KR101990791B1 - 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편심작용에 의한 위치에너지의 가속운동에 의해서 운동에너지로 변환시키는 토크 증대 회전장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 원형의 내부로 이루어진 드럼, 드럼 내부에 설치되는 편심력 발생수단, 드럼과 편심력 발생수단의 회전중심점이 서로 다르게 형성되고, 편심력 발생수단과 연결된 제1회전축, 제1회전축의 일측에 설치된 플라이휠을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치{.}

본 발명은 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편심작용에 의한 위치에너지의 가속운동에 의해서 운동에너지로 변환시키는 토크 증대 회전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기는 화석연료를 에너지원으로 하여 발전하는 화력발전 방법과, 방사능 동위원소를 그 에너지원으로 하여 발전하는 원자력발전 방법 및 물의 자연낙하 에너지를 활용하는 수력발전 방법이 주종을 이루고, 최근에는 조수를 이용한 조력발전, 바람을 이용한 풍력발전, 태양열을 이용한 태양열 발전 등의 기술도 개발되고 있다.

그러나, 화력발전 방법은 화석원료의 소모로 발전원가가 높고 그나마 화석자원이 고갈위기에 처해 있으며, 원자력발전은 복잡한 시설에 따른 건설비의 부담과 안전에 대한 우려를 불식시키기 어렵고, 수력발전은 많은 물이 필요하여 댐 건설에 따른 생태계 파괴와 수자원의 한계로 발전량이 제한되는 실정이며, 풍력과 태양열 발전 등은 일기에 따라 발전량이 좌우되는 문제점이 있었다

공지의 예로서, 대한민국 공개특허번호 제10-2015-0129097호 "회전날개로 전기를 발생시키는 발전장치 및 그 발전방법"이 개시되어 있다.

상기 공지의 예는 중력에 의해 회전하는 회전날개를 통해 기계적 에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 본체(100)가 구성되고, 상기 본체(100)의 지지대(110)와 연결되어 구성되는 회전축(120)과, 상기 회전축(120)에 연결되어 회전하며 길이가 같은 다수개의 회전날개(200)와, 상기 회전날개(200)의 일 측 일 부분이 인입되도록 내부에 공간부(310)가 형성된 회전날개 유동케이스(300)와, 상기 회전날개 유동케이스(300)와 연결된 롤러(400)와, 상기 롤러(400)의 외주와 내주연이 닿아 상기 회전날개(200)의 회전에 의해 롤러(400)가 내주연을 따라 회전할 수 있도록 원형으로 형성되며 외주 일 측에는 톱니바퀴(510)가 형성된 케이스(500)와, 상기 케이스(500)에 형성된 톱니바퀴(510)와 맞물려 상기 케이스(500)를 일 측 또는 양측방향으로 슬라이딩시키는 거리조절부재(600) 및 상기 회전날개(200)의 회전으로 인해 발생되는 기계적 회전력을 회전날개(200)와 연결되어 전기에너지로 변환시키는 발전기로 구성되어 있다.

이러한 구성은 친환경적이어서 기존 발명들의 문제점을 해결하고 있으나, 각 기계적 구성들의 마찰 등에 의한 손실 등에 의해서 효율적인 발전장치로 이어지기에는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상대적으로 구조 및 작동을 단순화시키고, 편심 작동과 이에 연동시 발생하는 기계적 마찰손실을 최소화하고, 효율적인 토크를 증대시켜 회전장치를 통해 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 원형의 내부로 이루어진 드럼, 드럼 내부에 설치되는 편심력 발생수단, 드럼과 편심력 발생수단의 회전중심점이 서로 다르게 형성되고, 편심력 발생수단과 연결된 제1회전축, 제1회전축의 일측에 설치된 플라이휠을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 편심력 발생수단에 동력을 제공하는 모터, 모터의 일측에 설치된 구동풀리, 구동풀리와 연결된 피동풀리, 피동풀이에 설치된 제2회전축, 제2회전축의 타측에 설치된 전자식 클러치, 전자식 클러치의 타측에 설치된 제3회전축을 포함하고, 제3회전축과 제1회전축은 제1연결풀리들에 의해서 연결되어 모터의 회전력을 편심력 발생수단으로 전달하며,

편심력 발생수단이 내부에 설치된 드럼의 외측으로는 롤러가 설치되고, 편심력 발생수단이 회전할 때 편심력 발생수단에 의해 드럼과 롤러가 함께 회전하고, 드럼의 이탈을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 적용된 편심력 발생수단은 드럼의 내측에서 회전하는 이동바와, 이동바가 슬라이딩 작동하도록 안내하고, 일측이 제1회전축과 연결된 이동바홀더와 이동바 홀더에 설치된 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치는, 모터에 의해서 구동력을 받은 편심력 발생수단의 편심작용에 의해서 일측의 질량을 지속적으로 크게 하여 드럼과 플라이 휠을 동시에 회전가속시켜 일정 회전속도에 이르면 모터의 구동을 멈추더라도 플라이 휠의 관성모멘트와 편심력 발생수단에 의한 편심작용이 지속되어 그 회전력을 일정 시간동안 유지시켜 모터의 가동시간을 줄일 수 있어 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 플라이 휠의 관성모멘트와 편심력 발생수단에 의해 만들어진 위치에너지를 운동에너지로 전환되어 출력토크를 증대시키므로 발전기와 결합하여 효율적으로 전기에너지를 만드는 효과가 발생한다.

도 1은 종래 발명의 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치의 전체적인 구조도이다.
도 3은 본 발명에 적용된 편심력 발생수단의 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용된 이동바의 설치 상태도이다.
도 5는 본 발명에 적용된 이동바 홀더의 설치상태를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 적용된 드럼 및 회전롤러의 설치상태를 보여주는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 자세하게 설명한다.

먼저, 도 2는 본 발명에 의한 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치의 전체적인 구조도이고, 도 3은 본 발명에 적용된 편심력 발생수단의 작동상태를 보여주는 도면이며, 도 4는 본 발명에 적용된 이동바의 설치 상태도이고, 도 5는 본 발명에 적용된 이동바 홀더의 조립 및 분해상태를 보여주는 도면이고, 도 6은 본 발명에 적용된 드럼 및 회전롤러의 설치상태를 보여주는 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 원형의 내부로 이루어진 드럼(10), 드럼(10) 내부에 설치되는 편심력 발생수단(20), 드럼(10)과 편심력 발생수단(20)의 회전중심점이 서로 다르게 형성되고, 편심력 발생수단(20)과 연결된 제1회전축(12), 제1회전축(12)의 일측에 설치된 플라이휠(30)을 포함하고 있다.

드럼(10)은 일측이 개구되어 있으며, 원주방향 내측면(11)으로는 우레탄에 의해서 코팅 또는 도포되어 있어 후술하는 롤러(26)의 회전에 의한 마찰 및 충격을 흡수하고, 소음 및 마모를 방지하게 된다.

편심력 발생수단(20)은 드럼(10)의 개구된 곳에 설치되며, 구체적으로 드럼(10)의 내측에서 회전하는 이동바(22)와, 이동바(22)가 슬라이딩 작동하도록 안내하고, 일측이 제1회전축(12)과 연결된 이동바 홀더(24)와 이동바(22)의 양측에 설치된 롤러브라켓(23)과, 롤러브라켓(23)에 설치된 롤러(26)를 포함하고 있다.

롤러(26)는 롤러브라켓(23)에 회전가능하게 설치되어 있으며, 롤러브라켓(23)은 방진고무가 설치되어 있으며, 이 방진고무에 의해서 롤러(26)의 회전시 그 충격을 이동바(22)로 전달되는 것을 최소화한다.

이동바 홀더(24)는 제1회전축(12)과 체결되는 제1홀더(24a) 및 제2홀러(24b), 제3홀더(24c), 홀더커버(24d)가 순차적으로 각종 체결구가 설치된다.

이동바(22)는 제1홀더(24a) 및 제2홀더(24b)의 사이, 제2홀더(24b) 및 제3홀더(24c) 사이, 제3홀더(24c) 및 홀더커버(24d) 사이에 설치된다.

이러한 홀더들(24a)(24b)(24c)에는 가이드부(24e)가 형성되어 있으며, 이 가이드부(24e)로 이동바(22)가 삽입되어 작동하는 가이드홈(24f)이 형성되어 있다.

가이드홈(24f)의 양측으로는 가이드롤러(24g)가 설치되어 있으며, 이동바(22)는 실질적으로 이 가이드롤러(24g)에 안내되어 이동하게 된다.

위와 같이 이동바(22)는 일 실시예에 의하면 3개가 설치되어 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 이동바(22)는 작동시 가이드홈(24f)을 통해 이동하여 드럼(10)의 내측면(11)에서 서로 다른 길이로 위치하게 된다.

특히, 이동바(22)는 제1회전축(12)을 중심으로 서로 다른 길이로 위치하게 되고, 드럼(10)의 내측면(11)에서는 롤러(26)들이 서로 다르게 내측면(11)과 접촉하거나 이격되어 있다.

이격된 이동바(22)는 회전축(12)의 회전에 의해서 회전하게 되면 회전하면서 그 위치에너지에 의해서 회전력을 발생시키게 되고, 이 회전력은 회전에 따라 지속적으로 위치에너지를 발생시켜 제1회전축(12)을 회전시키는 역할을 수행하게 되며, 나머지 롤러(26)는 드럼(10)을 회전시키게 된다.

다시, 편심력 발생수단(20)의 제1홀더(24a)에는 제1회전축(12)이 삽입, 결합되며, 제1회전축(12)으로는 플라이휠(14)이 설치된다.

본 발명에 적용된 플라이휠(14)은 후술하는 작동의 설명에서와 같이 편심력 발생수단(20)이 회전하는 경우 그 동요를 방지시켜 감소시키고, 편심력 발생수단(20)에 의해서 발생된 에너지의 과잉량을 저장한다.

에너지의 과잉량은 다시 편심력 발생수단(20)으로 공급되어 필요한 에너지를 제공한다.

제1회전축(12)의 양단으로는 지지베어링(B)이 설치되어 제1회전축(12)을 지지하게 된다.

본 발명에 적용되는 지지베어링(B)은 후술하는 다른 회전축들을 지지한다.

상기 지지베어링(B)과 플라이휠(30) 사이로는 제1연결풀리(16a)가 설치되어 있으며, 이격된 후 평행하게 설치된 제1연결풀리(16b)와 벨트에 의해서 연결된다.

제1연결풀리(16b)는 벨트를 통해 후술하는 모터(M)의 회전력을 인가받아 상기 제1연결풀리(16a), 제1회전축(12)을 통해 편심력 발생수단(20)을 회전시키게 된다.

이를 위해 모터(M)는 적은 용량이 구비되며, 이는 편심력 발생수단(20)과 플라이휠(30)은 그 특유의 작동으로 작은 구동력에도 작동하므로 작은 용량의 모터(M)가 구비된다.

모터(M)는 모터축의 일측에 설치된 구동풀리(13), 구동풀리(13)와 연결된 피동풀리(15), 피동풀리(15)에 설치된 제2회전축(17)이 설치되어 있다.

제2회전축(17) 역시 전술한 지지베어링(B)에 의해 지지되고 있으며, 구동풀리(13)와 피동풀리(15)는 벨트에 의해서 구동풀리(13)의 구동력이 피동풀리(15)로 전달된다.

전달된 구동력은 제2회전축(17)으로 전달되며, 제2회전축(17)의 타측으로는 전자식 클러치(18)가 설치되어 있다.

전자식 클러치(18)는 모터(M)의 구동력을 전달 또는 해제시키는 역할로서, 구동력을 제3회전축(19)으로 전달하는 역할을 수행한다.

제3회전축(19)과 제1회전축(12)은 제1연결풀리들(16)에 의해서 연결되어 모터(M)의 회전력을 편심력 발생수단(20)으로 전달하게 되고, 편심력 발생수단(20)이 모터(M)의 회전속도를 넘거나, 일정 회전속도에 이르면 전자식 클러치(18)는 해제된다.

이때, 모터(M) 역시 그 가동을 중단하여 불필요한 전기의 손실을 방지한다.

또한, 제1회전축(12), 제2회전축(17), 제3회전축(19)는 동일하게 회전하여 편심력 발생수단(20)을 통한 편심 작용시 마찰을 최소화한다.

한편, 편심력 발생수단(20)의 내부에 설치된 드럼(10)의 외측으로는 3개의 회전롤러(40)가 설치되어 있으며, 편심력 발생수단(20)이 회전할 때 드럼(10)과 외측의 회전롤러(40)가 함께 회전한다.

도 6은 본 발명에 적용된 드럼 및 회전롤러의 설치상태를 보여주는 도면이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, 드럼(10)은 전체적으로 원형의 형상이지만, 편의상 설치된 상태에서 전면을 보면 상부(10a) 및 하부(10b)가 서로 대칭인 형상으로 이루어져 있으며, 상부(10a) 및 하부(10b)는 삼각형의 형상으로 이루어져 있어 이러한 형상에 의해서 드럼(10)은 회전롤러(40)에 안착된다.

구체적으로 회전롤러(40)는 상기 상부(10a) 및 하부(10b)가 조립되어 맞물리는 형상의 홈(42)이 회전롤러(40)의 길이 중심에서 양 방향으로 경사지게 연장되어 있다.

본 발명에서 회전롤러(40)는 3개로 구비되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 드럼(10)의 하측을 지지하고, 나머지는 측면을 지지하게 된다.

편의상 상부(10a)와 하부(10b)로 지칭한 부분도 측면에 설치된 회전롤러(40)의 홈(42)에 지지되어 설치되어 드럼(10)이 회전하게 되면 회전롤러(40)에 지지되면서 외부로 이탈되지 않고, 안정적으로 회전하게 된다.

이러한 회전롤러(40)는 그 회전축(42)이 지지판(50)에 설치되어 있으며, 회전축(42)은 베어링 지지되어 회전롤러(40)는 아이들 회전하게 된다.

드럼(10)은 전술한 편심력 발생수단(20)에 의해서 회전하게 되며 회전이 시작되면 드럼(10)의 관성모멘트에 의해 에너지가 저장되면서 회전하면서 편심력 발생수단(20)의 움직임을 도와 편심작용이 원할하게 일어나도록 하며, 제1회전축(12)에 에너지를 전달하게 된다.

특히, 제1회전축(12)과 드럼(10)이 편심지게 설치되어 있으며, 이 편심은 편심력 발생수단(20)과 플라이휠(30)의 회전에 의해서 드럼(10)을 회전시키면 제1회전축(12)은 플라이휠(30)이 관성모멘트와 편심력 발생수단(20)에 의해 서로 다른 편심된 위치 차이로 위치에너지가 만들어지고, 운동에너지로 전환되어 회전하게 된다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 설명하였으나, 청구범위의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자가 본 발명을 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 청구범위의 기재에 따라 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

10: 드럼 b: 베어링
12: 제1회전축 13: 구동풀리
15: 피동풀리 17: 제2회전축
18: 전자클러치 19: 제3회전축
M: 모터 20: 편심력 발생수단
22: 이동바 23: 이동바홀더브라켓
24: 홀더 24a: 제1홀더
24b: 제2홀러 24c: 제3홀더
24d: 홀더커버 24f: 가이드홈
24g: 가이드롤러 26: 롤러
30: 플라이휠 40: 회전로러
42: 회전축 50: 지지판

Claims (3)

1. 원형의 내부로 이루어지고, 상부 및 하부가 서로 대칭인 형상으로 이루어져 있으며, 상부 및 하부는 삼각형의 형상으로 이루어진 드럼, 드럼 내부에 설치되는 편심력 발생수단, 드럼과 편심력 발생수단의 회전중심점이 서로 다르게 형성되고, 편심력 발생수단과 연결된 제1회전축, 제1회전축의 일측에 설치된 플라이휠을 포함하되,
   상기 편심력 발생수단에 동력을 제공하는 모터, 모터의 일측에 설치된 구동풀리, 구동풀리와 연결된 피동풀리, 피동풀리에 설치된 제2회전축, 제2회전축의 타측에 설치된 전자식 클러치, 전자식 클러치의 타측에 설치된 제3회전축을 포함하고, 제3회전축과 제1회전축은 제1연결풀리들에 의해서 연결되어 모터의 회전력을 편심력 발생수단으로 전달하며,
   편심력 발생수단이 내부에 설치된 드럼의 외측으로는 롤러가 설치되고, 편심력 발생수단이 회전할 때 편심력 발생수단에 의해 드럼과 롤러가 함께 회전하고, 드럼의 이탈을 방지하며,
   상기 드럼은 일측이 개구되어 있으며, 원주방향 내측면으로는 우레탄에 의해서 코팅 또는 도포되어 있어 롤러의 회전에 의한 마찰 및 충격을 흡수하고, 소음 및 마모를 방지하고,
   상기 롤러는 롤러브라켓에 회전가능하게 설치되어 있으며, 롤러브라켓은 방진고무가 설치되어 롤러의 회전시 충격을 이동바(22)로 전달되는 것을 최소화하며,
   상기 편심력 발생수단은 드럼의 내측에서 회전하는 이동바와, 이동바가 슬라이딩 작동하도록 안내하고, 일측이 제1회전축과 연결된 이동바홀더와 이동바 홀더에 설치된 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 편심작용을 이용한 토크 증대 회전장치.
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