KR101837038B1 - Magnet generator and generating method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마그넷 발전기에 관한 것으로서, 코어 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일들이 설치되는 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석이 설치되는 회전자; 및 제어 모드에서는 상기 코어가 전자석이 되어 상기 회전자가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자의 회전에 의해 상기 코일들에서 발생되는 전기 에너지를 수집하는 제어부;를 포함하고, 상기 영구 자석들과 대응되는 상기 코일들 중 어느 하나 이상이 상기 영구 자석의 자력 축과 어긋나게 배치될 수 있다.The present invention relates to a magnet generator, and more particularly, to a magnet generator including a stator having coils wound around the core; A rotor rotatably installed in the stator and provided with a permanent magnet capable of generating a current in the coils using magnetic energy during rotation; And in the control mode, the core becomes an electromagnet and a magnetization control signal is applied to the coil so that the rotor can be forcibly rotated by the force of a magnetic force, and in the power generation mode, the electric energy And at least one of the coils corresponding to the permanent magnets may be arranged to be shifted from the magnetic axis of the permanent magnet.
Description
본 발명은 마그넷 발전기 및 이를 이용한 발전 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자력 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산할 수 있게 하는 마그넷 발전기 및 이를 이용한 발전 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
전기는 산업사회의 주요 에너지원으로 이용되고 있지만 화석에너지의 고갈로 인해 최근에는 태양광발전, 풍력발전, 조력발전, 등 다양한 대체 발전시설에 투자와 개발이 급속하게 진행되고 있다.Electricity is used as a major energy source in the industrial society, but due to the depletion of fossil energy, investment and development are rapidly progressing in various alternative power generation facilities such as solar power generation, wind power generation, and tidal power generation.
그리고, 발전시설로부터 생산된 전기는 전력케이블을 매개로 비교적 큰 사용전력이 요구되는 가정용 및 산업용 장치나 제품에 공급되어 에너지원으로 사용되고 있지만, 소규모의 가전제품이나, 생활용품과 같이 휴대성이나 활동성이 요구되는 대부분의 제품은 1차 전지나 리듐이온전지와 같은 2차 전지와 같은 배터리를 구비하여 전원으로 사용하고 있다.Electricity generated from a power generation facility is supplied to household and industrial devices or products requiring a relatively large amount of electric power through a power cable, and is used as an energy source. However, electric appliances such as small-sized household appliances and household goods, Most of the products required are equipped with a secondary battery such as a primary battery or a lithium ion battery and are used as a power source.
하지만, 배터리는 그 사용시간에 한정되어 있으므로 전원이 방전되면 다시 충전해서 사용하여야 하지만 이동 중에 있거나 야외에서는 충전할 수 없으므로 방전시에는 해당 제품을 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 다양한 자가 발전장치가 개발되어 비상시에 필요한 전원을 충전하여 사용할 수 있도록 하고 있다.However, since the battery is limited to the use time, the battery must be recharged when the power is discharged. However, since the battery can not be charged while it is in motion or outdoors, the battery can not be used at the time of discharging. In order to solve these problems, various self-generating devices have recently been developed so as to be able to charge the necessary power source in an emergency.
한편, 일반적으로 발전기는 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기에너지로 변환시키는 장치로서, 상기 외부 동력원으로는 잘 알려진 바와 같이 터빈수차, 전동기, 가솔린 엔진 등이 사용될 수 있다. 상기 외부 동력원을 사용하여 전기에너지를 발생시키는 방법으로는, 물의 위치 에너지 차이를 이용한 수력발전과, 바람의 힘을 이용하는 풍력발전 등 자연력을 직접 이용한 발전이 있으며, 또한 자연에서 채취된 예컨대 석탄이나 우라늄과 같은 천연자원을 이용하여 인공적인 방법에 의해 발전을 실시하는 화력발전과 원자력 발전 등이 있다. 또한, 최근 들어 활발히 연구되고 있는 태양열을 이용한 태양열 발전 등이 있다.Generally, a generator is a device that receives mechanical energy from an external power source to convert it into electric energy. As well known as the external power source, a turbine turbine, an electric motor, a gasoline engine, or the like can be used. As a method of generating electric energy using the external power source, there are a hydroelectric power generation using a difference in potential energy of water and a power generation using natural power such as wind power using wind power. In addition, And thermal power generation and nuclear power generation that utilize natural resources such as natural gas and electricity to generate electricity by artificial methods. In addition, solar power generation using solar heat has been actively studied recently.
상술한 바와 같은 외부 동력원을 이용한 발전기에 있어서 발전의 기본 원리는 도체내의 전자와 자계사이의 상대적 관계에 기초를 두고 있다, 즉, 도체가 자속을 끊으면, 그 도체 양단에 전압이 유기되고 유기된 유도전압에 의해 전류가 흐르게 된다. 이 때, 유도 전압(E)의 크기는 자속밀도(B)와, 그 자계속의 도체의 길이(l) 및 도체의 운동속도(v)의 곱인 E = Blv 로 주어진다.In the generator using the external power source as described above, the basic principle of power generation is based on the relative relationship between the electrons and the magnetic field in the conductor. That is, when the conductor breaks the magnetic flux, a voltage is induced across the conductor, Current flows through the voltage. At this time, the magnitude of the induced voltage E is given by E = Blv, which is the product of the magnetic flux density B, the length l of the conductor continuing its magnetization and the moving speed v of the conductor.
그러나, 상기한 발전 메카니즘(mechanism)은 반드시 외부의 동력원을 필요로 하며 외부 동력원에서 지속적으로 기계적 에너지를 공급하지 않으면 발전을 계속할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 발전에 사용되는 외부 동력원의 기계적 에너지를 발전기를 통해 전기적 에너지로 변환시킬 때 발생하는 마찰 등에 의한 에너지 손실로 발전 에너지 변환 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.However, the above-described power generation mechanism necessarily requires an external power source, and power generation can not be continued unless mechanical energy is continuously supplied from an external power source. In addition, there is a problem that energy conversion efficiency of power generation is deteriorated due to energy loss due to friction generated when mechanical energy of an external power source used for power generation is converted into electrical energy through a generator.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 초기 외부 동력원에 의한 구동 후, 일정한 회전 속도에 도달되면 제어 모드와 발전 모드를 병행하면서 자석의 자력 에너지를 소모하면서 외부 동력이 없이도 자가 발전을 가능하게 하는 마그넷 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] 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 control method of an internal combustion engine, And to provide a magnet generator capable of self-power generation even without the power generator. However, these problems are exemplary and do not limit the scope of the present invention.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 마그넷 발전기는, 코어 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일들이 설치되는 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석이 설치되는 회전자; 및 제어 모드에서는 상기 코어가 전자석이 되어 상기 회전자가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자의 회전에 의해 상기 코일들에서 발생되는 전기 에너지를 수집하는 제어부;를 포함하고, 상기 영구 자석들과 대응되는 상기 코일들 중 어느 하나 이상이 상기 영구 자석의 자력 축과 어긋나게 배치될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a magnet generator including: a stator having coils wound around the core; A rotor rotatably installed in the stator and provided with a permanent magnet capable of generating a current in the coils using magnetic energy during rotation; And in the control mode, the core becomes an electromagnet and a magnetization control signal is applied to the coil so that the rotor can be forcibly rotated by the force of a magnetic force, and in the power generation mode, the electric energy And at least one of the coils corresponding to the permanent magnets may be arranged to be shifted from the magnetic axis of the permanent magnet.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 코어는, 탄소 성분이 포함된 탄소강일 수 있다.Further, according to the present invention, the core may be carbon steel containing a carbon component.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 고정자는, 전방과 후방에 각각 개구가 형성되고, 외경면에 복수개의 홀들이 형성되는 절연성 수지 재질인 원통형태의 고정 몸체; 상기 고정 몸체의 상기 홀에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 절연성 수지 재질의 코일 베이스 및 상기 코일 베이스에 권취되는 코일을 포함하는 코일 모듈; 및 상기 고정 몸체의 상기 개구에 설치되고, 베어링을 이용하여 상기 회전자의 회전축을 회전 지지하는 축지지판;을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a stator comprising: a cylindrical fixed body made of an insulating resin material, the stator having an opening formed in a front side and a rear side, and a plurality of holes formed in an outer side; A coil module detachably installed in the hole of the fixed body, the coil module including the core, a coil base of an insulating resin material surrounding the core, and a coil wound around the coil base; And a shaft support plate installed in the opening of the fixed body and rotatably supporting the rotation shaft of the rotor using a bearing.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전자는, 상기 고정자의 상기 고정 몸체 내부에 삽입되고, 상기 회전축이 상기 축지지판에 회전이 자유롭게 회전 지지되며, 외경면에 복수개의 홈들이 형성되는 절연성 수지 재질인 원기둥 형태의 회전 몸체; 및 상기 회전 몸체의 홈에 삽입되는 영구 자석;을 포함할 수 있다.According to the present invention, there is provided a stator comprising: a stator, which is inserted into the fixed body of the stator, rotatably rotatably supported on the shaft support plate, and has a plurality of grooves formed on an outer surface thereof; A rotating body of the form; And a permanent magnet inserted into the groove of the rotating body.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전축의 일지점을 기준으로 상기 회전자의 외경면에 등각 설치되는 상기 영구 자석의 개수를 이와 대응되는 상기 고정자의 상기 코일의 개수로 나누면 무리수 또는 무한 소수가 되는 것일 수 있다.According to the present invention, when the number of the permanent magnets installed on the outer diameter surface of the rotor relative to one point of the rotating shaft is divided by the number of the coils of the stator, the number of the permanent magnets is irrational or infinite .
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 상기 코일들과 각각 연결되는 라인들을 이용하여 순차적으로 전력을 공급하고, 상기 회전자의 회전을 홀 IC로 감지하여 상기 회전자를 회전시키며, 상기 회전자가 기준 회전수에 도달되면 상기 코일에서 발생되는 전기 에너지를 축전지로 수집할 수 있다.According to the present invention, the controller sequentially supplies electric power using lines connected to the coils, rotates the rotor by sensing the rotation of the rotor as a Hall IC, When the reference rotation speed is reached, the electric energy generated in the coil can be collected by the battery.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어부는, 적어도 전체적으로 제어 모드와 발전 모드를 콘트롤하는 메인 회로부, 데이터 신호를 인가받아서 각각의 출력 신호를 트랜지스터에 전달하는 디코더 회로부, 상기 디코더 회로부로부터 출력된 상기 출력 신호를 트랜지스터에서 상기 코일들로 분배하여 전달하는 릴레이 회로부, 브릿지 정류 회로를 이용하여 교류를 직류로 또는 직류를 교류로 전환하는 온오프 기능을 수행하는 온오프 회로부, 인가받은 전압을 측정하는 전압 측정 회로부, 인가받은 신호로 온도 및 전압을 측정하는 온도/전압 측정 회로부, 인가받은 전류를 측정하는 전류 측정 회로부, 각각의 신호를 정해진 시간 간격으로 통신할 수 있는 통신 회로부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.According to another aspect of the present invention, the control unit may include a main circuit unit that controls at least the control mode and the power generation mode at least as a whole, a decoder circuit unit that receives a data signal and transfers each output signal to the transistor, An on-off circuit part for performing an on-off function for switching the alternating current to direct current or direct current to alternating current by using a bridge rectifying circuit, a voltage measuring circuit for measuring the applied voltage, A temperature / voltage measurement circuit section for measuring temperature and voltage with an applied signal, a current measurement circuit section for measuring an applied current, a communication circuit section for communicating each signal at a predetermined time interval, and combinations thereof As shown in FIG.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 마그넷 발전기를 이용한 발전 방법은, 코어 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일들이 설치되는 고정자; 상기 고정자의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석이 설치되는 회전자; 및 제어 모드에서는 상기 코어가 전자석이 되어 상기 회전자가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자의 회전에 의해 상기 코일들에서 발생되는 전기 에너지를 수집하는 제어부;를 포함하고, 상기 영구 자석들과 대응되는 상기 코일들 중 어느 하나 이상이 상기 영구 자석의 자력 축과 어긋나게 배치되는 마그넷 발전기를 이용한 발전 방법으로서, 스타트 모터나 인력 등 외부 동력을 이용하여 최초 상기 회전자를 회전시키는 초기 회전 단계; 회전되는 상기 회전자로부터 초기 전력을 생산하는 초기 전력 생산 단계; 상기 초기 전력으로 상기 제어부가 제어 모드를 수행하여 상기 회전자의 회전 속도를 높이는 제어 모드 수행 단계; 및 상기 제어부가 발전 모드를 수행하여 전기 에너지를 생산하는 전력 생산 단계;를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating electricity using a magnet generator, including: a stator having coils wound around the core; A rotor rotatably installed in the stator and provided with a permanent magnet capable of generating a current in the coils using magnetic energy during rotation; And in the control mode, the core becomes an electromagnet and a magnetization control signal is applied to the coil so that the rotor can be forcibly rotated by the force of a magnetic force, and in the power generation mode, the electric energy Wherein at least one of the coils corresponding to the permanent magnets is disposed so as to be shifted from a magnetic axis of the permanent magnet, the method comprising the steps of: An initial rotating step of rotating the rotor at first; An initial power generation step of producing initial power from the rotor being rotated; Performing a control mode to increase the rotational speed of the rotor by performing the control mode with the initial power; And a power generation step in which the controller performs the power generation mode to produce electric energy.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 제어 모드 수행 단계와, 상기 전력 생산 단계를 번갈아가면서 반복적으로 수행하여 기준 회전 속도로 상기 회전자의 회전수를 높이는 회전수 증폭 단계;를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is also provided a method for controlling an electric power generating apparatus, comprising the steps of: performing the control mode and repeating the power generation step alternately to increase the number of rotations of the rotor at a reference rotation speed.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 회전수 증폭 단계에서, 상기 기준 회전 속도는 3000 RPM 내지 9000 RPM일 수 있다.Also, according to the present invention, in the step of amplifying the number of revolutions, the reference revolving speed may be 3000 RPM to 9000 RPM.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 전력 생산 단계는, 생산된 1차 교류를 직류로 변환하는 직류 변환 단계; 및 변환된 직류를 원하는 형태의 2차 교류로 변환하는 교류 변환 단계;를 더 포함할 수 있다.Further, according to the present invention, the power generation step may include: a DC conversion step of converting the produced primary AC into DC; And an AC converting step of converting the converted DC into a desired secondary AC.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 자력 에너지를 소모하면서 장시간에 걸쳐 외부의 동력을 공급받지 않고 자가 발전할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention as described above, self-power can be generated without consuming external power for a long time while consuming magnetic energy. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마그넷 발전기를 나타내는 개념도들이다.
도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 마그넷 발전기를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 마그넷 발전기의 제어부의 기본 원리를 나타내는 개념도이다.
도 6은 도 1의 마그넷 발전기의 제어부의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 제어부의 전체 회로도의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 8은 도 6의 제어부의 메인 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 9는 도 6의 제어부의 디코더 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 10은 도 6의 제어부의 릴레이 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 11은 도 6의 제어부의 온오프 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 12는 도 6의 제어부의 전압 측정 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 13은 도 6의 제어부의 온도/전압 측정 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 14는 도 6의 제어부의 전류 측정 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 15는 도 6의 제어부의 통신 회로부의 일례를 나타내는 회로도이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마그넷 발전기를 이용한 제어 방법을 나타내는 순서도이다.1 to 3 are conceptual diagrams showing a magnet generator according to some embodiments of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a magnet generator according to some other embodiments of the present invention.
5 is a conceptual diagram showing the basic principle of the control unit of the magnet generator of FIG.
6 is a block diagram showing an example of a control unit of the magnet generator of FIG.
7 is a circuit diagram showing an example of an entire circuit diagram of the control unit of Fig.
8 is a circuit diagram showing an example of a main circuit unit of the control unit of Fig.
9 is a circuit diagram showing an example of a decoder circuit portion of the control unit of Fig.
10 is a circuit diagram showing an example of a relay circuit portion of the control unit of Fig.
11 is a circuit diagram showing an example of the on-off circuit portion of the control unit in Fig.
12 is a circuit diagram showing an example of a voltage measuring circuit unit of the control unit of Fig.
13 is a circuit diagram showing an example of the temperature / voltage measurement circuit unit of the control unit of Fig.
14 is a circuit diagram showing an example of a current measuring circuit unit of the control unit of Fig.
15 is a circuit diagram showing an example of a communication circuit unit of the control unit of Fig.
16 is a flowchart showing a control method using a magnet generator according to some embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of explanation.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마그넷 발전기(100)를 나타내는 개념도들이다.1 to 3 are conceptual diagrams showing a
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마그넷 발전기(100)는, 크게 고정자(10)와, 회전자(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다.1 to 3, a
예컨대, 상기 고정자(10)는, 코어(11) 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일(12)들이 설치되는 전체적으로 원통 형상의 구조체일 수 있다.For example, the
또한, 예컨대, 상기 회전자(20)는, 상기 고정자(10)의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일(12)들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석(21)이 설치되는 원기둥 형상의 구조체일 수 있다.For example, the
또한, 예컨대, 상기 제어부(30)는, 제어 모드에서는 상기 코어(11)가 전자석이 되어 상기 회전자(20)가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일(12)에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자(20)의 회전에 의해 상기 코일(12)들에서 발생되는 전기 에너지를 수집할 수 있는 기판, 회로 기판, 프로세서, 마이크로 프로세서, 중앙 처리 장치, 연산 장치, 프로그램 형태로 기록된 저장 장치 중 어느 하나 이상을 포함하는 전자 부품일 수 있다. In the control mode, for example, the
여기서, 상기 영구 자석(21)은 자력이 영원하게 보전되는 것은 아니고, 본 발명은 자력 에너지를 전력 에너지로 변환하는 것으로서, 예컨대, 5년 내지 10년 이후에는 자력이 상실될 수 있다.Here, the magnetic force of the
도시하지 않았지만, 본 발명에서 상기 영구 자석(21)의 자력을 최대한 유지하고자 상기 영구 자석(21)의 온도가 필요 이상으로 올라가는 것을 방지할 수 있도록 송풍기나 송풍홀이나 유로 등 자성 유지용 냉각 장치가 설치될 수 있다.Although not shown in the drawings, a cooling device for retaining magnetic force, such as a blower, a blowing hole, and a flow path, is provided in order to prevent the temperature of the
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(S)의 일지점을 기준으로 상기 회전자(20)의 외경면에 등각 설치되는 상기 영구 자석(21)의 개수를 이와 대응되는 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)의 개수로 나누면 무리수가 되는 것일 수 있다. 여기서 무리수란, 소수로 나타내면 순환하지 않는 무한 소수를 말할 수 있고, 무한 소수란 소수로 나타내는 순환하는 소수일 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIGS. 1 to 3, the number of the
따라서, 상기 영구 자석(21)들과 대응되는 상기 코일(12)들 중 어느 하나 이상이 상기 영구 자석(21)의 자력 축과 어긋나게 배치될 수 있다.Therefore, at least one of the
예를 들면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(S)의 일지점을 기준으로 상기 회전자(20)의 외경면에 등각 설치되는 상기 영구 자석(21)의 개수는 12개이고, 이와 대응되는 상기 고정자(10)의 상기 코일의 개수는 11개일 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 to 3, the number of the
여기서, 상기 영구 자석(21)의 개수를 이와 대응되는 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)의 개수로 나누면 12/11로서, 1.0909...로 무한 소수일 수 있다.If the number of the
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 코일(12)의 제어 모드에서 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)은 상기 회전자(20)의 상기 영구 자석(21)과 대응하는 대응면에 형성되는 전자석의 극성이 특정 시간에 N극과 S극을 번갈아가면서 배치되다가 적어도 일부는 N극과 N극 또는 S극과 S극이 이웃하게 형성될 수 있다.2, in the control mode of the
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 영구 자석(21)은 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)의 위치에 정확하게 일치하여 대응되지 않기 때문에 대응되는 위치마다 인력에 의해 회전력이 급격하게 변동되어 회동 손실되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해서 매우 부드럽게 회전하면서 토크의 변화가 조금씩 연속적으로 상승하여 결과적으로 조그마한 힘으로도 회전수를 크게 증폭시킬 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 2, since the
그러므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 초기에 상기 회전자(20)를 인력이나 모터의 동력을 이용한 작은 힘으로 초기 구동시키면 이러한 초기 구동력을 이용하여 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(30)가 제어 모드를 수행하면서 상기 회전자(20)의 회전 속도를 증폭시키고, 이를 통해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(30)가 발전 모드를 수행하면서 상기 영구 자석(21)의 이동에 따라 유도되는 상기 코일(12)의 전력을 수집할 수 있다. 이러한 제어 모드와 발전 모드를 매우 짧은 시간 동안 반복하면서 지속적으로 전력을 수집할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 1, when the
결국, 상기 영구 자석(21)의 자력 에너지를 소모하면서 장시간에 걸쳐 외부의 동력을 공급받지 않고 자가 발전할 수 있다. 다만, 상기 영구 자석(21)의 자력이 명칭과 같이 영원하지는 않기 때문에 반복적인 실험 결과, 장시간이 지나면 상기 영구 자석(21)의 자력이 소모되면서 전력 생산량이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명은 영구 기관이라 할 수 없다.As a result, self-power generation can be achieved without consuming external power over a long period of time while consuming the magnetic energy of the
또한, 도 4는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 마그넷 발전기(200)를 나타내는 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a magnet generator 200 according to some other embodiments of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 마그넷 발전기(200)는, 크게 고정 케이스와, 전면 덮개와, 후면 덮개와, 고정자(10)와, 회전자(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다.4, the magnet generator 200 according to some other embodiments of the present invention includes a fixed casing, a front cover, a rear cover, a
예컨대, 상기 고정 케이스는 상술된 상기 고정자(10)와 상기 회전자(20)를 외부의 이물질이나 외력로부터 보호할 수 있는 수용 공간을 갖는 것으로서, 상기 수용 공간에 상기 고정자(10)와 상기 회전자(20)를 조립한 다음, 상기 고정 케이스의 전방 및 후방에 상기 전면 덮개와 상기 후면 덮개를 덮어서 제품화할 수 있다.For example, the fixed case has a housing space that can protect the
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(10)는, 그 내부에 상기 회전자(20)를 수용할 수 있는 전체적으로 원통 형상의 구조체인 것으로서, 코어(11) 둘레를 감싸는 형상으로 권취된 코일(12)들이 설치되는 것으로서, 전방과 후방에 각각 개구가 형성되고, 외경면에 복수개의 홀들이 형성되는 절연성 수지 재질인 원통형태의 고정 몸체(13)와, 상기 고정 몸체(13)의 상기 홀에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 코어(11)와, 상기 코어(11)를 둘러싸는 절연성 수지 재질의 코일 베이스(15) 및 상기 코일 베이스(15)에 권취되는 코일(12)을 포함하는 코일 모듈(14) 및 상기 고정 몸체(13)의 상기 개구(13a)에 설치되고, 베어링(B)을 이용하여 상기 회전자(20)의 회전축(S)을 회전 지지하는 축지지판을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 코어(11)는, 보다 쉽게 전자석화될 수 있도록 탄소 성분이 포함된 탄소강 또는 산화철이 포함될 수 있다. 특히, 이러한 상기 코어(11)는 맴돌이 전류를 최소화하고 자화가 용이하도록 다양한 재질의 탄소강이 적용될 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIG. 4, the
따라서, 복수개의 상기 코일 모듈(14)들을 상기 고정 몸체(13)의 상기 홀(H1)에 삽입하여 고정적인 구조체를 형성할 수 있고, 상기 축지지판을 이용하여 후술될 상기 회전자(20)를 회전이 자유롭게 지지하는 것이 가능하다.Therefore, a plurality of the
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전자(20)는, 상기 고정자(10)의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일(12)들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석(21)이 설치되는 원기둥 형상의 구조체로서, 상기 고정자(10)의 상기 고정 몸체(13) 내부에 삽입되고, 상기 회전축(S)이 상기 축지지판에 회전이 자유롭게 회전 지지되며, 외경면에 복수개의 홈(H2)들이 형성되는 절연성 수지 재질인 원기둥 형태의 회전 몸체(22) 및 상기 회전 몸체(22)의 홈(H2)에 삽입되는 영구 자석(21)을 포함할 수 있다.More specifically, for example, as shown in FIG. 4, the
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 영구 자석(21)의 상기 코일 대향면은 구형 표면이 형성되어 상기 코일(12)과의 거리를 더욱 좁힐 수 있다.More specifically, for example, the coil-facing surface of the
한편, 상기 회전축(S)의 일지점을 기준으로 상기 회전자(20)의 외경면에 등각 설치되는 상기 영구 자석(21)의 개수를 이와 대응되는 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)의 개수로 나누면 무리수 또는 무한 소수가 될 수 있다.The number of the
예컨대, 상기 회전축(S)의 일지점을 기준으로 상기 회전자(20)의 외경면에 등각 설치되는 상기 영구 자석(21)의 개수는 12개이고, 이와 대응되는 상기 고정자(10)의 상기 코일의 개수는 11개일 수 있다.For example, the number of the
또한, 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)은 상기 회전자(20)의 상기 영구 자석(21)과 대응하는 대응면에 형성되는 전자석의 극성이 특정 시간에 N극과 S극을 번갈아가면서 배치되다가 적어도 일부는 N극과 N극 또는 S극과 S극이 이웃하게 형성될 수 있다. 이러한 배치를 통해 회전 토크의 변화를 연속적으로 부드럽게 증폭시킬 수 있다.The
또한, 맴돌이 전류를 방지할 수 있도록 상기 고정자(10)의 적어도 일부분 또는 상기 회전자(20)의 적어도 일부분은 절연성 수지 재질일 수 있다.At least a part of the
특히, 맴돌이 전류를 최소화할 수 있도록 예컨대, 상기 고정자(10)의 상기 고정 몸체(13)나 상기 회전자(20)의 상기 회전 몸체(22)나 상기 코일 베이스(15) 등은 최대한 절연성 수지 재질을 기반으로 제작될 수 있다. 예컨대, 아크릴이나 플라스틱 등 각종 폴리계열의 합성 수지가 적용될 수 있다.Particularly, in order to minimize the eddy current, for example, the fixed
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 영구 자석(21)은 상기 고정자(10)의 상기 코일(12)의 위치에 정확하게 일치하여 대응되지 않기 때문에 대응되는 위치마다 인력에 의해 회전력이 급격하게 변동되어 회동 손실되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해서 매우 부드럽게 회전하면서 토크의 변화가 조금씩 연속적으로 상승하여 결과적으로 조그마한 힘으로도 회전수를 크게 증폭시킬 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 4, since the
도 5는 도 1의 마그넷 발전기(100)의 제어부(30)의 기본 원리를 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing the basic principle of the
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정자(10)는 복수개의 코어를 가지고 있는 것으로서, 상기 회전자(20) 상의 영구 자석 중 하나는 상기 코어 근처에 위치할 수 있고, 상기 회전자(20)가 자성체인 상기 코어에 의해 이끌려서 적색 화살표 방향으로 회전될 수 있다.5, the
이어서, 상기 영구 자석이 상기 코어에 점점 더 가까워지는 경우 중앙의 코어는 자화(Magnetized)되기 시작하고, 이는 녹색 화살표의 지정 회로에 흐르는 코어에 작은 전류가 발생할 수 있다. Then, when the permanent magnet becomes closer to the core, the center core begins to be magnetized, which may generate a small current in the core flowing in the designation circuit of the green arrow.
이 때, 상기 코어의 전류 "방향"은 트랜지스터가 열릴 수 있는 방향으로 전류를 보내지 않는 것으로서, 트랜지스터는 폐쇄 상태로 남아 있을 수 있다.At this time, the current "direction" of the core does not send current in a direction in which the transistor can be opened, and the transistor may remain in a closed state.
즉, 영구 자석이 상기 코어에 더 가까워지는 경우 남아있는 트랜지스터는 그 상태를 유지하고 배터리 에너지 소모는 일어나지 않는다.That is, if the permanent magnets are closer to the core, the remaining transistors remain in that state and battery energy consumption does not occur.
그러나, 기계학적으로 발생한 관성 에너지는 그 양이 미세하더라도 상기 회전체에 관성력이란 형태로 저장되고, 이는 상기 영구 자석이 코아 정면에 바로 위치해 있을 때까지 반복적으로 발생될 수 있다.However, mechanically generated inertia energy is stored in the form of an inertial force in the rotor even when the amount of inertia energy is small, and this can be repeatedly generated until the permanent magnet is positioned directly on the front face of the core.
이 때, 상기 코어는 자화(Magnetized)되어 자석이 코어 중심 부분에 더 가까이 위치해 있을 때까지 상기 코어의 자화는 점점 증가할 수 있다. 이런 현상은 회로에 작은 전류를 발생할 수 있고, 자기장 변화가 멈추는 경우에도 회로에서 소모되는 전류는 없을 수 있다.At this time, the core is magnetized, and the magnetization of the core may gradually increase until the magnet is located closer to the center of the core. This phenomenon can produce a small current in the circuit, and even if the change in magnetic field stops, no current is consumed in the circuit.
즉, 상기 회전자의 영구 자석이 코어의 코어에 자화될 때 이들은 서로를 당기게 되고, 이제 코어가 자화가 S극을 가지게 되기 때문이며 이로써 N 극의 방향은 아래를 향할 수 있다. 따라서, 영구 자석은 코어에 이끌릴 수 있다.That is, when the permanent magnets of the rotor are magnetized in the core of the core, they attract each other, and now the magnetization of the core has the S pole so that the direction of the N pole can be directed downward. Thus, the permanent magnet can be attracted to the core.
하지만, 상기 회전자는 정해진 회전 "시점"을 가지고 있는 것으로서, 이에 영구 자석은 코어로부터 "중력점"을 슬립(Slip)할 수 있다. 이 때 코어에서의 자기장은 줄어들기 시작하고, 상기 코어에서의 자기장 변화를 이용하여 회로의 전류를 생성할 수 있다. 이 때, 해당 전류는 반대 방향으로 흐를 수 있고, 도면 상 빨간색 화살표시 부분에 도시된 바와 같이, 이는 트랜지스터를 열게 하고, 녹색의 화살표와 같이 회로를 통해 배터리로부터 전류를 흐르게 할 수 있다. However, the rotor has a fixed rotation "time ", so that the permanent magnet can slip the" gravity point " At this time, the magnetic field in the core starts to decrease and the magnetic field change in the core can be used to generate the current in the circuit. At this time, the current may flow in the opposite direction, as shown in the red arrow in the figure, which allows the transistor to open and allow current to flow from the battery through the circuit as shown by the green arrow.
이어서, 배터리에서의 전류는 이제 코어를 반대 극성으로 자화시킬 수 있고, 코어의 N 극성은 회전자 방향을 향하게 된다. 이는 상기 회전자의 회전 시점을 증대하게 하고 상기 회전자를 좀 더 빠르게 돌릴 수 있도록 한다. 이러한 과정은 상기 코어가 자화되기 전까지 발생되고, 자기장의 변화가 멈추면 회로의 전류 또한 멈춘다.Subsequently, the current in the battery can now magnetize the core to the opposite polarity, and the N polarity of the core is directed toward the rotor. This increases the rotation time of the rotor and allows the rotor to rotate more quickly. This process occurs until the core is magnetized, and the current in the circuit also stops when the change in magnetic field stops.
이 때, 제어부가 신속히 트랜지스터가 닫고 주요 코일에 전자 극성을 지탱하는 것이 멈출 수 있다. 즉, 전류가 남아 있는 것이 없으면 전류는 줄어들기 시작하고, 아래 쪽을 표시하는 녹색 화살표처럼 회로의 전류는 흐를 수 있다.At this time, the control section can quickly stop the transistor from closing and bear the electron polarity to the main coil. That is, if there is no current remaining, the current begins to decrease and the circuit current can flow like a green arrow that points down.
여기서, 다른 영구 자석들은 다른 코일에 가까이 접근될 수 있고, 이들 영구 자석이 코일을 슬립 할 때 흐르는 전류가 발생시킬 수 있다.Here, other permanent magnets can be brought close to other coils, and a current flowing when these permanent magnets slip the coils can be generated.
즉, 회전자가 더 빠르게 회전될 대, 전류는 더 자주 흐르게 되고, 지속적으로 전류가 발생시킬 수 있다.That is, as the rotor is rotated faster, the current flows more frequently and the current can be generated continuously.
도 6은 도 1의 마그넷 발전기(100)의 제어부(30)의 일례를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram showing an example of the
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(30)는, 상기 코일(12)들과 각각 연결되는 라인들을 이용하여 순차적으로 전력을 공급하고, 상기 회전자(20)의 회전을 홀 IC로 감지하여 상기 회전자(20)를 회전시키며, 상기 회전자(20)가 기준 회전수에 도달되면 상기 코일(12)에서 발생되는 전기 에너지를 축전지로 수집할 수 있는 각종 전자 부품들을 포함할 수 있다.6, the
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(30)는 메인 회로부(31), 디코더 회로부(32), 릴레이 회로부(33), 온오프 회로부(34), 전압 측정 회로부(35), 온도/전압 측정 회로부(36), 전류 측정 회로부(37), 통신 회로부(38) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.6, the
도 7은 도 6의 제어부(30)의 전체 회로도의 일례를 나타내는 회로도이다.7 is a circuit diagram showing an example of an overall circuit diagram of the
도 7에 도시된 바와 같이, 예컨대, 5V(volte)의 축전지의 전력을 사용하여 11개 LINE으로 되어있는 코일이 12개 LINE의 영구 자석으로 구성 되어 있는 회전자를 PCB의 트랜지스터가 순차적을 전력을 공급하여 상기 회전자를 HALL IC 를 감지 TIMER로 일정시간 간격으로 상기 회전자를 회전시켜 상기 코일에서 발생하는 역기전력 에너지를 인버터로 보내 전력을 생산하며 전력에 일부분을 축전지에 보내 충전을 할 수 있다.As shown in FIG. 7, for example, when a coil of 11 lines is composed of permanent magnets of 12 lines by using the power of a 5V (volte) battery, And the rotor rotates the rotor at a predetermined time interval by sensing the HALL IC. The back electromotive force energy generated from the coil is supplied to the inverter to generate electric power, and a part of the electric power can be charged to the battery to charge the battery.
도 8은 도 6의 제어부(30)의 메인 회로부(31)의 일례를 나타내는 회로도이다.8 is a circuit diagram showing an example of the
예컨대, 상기 메인 회로부(31)는 전체적으로 제어 모드와 발전 모드를 콘트롤할 수 있는 것으로서, Programmer로 MISO(PORTB6) 비트에 의해 제어받은 실제 데이터를 입력 받아 신호(S_SIM1~S_SIM8)를 IC7, IC8(74HC237D(demultiplexer))에 신호를 나누어 보내어 발전기를 발전시키는 역할 및 온도센서 스크린 표시를 제어할 수 있다.For example, the
도 9는 도 6의 제어부(30)의 디코더 회로부(32)의 일례를 나타내는 회로도이다.9 is a circuit diagram showing an example of the
도 9에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 디코더 회로부(32)는 데이터 신호를 인가받아서 각각의 출력 신호를 트랜지스터에 전달하는 것으로서, S_SIM1~S_SIM8 데이터 신호를 받아 Y0~Y6 출력신호를 각 트랜지스터에 전달할 수 있다.As shown in FIG. 9, for example, the
도 10은 도 6의 제어부(30)의 릴레이 회로부(33)의 일례를 나타내는 회로도이다.10 is a circuit diagram showing an example of the
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 릴레이 회로부(33)는, 상기 디코더 회로부(32)로부터 출력된 상기 출력 신호를 트랜지스터에서 상기 코일들로 분배하여 전달하는 것으로서, 예컨대, Demultiplexer 에서 보낸 신호를 순차적으로 트랜지터에서 코일에 전달할 수 있다.10, the
도 11은 도 6의 제어부(30)의 온오프 회로부(34)의 일례를 나타내는 회로도이다.11 is a circuit diagram showing an example of the on-
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 온오프 회로부(34)는, 브릿지 정류 회로를 이용하여 교류를 직류로 또는 직류를 교류로 전환하는 온오프 기능을 수행하는 것으로서, 예컨대, 인버터를 통해 AC전력이 공급되면 브릿지 정류회로 B6S + 교류 전류를 발생하여 DC-DC컨버터를 통해 ON/OFF 기능을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 11, the on-
도 12는 도 6의 제어부(30)의 전압 측정 회로부(35)의 일례를 나타내는 회로도이다.12 is a circuit diagram showing an example of the voltage
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 전압 측정 회로부(35)는 인가받은 전압을 측정하는 것으로서, 예컨대, 메인 IC로부터 ADC1 레지스터와 ADC2를 통해서 들어온 전압을 측정하여 인버터를 통해 표시할 수 있다.As shown in FIG. 12, the voltage
도 13은 도 6의 제어부(30)의 온도/전압 측정 회로부(36)의 일례를 나타내는 회로도이다.13 is a circuit diagram showing an example of the temperature / voltage
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 온도/전압 측정 회로부(36)는 인가받은 신호로 온도 및 전압을 측정하는 것으로서, 예컨대, PR1을 사용하여 스크린과 연결하여 온도 및 전압 표시할 수 있다. 즉, MAX3371는 <1μA로 소비 전류를 감소시키고, 하이 임피던스 상태에 있는 I/O 핀을 두고 셧다운 모드를 제공할 수 있다. 여기서, PR2를 사용하여 온도 센서에 데이터를 전달할 수 있다. 이 때 전압은 +5V를 사용할 수 있다.As shown in FIG. 13, the temperature / voltage
도 14는 도 6의 제어부(30)의 전류 측정 회로부(37)의 일례를 나타내는 회로도이다.14 is a circuit diagram showing an example of the current
도 14에 도시된 바와 같이, 상기 전류 측정 회로부(37)는 인가받은 전류를 측정하는 것으로서, 예컨대, ACS712를 이용하여 ADC8로 전류를 측정할 수 있다.As shown in FIG. 14, the current
도 15는 도 6의 제어부(30)의 통신 회로부(38)의 일례를 나타내는 회로도이다.15 is a circuit diagram showing an example of the
도 15에 도시된 바와 같이, 상기 통신 회로부(38)는 각각의 신호를 정해진 시간 간격으로 통신할 수 있는 것으로서, 예컨대, 설정 값 MAX232 CMOS 초기설정 값 SETTING 및 정해진 시간 간격으로 비동기 통신 RS-232포트를 통해 통신할 수 있다.As shown in FIG. 15, the
그러나, 상술된 각종 회로부들은 도면에 국한되지 않고 매우 다양한 종류의 각종 회로부들이 모두 적용될 수 있다.However, the various circuit parts described above are not limited to the drawings, and various types of various circuit parts can be applied.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마그넷 발전기를 이용한 제어 방법을 나타내는 순서도이다.16 is a flowchart showing a control method using a magnet generator according to some embodiments of the present invention.
도 1 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 마그넷 발전기를 이용한 제어 방법은, 스타트 모터나 인력 등 외부 동력을 이용하여 최초 상기 회전자(20)를 회전시키는 초기 회전 단계(S1)와, 회전되는 상기 회전자(20)로부터 초기 전력을 생산하는 초기 전력 생산 단계(S2)와, 상기 초기 전력으로 상기 제어부(30)가 제어 모드를 수행하여 상기 회전자(20)의 회전 속도를 높이는 제어 모드 수행 단계(S3)와, 상기 제어부(30)가 발전 모드를 수행하여 전기 에너지를 생산하는 전력 생산 단계(S4) 및 상기 제어 모드 수행 단계(S3)와, 상기 전력 생산 단계(S4)를 번갈아가면서 반복적으로 수행하여 기준 회전 속도로 상기 회전자의 회전수를 높이는 회전수 증폭 단계(S5)를 포함할 수 있다.1 to 16, a control method using a magnet generator according to some embodiments of the present invention includes an initial rotation (rotation) of rotating the
여기서, 상기 회전수가 너무 느리면 관성력을 충분히 얻을 수 없고, 너무 빠르면 기계적으로 각종 발열이나 부품 마모 현상이 발생될 수 있다.Here, if the number of revolutions is too slow, inertial force can not be sufficiently obtained, and if it is too fast, various kinds of heat generation and parts wear may occur mechanically.
따라서, 시뮬레이션 및 반복적인 실험 결과, 바람직하기로는 상기 회전수 증폭 단계(S5)에서, 상기 기준 회전 속도는 3000 RPM 내지 9000 RPM일 수 있다.Therefore, in the simulation and repetitive experimental results, preferably in the step of amplifying the number of revolutions (S5), the reference rotational speed may be 3000 RPM to 9000 RPM.
또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 전력 생산 단계(S4)는, 생산된 1차 교류를 직류로 변환하는 직류 변환 단계(S41) 및 변환된 직류를 원하는 형태의 2차 교류로 변환하는 교류 변환 단계(S42)를 포함할 수 있다.16, the power production step S4 includes a DC converting step S41 for converting the produced primary AC into DC, and an AC converting step S41 for converting the converted DC into a desired secondary AC And a conversion step S42.
실제 제품으로 실험한 결과, 초기 구동력을 이용하여 자력 에너지를 소모하면서 시간당 10킬로 와트 이상의 전력을 생산할 수 있었다. 그러나, 이러한 실험 결과는 한정된 시간과 한정된 재화만으로 도출된 것으로, 영구 자석의 품질이나 코일의 권취 회수나 제품의 재질 등이 영향을 줄 수 있다.As a result of experiments with actual products, it was possible to produce electric power of 10 kilowatts or more per hour while consuming magnetic energy using initial driving force. However, the results of these experiments are derived only from limited time and limited goods, and may affect the quality of the permanent magnet, the number of turns of the coil, and the material of the product.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
1: 고정 케이스
2: 전면 덮개
3: 후면 덮개
10: 고정자
11: 코어
12: 코일
13: 고정 몸체
14: 코일 모듈
15: 코일 베이스
16: 축지지판
20: 회전자
21: 영구 자석
22: 회전 몸체
30: 제어부
100, 200: 마그넷 발전기1: Fixed case
2: Front cover
3: Rear cover
10: Stator
11: Core
12: Coil
13: Fixing body
14: Coil module
15: Coil base
16:
20: Rotor
21: permanent magnet
22: rotating body
30:
100, 200: Magnet generator
Claims (11)
상기 고정자의 내부에 회전이 가능하게 설치되고, 회전시 자력 에너지를 이용하여 상기 코일들에 전류를 발생시킬 수 있는 영구 자석이 설치되는 회전자; 및
제어 모드에서는 상기 코어가 전자석이 되어 상기 회전자가 자력의 힘으로 강제 회전될 수 있도록 상기 코일에 자화 제어 신호를 인가하고, 발전 모드에서는 상기 회전자의 회전에 의해 상기 코일들에서 발생되는 전기 에너지를 수집하는 제어부;를 포함하고,
상기 영구 자석과 대응되는 상기 코일들 중 어느 하나 이상이 상기 영구 자석의 자력 축과 어긋나게 배치되고,
상기 고정자는,
전방과 후방에 각각 개구가 형성되고, 외경면에 복수개의 홀들이 형성되는 절연성 수지 재질인 원통형태의 고정 몸체;
상기 고정 몸체의 상기 홀에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 코어와, 상기 코어를 둘러싸는 절연성 수지 재질의 코일 베이스 및 상기 코일 베이스에 권취되는 코일을 포함하는 코일 모듈; 및
상기 고정 몸체의 상기 개구에 설치되고, 베어링을 이용하여 상기 회전자의 회전축을 회전 지지하는 축지지판;
을 포함하고,
상기 회전자는,
상기 고정자의 상기 고정 몸체의 내부에 삽입되고, 상기 회전축이 상기 축지지판에 회전이 자유롭게 회전 지지되며, 외경면에 복수개의 홈들이 형성되는 절연성 수지 재질인 원기둥 형태의 회전 몸체; 및
상기 회전 몸체의 홈에 삽입되는 영구 자석;
을 포함하고,
상기 회전축의 일지점을 기준으로 상기 회전자의 외경면에 등각 설치되는 상기 영구 자석의 개수를 이와 대응되는 상기 고정자의 상기 코일의 개수로 나누면 무리수 또는 무한 소수가 되고,
상기 코일은 상기 회전자의 상기 영구 자석과 대응하는 대응면에 형성되는 전자석의 극성이 특정 시간에 N극과 S극을 번갈아가면서 배치되며, 적어도 일부는 N극과 N극 또는 S극과 S극이 이웃하게 형성되는 것인, 마그넷 발전기.A stator on which coils wound in a shape to surround the core are installed;
A rotor rotatably installed in the stator and provided with a permanent magnet capable of generating a current in the coils using magnetic energy during rotation; And
In the control mode, a magnetization control signal is applied to the coil so that the core becomes an electromagnet and the rotor can be forcibly rotated by the force of a magnetic force. In the power generation mode, the electric energy generated in the coils by the rotation of the rotor And a control unit
Wherein at least one of the coils corresponding to the permanent magnet is arranged to be shifted from a magnetic axis of the permanent magnet,
The stator comprises:
A cylindrical fixed body of an insulating resin material having an opening formed at a front side and a rear side thereof and a plurality of holes formed at an outer side;
A coil module detachably installed in the hole of the fixed body, the coil module including the core, a coil base of an insulating resin material surrounding the core, and a coil wound around the coil base; And
A shaft support plate installed in the opening of the fixed body and rotatably supporting the rotary shaft of the rotor using a bearing;
/ RTI >
The rotor
A cylindrical rotating body inserted in the fixed body of the stator and rotatably supported on the shaft support plate and rotatably supported on the shaft support plate and having a plurality of grooves formed on an outer diameter surface thereof; And
A permanent magnet inserted into the groove of the rotating body;
/ RTI >
The number of the permanent magnets provided on the outer surface of the rotor relative to one point of the rotary shaft is divided by the number of the coils of the stator,
Wherein the coil is arranged such that the polarity of an electromagnet formed on a corresponding surface of the rotor corresponding to the permanent magnet alternates between an N pole and an S pole at a specific time and at least part of the N pole and the N pole or the S pole and the S pole The magnet generator being formed adjacent to the magnet generator.
상기 코어는, 탄소 성분이 포함된 탄소강인, 마그넷 발전기.The method according to claim 1,
Wherein the core is carbon steel containing a carbon component.
상기 제어부는,
상기 코일들과 각각 연결되는 라인들을 이용하여 순차적으로 전력을 공급하고, 상기 회전자의 회전을 홀 IC로 감지하여 상기 회전자를 회전시키며, 상기 회전자가 기준 회전수에 도달되면 상기 코일에서 발생되는 전기 에너지를 축전지로 수집하는, 마그넷 발전기. The method according to claim 1,
Wherein,
The power is sequentially supplied by using the lines connected to the coils, the rotation of the rotor is sensed by the Hall IC to rotate the rotor, and when the rotor reaches the reference rotation speed, A magnet generator that collects electric energy into a battery.
상기 제어부는, 적어도 전체적으로 제어 모드와 발전 모드를 콘트롤하는 메인 회로부, 데이터 신호를 인가받아서 각각의 출력 신호를 트랜지스터에 전달하는 디코더 회로부, 상기 디코더 회로부로부터 출력된 상기 출력 신호를 트랜지스터에서 상기 코일들로 분배하여 전달하는 릴레이 회로부, 브릿지 정류 회로를 이용하여 교류를 직류로 또는 직류를 교류로 전환하는 온오프 기능을 수행하는 온오프 회로부, 인가받은 전압을 측정하는 전압 측정 회로부, 인가받은 신호로 온도 및 전압을 측정하는 온도 및 전압 측정 회로부, 인가받은 전류를 측정하는 전류 측정 회로부, 각각의 신호를 정해진 시간 간격으로 통신할 수 있는 통신 회로부 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는, 마그넷 발전기.The method according to claim 6,
The control unit includes a main circuit unit controlling at least the control mode and the power generation mode as a whole, a decoder circuit unit receiving a data signal and transmitting each output signal to the transistor, A relay circuit part for distributing and delivering the power to the bridge circuit; an on / off circuit part for performing an on / off function of switching an alternating current to a direct current or a direct current to an alternating current by using a bridge rectifying circuit; a voltage measuring circuit part for measuring an applied voltage; A voltage measuring circuit for measuring a voltage, a current measuring circuit for measuring an applied current, a communication circuit for communicating each signal at a predetermined time interval, and a combination thereof, .
외부 동력을 이용하여 최초 상기 회전자를 회전시키는 초기 회전 단계;
회전되는 상기 회전자로부터 초기 전력을 생산하는 초기 전력 생산 단계;
상기 초기 전력으로 상기 제어부가 제어 모드를 수행하여 상기 회전자의 회전 속도를 높이는 제어 모드 수행 단계; 및
상기 제어부가 발전 모드를 수행하여 전기 에너지를 생산하는 전력 생산 단계;
를 포함하는, 마그넷 발전기를 이용한 발전 방법.A stator on which coils wound in a shape to surround the core are installed; A rotor rotatably installed in the stator and provided with a permanent magnet capable of generating a current in the coils using magnetic energy during rotation; And in the control mode, the core becomes an electromagnet and a magnetization control signal is applied to the coil so that the rotor can be forcibly rotated by the force of a magnetic force, and in the power generation mode, the electric energy Wherein at least one of the coils corresponding to the permanent magnets is disposed to be shifted from a magnetic axis of the permanent magnet, and the stator has openings formed respectively forward and rearward, And a coil base which is made of an insulating resin material and which surrounds the core, and a coil base which is provided on the coil base, A coil module including a coil to be wound and a coil module provided in the opening of the fixed body, Wherein the rotor is inserted into the fixed body of the stator, the rotating shaft is rotatably supported on the shaft supporting plate so as to be rotatable, and a plurality of And a permanent magnet inserted into the groove of the rotating body, wherein the permanent magnet is installed on the outer surface of the rotor with respect to one point of the rotating shaft, The number of turns of the electromagnet formed on the corresponding surface of the rotor corresponding to the number of the coils of the stator corresponding to the number of the permanent magnets of the rotor becomes an irregular or infinite prime number, S poles alternately, and at least a part of which is formed of N poles and N poles, or S poles and S poles are formed adjacent to each other, As a power generation method using a group,
An initial rotation step of initially rotating the rotor using external power;
An initial power generation step of producing initial power from the rotor being rotated;
Performing a control mode to increase the rotational speed of the rotor by performing the control mode with the initial power; And
A power generation step in which the control unit performs electric power generation to produce electric energy;
And a power generator for generating power by using the magnet generator.
상기 제어 모드 수행 단계와, 상기 전력 생산 단계를 번갈아가면서 반복적으로 수행하여 기준 회전 속도로 상기 회전자의 회전수를 높이는 회전수 증폭 단계;
를 더 포함하는, 마그넷 발전기를 이용한 발전 방법.9. The method of claim 8,
Performing the control mode execution step and the power generation step alternately and repeatedly to increase the number of rotations of the rotor at a reference rotation speed;
Further comprising the steps of:
상기 회전수 증폭 단계에서, 상기 기준 회전 속도는 3000 RPM 내지 9000 RPM인, 마그넷 발전기를 이용한 발전 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the reference rotation speed is 3000 RPM to 9000 RPM in the rotation number amplification step.
상기 전력 생산 단계는,
생산된 1차 교류를 직류로 변환하는 직류 변환 단계; 및
변환된 직류를 원하는 형태의 2차 교류로 변환하는 교류 변환 단계;
를 더 포함하는, 마그넷 발전기를 이용한 발전 방법.9. The method of claim 8,
The power generation step may include:
A DC converting step of converting the produced primary AC into DC; And
An AC converting step of converting the converted DC into a second-order AC of a desired shape;
Further comprising the steps of:
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