KR20000076994A - 맴돌이 현상을 이용한 자력 발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자력 발전기에 관한 것으로, 초기에 외부 동력을 공급받은 후에 이를 차단하더라도 계속적으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있도록 하기 위하여, 발전기와, 발전기의 회전축의 일단에 연결된 모터와, 발전기의 회전축의 타단에 연결되며, 가장자리 둘레에 복수개의 제 1 영구자석이 수직으로 장착된 회전판과, 회전판의 측면 둘레에 설치되어 회전판의 제 1 영구자석에 자기력을 인가하는 복수개의 외부 자기력 인가수단을 포함하며, 회전판의 제 1 영구자석과 외부 자기력 인가수단의 자기력의 상호 관계-같은 극끼리는 반발하는 현상-에 따른 맴돌이 현상을 일으키며, 이것에 의해 발전기는 외부전원으로부터 지속적인 에너지 공급이 없이도 전기 에너지를 지속적으로 발생시키는 자력 발전기를 제공한다.

Description

맴돌이 현상을 이용한 자력 발전기{Magnetic dynamo using rotation phenomenon by the repulsive force of permanent magnet}

본 발명은 초기에 외부 동력을 공급한 후 이를 차단하더라도 부하(負荷)에 지속적인 전력을 공급할 수 있는 발전기에 관한 것으로서, 특히 자력의 반발력에 의해 중력을 갖지 않고 일정방향으로 맴돌이 현상이 일어나는 것에 의해 전기 에너지를 지속적으로 발생시킬 수 있는 자력 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 외부 동력원으로부터 기계적 에너지를 전달받아 전기 에너지를 발생시키는 장치로, 외부 동력원으로는 잘 알려진 바와 같이 터빈 수차, 전동기, 가솔린 엔진 등이 사용될 수 있다.

외부 동력원을 사용하여 전기 에너지를 발생시키는 방법으로서, 물의 위치 에너지 차이를 이용한 수력발전과, 바람의 힘을 이용한 풍력발전 등 자연력을 직접 이용한 발전이 있으며, 또한 자연에서 채취된 예컨대 석탄이나 우라늄과 같은 천연 자원을 이용하여 인공적인 방법에 의해 발전을 실시하는 화력발전과 원자력 발전 등이 있다. 또한, 최근 들어 활발히 연구되고 있는 태양열을 이용한 태영열발전 등이 있다.

상술한 바와 같은 외부 동력원을 이용한 발전기에 있어서, 발전의 기본 원리는 도체 내의 전자와 자계 사이의 상대적 관계에 기초를 두고 있다. 즉, 도체가 자속을 끊으면, 그 도체 양단에 전압이 유기되고 유기된 유도전압에 의해 전류가 흐르게 된다. 이때, 유도전압(E)의 크기는 자속밀도(B)와 그 자계 속의 도체의 길이(l) 및 도체의 운동 속도(v)의 곱인 E=Blv로 주어진다.

그러나, 상기한 발전 메카니즘은 반드시 외부의 동력원을 필요로 하며, 외부 동력원에서 지속적으로 기계적 에너지를 공급하지 않으면 발전을 계속할 수 없는 문제점을 갖고 있다. 또한, 발전에 사용되는 외부 동력원의 기계적 에너지를 발전기를 통해 전기적 에너지로 변화시킬 때 발생하는 마찰 등에 의한 에너지 손실로 발전 에너지 변환 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.

한편, 상술한 인공적 방법에 의한 발전인 화력발전이나 원자력발전의 경우도 천연자원의 연소나 핵방응에 의해 발생하는 열을 이용하여 발전기를 가동시키게 되므로 열역할 제 1 법칙에 따른 열에너지 손실로 인하여 발전 에너지 변환 효율이 저하될 뿐만 아니라, 연료의 연소에 따른 이산화탄소의 발생으로 인한 지구의 온난화 및 핵반응에 따른 방사능의 누출, 핵폐기물의 처리 문제 등 발전에 부수되는 많은 환경 관련 문제점들이 대두되고 있는 실정이다. 또한, 석탄, 석유등과 같은 대표적 화석연료인 천연자원의 매장량도 일정한 한계가 있어 21세기초에는 그 이용 가능한 에너지의 양이 거의 고갈되고 새로운 대체 에너지를 개발해야 하는 심각한 에너지 문제가 제기되고 있으며, 수력, 풍력 또는 태양열 등을 이용한 자연 에너지의 이용에도 일정한 제약이 뒤따른다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자는 상기한 문제점을 해결할 수 있는 방법을 연구하게 되었고, 그 결과, 자기 부상열차가 일정속도로 유지하면 자력의 반발력에 의해 선로에 중력을 주지 않고 계속 일정한 속도로 유지함과 같이 회전판이 자력의 반발력에 의해 일정한 속도를 갖게 되면 회전판이 중력을 느끼지 않고 계속 일정속도를 유지하는 맴돌이 현상이 일어나게 된다는 것을 발견하고, 회전판에 회전축을, 회전축에는 모터와 발전기를 연결한 후, 모터를 통하여 외부동력을 발전기에 인가하여 발전기를 구동시키면 상기 외부 동력원을 차단하더라도 자석의 반발력에 의해 일어나는 맴돌이 현상에 의해 발전기가 계속 전기 에너지를 발생할 수 있는 자력 발전기에 대한 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 자력의 반발력에 의해서 회전판을 한쪽방향으로 회전하게 하여 계속 중력을 느끼지 않고 일정한 속도를 유지하게 하는 맴돌이 현상에 의해 발전기가 계속 전기 에너지를 발생할 수 있는 자력 발전기를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자력 발전기의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자력 발전기를 나타낸 사시도이다.

도 3은 도 2의 회전판에 주위에 외부 자기력 인가수단이 배치된 상태를 나타낸 평단면도이다.

도 4는 도 3의 회전판에 삽입되는 자석을 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 3의 외부 자기력 인가수단을 나타낸 사시도이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자력 발전기를 나타낸 사시도이다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자력 발전기의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자력 발전기를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10, 110, 210 : 발전기 20, 120, 220 : 모터

30, 130, 230 : 회전판 40, 140, 240 : 외부 자기력 인가수단

50, 150, 212, 222, 232 : 회전축 60, 260 : 외부전원

70, 170, 270 : 사각틀 90, 290 : 부하

282 : 풀리 284 : 벨트

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자력 발전기에 있어서, (a) 전기 에너지 발생수단; (b) 상기 전기 에너지 발생수단의 한쪽 측면에 고정 연결된 회전수단으로, 상기 회전수단의 회전 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하는 회전수단; (c) 상기 전기 에너지 발생수단의 한쪽 측면에 연결되어 상기 전기 에너지 발생수단과 회전수단을 구동시키기 위한 기계적 에너지 발생수단; 및 (d) 상기 회전수단과 대향 및 이격하여 위치하고 상기 회전수단이 형성하는 자기장의 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하여 상기 회전수단을 회전시키는 외부 자기력 인가수단;을 포함하고, 상기 회전수단과 외부 자기력 인가수단의 상호작용에 의한 자력의 반발력이 맴돌이 현상을 일으키며, 이것에 의해 상기 전기 에너지 발생수단이 외부 동력원으로부터의 지속적인 에너지 공급이 없이도 전기 에너지를 지속적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기를 제공한다.

본 발명에 따른 전기 에너지 발생수단은 회전자를 포함하고, 기계적 에너지 발생수단은 회전자의 회전축의 한쪽 방향으로 연결되며, 회전수단은 회전자의 회전축의 반대 방향으로 연결된다.

본 발명은 또한, 자력 발전기에 있어서, (a) 회전수단으로, 상기 회전수단의 회전 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하는 회전수단; (b) 상기 회전수단의 한쪽 측면에 연결된 전기 에너지 발생수단과; (c) 상기 회전수단의 다른쪽 측면에 연결되어 상기 전기 에너지 발생수단과 회전수단을 구동시키기 위한 기계적 에너지 발생수단; 및 (d) 상기 회전수단과 대향 및 이격하여 위치하고 상기 회전수단이 형성하는 자기장의 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하여 상기 회전수단을 회전시키는 외부 자기력 인가수단을 포함하고, 상기 회전수단과 외부 자기력 인가수단의 상호작용에 의한 자력의 반발력이 맴돌이 현상을 일으키며, 이것에 의해 상기 전기 에너지 발생수단이 외부 동력원으로부터의 지속적인 에너지 공급이 없이도 전기 에너지를 지속적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기를 제공한다.

본 발명에 따른 자력 발전기는, 회전수단을 중심으로 전기 에너지 발생수단과 기계적 에너지 발생수단이 회전축으로 직접 연결되거나, 풀리와 벨트의 결합에 의해 서로 연결할 수도 있다.

풀리와 벨트로 결합된 관계를 상세히 설명하면, 회전수단의 중심을 관통하여 회전축이 결합되고, 회전수단의 회전축에 평행하게 기계적 에너지 발생수단의 회전축과 전기 에너지 발생수단의 회전축이 설치되며, 기계적 에너지 발생수단의 회전축과 전기 에너지 발생수단의 회전축이 반대 방향을 향할 수 있도록 설치되며, 회전수단의 회전축의 양단과, 그에 대응되는 기계적 에너지 발생수단 및 전기 에너지 발생수단의 회전축의 일단에 풀리를 설치하고, 대응되는 풀리는 벨트로 연결된다.

본 발명에 따른 자력 발전기는, 스위치를 매개로 기계적 에너지 발생수단에 연결되어 기계적 에너지 발생수단에 초기 동력원을 제공하는 외부전원을 더 포함한다. 외부전원으로부터 초기 동력원이 공급되고 나서 스위치를 차단한 이후에 기계적 에너지 발생수단이 계속 구동될 수 있도록, 전기 에너지 발생수단에서 발생된 전기 에너지의 일부를 기계적 에너지 발생수단으로 공급하는 제 1 공급선과, 그 외 전기 에너지를 부하에 제공하는 제 2 공급선을 더 포함한다.

본 발명에 따른 전기 에너지 발생 수단은 발전기이고, 기계적 에너지 발생수단은 모터이며, 회전수단은 회전판이다. 회전판은 소정의 두께를 갖는 원판 형태의 회전판 본체와, 회전판 본체의 가장자리 둘레에 수직으로 장착된 복수개의 제 1 영구자석으로 구성되고, 외부 자기력 인가수단은 회전판 본체의 측면 둘레에 배치되며, 제 1 영구자석들과 반발력을 일으키도록 하는 복수개의 제 2 영구자석을 포함한다. 그리고, 회전판 본체는 반자성체이다.

제 1 영구자석들은 회전판 본체에 결합된 회전축을 중심으로 동일한 거리와 간격이 유지되도록 회전판 본체에 장착되며, 외부 자기력 인가수단은 회전판의 측면 하단부에 위치하며, 외부 자기력 인가수단에서 회전판으로 인가되는 자속이 회전판의 회전축에서 약간 빗겨진 방향으로 인가될 수 있도록 설치된다.

본 발명에 따른 외부 자기력 인가수단은, 회전판 본체에 결합된 회전축을 중심으로 상하로 0도 내지 90도 사이의 경사각과, 좌우 0도 내지 45도 사이의 각도를 이루도록 설치하는 것이 바람직하다. 회전판이 회전할 때, 외부 자기력 인가수단에 근접하는 제 1 영구자석과의 반발을 억제하고, 외부 자기력 인가수단을 지나 멀어지는 제 1 영구자석과는 척력으로 반발할 수 있도록, 외부 자기력 인가수단에 근접하는 제 1 영구자석의 외주면 부분은 자기차단 홀더로 덮여 있다. 자기차단 홀더는 반자성체이다. 그리고, 2 영구자석의 외주면에는 자력 강화 철편이 부착되며, 자력강화 철편은 양호한 자기 전도성을 갖는 금속이다.

본 발명에 따른 제 1 및 제 2 영구자석은 희토륨계 자석 또는 초전도체 자석을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 발전기와 모터로서 초전도체로 이루어진 초전도 발전기 및 초전도 모터를 사용할 수 있다.

그리고, 발전기와 모터가 일체로 형성하여 사용하더라도 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나는 것은 아니다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 자력 발전기(100)는 전기 에너지 발생수단인 발전기(10)와, 발전기(10)를 중심으로 마주보는 양쪽의 발전기(10)의 회전축(50)에 연결된 기계적 에너지 발생수단인 모터(20)와 회전수단인 회전판(30), 그리고 회전판(30)이 회전축(50)을 중심으로 지속적으로 회전하도록 자기력을 제공하는 외부 자기력 인가수단(40)으로 구성되며, 초기 동력원을 공급하는 외부전원(60)이 스위치(62)를 매개로 모터(20)에 연결되어 있다. 특히, 회전판(30)이 외부 자기력 인가수단(40)에 반발하여 회전할 수 있도록, 회전판(30)과 외부 자기력 인가수단(40)은 복수개의 영구자석을 포함하고 있으며, 상세한 설명은 후술하겠다. 그리고, 발전기(10)에서 발생된 전기 에너지는 부하(90)를 비롯한 모터(20)로 공급된다. 여기서, 발전기(10)에서 발생된 전기 에너지를 모터(20)로 공급하는 라인을 제 1 공급선(12)이라 하고, 발전기(10)와 부하(90)를 연결하는 라인을 제 2 공급선(14)이라 한다.

제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)의 작동 관계를 개략적으로 설명하면, 모터(20)는 외부전원(60)으로부터 초기 전력을 공급받아 발전기(10)와 회전판(30)을 일정한 속도로 회전시키기 위한 초기 동력을 발전기(10)와 회전판(30)에 전달한다. 다음으로 스위치(62)를 올려 외부전원(60)을 차단한다. 하지만, 회전판(30)과 외부 자기력 인가수단(40)의 자기력의 상호 관계-같은 극끼리는 반발하는 현상-에 따른 맴돌이 현상에 의해 회전판(30)이 일정한 속도로 지속적으로 회전하기 때문에, 발전기(10)는 지속적으로 전기 에너지를 발생시킨다. 한편, 발전기(10)에서 발생되는 전기 에너지 중에서 일부는 제 1 공급선(12)을 따라서 모터(20)의 구동에 필요한 전기 에너지로 피드백되고, 나머지 전기 에너지는 부하(90) 예를 들어 전구, 냉장고, 선풍기와 같은 전기 제품에 제 2 공급선(14)을 따라서 공급되어 그 부하(90)가 지속적으로 작동될 수 있는 에너지원으로 사용된다. 즉, 종래기술에 따른 발전기는 외부전원을 차단하게 되면 전기 에너지 발생을 중단하는 데 반하여, 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)는 외부전원(60)으로부터 초기 전력을 공급받은 후에 외부전원(60)을 차단하더라도 지속적으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 지속적인 전기 에너지의 발생의 구현은 자기력에서 비롯하며, 이를 구현하는 회전판(30)과 외부 자기력 인가수단(40)에 대하여 아래에서 상술하겠다.

따라서, 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)는, 외부전원(60)이 차단된 상태에서, 피드백된 전기 에너지에 의해 모터(20)는 발전기(10)를 계속 구동시킬 수 있다. 외부 자기력 인가수단(40)은 회전축(50)과 연결된 회전판(30)의 회전력을 일정한 수준으로 유지시켜 주고 또한 모터(20)에 걸리는 부하가 일정 수치 이하의 값을 유지하도록 하는 역할을 한다.

제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)를 도 2 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명하겠다. 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)는 상하로 돌출된 회전축(50)을 갖는 발전기(10)와, 발전기(10) 하부로 돌출된 회전축(50)에 연결된 모터(20)와, 발전기(10) 상부로 돌출된 회전축(50)에 연결된 회전판(30) 및 발전기(10), 모터(20), 회전판(30)을 둘러싸는 사각틀(70)의 상부의 모서리 네곳에 설치되는 외부 자기력 인가수단(40)을 포함한다. 외부 자기력 인가수단(40)은 회전판(30)의 측면을 향하도록 설치된다.

발전기(10)는 내부에 회전축(50)을 갖는 회전자(도시되지 않음)를 포함하며, 통상적인 발전기와 동일한 구조를 갖기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 회전축(50)의 하단에는 모터(20)가 연결되고, 상단에는 회전판(30)이 고정 부착된다. 도시되지는 않았지만, 발전기(10)는 사각틀(70)과 같은 고정부재에 고정된다. 그리고, 발전기(10)로 초전도체로 이루어진 초전도 발전기를 사용할 수 있다.

모터(20)는 외부전원(도시안됨)으로부터 전원을 공급받아 발전기(10)와 회전판(30)을 일정한 속도로 회전시키기 위한 초기 동력을 전달하는 기계적 에너지 발생수단으로서, 바닥면에 지지된다. 외부전원으로는 밧데리, 일반전기 등을 사용할 수 있고, 손에 의한 힘(손으로 돌리는 방법)을 사용할 수도 있다. 제 1 실시예에 모터(20)는 약 60W의 구동력을 갖는 모터가 사용된다. 그리고, 모터(20)로 초전도체로 이루어진 초전도 모터를 사용할 수 있다.

한편, 제 1 실시예에서는 발전기(10)와 모터(20)가 개별적으로 설치되어 있지만, 발전기(10)와 모터(20)를 일체로 형성되더라도 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나는 것은 아니다.

회전판(30)과 외부 자기력 인가수단(40)은 발전기(10)의 회전축(50)의 상단에 설치되어 발전기(10)에 회전력을 지속적으로 인가하는 수단으로서, 먼저 회전판(30)은 소정의 두께를 갖는 원판 형태의 회전판 본체(32)와, 회전판 본체(32)의 가장자리 둘레에 수직으로 장착된 복수개의 제 1 영구자석(34)으로 구성된다. 외부 자기력 인가수단(40)은 제 1 영구자석(34)들과 반발력을 일으키도록 하는 복수개의 제 2 영구자석(42)을 포함한다. 제 2 영구자석(42)의 자기력을 강화시키기 위한 자력강화 철편(44)이 제 2 영구자석(42)을 둘러싸고 있다. 자력강화 철편(44)으로는 자기 전도성이 양호한 금속을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이 외부 자기력 인가수단(40)을 설치하는 이유는, 회전판(30)의 제 1 영구자석(34)과 외부 자기력 인가수단(40)의 제 2 영구자석(42)의 사이의 척력에 의한 회전판(30)의 원활한 회전을 구현하기 위해서이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전판(30)을 반시계 방향으로 회전시키고자 할 경우에, 회전판(30)의 회전 방향에 반대되는 방향 즉, 시계 방향을 따라서 자기장이 형성되도록 제 1 영구자석(34)을 회전판 본체(32)에 장착한다. 그리고, 외부 자기력 인가수단(40)의 자기장은 제 1 영구자석(34)의 자기장에 반발할 수 있도록 대향되게 설치한다. 즉, 외부 자기력 인가수단(40)의 자속이 반시계 방향을 향하고, 회전판(30)의 측면을 비스딤하게 향하게 설치한다.

먼저, 제 1 영구자석(34)들이 시계 방향을 따라서 자기장을 형성하도록 하기 위해서, 외부 자기력 인가수단(40)의 자속이 인가되는 부분을 제외한 제 1 영구자석(34)의 외주면은 자기차단 홀더(36)로 덮여진다. 자기차단 홀더(36)는 제 2 영구자석(42)에 제 1 영구자석(34)이 근접할 때 발생하는 반발력을 약화시킨다. 즉, 외부 자기력 인가수단(40)은 회전판(30)이 회전하는 방향으로 자속을 인가하기 때문에, 외부 자기력 인가수단(40)을 지나 멀어지는 제 1 영구자석(34)의 외주면과는 척력으로 반발할 수 있도록 개방시켜 놓고, 외부 자기력 인가수단(40)에 근접하는 제 1 영구자석(34)의 외주면과는 척력으로 반발하는 것을 최소화할 수 있도록 자기차단 홀더(36)를 설치하여 회전판(30)의 원활한 회전을 가능하게 한다.

외부 자기력 인가수단(40)들이 반시계 방향을 따라서 자기장을 형성하도록 하기 위해서, 외부 자기력 인가수단(40)은 회전판(30)의 중심축에서 약간 빗겨진 방향을 향하도록 설치된다. 외부 자기력 인가수단(40)은 회전판(30)의 측면 하단부에 위치하며, 상하로 0도 내지 90 도 사이의 경사각과, 좌우 0도 내지 45도 사이의 각도(b)를 이루도록 설치하는 것이 바람직하다. 물론, 제 1 영구자석(34)과 제 2 영구자석(42)의 서로 가까운 쪽의 극성이 동일하게 설치된다.

한편, 외부 자기력 인가수단(40)은 회전판(30)의 측면의 하단부에 위치하기 때문에, 도 4에 도시된 바와 같이 자기차단 홀더(36)는 제 1 영구자석(34)의 하단부를 제외한 제 1 영구자석(34)의 전면을 덮고 있는 형상을 갖는다. 즉, 자기차단 홀더(36)는 회전판(30)에 매입된 제 1 영구자석(34)이 회전할 때 제 2 영구자석(42)에 접근하는 쪽의 제 1 영구자석(34)의 하단부의 절반을 덮고 있다. 이러한 자기차단 홀더(36)는 제 1 영구자석(34)의 자기장의 세기를 약화시키기 위한 것으로 반자성체와 같은 자기장 차단 성능이 우수한 물질로 형성된다. 예를 들어 Bi, C, Si, Ag, Pb, Zn, S, Cu와 같은 반자성체를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 자기차단 홀더(36)를 이용하면 회전판(30)의 회전시 반발력이 감소되어 회전력이 증대된다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자기차단 홀더(36)는 반원형편 모양을 하고 있으나, 사용되는 자석의 모양에 따라 "ㄷ"자형 등 여러 가지 모양으로 변형될 수 있다.

회전판(30)에 대해서 좀더 상세히 설명하면, 회전판 본체(32)는 플라스틱, 알루미늄 또는 목재 등과 같은 반자성체로 제조되며, 제 1 영구자석(34)이 장착될 수 있는 다수개의 홈(38)이 자장자리 둘레에 수직으로 형성되어 있다. 특히, 홈(38)들은 회전축(50)을 중심으로 동일한 거리(r)와 간격(a)이 유지되도록 형성된다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 9개의 홈(38)을 회전판 본체(32)에 형성하는 경우, 회전축(50)을 중심으로 360도를 9등분한 각도 즉 40도(a)씩 되는 지점에 홈(38)을 형성한다. 즉 n개(n: 자연수)의 홈을 형성하는 경우, 360/n도씩 되는 회전판 본체의 가장자리 둘레에 홈을 형성한다. 회전판 본체(32)의 홈(38)에 각기 삽입되는 제 1 영구자석(34)은 원기둥 형태를 가지며, 제 1 영구자석(34)의 외주면의 일부분을 자기차단 홀더(36)가 덮고 있다. 한편, 도 3은 외부 자기력 인가수단(40)과 제 1 영구자석(34) 사이의 상호관계를 나타내기 위하여, 제 1 영구자석(34)의 하단부가 도시될 수 있도록 나타낸 평면단도이다.

그리고, 외부 자기력 인가수단(40)은 회전판(30) 둘레의 사각틀(70) 상단의 모서리 설치되며, 각 모서리는 회전축(50)을 중심으로 동일한 간격의 지점에 설치된다. 한편, 제 1 실시예에서는 사각틀(70)에 외부 자기력 인가수단(40)이 설치된 상태를 예를 들어 설명하였지만, 원형틀의 상단부에 제 1 실시예에서와 같이 4개의 외부 자기력 인가수단을 설치하더라도 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나는 것은 아니다. 또한, 회전판 둘레에 동일한 간격으로 외부 자기력 인가수단을 설치한다면, 4개 또는 그 이상의 외부 자기력 인가수단을 설치할 수도 있다.

제 1 실시예에 따른 회전판(30)은, 지름이 약 25cm이고 두께가 5cm인 원판형으로 그 재질은 플라스틱이다. 회전판(30) 및 외부 자기력 인가수단(40)에 사용되는 제 1 및 제 2 영구자석(34, 42)은 약 25Ф의 지름을 갖는 희토륨계의 Nd 자석이 사용된다. 한편, 회전판 본체(32)의 두께는 필요에 따라－발전기의 용량 증감에 따라서－증감될 수 있으며, 제 1 실시예에 사용되는 제 1 및 제 2 영구자석(34, 42)은 초전도체로 이루어진 초전도 자석으로 대체될 수도 있다.

또한, 제 1 영구자석(34)의 수와 외부 자기력 인가수단(40)의 수는 필요에 따라 적절하게 증감시킬 수 있다. 아울러, 제 1 실시예에서는 제 1 영구자석(34)과 외부 자기력 인가수단(40) 사이의 반발력을 극대화하기 위해서 제 1 영구자석(34)은 홀수개(9개), 외부 자기력 인가수단(40)은 짝수개(4개)를 갖추고 있지만, 양자를 모두 짝수개로 하거나 또는 홀수개로 하는 것도 가능하다.

이와 같은 구조를 갖는 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)의 작동 관계를 구체적으로 설명하면, 먼저 외부전원으로부터 초기 동력원을 60 W의 구동력을 갖는 모터(20)를 통해 기계적 에너지를 공급받아 발전기(10) 내부의 회전자가 회전하게 된다. 그 결과, 발전기의 회전축(50)과 고정 연결된 회전판(30)이 회전하게 된다. 그 후, 발전기(10)가 일정한 속도로 정상 동작되면서 정격 출력인 3KW의 전력을 출력하게 되면 모터(20)에 공급되는 외부전원을 차단한다. 즉, 회전판(30)이 일단 초기 동력에 의해 회전하게 되면, 회전판(30)은 그 내부에 장착되어 있는 제 1 영구자석(34)과 외부 자기력 인가수단(40) 내의 제 2 영구자석(42) 간의 반발력으로 인한 맴돌이 현상이 일어나 회전판(30)은 계속 회전하게 된다. 회전판(30)이 계속 회전함에 따라 발전기(10)는 외부 동력을 계속 인가하지 않더라도 구동되어 전기 에너지를 계속 발생시킨다. 따라서, 발전기(10)에서 발생되는 전력 중의 일부 즉 60W는 모터(20)의 구동에 필요한 전력을 공급하기 위해 제 1 공급선을 통하여 모터(20)에 피드백된다. 피드백된 60W의 전력에 의해 모터(20)는 외부전원과 차단된 상태에서도 발전기(10)를 계속 구동시킨다. 발전기(10)의 출력 중 모터(20)에 피드백된 전력 이외의 나머지 전력 즉, 2.94KW의 전력은 제 2 공급선을 통하여 부하에 공급되어 그 부하가 지속적으로 작동될 수 있는 에너지원으로 사용된다. 또한, 회전판(30)은 맴돌이 현상에 의해 발전기(10)의 회전자를 회전시키므로, 회전판(30)은 발전기(10)를 구동하기 위한 모터(20)에 걸리는 부하가 일정 수치 이하의 값을 유지하도록 하는 역할을 한다.

그러나, 일반적으로 회전판(30)이 회전할 때 기계적인 마찰에 의한 마찰 손실이 부하의 크기에 따라 변화되는 가변 손실 등을 포함하여 여러 가지 형태의 손실이 발생할 수 있다. 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)는 이러한 손실을 고려하더라도 회전판(30)의 회전력으로 이들 손실을 충분히 상쇄시켜 회전판(30)을 일정한 r.p.m으로 계속 구동시킬 수 있음으로 부하에 계속적인 에너지 공급이 가능하다.

한편, 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)는 회전판(30)이 반시계 방향으로 회전하는 예가 개시되어 있지만, 반대로 회전판을 시계 방향으로 회전시키고 할 경우에, 전술된 설치 방법과 반대되는 방법으로 설치하거나, 제 1 영구자석이 형성하는 자기장의 극성과 외부 자기력 인가수단이 형성하는 자기장의 극성을 다르게 하면 된다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자력 발전기(200)를 나타낸 사시도이다. 도 6을 참조하면, 제 2 실시예에 따른 자력 발전기(200)는 회전판(130)을 중심으로 상부에는 모터(120)가 하부에는 발전기(110)가 회전축(150)으로 결합된 구성을 제외하면 제 1 실시예에 따른 자력 발전기(100)와 동일한 구성을 갖기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 물론, 회전판(130) 주위에 외부 자기력 인가수단(140)이 설치된다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자력 발전기(300)의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자력 발전기를 나타낸 사시도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제 3 실시예에 따른 자력 발전기(300)는 제 2 실시예에 따른 자력 발전기(200)와 동일하게 회전판(230)을 중심으로 상부에는 모터(220)가 하부에는 발전기(210)가 결합된 구성을 갖지만, 제 3 실시예에 따른 자력 발전기(300)는 회전판(230)과 발전기(210), 회전판(230)과 모터(220)가 풀리(282)와 벨트(284)로 연결된 구성을 갖는다. 초기 동력원을 공급하는 외부전원(260)이 스위치(262)를 매개로 모터(220)에 연결되어 있다. 회전판(230)에 자기력을 인가하는 외부 자기력 인가수단(240)이 회전판(230) 주위에 설치된다. 그리고, 발전기(210)에서 발생된 전기 에너지는 모터(220)를 비롯한 부하(290)로 공급된다.

좀더 상세히 설명하면, 회전판(230)의 중심을 관통하여 회전축(232)이 결합되어 있다. 회전판의 회전축(232)에 평행하게 모터(220)의 회전축(222)과 발전기(210)의 회전축(212)을 설치하되, 모터의 회전축(222)과 발전기의 회전축(212)이 반대 방향을 향할 수 있도록 설치한다. 회전판의 회전축(232)의 양단과, 그에 대응되는 발전기(210) 및 모터(220)의 회전축(212, 222)의 일단에 풀리(282)를 설치하고, 대응되는 풀리(282)는 벨트(284)로 연결되어 구동력을 전달한다.

한편, 제 3 실시예에 따른 자기 발전기(300)는 풀리(282)와 벨트(284)로 구동력을 전달하는 것을 제외하면, 제 1 및 제 2 실시예에 따른 자기 발전기(100, 200)와 구동 원리와 동일하다. 즉, 외부전원(260)으로부터 초기 동력원을 제공받아 회전판(230)을 회전시킨 이후에, 회전판(230)과 외부 자기력 인가수단(240) 사이의 상호 작용에 의해 회전판(230)이 지속적인 회전력을 제공하여, 이 회전력으로 발전기(210)는 전력을 발생시켜, 모터(220) 및 부하(290)에 지속적인 전기 에너지를 공급한다.

본 발명에 있어서, 그밖에 여러 가지 변형예가 가능한 것은 말할 것도 없다. 예를 들면, 제 2 및 제 3 실시예에서는 회전판 상부에 모터를 하부에 발전기를 배치시켰지만, 반대로 배치시켜 자기 발전기를 구현할 수 있다. 또는, 제 1 실시예에서와 같이 회전판, 발전기, 모터 순으로 배치할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에 존재하는 변형예는, 모두 특허청구범위에 포함되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자력 발전기는 초기에 외부 동력을 공급한 후, 이를 차단하더라도 계속적인 전기 에너지를 공급할 수 있는 발전기로서, 본 발명의 원리를 이용하여 필요에 따라 영구자석의 수나 세기를 변화시켜 많은 양의 전력을 필요로 하는 오토바이, 전기 자동차, 또는 비행기 등은 물론 공장 등에서의 전력 공급 장치로 사용될 수 있다. 따라서, 간편하면서도 경제적인 대체 에너지원으로 사용될 수 있다. 아울러, 본 발명은 자력을 이용한 전기 에너지를 사용하므로 자동차를 사용하거나 공장을 가동하거나 또는 원자력 발전 등에 따라 필연적으로 발생되는 공해 문제를 완전히 해소할 수 있는 장점도 있다.

Claims (20)

1. 자력 발전기에 있어서,

   (a) 전기 에너지 발생수단;

   (b) 상기 전기 에너지 발생수단의 한쪽 측면에 고정 연결된 회전수단으로, 상기 회전수단의 회전 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하는 회전수단;

   (c) 상기 전기 에너지 발생수단의 한쪽 측면에 연결되어 상기 전기 에너지 발생수단과 회전수단을 구동시키기 위한 기계적 에너지 발생수단; 및

   (d) 상기 회전수단과 대향 및 이격하여 위치하고 상기 회전수단이 형성하는 자기장의 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하여 상기 회전수단을 회전시키는 외부 자기력 인가수단;을 포함하고,

   상기 회전수단과 외부 자기력 인가수단의 상호작용에 의한 자력의 반발력이 맴돌이 현상을 일으키며, 이것에 의해 상기 전기 에너지 발생수단이 외부 동력원으로부터의 지속적인 에너지 공급이 없이도 전기 에너지를 지속적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전기 에너지 발생수단은 회전자를 포함하고, 상기 기계적 에너지 발생수단은 상기 회전자의 회전축의 한쪽 방향으로 연결되며, 상기 회전수단은 상기 회전자의 회전축의 반대 방향으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
3. 자력 발전기에 있어서,

   (a) 회전수단으로, 상기 회전수단의 회전 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하는 회전수단;

   (b) 상기 회전수단의 한쪽 측면에 연결된 전기 에너지 발생수단과;

   (c) 상기 회전수단의 다른쪽 측면에 연결되어 상기 전기 에너지 발생수단과 회전수단을 구동시키기 위한 기계적 에너지 발생수단; 및

   (d) 상기 회전수단과 대향 및 이격하여 위치하고 상기 회전수단이 형성하는 자기장의 방향에 반대되는 방향을 따라서 자기장을 형성하여 상기 회전수단을 회전시키는 외부 자기력 인가수단을 포함하고,

   상기 회전수단과 외부 자기력 인가수단의 상호작용에 의한 자력의 반발력이 맴돌이 현상을 일으키며, 이것에 의해 상기 전기 에너지 발생수단이 외부 동력원으로부터의 지속적인 에너지 공급이 없이도 전기 에너지를 지속적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 회전수단을 중심으로 상기 전기 에너지 발생수단과 기계적 에너지 발생수단이 회전축으로 직접 연결된 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
5. 제 3항에 있어서, 상기 회전수단을 중심으로 상기 전기 에너지 발생수단과 기계적 에너지 발생수단은 풀리와 벨트의 결합에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
6. 제 5항에 있어서, 상기 회전수단의 중심을 관통하여 회전축이 결합되고, 상기 회전수단의 회전축에 평행하게 상기 기계적 에너지 발생수단의 회전축과 상기 전기 에너지 발생수단의 회전축이 설치되며, 상기 기계적 에너지 발생수단의 회전축과 전기 에너지 발생수단의 회전축이 반대 방향을 향할 수 있도록 설치되며, 상기 회전수단의 회전축의 양단과, 그에 대응되는 기계적 에너지 발생수단 및 전기 에너지 발생수단의 회전축의 일단에 풀리가 설치하고, 대응되는 풀리는 벨트로 연결되는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 스위치를 매개로 상기 기계적 에너지 발생수단에 연결되어 상기 기계적 에너지 발생수단에 초기 동력원을 제공하는 외부전원;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
8. 제 7항에 있어서, 상기 외부전원으로부터 초기 동력원이 공급되고 나서 상기 스위치를 차단한 이후에 상기 기계적 에너지 발생수단이 계속 구동될 수 있도록, 상기 전기 에너지 발생수단에서 발생된 전기 에너지의 일부를 상기 기계적 에너지 발생수단으로 공급하는 제 1 공급선과, 그 외 전기 에너지를 부하에 제공하는 제 2 공급선을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
9. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 전기 에너지 발생 수단은 발전기이고, 상기 기계적 에너지 발생수단은 모터이며, 상기 회전수단은 회전판임을 특징으로 하는 자력 발전기.
10. 제 9항에 있어서, 상기 회전판은 소정의 두께를 갖는 원판 형태의 회전판 본체와, 상기 회전판 본체의 가장자리 둘레에 수직으로 장착된 복수개의 제 1 영구자석으로 구성되고, 상기 외부 자기력 인가수단은 상기 회전판 본체의 측면 둘레에 배치되며, 상기 제 1 영구자석들과 반발력을 일으키도록 하는 복수개의 제 2 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 영구자석들은 상기 회전판 본체에 결합된 상기 회전축을 중심으로 동일한 거리와 간격이 유지되도록 상기 회전판 본체에 장착되며, 상기 외부 자기력 인가수단은 상기 회전판의 측면 하단부에 위치하며, 상기 외부 자기력 인가수단에서 상기 회전판으로 인가되는 자속이 상기 회전판의 회전축에서 약간 빗겨진 방향으로 인가될 수 있도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
12. 제 11항에 있어서, 상기 외부 자기력 인가수단은 상기 회전판 본체에 결합된 회전축을 중심으로 상하로 0도 내지 90도 사이의 경사각과, 좌우 0도 내지 45도 사이의 각도를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
13. 제 11항에 있어서, 상기 회전판이 회전할 때, 상기 외부 자기력 인가수단에 근접하는 제 1 영구자석과의 반발을 억제하고, 상기 외부 자기력 인가수단을 지나 멀어지는 제 1 영구자석과는 척력으로 반발할 수 있도록, 상기 외부 자기력 인가수단에 근접하는 제 1 영구자석의 외주면 부분은 자기차단 홀더로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
14. 제 13항에 있어서, 상기 자기차단 홀더는 반자성체 물질을 특징으로 하는 자력 발전기.
15. 제 10항에 있어서, 상기 2 영구자석의 외주면에는 자력 강화 철편이 부착된 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
16. 제 15항에 있어서, 상기 자력강화 철편은 양호한 자기 전도성을 갖는 금속인 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
17. 제 10항에 있어서, 상기 회전판 본체은 반자성체인 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
18. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 영구자석은 희토륨계 자석 또는 초전도체 자석인 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
19. 제 9항에 있어서, 상기 발전기와 상기 모터는 초전도체로 이루어진 초전도 발전기 및 초전도 모터인 것을 특징으로 하는 자력 발전기.
20. 제 9항에 있어서, 상기 발전기와 모터가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 자력 발전기.