갖고, 반대로 상기 내측링프레임(60)과 마주보는 면에는 내측링프레임(60)의 외주면에 위치하는 자석(100)의 극성과 동일한 극성을 갖게 된다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 외측링프레임(10)에서 내부면에 위치하는 자석(100)의 극성이 S극이라면, 상기 중량체(20)의 영구자석(200)은 외측링프레임(10)과 마주보는 면을 향해서는 동일한 S극이 위치하도록 하고, 반대로 내측링프레임(60)과 마주보는 면을 향해서는 내측링프레임(60)의 외부면에 위치하는 자석(100)의 극성인 N극과 동일한 N극이 위치하도록 한다. 따라서, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60) 사이에 위치하게 되는 상기 중량체(20)는 동일한 극성에 의한 반발력을 활용할 수 있게 된다.

또한, 상기 내측링프레임(60)은 상기 중량체(20)에 연결된 연결축(210)이 지나는 궤적으로 중심으로 좌우 각각 일정 간격으로 이격된 한 쌍의 내측링프레임(60)으로 형성될 수 있다. 이는 상기 중량체(20)와 회전축(220)을 연결축(210)을 이용하여 연결시키는 구조에 의해 상기 내측링프레임(60)이 위치하는 공간에서는 상기 연결축(210)이 회전하는 궤적에서는 다른 구성이 배치될 수 없기 때문에, 위와 같은 연결축(210)의 회전 궤적을 확보하면서 상기 내측링프레임(60)을 효율적으로 배치시킬 수 있도록 하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 한 쌍의 내측링프레임(60)으로 형성되게 된다.

한편, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)에 배열되는 자석(100)이 모두 영구자석인 경우, 상기 외측링프레임(10)에 배열되는 영구자석과 내측링프레임(60)에 배열되는 영구자석은 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되어 배치됨에 있어 상기 외측링프레임(10)에서 영구자석이 배치되는 부분에서는 상기 내측링프레임(60)에 영구자석이 배치되지 않는 형태로, 외측링프레임(10)의 영구자석과 내측링프레임(60)의 영구자석이 상호 간에 직접 마주보지 않게 배치할 수 있다. 즉, 상기 회전축(220)을 중심으로 동일한 각도의 위치에서는 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60) 모두에서 중복되게 영구자석이 배치되지 않고 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60) 중 어느 하나에서만 영구자석이 배치되도록 하는 구조로, 이와 같은 영구자석들의 배치구조는 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60) 사이에 위치하면서 회전하는 상기 중량체(20)의 자성에 의한 반발력은 일정 수준 유지하면서도 배치되는 영구자석의 소요량을 최소화할 수 있게 된다.

도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)에 각각 배열되는 자석(100)은 전류의 흐름에 따라 극성이 변경될 수 있는 전자석으로 형성되며, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)에 각각 배열된 전자석 각각은, 상기 중량체(20)가 회전하면서 접근하는 경우에는 마주보게 되는 중량체(20)의 영구자석(200)의 극성과 반대되는 극성을 갖도록 하고, 상기 중량체(20)가 회전을 계속하여 지나치는 경우(지나친 이후)에는 마주보게 된 중량체(20)의 영구자석(200)의 극성과 동일한 극성을 갖도록 극성이 변경됨으로써, 자력에 의한 중량체(20)이 회전 속도를 증대시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)의 내부에 각각 배열되는 자석(100)이 전자석으로 형성되는 경우에는, 전자석에 흐르는 전류의 방향을 제어하는 것으로 전자석이 갖는 극성을 상황에 따라 변경시킬 수 있는데, 도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면, 먼저, 도 9의 (1)에 도시된 바와 같이 상기 중량체(20)의 영구자석(200)의 극성은 중량체(20)에서 상기 외측링프레임(10)을 향하는 면으로는 일 예로, S극이 위치하고 반대로 중량체(20)에서 상기 내측링프레임(60)을 향하는 면으로는 일 예로, N극이 위치하게 되고, 이때, ⅰ)상기 중량체(20)가 위치하고 있는 바로 그 지점(①지점)에서의 상기 외측링프레임(10)의 전자석의 극성은 마주보고 있는 상기 중량체(20) 극성인 S극과 동일한 극성인 S극으로 변경되어 있고, 역시 상기 중량체(20)가 위치하고 있는 바로 그 지점(①지점)에서의 상기 내측링프레임(60)의 전자석의 극성은 마주보고 있는 상기 중량체(20) 극성인 N극과 동일한 극성인 N극으로 변경되어 있게 되고, ⅱ)상기 중량체(20) 위치 바로 전 부분 즉, 회전하는 중량체(20)가 바로 접근하게 될 지점(②지점)에서의 상기 외측링프레임(10)의 전자석의 극성은 마주보게 될 중량체(20)의 극성인 S극과 반대인 N극으로 변경되고, 역시 상기 중량체(20) 위치 바로 전 부분 즉, 회전하는 중량체(20)가 바로 접근하게 될 지점(②지점)에서의 상기 내측링프레임(60)의 전자석의 극성은 마주보게 될 중량체(20)의 극성인 N극과 반대인 S극으로 변경되게 된다. 이와 같은 경우, 현재 중량체(20)가 위치하고 있는 바로 그 지점(①지점)에서 상기 중량체(20)는 마주 접하고 있는 외측링프레임(10) 및 내측링프레임(60)의 전자석들의 극성이 중량체(20)의 극성과 동일한 극성임으로 인한 척력(반발력)을 받게 되고, 동시에 회전하는 방향의 바로 전 지점(②지점)에서 접하게 될 외측링프레임(10) 및 내측링프레임(60)의 전자석들의 극성은 중량체(20)의 극성과 반대되는 극성임으로 인한 인력(당기는 힘)을 받게 되므로, 이러한 힘의 작용으로 인해 상대적으로 보다 빠른 회전을 할 수 있게 된다. 이후, 도 9의 (2)에 도시된 바와 같이, 상기 중량체가 회전을 계속하여 상기 ②지점에 도달하게 되면, ⅰ)②지점에서의 외측링프레임(10) 및 내측링프레임(60)의 전자석의 극성은 다시 마주 접하게 되는 중량체(20)의 극성과 동일한 극성으로 변경되게 되고, ⅱ)②지점에서의 중량체(20)가 회전을 계속하여 바로 접근하게 될 지점(③지점)에서의 외측링프레임(10) 및 내측링프레임(60)의 전자석의 극성은 마주보게 될 중량체(20)의 극성과 반대되는 극성으로 변경됨으로써, 앞서와 동일한 자력의 척력 및 인력이 작용하여 상대적으로 중량체(20)를 보다 빨리 회전시킬 수 있게 되며, 이와 같은 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)의 전자석의 극성 변경이 반복되게 된다.

한편, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)에 각각 배열된 전자석은 상기 중량체(20)가 자유낙하하면서 관성에 의해 상승 회전하는 구간에서는 전류를 차단하여 소요되는 에너지를 절감할 수 있게 할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 외측링프레임(10)과 내측링프레임(60)에 각각 배열된 전자석은 대략 3시 방향에서 12시 방향의 구간(대략 270°에서 360°(또는 0°) 구간)에서는 전류의 흐름 변화에 따라 주기적으로 전자석의 극성이 변화하는 등의 작동을 계속하게 되는 반면에, 그 외의 나머지 구간에서는 일반적으로 상기 중량체(20)의 자유낙하 및 관성에 의한 상승 회전이 이루어질 수 있게 되므로 이와 같은 구간에서는 전류를 차단하여 소요되는 에너지를 절감할 수 있게 한다.

도 10 및 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 상기 중량체(20)의 회전에 연동하여 회전하는 회전축(220)의 운동에너지를 이용하여 발전하는 발전기(80)를 추가로 포함하고, 상기 표시부(90)에서는 상기 발전기(80)에서 발전하는 에너지의 양이 별도로 표시되도록 하여, 운동에너지를 이용한 발전에 대한 체험교구로 활용될 수 있도록 한다.

상기 발전기(80)는 상기 회전축(220)의 회전력을 이용하여 발전을 하게 되는 구성으로, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 회전축(110)의 연장 구간 상에 연결되어 위치하게 되는데, 상기 발전기(80)의 발전량을 높일 수 있도록 하기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 상기 발전기(80)는 상기 회전축(220)의 회전력에 의해 회전하는 구동기어(810)와, 상기 구동기어(810)에 연동되어 회전하며 상기 구동기어(810)보다 작은 반경을 갖는 제1종동기어(820)와, 상기 제1종동기어(820)의 회전축(821)에 결합하여 제1종동기어(820)와 동일하게 회전하며 상기 제1종동기어(820)보다 큰 반경을 갖는 제2종동기어(830)와, 상기 제2종동기어(830)에 연동되어 회전하며 상기 제2종동기어(830)보다 작은 반경을 갖는 제3종동기어(840)를 추가로 포함하며, 상기 발전기(80)는 상기 제3종동기어(840)의 회전축(841)에 결합하여 제3종동기어(840) 회전축(841)의 회전을 이용하여 발전하도록 형성될 수 있다.

상기 구동기어(810)는 상기 회전축(220)의 회전력에 의해 회전하게 되는 구성으로, 보다 구체적으로는 상기 회전축(220)에 결합 형성되어 상기 회전축(220)의 회전에 연동되어 회전하게 된다.

상기 제1종동기어(820)는 상기 구동기어(810)에 연동되어 회전하며 상기 구동기어(810)보다 작은 반경을 갖는 구성으로, 상기 구동기어(810)에 맞물려 상기 구동기어(810)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 되는데 이때, 상기 제1종동기어(820)는 상기 구동기어(810)보다 반경이 작게 형성되므로 상기 구동기어(810)보다 더 빠르게 회전할 수 있게 된다. 즉, 일 예로 상기 제1종동기어(820)의 반경이 상기 구동기어(810)의 반경보다 1/2이 되도록 형성되는 경우에는 상기 구동기어(810)가 1회전 하는 동안 그에 맞물려 회전하는 상기 제1종동기어(820)는 2회전하게 되므로 상기 제1종동기어(820)가 상기 구동기어(810)보다 2배 빨리 회전할 수 있게 되는 원리와 같다.

상기 제2종동기어(830)는 상기 제1종동기어(820)의 회전축(821)에 결합하여 제1종동기어(820)와 동일하게 회전하며 상기 제1종동기어(820)보다 큰 반경을 갖는 구성으로, 상기 제2종동기어(830)는 상기 제1종동기어(820)와 회전축(821)을 공유하기 때문에 상기 제2종동기어(830)의 반경이 상기 제1종동기어(820)의 반경보다 2배 크게 형성되는 경우 상기 제2종동기어(830)의 둘레의 길이는 상기 제1종동기어(820)보다 2배 늘어나더라도 상기 제2종동기어(830)는 상기 제1종동기어(820)와 동일하게 회전하게 된다(즉, 상기 제1종동기어(820)가 1회전하는 동안 상기 제2종동기어(830) 역시 1회전하게 된다).

상기 제3종동기어(840)는 상기 제2종동기어(830)에 연동되어 회전하며 상기 제2종동기어(830)보다 작은 반경을 갖는 구성으로, 상기 제2종동기어(830)에 맞물려 상기 제2종동기어(830)의 회전방향과 반대방향으로 회전하게 되는데 이때, 상기 제3종동기어(840)는 상기 제2종동기어(830)보다 반경이 작게 형성되므로 상기 제2종동기어(830)보다 더 빠르게 회전할 수 있게 된다. 즉, 일 예로 상기 제3종동기어(840)의 반경이 상기 제2종동기어(830)의 반경보다 1/2이 되도록 형성되는 경우에는 상기 제2종동기어(830)가 1회전 하는 동안 그에 맞물려 회전하는 상기 제3종동기어(840)는 2회전하게 되므로 상기 제3종동기어(840)가 상기 제2종동기어(830)보다 2배 빨리 회전할 수 있게 되는 원리와 같다. 정리해보면, 상기 제3종동기어(840)는 상기 제1종동기어(820)와 동일한 반경을 갖는 경우라 하더라도 상기 제1종동기어(820)에 직접 연동되어 회전하지 않고 상기 제1종동기어(820)보다 반경이 큰 상기 제2종동기어(830)에 연동되어 회전하게 됨으로써 상기 제1종동기어(820)보다 2배 빨리 회전할 수 있게 되며, 종국적으로는 상기 구동기어(810)보다 4배 빨리 회전할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 상기 구동기어(810)와 제1종동기어(820)의 반경의 차, 상기 제1종동기어(820)와 제2종동기어(830)의 반경의 차 및 상기 제2종동기어(830)와 제3종동기어(840)의 반경의 차를 크게 하면 할수록 상기 제3종동기어(840)는 상기 구동기어(810) 대비 회전속도를 증대시킬 수 있게 된다.

이 경우 상기 발전기(80)는 상기 제3종동기어(840)의 회전축(841)에 결합하여 제3종동기어 회전축(841)의 회전을 이용하여 전기를 발전하도록 형성되므로, 앞서 설명한 바와 같이 상기 제3종동기어(840)의 회전속도가 상기 구동기어(810)나 제1종동기어(820)보다 빠르므로 상기 발전기(80)가 상기 구동기어(810)나 제1종동기어(820)의 회전을 이용하여 발전하는 것보다 상기 제3종동기어(840)의 회전을 이용하여 발전하는 것이 더 많은 전기를 생산할 수 있게 된다. 상기 발전기(80)가 상기 제3종동기어(840)의 회전축(841)의 회전을 이용하여 발전을 하는 원리는 일반적으로 널리 이용되는 코일과 영구자석을 이용한 발전원리를 그대로 이용하는 것이므로 그에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 표시부(90)에서는 상기 발전기(80)에서 발전하는 에너지의 양을 시각적으로 인지할 수 있도록 표시하여, 이용자들이 운동에너지를 이용한 발전에 대해서도 체험할 수 있도록 하는 구성으로, 본 발명에 다른 회전구조물 주변에 이용자들이 볼 수 있도록 설치되게 된다. 따라서, 이용자들은 지속적으로 회전운동을 반복하는 상기 중량체(20) 및 그와 연동하여 회전하는 회전축(220)의 운동에너지를 이용하여 발전한 그린에너지의 양과 그로부터 발생하는 동력의 크기를 인지하면서 그린에너지의 효용성과 중요성에 대해 글이나 말로만 설명들었던 것에 비해 재미와 흥미를 느끼면서 훨씬 직접적으로 인식할 수 있게 되므로 학습효과를 배가시킬 수 있게 된다.

또한, 도 12 내지 14를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다목적 회전구조물은 상기 외측링프레임(10) 대신에 원통형의 봉 형태로 형성되어 배열되는 봉프레임(11)을 포함하고, 상기 중량체(20) 및 제2중량체(50)가 이동하는 궤적을 안내하는 상기 가이드링(30) 대신에 가이드레일(31)을 포함하는 형태로 형성될 수 있다.

상기 봉프레임(11)은 도 12 및 13에 도시된 바와 같이 상기 외측링프레임(10) 대신에 상기 중량체(20) 및 제2중량체(50)의 외측에 배치되면서 내부에 자석(100)을 포함하여 앞서 설명한 자력에 의한 반발력이 중량체(20) 및 제2중량체(50)의 회전에 영향을 줄 수 있도록 하는 구성이다. 이때, 상기 봉프레임(11)은 도 12 및 13에 도시된 바와 같이 상기 가이드레일(31) 외측 둘레를 따라 360도 전체에 걸쳐 배치될 수도 있고, 필요에 따라서는 도 13을 기준으로 9시에서 12시 방향과 3시에서 6시 방향에 각각 한 쌍 또는 12시에서 3시 방향과 6시에서 9시 방향에 각각 한 쌍으로 배치될 수도 있는 등 다양한 형태의 배치 및 활용을 통해 자석 간 더 큰 반발력(힘)을 발휘할 수 있게 할 수 있다. 또한, 상기 가이드레일(31)은 도 12 및 13에 도시된 바와 같이 상기 가이드링(30) 대신에 상기 중량체(20) 및 제2중량체(50)가 이동하는 궤적을 안내하는 구성이다. 이때, 상기 가이드레일(31)을 따라 이동하는 상기 중량체(20) 및 제2중량체(50)에는 각각 상기 가이드레일(31)과 결합되는 받침부(21,51)를 포함하게 되는데, 이 경우 앞서 설명드린 상기 중량체(20) 및 제2중량체(50)에 각각 포함되던 영구자석(200)은 도 14에 도시된 바와 같이 'ㄷ'자 형태로 가이드레일(31)을 둘러싸고 있는 받침부(21,51) 부분에 배치되어 상기 봉프레임(11)에 포함된 자석(100)과 작용하게 된다. 상기 중량체(20) 및 제2중량체(50)의 운동과정과 그 과정에서의 상기 자석(100)과 영구자석(200) 간의 작용관계는 앞서 설명드린 실시예와 동일한 원리이므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하도록 한다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 외측링프레임 100: 자석
20: 중량체 200: 영구자석
210: 연결축 220: 회전축
221: 회전축기어 230: 중공
30: 가이드링 40: 모터
50: 제2중량체 60: 내측링프레임
70: 태양광발전설비 80: 발전기
810: 구동기어 820: 제1종동기어 821: 회전축
830: 제2종동기어 840: 제3종동기어 841: 회전축
90: 표시부 11: 봉프레임
31: 가이드레일 21,51: 받침부

Claims

일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석을 포함하는 외측링프레임;
연결축의 일단에 형성되며, 연결축의 타단이 고정되는 회전축을 중심으로 회전하며, 상기 외측링프레임과 마주보는 면에는 외측링프레임의 원주 방향을 따라 순차적으로 배열된 자석과 동일한 극성을 갖는 영구자석을 포함하는 중량체;
상기 회전축에 연결되며, 상기 중량체가 회전 궤적의 최하점에서 최정점으로 상향 회전하는 과정에서의 상기 회전 궤적의 소정의 구간에서 동력을 제공하는 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 1 항에 있어서,
상기 외측링프레임의 원주 방향을 따라 배열되는 자석은 이등변삼각형 형태로 형성되어 꼭지점의 수선을 기준으로 양측의 극성이 반대되도록 형성되며,
외측링프레임의 원주 방향을 따라 연하여 배치되는 자석들은 일 자석의 일측 이등변 위에 타 자석의 타측 밑변이 올라타는 형태로 중첩되어 배치됨으로써, 상기 외측링프레임의 내주면에는 항상 동일한 극성이 배열되는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 1 항에 있어서, 상기 다목적 회전구조물은
상기 중량체의 중심부와 연결되며, 중량체가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되어 회전하는 중량체를 가이드하는 가이드링;
상기 중량체가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되는 상기 가이드링 상에 상기 중량체보다 작은 중량을 갖으며 영구자석을 포함하는 제2중량체:를 추가로 포함하며,
상기 중량체와 제2중량체가 회전하면서 서로 맞닿게 되는 면에는 각각 동일한 극성을 갖는 자석이 배치되어 중량체와 제2중량체 간의 충격에 의한 반발력을 극대화하는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 3 항에 있어서,
상기 중량체와 제2중량체는 양 단부에 서로 다른 극성이 좌우에 각각 양분된 막대 형태의 영구자석을 포함하고,
상기 막대 형태의 영구자석은 중량체와 제2중량체의 양 단부를 향하는 방향으로는 각각 동일한 극성이 위치하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 1 항에 있어서, 상기 다목적 회전구조물은
상기 중량체의 중심부와 연결되며, 중량체가 회전하게 되는 궤적을 따라 형성되어 회전하는 중량체를 가이드하는 가이드링과; 일정 두께를 갖는 링 형태로 형성되며, 상기 외측링프레임의 내측 공간에서 상기 가이드링을 중심으로 외측링프레임과 대향되게 위치하고 내부에 원주 방향을 따라 순차적으로 배열되는 자석을 포함하는 내측링프레임;을 추가로 포함하고,
상기 중량체는 상기 내측링프레임과 마주보는 면에는 내측링프레임의 원주 방향을 따라 순차적으로 배열된 자석과 동일한 극성을 갖는 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 5 항에 있어서,
상기 내측링프레임은 상기 중량체에 연결된 연결축이 지나는 궤적으로 중심으로 좌우 각각 일정 간격으로 이격된 한 쌍의 내측링프레임으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 6 항에 있어서,
상기 외측링프레임에 배열되는 영구자석과 내측링프레임에 배열되는 영구자석은 각각 원주 방향을 따라 일정 간격 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 5 항에 있어서,
상기 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열되는 자석은 전자석이며,
상기 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석 각각은, 상기 중량체가 회전하면서 접근하는 경우에는 마주보게 되는 중량체의 영구자석의 극성과 반대되는 극성을 갖고, 상기 중량체가 회전을 계속하여 지나치는 경우에는 마주보게 된 중량체의 영구자석의 극성과 동일한 극성을 갖도록 극성이 변경되는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 8 항에 있어서,
상기 외측링프레임과 내측링프레임에 각각 배열된 전자석은 상기 중량체가 자유낙하하면서 관성에 의해 상승 회전하는 구간에서는 전류를 차단하여 소요되는 에너지를 절감할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 다목적 회전구조물.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 다목적 회전구조물은
상기 모터가 태양광발전설비로부터 생산된 그린에너지를 입력받아 작동하며,
입력되는 그린에너지의 양과 이를 입력받아 발휘되는 모터의 동력의 크기를 표시하는 표시부를 포함하여,
그린에너지의 양과 그로부터 발휘되는 동력의 크기를 직접 체감할 수 있도록 하여 그린에너지에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물.
제 10 항에 있어서, 상기 다목적 회전구조물은
상기 중량체의 회전에 연동하여 회전하는 회전축의 운동에너지를 이용하여 발전하는 발전기;를 추가로 포함하며,
상기 발전기에서 발전하는 에너지의 양은 상기 표시부에 별도로 표시되어, 운동에너지를 이용한 발전에 대한 체험교구로 활용될 수 있는 다목적 회전구조물.