KR101876041B1 - 회전력 전달 장치 - Google Patents

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16HGEARING
    • F16H49/00Other gearings
    • F16H49/005Magnetic gearings with physical contact between gears

Abstract

영구 자석이 내장된 기어들의 변속을 통해 회전력을 효과적으로 공급할 수 있고 구성이 간단하고 효율이 높아서 경제성이 있는 회전력 전달 장치가 개시된다. 회전력 전달 장치의 제 1 기어는 모터의 출력 축에 연결되어 회전하고, 제 2 기어는 제 1 기어와 맞물려서 회전하고, 제 2 기어의 출력 축 상에는 원통형 기어가 일체로 배치되는데 내주연에 N극 또는 S극의 스크루 형상을 갖는 제 1 영구 자석이 설치된다. 상기 원통형 기어와 간격을 두고 메인 기어가 내접하는데, 내부 일부분에 나선 모양으로 상기 제 1 영구 자석의 극성과 반대의 극성을 갖는 제 2 영구 자석이 설치된다. 제 3 기어가 메인 기어의 중심 축에 연결되어 회전하고, 제 4 기어가 제 3 기어와 맞물려서 회전한다.

Description

회전력 전달 장치{Torque transfer device}
본 발명은 회전력 전달 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영구 자석을 이용한 기어의 변속을 통해 회전력을 효과적으로 발전기에 공급할 수 있도록 구현된 회전력 전달 장치에 관한 것이다.
발전장치는 역학 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 장치로서, 수력이나 파력 또는 증기나 디젤 기관 등의 원동 수단으로부터 회전동력을 얻어서 원통형의 자성체가 회전하게 되면 자성체 주변에 위치하고 있는 철심코어 상에 권선된 코일에 전하가 유도되어 전류가 발생하게 하는 장치이다.
주위에서 쉽게 볼 수 있는 발전장치로는 자전거 조명용 발전기가 있고, 자동차의 발전기도 마찬가지 원리로 구성되는데, 이러한 일반적인 발전 장치는 비교적 무거운 중량을 갖는 자성체를 회전시켜야 하므로 그에 따른 기동력이나 회전 동력이 과다하게 필요한 문제점이 있다.
또한, 종래와 같은 방식의 유도 활성화를 위한 철심 코어는 중앙의 회전 자성체와 서로 잡아당기는 인력이 발생하므로, 상기 인력을 넘어서기 위한 충분한 회전 운동력이 요구되므로 그에 따른 에너지의 소모량이 극심할 뿐만 아니라 상기 인력은 자성체의 회전 저항으로 작용하므로 자성체를 회전시키기 위한 회전 동력을 불필요하게 소모하는 결과를 초래하게 된다.
특히, 자성체를 별도의 구동모터의 회전력을 이용하여 강제 회전시키고, 그에 따른 발전장치로부터 생산되는 전기를 변압기 등을 통해 전환하여 사용하고자 하는 경우, 상기의 구동모터 및 발전장치로부터 손실되는 전기에너지가 막대한 것으로서, 극히 비효율적인 문제가 있었던 것이다.
이와 같이 회전력을 발전기에 공급하기 위한 동력장치는 동력원의 회전수를 효율적으로 연결하여 발전기에 전달하기 위한 것으로서, 토크나 회전수를 변화시키기 위해서는 복수의 기어를 이용한 기구가 주로 사용되며, 이는 다른 동력 전달수단보다 용이하게 동력의 전달 및 동력의 변화를 제어할 수 있기 때문이다.
그러나, 이러한 일반적인 기어에 의한 동력의 전달은 기어의 맞물림에 의해 회전력을 전달하게 됨으로써 진동과 소음에 의한 문제가 컸고, 그 마찰에 따른 에너지의 낭비가 매우 심한 문제가 있었다.
이러한 점에 착안하여 외주연에 연속 반복적인 영구 자석을 설치하여 극성의 반복적인 인력과 척력의 작용으로 회전력을 전달하게 되는 자석기어를 활용한 동력전달 장치도 사용된 바 있는데, 기어비에 의해서만 충분한 회전력을 얻기 위해서는 너무 많은 기어가 필요하게 되고 그에 따른 부피의 증대와 비용의 증가로 인해 비효율적인 문제점이 있었다.
이러한 문제점들을 해결하기 위해 본 출원인은 2013년 7월 25일자로 출원하여 2014년 5월 29일자로 특허등록된 대한민국 특허등록 제 10-1404337 호에 따른 영구 자석을 이용한 회전력 전달 장치를 개발한 바 있다.
본 출원인이 개발한 상기 회전력 전달 장치는 종래의 자석기어를 활용한 동력전달 장치에 비해서 간단한 구성으로 기어의 마찰을 줄이고 소음과 진동을 최소화한 효과를 달성한 바 있으나, 자석의 극성에 따른 자력의 인력과 척력의 연속작용으로 회전하는 상대적으로 많은 기어군들과 링크, 리브, 핀, 내접기어등의 복잡한 연결구조가 있어서 산업상의 이용가능성을 높이기 위해 이것을 개선할 필요가 발생하였다.
대한민국 특허등록 제 10-1404337 호(등록일자: 2014년 5월 29일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 영구 자석이 내장된 기어들의 변속을 통해 회전력을 효과적으로 발전기에 공급할 수 있고 구성이 간단하고 효율이 높아서 경제성이 있는 회전력 전달 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명은 원판형 기어 및 메인 기어에 설치되는 영구 자석의 갯수에 따라 원판형 기어와 메인 기어의 회전비를 가변적으로 조절할 수 있는 회전력 전달 장치를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,
회전력 전달 장치로서,
모터의 출력 축에 연결되어 회전하는 제 1 기어;
상기 제 1 기어와 맞물려서 회전하는 제 2 기어;
상기 제 2 기어의 출력 축 상에 일체로 배치되고, 내주연에 N극 또는 S극의 스크루 형상을 갖는 제 1 영구 자석이 설치된 원통형 기어;
상기 원통형 기어와 간격을 두고 내접하고, 내부 일부분에 나선 모양으로 상기 제 1 영구 자석의 극성과 반대되는 극성의 제 2 영구 자석이 설치된 메인 기어;
상기 메인 기어의 중심 축에 연결되어 회전하는 제 3 기어;
상기 제 3 기어와 맞물려서 회전하는 제 4 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 제 1 기어와 상기 제 2 기어의 기어비는 1:1 또는 1:2인 것을 특징으로 한다.
상기 원통형 기어는 상기 원통형 기어의 종방향이 상기 메인 기어의 반경방향을 따르도록 배치되고, 상기 제 1 영구 자석은 상기 원통형 기어의 일단부에 가까운 단부로부터 상기 메인 기어의 중심에 가까운 타단부까지 스크루 형태의 띠모양으로 일체로 연장 배치된다.
상기 제 2 영구 자석은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 배치되고, 상기 제 2 영구 자석의 폭은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 상기 메인 기어의 중심 쪽으로 나선 모양으로 처음에는 점차적으로 증가하다가 일정구간에서는 일정하게 유지되고 다시 점차적으로 감소하면서 종결되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 영구 자석의 띠 사이의 거리와, 상기 제 2 영구 자석의 띠 중간과 상기 메인 기어의 최외곽 측면 사이의 거리가 같도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 회전력 전달 장치는 모터; 상기 모터의 출력 축에 연결되어 수직 방향으로 회전하고, 원주 방향으로 N극 및 S극이 교대로 배열된 다수의 제 1 영구 자석이 설치된 원판형 기어; 내부 일부분에 나선 모양으로 적어도 하나의 제 2 영구 자석이 설치되고 상기 원판형 기어에 연동하여 수평 방향으로 회전하여 상기 다수의 제 1 영구 자석이 상기 제2 영구 자석과 만나 인력 및 척력 작용으로 회전력을 발생하는 메인 기어; 상기 메인 기어의 중심 축에 연결되어 회전하는 제 1 기어; 및 상기 제 1 기어와 맞물려서 회전하는 제 2 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 영구 자석은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 배치되고, 상기 제 2 영구 자석의 폭은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 상기 메인 기어의 중심 쪽으로 나선 모양으로 처음에는 점차적으로 증가하다가 일정 구간에서는 최대 크기를 유지되고 다시 점차적으로 감소하면서 종결되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 영구 자석은 상기 메인 기어의 외주면 일측을 시작점으로 하여 타측으로 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 상기 메인 기어의 외주면 일측의 대향점을 초과하여 연장되어 최종점을 형성하고, 상기 제 2 영구 자석의 폭은 상기 시작점에서 상기 최종점 이전까지는 동일하고 상기 최종점 방향으로 갈수록 점차적으로 감소하고, 상기 제 2 영구 자석의 최종점 부근의 외부를 시작점으로 상기 메인 기어의 외주면의 타측으로부터 상기 일측으로 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 상기 제 2 영구 자석의 시작점의 내측을 통과하여 상기 제 2 영구 자석의 최종점 방향으로 연장되어 최종점을 형성하는 제 3 영구 자석를 더 포함하고, 상기 제 3 영구 자석의 폭은 상기 시작점에서 상기 최종점 이전까지는 동일하고 상기 최종점 방향으로 갈수록 점차적으로 감소하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 영구 자석이 내장된 원통형 기어와 메인 기어를 채용함으로써, 영구 자석이 내장된 기어들의 변속을 통해 회전력을 효과적으로 발전기에 공급할 수 있고 구성이 간단하고 효율이 높아서 종래의 일반 기어 연결구조에 비해서 에너지 손실을 최소화하고 효율이 극대화한 회전력 전달 장치를 제공하게 된다. 원판형 기어 및 메인 기어에 설치되는 영구 자석의 갯수에 따라 원판형 기어와 메인 기어의 회전비를 1 : 12, 1 : 6, 1 : 3 등과 같이 가변적으로 조절할 수 있다. 또한, 구조가 간단하고 제조비용이 저렴하여 경제성이 있으며, 다양한 산업분야에 폭넓게 적용될 수 있어서 산업상의 이용가능성이 높다.
도 1은 본 발명의 제1 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치의 연결 구성도;
도 2는 도 1에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 연결기어들의 구성을 개략적으로 나타낸 분리사시도;
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 원통형 기어에 설치된 영구 자석의 배치상태를 보여주는 도면; 그리고
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 원통형 기어의 작동 상태도.
도 6은 본 발명의 제2 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치의 연결 구성도;
도 7은 제2 자석이 하나인 경우 도 6에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 원판형 기어의 작동 상태도.
도 8은 제2 자석이 2개인 경우 도 6에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 원판형 기어의 작동 상태도.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치의 전체적인 구성이 도시되어 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치(10)는 동력 공급 수단으로서의 모터(M), 상기 모터(M)의 출력 축에 연결되어 회전 구동하는 제 1 기어(11), 상기 제 1 기어(11)와 맞물리는 제 2 기어(12), 상기 제 2 기어(12)의 축(13) 중간부분에 배치되어 축(13)의 외부를 감싸는 일정두께의 케이싱으로 이루어지고 내부에 영구 자석이 스크루 모양으로 배치된 원통형 기어(20), 상기 원통형 기어(20)의 아래에 배치되어 원통형 기어(20)에 의해서 회전 구동하는 메인 기어(30), 상기 메인 기어(30)의 축(31) 상단에 배치된 제 3 기어(40), 상기 제 3 기어(40)에 맞물리는 제 4 기어(50)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 회전력 전달 장치(10)는 동력공급수단으로서 모터(M)를 채용하였지만, 모터(M) 대신에 예를 들어 엔진과 같이 회전력을 제공할 수 있는 다양한 에너지원이 대안적으로 채용될 수도 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
바람직하게는, 상기 제 1 기어(11)와 상기 제 2 기어(12)의 기어비는 1:1 또는 1:2이다. 즉, 상기 제 1 기어(11)가 1 또는 2 회전할 때 제 2 기어(12)는 1회전한다. 제 2 기어(12)의 축(13)은 회전력 전달 장치(10)의 바닥 프레임(F)과 축(13) 사이에 수직하게 연장된 제 1 수직 프레임(14)에 의해서 고정 지지된다.
제 2 기어(12)의 축(13) 중간에서 축(13)을 감싸도록 배치된 원통형 기어(20)는 메인 기어(30)의 표면으로부터 일정간격만큼 떨어져서 배치되고, 원통형 기어(20)의 종방향이 메인 기어(30)의 반경방향을 따르도록 배치된다. 원통형 기어(20)의 내부에는 제 1 영구 자석(M1)이 배치되는데, 제 1 영구 자석(M1)은 원통형 기어(20)의 일단부, 즉 상기 제 1 수직 프레임(14)에 가까운 단부로부터 상기 메인 기어(30)의 중심에 가까운 타단부까지 스크루형태로 일체로 연장 배치된다. 제 1 영구 자석(M1)은 내주연 전체에 N극 또는 S극에서 선택된 하나의 극성으로서 설치된다.
도 3에는 회전력 전달 장치(10)의 원통형 기어(20)와 메인 기어(30)에 설치된 영구 자석들(M1,M2)의 배치상태가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 바람직하게는, 원통형 기어(20)의 제 1 영구 자석(M1)은 제 1 수직 프레임(14)에 가까운 일단부쪽으로는 N극이 향하고 메인 기어(30)의 중심에 가까운 타단부 쪽으로는 S극이 향하도록 배치된다. 바람직하게는, 제 1 영구 자석(M1)은 전체적으로 일정한 폭(W1)을 갖는다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, 메인 기어(30)는 원형 디스크형상을 가지며, 메인 기어(30)의 수직한 중심 축(31)의 하부는 바닥 프레임(F)에 고정 지지된다. 중심 축(31)의 상부에는 제 3 기어(40)가 장착된다. 제 3 기어(40)는 제 4 기어(50)와 맞물리는데, 제 3 기어(40)와 제 4 기어(50)의 기어비는 1:2이다. 즉, 제 3 기어(40)가 2회전할 때 제 4 기어(50)는 1회전한다. 제 4 기어(50)의 출력축(52)은 발전기(G)에 연결된다. 발전기(G)는 회전력 전달 장치(10)의 상부 프레임(도시되지 않음)에 고정 지지된다.
한편, 도 3을 참조하면, 원통형 기어(20)와 간격을 두고 내접하는 원형 디스크형상의 메인 기어(30)에는 제 2 영구 자석(M2)이 배치되는데, 제 2 영구 자석(M2)은 메인 기어(30)의 외주면 일측으로부터 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 배치된다. 제 2 영구 자석(M2)은 내부 일부분에 나선 모양으로 N극 또는 S극에서 선택된 하나의 극성으로서 설치된다. 바람직하게는, 제 2 영구 자석(M2)의 폭(W2)은 메인 기어(30)의 외주면 일측으로부터 메인 기어(30)의 중심 쪽으로 나선 모양으로 처음에는 점차적으로 증가하다가 일정 구간에서는 일정하게 유지되고 다시 점차적으로 감소하면서 종결된다. 바람직하게는, 제 2 영구 자석(M2)은 방사상 안쪽은 N극, 방사상 바깥쪽은 S극이 위치하도록 설정된다.
원통형 기어(20)는 메인 기어(30)의 제 2 영구 자석(M2)이 제공된 지역과 만나도록 원통형 기어(20)의 방사상 안쪽 단부가 제 2 영구 자석(M2) 구간보다 방사상 안쪽으로 더 들어가도록 배치된다. 또한, 원통형 기어(20)의 제 1 영구 자석(M1)과 메인 기어(30)의 제 2 영구 자석(M2)은 서로 간에 항상 인력이 작용하도록 설정된다. 즉, 메인 기어(30)가 시계방향으로 회전함에 따라서 원통형 기어(20)도 시계방향으로 회전하고, 그 결과 메인 기어(30)의 제 2 영구 자석(M2) 위에 원통형 기어(20)의 제 1 영구 자석(M1)이 위치할 때 제 2 영구 자석(M2)의 N극 위에 제 1 영구 자석(M1)의 S극이 놓이고 제 2 영구 자석(M2)의 S극 위에 제 1 영구 자석(M1)의 N극이 놓이게 되는 것이다. 원통형 기어(20)의 제 1 영구 자석(M1)과 메인 기어(30)의 제 2 영구 자석(M2)의 인력을 최대화하기 위해서, 제 1 영구 자석(M1)의 띠 사이의 거리(D1)와, 제 2 영구 자석(M2)의 띠 중간과 메인 기어(30)의 최외곽 측면(A) 사이의 거리(D2)가 같도록 구성된다.
하기에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치(10)의 작용을 설명한다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치(10)에 채용되는 영구 자석 기어들(20,30)은 N극과 S극이 스크루 방식의 띠 모양으로 배치된 것과, N극과 S극이 나선형의 띠 모양으로 배치된 것으로서, 다른 극끼리 당기는 기본적인 자석의 성질에 의해 인력이 작용하면서 회전력을 전달하는 것에 기초한다.
먼저, 배터리 등에 의한 전원공급에 의해 모터(M)가 동작하면, 원동기어로서 제 1 기어(11)가 회전하고, 이에 맞물리는 제 2 기어(12)가 회전하여 회전력이 전달되는데, 이때 제 1 기어(11)와 제 2 기어(12)는 1:1의 기어비로 회전하면서 회전력을 전달하게 된다.
제 2 기어(12)가 회전하면서 제 2 기어(12)의 출력축(13)에 방사상으로 일체를 이루어 배치된 자석기어인 원통형 기어(20)가 회전하게 된다. 원통형 기어(20)는 자석기어인 메인 기어(30)의 표면 위에 메인 기어(30)의 직경방향으로 배치되고 원통형 기어(20)의 표면은 메인 기어(30)의 표면과 일정간격만큼 이격되어 있으므로, 원통형 기어(20)가 회전함에 따라 원통형 기어(20)와 메인 기어(30)에 각각 배치된 자석들(M1,M2) 간의 자력에 의해서 메인 기어(30)가 시계방향으로 회전하게 된다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 원통형 기어(20)의 띠모양의 제 1 자석(M1)은 방사상 안쪽으로 S극이고 메인 기어(30)의 띠모양의 제 2 자석(M2)은 방사상 안쪽으로 N극으로 설정되어 있는데, 원통형 기어(20)가 시계방향으로 회전할 때 제 1 자석(M1)의 S극 아래에는 제 2 자석(M2)의 N극이 오게 되고 이 자석들 간에 인력이 작용하면서 메인 기어(30)는 계속 회전하게 된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 메인 기어(30)가 계속 회전하면서 원통형 기어(20)의 제 1 자석(M1)이 메인 기어(30)에 제공된 제 2 자석(M2)이 끝나는 지점에 오게 되면, 제 1 자석(M1)과 제 2 자석(M2) 간에는 더 이상 인력이 작용하지 않게 되지만, 관성에 의해서 원통형 기어(20)와 메인 기어(30)는 계속적으로 회전하게 되고, 다시 원통형 기어(20)의 제 1 자석(M1)이 메인 기어(30)의 제 2 자석(M2)과 만나게 되면서 자석들간에 인력이 작용하게 된다.
메인 기어(30)는 동일한 크기의 단순한 기어에 비해서 보다 강한 토크를 발휘하게 되며, 메인 기어의 크기가 커짐에 따라서 그에 따른 토크는 비례적으로 증대된다. 메인 기어(30)의 회전력은 중심 축(31)을 거쳐서 제 3 기어(40)에 전달되고, 제 3 기어(40)의 회전력은 여기에 맞물리는 제 4 기어(50)의 출력축(52)을 거쳐서 발전기(G)로 공급된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서는 회전력 전달 장치(10)에 의해 상대적으로 효율적으로 전달되는 회전동력의 최종적인 소비처로서 발전기(G)를 언급하였지만, 발전기(G) 대신에 2차적인 다른 동력원 전달매체에 대안적으로 적용될 수도 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 자석기어인 원통형 기어(20)와 메인 기어(30)의 조합에 의해서 상대적으로 적은 기어의 조합으로도 충분한 회전력을 전달할 수 있으므로 에너지 전달 과정에서 동력 에너지의 손실을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 설명한 영구 자석의 조합 및 배치는 용도에 따라 얼마든지 변경할 수 있으며, 자석의 비율과 기어의 조합 수 또한 필요에 따라서 얼마든지 다르게 설계할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치의 연결 구성도이다. 본 발명의 제2 일 실시 예에 따른 회전력 전달 장치는 모터(M1), 원판형 기어(120), 메인 기어(130), 제 1 기어(140), 제 2 기어(150), 및 발전기(G)를 포함한다.
원판형 기어(120)는 상기 모터(M1)의 출력 축에 연결되어 수직 방향으로 회전하고, 원주 방향으로 N극 및 S극이 교대로 배열된 다수의 제 1 영구 자석(M1)이 설치된다.
메인 기어(130)는 내부 일부분에 나선 모양으로 적어도 하나의 제 2 영구 자석(M2)이 설치되고상기 원판형 기어(20)에 연동하여 수평 방향으로 회전하여 상기 다수의 제 1 영구 자석(M1)들이 상기 제2 영구 자석과 만나 인력 및 척력 작용으로 회전력을 발생한다.
제 1 기어(140)는 상기 메인 기어(130)의 중심 축(31)에 연결되어 회전한다. 제 2 기어(150)는 상기 제 1 기어(140)와 맞물려서 회전한다. 발전기(G)는 상기 제 2 기어(150)의 출력 축(152)에 연결되어 회전력을 전달받는다.
도 7은 제2 자석이 하나인 경우 도 6에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 원판형 기어의 작동 상태도이다. 상기 제 2 영구 자석(M2)은 상기 메인 기어(30)의 외주면 일측으로부터 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 배치되고, 상기 제 2 영구 자석(M2)의 폭(W2)은 상기 메인 기어(130)의 외주면 일측으로부터 상기 메인 기어(30)의 중심 쪽으로 나선 모양으로 처음에는 점차적으로 증가하다가 일정 구간에서는 최대 크기를 유지되고 다시 점차적으로 감소하면서 종결된다. 예를 들면, 제 1 영구 자석(M1)의 갯수가 12개인 경우, 상기 원판형 기어(120)가 한 바퀴 회전하는 경우 상기 하나의 제2 영구 자석(M2)을 갖는 상기 메이 기어(130)은 12 바퀴를 회전한다.
도 8은 제2 자석이 2개인 경우 도 6에 도시된 회전력 전달 장치의 메인 기어와 원판형 기어의 작동 상태도이다. 상기 메인 기어(130)는 제 2 영구 자석(M2) 및 제 2 영구 자석(M2)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 상기 제 2 영구 자석(M2)은 상기 메인 기어(130)의 외주면 일측을 시작점으로 하여 타측으로 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 상기 메인 기어(30)의 외주면 일측의 대향점을 초과하여 연장되어 최종점을 형성하고, 상기 제 2 영구 자석(M2)의 폭은 상기 시작점에서 상기 최종점 이전까지는 동일하고 상기 최종점 방향으로 갈수록 점차적으로 감소한다.
제 3 영구 자석(M3)은 상기 제 2 영구 자석(M2)의 최종점 부근의 외부를 시작점으로 상기 메인 기어(130)의 외주면의 타측으로부터 상기 일측으로 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 상기 제 2 영구 자석(M2)의 시작점의 내측을 통과하여 상기 제 2 영구 자석(M2)의 최종점 방향으로 연장되어 최종점을 형성한다.
상기 제 3 영구 자석(M3)의 폭은 상기 시작점에서 상기 최종점 이전까지는 동일하고 상기 최종점 방향으로 갈수록 점차적으로 감소한다. 예를 들면, 제 1 영구 자석(M1)의 갯수가 12개인 경우, 상기 원판형 기어(120)가 한 바퀴 회전하는 경우 2개의 영구 자석, 즉 상기 제 2 영구 자석(M2) 및 제 3 영구 자석(M3)을 갖는 상기 메이 기어(130)은 6 바퀴를 회전한다. 도 7에는 영구 자석이 하나이고, 도 8에는 영구 자석이 두개가 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 메인 기어(130)는 3개 이상의 영구 자석을 포함할 수 있다. 즉, 메인 기어(130)에 설치되는 영구 자석(M2, M3)의 갯수에 따라 원판형 기어(120)와 메인 기어(130)의 회전비를 1 : 12, 1 : 6, 1 : 3 등과 같이 가변적으로 조절할 수 있다.
본 발명에 적용되는 동력 전달 수단은 알려진 다양한 수단들이 적용될 수 있는데, 예를 들면 자전거 페달과 같은 장치가 적용될 수도 있고, 수차나 풍차와 같은 자연적인 에너지 공급수단으로 적용할 수도 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 회전력 전달 장치 11, 140 : 제 1 기어
12, 150 : 제 2 기어 13,31,52 : 축
20 : 원통형 기어 30, 130 : 메인 기어
40 : 제 3 기어 50 : 제 4 기어
120: 원판형 기어 D1,D2 : 거리 G: 발전기 M1,M2,M3 : 영구 자석
W1,W2 : 폭

Claims (8)

  1. 모터의 출력 축에 연결되어 회전하는 제 1 기어;
    상기 제 1 기어와 맞물려서 회전하는 제 2 기어;
    상기 제 2 기어의 출력 축 상에 일체로 배치되고, 내주연에 N극 또는 S극의 스크루 형상을 갖는 제 1 영구 자석이 설치된 원통형 기어;
    상기 원통형 기어와 간격을 두고 내접하고, 내부 일부분에 나선 모양으로 상기 원통형 기어의 극성과 반대되는 극성의 제 2 영구 자석이 설치된 메인 기어;
    상기 메인 기어의 중심 축에 연결되어 회전하는 제 3 기어;
    상기 제 3 기어와 맞물려서 회전하는 제 4 기어를 포함하며,
    상기 원통형 기어는 상기 원통형 기어의 종 방향이 상기 메인 기어의 반경 방향을 따르도록 배치되고, 상기 제 1 영구 자석은 상기 원통형 기어의 일단부에 가까운 단부로부터 상기 메인 기어의 중심에 가까운 타단부까지 스크루 형태의 띠 모양으로 일체로 연장 배치되는 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기어와 상기 제 2 기어의 기어비가 1:1 또는 1:2인 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 영구 자석은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 배치되고, 상기 제 2 영구 자석의 폭은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 상기 메인 기어의 중심 쪽으로 나선 모양으로 처음에는 점차적으로 증가하다가 일정 구간에서는 일정하게 유지되고 다시 점차적으로 감소하면서 종결되는 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 영구 자석의 띠 사이의 거리와, 상기 제 2 영구 자석의 띠 중간과 상기 메인 기어의 최외곽 측면 사이의 거리가 같도록 구성된 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치.
  6. 모터의 출력 축에 연결되어 수직 방향으로 회전하고, 원주 방향으로 N극 및 S극이 교대로 배열된 다수의 제 1 영구 자석이 설치된 원판형 기어;
    내부 일부분에 나선 모양으로 적어도 하나의 제 2 영구 자석이 설치되고 상기 원판형 기어에 연동하여 수평 방향으로 회전하여 상기 다수의 제 1 영구 자석이 상기 제2 영구 자석과 만나 인력 및 척력 작용으로 회전력을 발생하는 메인 기어;
    상기 메인 기어의 중심 축에 연결되어 회전하는 제 1 기어; 및
    상기 제 1 기어와 맞물려서 회전하는 제 2 기어를 포함하며,
    상기 제 2 영구 자석은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 배치되고, 상기 제 2 영구 자석의 폭은 상기 메인 기어의 외주면 일측으로부터 상기 메인 기어의 중심 쪽으로 나선 모양으로 처음에는 점차적으로 증가하다가 일정 구간에서는 최대 크기를 유지되고 다시 점차적으로 감소하면서 종결되는 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 영구 자석은 상기 메인 기어의 외주면 일측을 시작점으로 하여 타측으로 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 상기 메인 기어의 외주면 일측의 대향점을 초과하여 연장되어 최종점을 형성하고, 상기 제 2 영구 자석의 폭은 상기 시작점에서 상기 최종점 이전까지는 동일하고 상기 최종점 방향으로 갈수록 점차적으로 감소하고,
    상기 제 2 영구 자석의 최종점 부근의 외부를 시작점으로 상기 메인 기어의 외주면의 타측으로부터 상기 일측으로 방사상 안쪽으로 나선 모양으로 상기 제 2 영구 자석의 시작점의 내측을 통과하여 상기 제 2 영구 자석의 최종점 방향으로 연장되어 최종점을 형성하는 제 3 영구 자석를 더 포함하고,
    상기 제 3 영구 자석의 폭은 상기 시작점에서 상기 최종점 이전까지는 동일하고 상기 최종점 방향으로 갈수록 점차적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 회전력 전달 장치.
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