KR19980041200A - 후프 에너지 저장장치 - Google Patents

Abstract

회전시 마찰에 의한 에너지 손실이 없으며, 자기부상에 별도의 전력소모가 요구되지 않는 고 효율의 후프 에너지 저장장치에 대해 개시한다. 본 발명의 후프 에너지 저장장치는 후프(hoop)형 회전체와; 상기 회전체에 에너지를 공급하는 동시에 회전 중인 상기 회전체로부터 에너지를 회수하기 위한 동기(synchronous)장치와; 상기 회전체가 부상(levitation)상태를 유지하며 안정된 궤도에서 회전할 수 있도록 상기 회전체에 자기장을 인가하는 자기장 인가수단을 구비하는 에너지 저장장치에 있어서, 상기 자기장 인가수단은 분리되어 위치한 자기부상용 영구자석과 궤도안정화용 영구자석을 포함하며, 상기 회전체는 상기 자기부상용 영구자석에 반발되어 상기 회전체를 부상시키는 제1 영구자석과 상기 궤도안정화용 영구자석에 대응되어 상기 회전체의 회전궤도를 안정화시키는 제2 영구자석을 포함하며, 상기 에너지 저장장치는 진공상태가 유지될 수 있도록 밀폐용기와 이에 연결된 진공유지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 에너지 손실없이 대용량의 에너지를 저장할 수 있다.

Description

후프 에너지 저장장치

본 발명은 후프 에너지 저장장치에 관한 것으로, 특히 회전시 마찰에 의한 에너지 손실이 없으며, 자기부상에 별도의 전력소모가 요구되지 않는 고 효율의 후프 에너지 저장장치에 관한 것이다.

후프 에너지 저장장치는 전기에너지를 후프의 회전 운동에너지로 전환하여 저장하였다가 필요시에 전기에너지로 다시 전환하여 사용하는 것을 목적으로 하는 에너지 저장장치이다. 이것은 심야의 잉여 전력을 저장하였다가 낮 시간대의 부족한 전력량을 보충하는데 사용된다.

종래에는 대구경의 플라이휠(fly-wheel)을 중심축에 대해 회전시킴으로써 에너지를 저장하고, 필요한 때에 회전하는 플라이휠로부터 에너지를 빼내는 플라이휠 형태의 에너지 저장장치가 사용되었다. 그러나, 플라이휠 형태의 에너지 저장장치는 기계적 베어링을 사용하기 때문에 저장된 에너지가 베어링의 마찰에 의해 단시간에 소모되는 단점이 있었다.

상기 단점을 극복하기 위해 고안된 것이 후프 에너지 저장장치로서, 이는 자기부상원리, 즉 영구자석의 강한 반발력을 이용한 자기베어링을 사용하기 때문에 마찰에 의한 에너지 손실을 저감시킬 수 있다는 장점이 있을 뿐 아니라, 에너지 저장밀도를 높이기 위해 원판이 아닌 실린더 모양의 경량, 강인성 후프를 사용하는데 그 특징이 있었다. 그러나, 이러한 종래의 후프 에너지 저장장치 역시 후프 회전체의 회전시에 공기와의 마찰이 발생하는 문제는 피할 수 없었으며, 후프의 회전궤도를 용이하게 안정화시키기 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명은 후프 회전체의 회전시에 공기와의 마찰이 발생하지 않도록 하는 동시에 후프의 회전궤도를 용이하게 안정화시킬 수 있는 후프 에너지 저장장치를 제공하는 것을 그 기술적과제로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후프 에너지 저장장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

본 발명은 후프(hoop)형 회전체와; 상기 회전체에 에너지를 공급하는 동시에 회전 중인 상기 회전체로부터 에너지를 회수하기 위한 동기(synchronous)장치와; 상기 회전체가 부상(levitation)상태을 유지하며 안정된 궤도에서 회전할 수 있도록 상기 회전체에 자기장을 인가하는 자기장 인가수단을 구비하는 에너지 저장장치에 있어서, 상기 자기장 인가수단은 분리되어 위치한 자기부상용 영구자석과 궤도안정화용 영구자석을 포함하며, 상기 회전체는 상기 자기부상용 영구자석에 반발되어 상기 회전체를 부상시키는 제1 영구자석과 상기 궤도안정화용 영구자석에 대응되어 상기 회전체의 회전궤도가 안정화되도록 하는 제2 영구자석을 포함하며, 상기 에너지 저장장치는 진공상태가 유지될 수 있도록 밀폐용기와 이에 연결된 진공유지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 후프 에너지 저장장치를 제공한다.

여기서, 상기 자기부상용 영구자석 및 상기 궤도안정화용 영구자석은 각각 복수의 분할부분으로 이루어지며, 상기 제1 영구자석에서 발생하는 자기장은 상기 자기부상용 영구자석의 자기장 사이의 자기포텐셜 우물에 위치하고, 상기 제2 영구자석에서 발생하는 자기장은 상기 궤도안정화용 영구자석의 자기장 사이의 자기포텐셜 우물에 위치하도록 상기 제1 영구자석 및 상기 제2 영구자석의 위치가 각각 조절된 것이 바람직하다. 그 이유는 후프에 삽입된 영구자석의 자기장이 이에 대응하여 지지대에 부착된 영구자석의 자기 포텐셜 우물에 갖혀 가장 안정된 상호작용을 할 수 있도록 하기 위함이다.

여기서, 상기 자기부상용 영구자석과 상기 궤도안정화용 영구자석은 희토류계열의 강자성체 재질로 이루어져 강한 자기장을 형성할 수 있도록 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 회전체는 단위 무게 당 저장에너지 밀도를 높이면서도 손상에 강하도록 고 인장강도의 탄소복합섬유(carbon fiber composite) 재질로 형성하며,상기 동기장치는 영구자석 회전자와 전자석 고정자를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 후프 에너지 저장장치의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후프 에너지 저장장치를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 특히 자기부상용 영구자석(30)과 궤도안정화용 영구자석(50) 각각이 2개로 나누어진 분할부분으로 구성된 경우를 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 고 인장강도의 탄소복합섬유(carbon fiber composite) 재질로 이루어진 후프 회전체(10) 측부에는 후프 회전체(10)에 에너지를 공급하는 동시에 회전 중인 후프 회전체(10)로부터 에너지를 회수하기 위한 동기(synchronous)장치(20)가 위치한다. 동기장치(20)는 후프 회전체(10)에 고정되어 함께 회전하는 영구자석 회전자(22)와 지지대(25) 상단 상부에 위치한 전자석 고정자(24)로 이루어진다.

한편, 지지대(25)의 하단상부에는 2개의 분할부분으로 이루어진 자기부상용 영구자석(30)이 위치하여, 이에 대응되는 후프 회전체(10) 내의 제1 영구자석(40)을 척력에 의해 반발시킴으로써 후프 회전체(10)를 부상시킨다. 지지대(25)의 측벽에는, 역시 2개의 분할부분으로 이루어진 궤도안정화용 영구자석(50)의 일면이 후프 회전체(10)에 대해 노출된 상태로 삽입되어 있고, 궤도안정화용 영구자석(50)에 대향된 위치의 후프 회전체(10) 내에는 제2 영구자석(60)이 삽입되어 있다. 이 때, 제1 영구자석(40)에서 발생한 자기장이 분할부분으로 이루어진 자기부상용 영구자석(30)의 자기장 사이의 자기 포텐셜 우물에 위치하여 안정된 부상영역을 확보하도록 한다. 제2 영구자석(60)의 위치 역시 마찬가지 방법으로 조절한다.

전술한 바와 같이 형성된 후프 에너지 저장장치는 회전체(10)의 고속회전시에 반드시 공기저항에 의한 마찰이 발생한다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 후프 에너지 저장장치의 본체 외곽에는 기밀을 유지할 수 있도록 밀폐용기(70)를 마련하고, 이에 진공펌프(도시생략)를 연결하여 공기저항에 의한 마찰을 감소시킨다.

이상 상기 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 이루어질 수 있음은 명백하다.

본 발명에 의하면, 희토류 계열 영구자석의 강한 자기적 척력에 의해 부상된 후프 회전체가 안정된 자기포텐셜 내부에 위치하고, 공기저항에 의한 에너지 손실도 최소화되기 때문에, 대용량의 에너지를 저장할 수 있다. 이러한 후프 에너지 저장장치는 지하에 설치하거나 적층식으로 설치할 수 있으므로, 다른 에너지 저장장치에 비해 환경에 나쁜 영향을 주지 않을 뿐 아니라 잉여 전력을 활용함으로써 에너지 생산설비의 증가를 억제하는 효과를 발생한다.

본 발명의 목적은 마찰에 의해 손실되는 저장에너지를 줄일 수 있는 후프 에너지 저장장치를 제공하는데 있다.

Claims (5)

1. 후프(hoop)형 회전체와; 상기 회전체에 에너지를 공급하는 동시에 회전 중인 상기 회전체로부터 에너지를 회수하기 위한 동기(synchronous)장치와; 상기 회전체가 부상(levitation)상태를 유지하며 안정된 궤도에서 회전할 수 있도록 상기 회전체에 자기장을 인가하는 자기장 인가수단을 구비하는 에너지 저장장치에 있어서, 상기 자기장 인가수단은 분리되어 위치한 자기부상용 영구자석과 궤도안정화용 영구자석을 포함하며, 상기 회전체는 상기 자기부상용 영구자석에 반발되어 상기 회전체를 부상시키는 제1 영구자석과 상기 궤도안정화용 영구자석에 대응되어 상기 회전체의 회전궤도를 안정화시키는 제2 영구자석을 포함하며, 상기 에너지 저장장치는 진공상태가 유지될 수 있도록 밀폐용기와 이에 연결된 진공유지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 후프 에너지 저장장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기부상용 영구자석 및 상기 궤도안정화용 영구자석은 각각 복수의 분할부분으로 이루어지며, 상기 제1 영구자석에서 발생하는 자기장은 상기 자기부상용 영구자석의 자기장 사이의 자기포텐셜 우물에 위치하고, 상기 제2 영구자석에서 발생하는 자기장은 상기 궤도안정화용 영구자석의 자기장 사이의 자기포텐셜 우물에 위치하도록 상기 제1 영구자석 및 상기 제2 영구자석의 위치가 각각 조절된 것을 특징으로 하는 후프 에너지 저장장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 자기부상용 영구자석과 상기 궤도안정화용 영구자석은 희토류계열의 강자성체 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 후프 에너지 저장장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 회전체는 탄소복합섬유(carbon fiber composite) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 후프 에너지 저장장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 동기장치는 영구자석 회전자와 전자석 고정자를 포함하는 것을 특징으로 하는 후프 에너지 저장장치.