KR20030095842A - 영구자석을 이용한 토오크 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석의 세기에 의존하여 회전 운동을 하는 구동장치들의 토오크를 제어할 수 있는 토오크 전달장치에 관한 것이다.

현재 자석을 구동장치의 동력전달로 활용하는 방법은 출원된 바 없는 것으로 다만 자석들의 조합 방법으로 다른 에너지를 전기 에너지로 또는 전기 에너지를 다른 에너지로 변환하는 방법만 있었다.

본 발명의 토오크 전달장치는 원동기에서 나온 회전 운동을 간단한 구조로 제어하는 회전장치이며, 운전중에는 회전하는 에너지의 공급이 계속될 수 있게 한장치이다.

이와 같은 본 발명이 가능할 수 있게 하기 위해서는 원통형 영구자석(내면 N극 외면 S극으로 착자)의 원형내 임의의 장소에 회전자 막대 영구 자석을 설치하여 고정자인 원통형 영구자석 내 벽면에서 나온 자력선과 회전자 영구자석의 끝 면에서 나온 자력선과의 작용에 의해 반발력이 발생되도록 함과 동시에 이 반발력이 토오크를 증폭해주는 작용으로 만들어지도록 하는 것이다.

Description

영구자석을 이용한 토오크 전달장치{Torque transmition device using permanet magnet}

본 발명은 토오크 전달장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명의 전달장치는 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 반발력 세기와 회전하는 막대 영구자석의 길이를 곱한 크기에 비례하여 토오크가 전달될 수 있도록 한 영구자석을 이용한 토오크 전달장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 토오크 전달장치는 고정되어 있는 원통형 영구자석(내 전벽면을 N극성으로 착자)과 원형 중심부근(중심점이 아닌 임의의 위치)에 설치한 회전자 막대 영구자석(회전자 막대 영구자석을 설치 할 때 편심축에 부착한 자극면을 S극성이 되게 하고 회전자 막대 영구자석의 N극성은 고정자 원통형 영구자석 내 벽면에 가깝게 되도록 설치한)은 상호 밀어내는 반발력의 세기와 회전자 막대(회전하는 막대 영구자석의 길이를 지렛대의 길이와 같은 이론으로 본다) 영구자석의 길이를 곱한 크기가 토오크를 증폭 전달시킬 수 있는 크기이므로 고정자 영구자석과 회전자 영구자석의 세기가 크면 토오크의 증폭도가 크게 될 것이며, 또한 회전자 막대 영구자석의 길이를 길게 하면 증폭도가 더욱 크게 된다.

영구자석은 단 한번에 에너지를 축적(착자 시키면)하면 자력의 세기가 변하지 않고(감자 현상이 거의 없는 것으로 과학 정보지는 말하고 있음) 자력의 에너지는 계속해서 분출될 수 있음으로 토오크의 증폭 작용도 계속 만들어지게 된다.

본 발명에서는 기술적인 이론 관계를 설명하기 위하여 편의적으로, 첫째, 원통형 영구자석(내부 전면을 N극성으로 하고, 외부 전면을 S극성으로 착자한 영구자석)의 안쪽 중심점에 설치한 축을 입력축 이라고 한다(상세히 설명하면 도 1의 부호 3과 같이 회전원판 중심점에 설치한 회전축으로 이 회전축은 외부에서 공급한 회전력을 받아 본 발명 토오크 전달장치의 회전부를 회전운전 하도록 한 축).

둘째, 원통형 영구자석의 안쪽 중심점을 벗어난 임의의 P점에 설치한 축을 편심축 이라고 한다(다시 말하면 도 1의 부호 4와 같이 축에 막대 영구자석을 고정시킨 후 회전 원판의 중심점이 아닌 임의의 P점에 설치한 축으로 회전 원판을 돌아가게 할 때 편심축은 작은 원을 그리면서 선회하도록 한 축).

셋째, 도 1의 부호 5와 같이 회전자 막대 영구자석과 함께 편심축에 설치한 암(arm)을 로커 암(rocker arm)이라고 한다.

넷째, 도 1의 부호 6과 같이 회전자 막대 영구자석의 N극쪽 로커 암(rocker arm)에 설치한 원통 기둥을 자력전달 핀(pin)이라 한다.

다섯째, 도 1의 부호 7과 같이 입력축과 같은 축심 위치가 되게 하면서 같은 방향이 되게 한 축으로 이 장치의 토오크를 부하에 전달하는 축을 종동축이라 한다.

여섯째, 도 1의 부호 8과 같이 자력전달 핀에 의해 종동축에 토오크를 전달하는 암(arm)을 슬라이딩 암(sliding arm)이라 한다.

따라서, 본 발명의 토오크 전달장치는 원동기에서 나온 회전 운동을 간단한 구조로 제어하는 회전장치로서 운전중에는 회전하는 에너지의 공급이 계속될 수 있게 한 장치를 제공함에 그 안출된 목적이 있다.

상기의 목적 달성을 위한 본 발명은 원통형 영구자석(내면 N극 외면 S극으로착자)의 원형내 임의의 장소에 회전자 막대 영구 자석을 설치하여 고정자인 원통형 영구자석 내 벽면에서 나온 자력선과 회전자 영구자석의 끝 면에서 나온 자력선과의 작용에 의해 반발력이 발생되도록 함과 동시에 이 반발력이 토오크를 증폭해주는 작용으로 만들어지도록 함에 있다.

도 1은 본 발명 전달장치의 전체 구성을 보인 사시도.

도 2는 본 발명 고정자 원통형 영구자석에 의한 자력선의 흐름도.

도 3은 본 발명 회전자 막대 영구자석의 사시도.

도 4는 본 발명 고정자 원통형 영구자석의 평면도.

도 5는 본 발명 원통형 영구자석의 평면 내부에 막대 영구자석을 접근 시켰을 때의 설명도.

도 6은 본 발명 원통형 영구자석 내 임의의 위치에 편심축을 설치하였을 때의 사시도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : 고정자 원통형 영구자석 2 : 회전자 막대 영구자석

3 : 입력축 4 : 편심축

5 : 로커 암(rockor arm) 6 : 자력전달 핀(pin)

7 : 종동축 8 : 슬라이딩 암(sliding arm)

본 발명의 토오크 전달장치에 대한 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명 전달장치의 전체 사시도이고, 도 2는 고정자 영구자석에 의한 자력선의 흐름도이며, 도 3은 회전자 영구자석의 사시도 및 도 4는 고정자 영구자석의 평면도이다.

또한, 도 5는 원통형 영구자석의 평면 내부에 막대 영구자석을 접근 시켰을 때이며, 도 6은 원통형 영구자석 내 임의의 위치에 편심축을 설치하였을 때를 도시한 것이다.

원통형 내부 전면을 N극성으로 하고 원통형 외부 전면을 S극성으로 하는 원통형 영구자석(1)의 자력선을 도시하면 도 2의 사시도와 같이 원통형 안 벽면에서 나온 자력선은 원통형 외 벽면으로 들어가는 자력선 루우프가 형성되는 상태를 만들게 된다.

앞에서 설명한 자력선을 도 4와 같이 평면도로 표시하면 자력선은 원통형 내 벽면에서 나와 원통형 중심점으로 향하는데, 이와 같은 형상을 자력선 방향 상태로 설명하면 내 벽면이 N극성이면 원통형의 중심은 S극성이라 할 수 있다.

앞에서 설명한 원통형 영구자석(1) 내부에 자력선이 집중적으로 형성되어 있는 상태에서 막대 영구자석(2)을 가까이 하면 도 5와 같이 막대 영구자석(2) S극성은 원통형 영구자석(1) 내 벽면 N극에 끌려가 붙으면서 막대 영구자석(2) N극성은 원통형 영구자석(1)의 중심점 방향 쪽으로 기울어진다. 이와 같은 이론을 응용하기 위해서 도 6과 같이 원통형 영구자석(1)의 중심점이 아닌 임의의 위치에(중심점이 아니면서 중심점에 가까운 위치점) 편심축(4)을 세우고, 또 막대 영구자석(2) S극성을 편심축(4)에 고정시켜 설치하면 편심축(4)에 설치한 막대 영구자석(2) S극성은 원통형 영구자석(1) 내 벽면 Q위치점(편심축이 놓여진 위치점에서 가장 가까운 원통형 영구자석 내 벽면 위치)의 방향으로 향하면서 막대 영구자석(2) N극성은 Q위치점 건너편 쪽으로(도 6에서 Q위치점과 편심축 설치점. 또 원통형 영구자석의 중심점. 이 3점이 일직선이 되게 하는 Q위치점의 건너편 쪽) 돌아가게 된다.

앞에 설명한 이론과 응용력을 발휘하고 기술적인 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 원통형 고정자 영구자석(1) 내에 도 1과 같은 원판을 설치하되, 원판의 중심 위치에 이 전달장치의 주인격인 입력축(3)을 설치하며, 또 원판의 중심점 이외의(원의 중심이 아닌 어느 한쪽으로 치우쳐 있는 임의의 위치) 위치점에 편심축(4)을 설치한다.

상기 편심축(4)에 회전자 막대 영구자석(2)을 고정시킬 때 도 1의 부호 4와 5번 같이 막대 영구자석(2)의 S극성이 편심축(4)에 부착되게 하고, 막대영구자석(2)의 N극성은 편심축(4)의 반대편 위치가 되도록 고정시킨다.

또한, 편심축(4)과 회전자 막대 영구자석(2)의 조합 상태를 안정하게 하기위해 도 1의 부호 5와 6번 같이 로커 암(5)을 부착 설치하며, 회전자 막대 영구자석(2) N극성 쪽이면서 로커 암(5) 끝 위치점에는 자력전달 핀(6)을 설치한다.

슬라이딩 암(8)과 종동축(7)은 자력전달 핀(6)으로부터 힘의 에너지를 전달받을 수 있는 관계를 갖도록 설치하는데, 앞에서 설명한 부분 장치들이 조합하여 조립된 토오크 전달장치의 입력축이 제 3의 구동하는 에너지원으로부터 에너지를 받게되면, 다시 말하여 작은 토오크의 원동기(또한 전동기)로부터 토오크 전달장치의 입력축(3)을 회전시켜 주면 토오크 전달장치의 원판은 원운동을 하면서 편심축(4)을 선회시킨다.

편심축(4)이 작은 원을 그리면서 선회하면 편심축(4)에 부착된 회전자 막대영구자석(2) N극성은 더욱 큰 선회를 하게 되는데, 회전자 막대 영구자석(2)이 선회하면서 공전하면 따라서 로커 암(5) 끝 부분에 설치된 자력전달 핀(6)이 선회하면서 공전하게 되고, 자력전달 핀(6)이 선회하면서 돌게 되면 슬라이딩 암(8)을 돌려주게 됨으로 따라서 종동축(7)이 회전하게 된다.

상기 이론에 합리적으로 조합 조립된 토오크 전달장치라면 입력축(3)을 회전시켜 토오크가 증폭된 종동축(7)이 돌면서 부하 [물 펌프의 런너(runner)] 를 더욱 힘차게 회전시킬 수 있게 된다는 것이다.

본 발명의 토오크 전달장치는 입력축(3)과 종동축(7)이 만드는 축심에서 약간의 거리가 있는 임의의 위치점에 편심축(4)을 설치 함으로서 입력축(3)이 회전운동을 하면 편심축(4)은 입력축(3)의 축심을 중심으로 선회하면서 공전하게 된다.

이러한 작용 상태에서 로커 암(5) 끝 부분 N극성(회전자 막대 영구자석의 N극성)은 고정자 원통형 영구자석(1) 내 벽면의 N극성이 밀어내는 작용력에 의해 회전자 막대 영구자석(2) N극성은 더욱 큰 원을 그리는 선회 운동을 하면서 공전하게 되며 이때 더욱 큰 공전이 행해진다는 것은 토오크가 증폭되어진 과정이라고 판단된다.

회전자 막대 영구자석(2) N극성 쪽에 설치한 자력전달 핀(6)은 슬라이딩 암(8)을 통해 종동축(7)에 토오크 에너지가 전달 되게 한다.

슬라이딩 암(8)의 길이가 길게 설계 될수록 토오크는 더욱 크게 증폭되어지는데, 이때 슬라이딩 암(8)의 베어링 부분에서는 부하에 의해 반발 토오크가 발생하면 토오크 증폭장치의 회전하는 부분에서 슬립이 생기면서 슬라이딩 암(8)의 베어링에서 충격을 흡수하므로 이 장치의 진동과 충격작용을 감소시키게 한다.

이러한 본 발명은 고정자 영구자석(1)과 회전자 영구자석(2)이 서로 반대 극성이 되게 하여 끌어당기는 작용을 받으면서 회전자 막대 영구자석(2)이 선회 운동을 하게 할 수도 있다.

본 발명 토오크 전달장치는 고정자와 회전자 모두 영구자석으로 제조되어 별도의 전원공급이 없어도(제 3의 에너지 공급이 없어도) 토오크는 항상 언제나 만들어질 수 있다.

단, 스스로 회전하는 능력이 없음으로 회전하는 에너지를 공급받아야 한다.

본 발명의 토오크 전달장치는 고정자와 회전자를 영구자석으로 하면서 같은 극성이 되게 하므로서 두 자극이 작용하는 미는 힘의 세기와 회전자 막대 자석의길이에 비례하여 증폭의 작용이 커질 수 있다.

디시 말하면 토오크 증폭 크기 = (자석의 반발력의 세기) × (회전자 막대 영구자석의 길이)의 관계식과 같은 값에 비례하는 크기로 커지게 된다.

또한, 본 발명 장치는 제작할 때 단 한번의 에너지 공급만으로 축적된(착자에 의한 영구자석의 세기는 변하지 않음) 에너지에 의하여 제 3의 에너지 공급이 없어도 이 장치가 손실될 때까지 회전하는 에너지가 창출될 수 있는 장치로서 그 실시적 가치는 매우 우수하다.

Claims (2)

1. 고정자와 회전자를 영구자석으로 구성하되, 고정자 영구자석과 회전자 영구자석이 상호 반발력을 유지할 수 있도록 같은 극성을 형성하고, 회전자 막대 영구자석이 부착되어 있는 편심축을 입력축과 종동축의 축심에서 약간 떨어진 임의의 위치점에 설치하여 입력축이 회전할 때 편심축은 작은 원을 그리면서 선회하며 공전할 수 있도록 함을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 토오크 전달장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 편심축과 종동축과의 사이에 슬라이딩 암을 설치하여 편심축의 선회에 따라 슬라이딩 암에 끼워진 베어링이 좌/우 이동하면서 구동될 수 있도록 함을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 토오크 전달장치.