KR20050080826A - 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 구동 장치에 관한 것이다.
본 발명에서는, 영구자석에 의한 자계와 코일 전류에 의한 전계에 의해 발생되는 힘으로 가동자를 직선 왕복운동시키고 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계를 구동하는 전자석 액츄에이터; 상기 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가져, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계; 상기 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치가 제공된다.

Description

구동 장치{Driving apparatus}
본 발명은 구동 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 구동 장치에 관한 것이다.
자동차, 모터 사이클, 선박, 급유식 컴프레서 등에서 사용되는 엔진과 같은 구동 장치는 가솔린, 디젤 또는 가스 등의 화석 연료를 사용함으로써, 연료의 연소에 따른 유해 가스 배출과 그에 따른 환경 오염, 그리고 소음 발생의 문제를 가지고 있다.
이를 해결하기 위한 방편으로, 예를 들어 축전지(배터리)의 전기를 이용하여 모터를 구동시키는 전기 자동차가 개발되었으나, 축전지의 사용시간(방전 가능 기간)이 짧아 장거리 운행에 적합치 않고, 축전지를 재충전하는 시간도 많이 소요되며, 모터의 힘과 속도에 한계가 있는 등 실용화에 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 구동 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는, 영구자석에 의한 자계와 코일 전류에 의한 전계에 의해 발생되는 힘으로 가동자를 직선이동시키고 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계를 구동하는 전자석 액츄에이터; 상기 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가져, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계; 상기 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치가 제공된다.
또한, 영구자석에 의한 자계와 코일 전류에 의한 전계에 의해 발생되는 힘으로 가동자를 직선이동시키며, 3개 이상 병렬적으로 설치되는 전자석 액츄에이터; 상기 각 전자석 액츄에이터의 가동자들의 일측에 연결되며, 상기 가동자들의 직선 왕복 운동을 회전운동으로 변환시켜 피구동계에 회전동력을 전달하는 크랭크 기구; 상기 각 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가져, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계; 상기 각 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 상기 각 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계; 및 상기 전원공급계로부터 상기 각각의 전자석 액츄에이터 코일에 전류가 순차적으로 공급하기 위한 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치가 제공된다.
상기와 같은 본 발명은, 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전기를 공급하여 힘과 속도가 향상된 가동자의 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 가동자의 기계적인 구동 동작에 의해 상기 전력발생계에서 별도의 전력을 생산하여 상기 축전지에 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 유해가스의 배출 문제가 없으며, 운전이 정숙한 구동 장치가 구현된다.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 전자석 액츄에이터는, 자성체로 이루어진 중공 원통형의 내통; 자성체로 이루어지며, 상기 내통과 동심을 이루어 상기 내통으로부터 반경 방향 외측으로 일정 간격을 유지하여 설치되는 외통; 각각 상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면에 접하여 서로 일정 간격을 유지하여 배치되는 원통형의 내,외측 영구자석; 자성체로 이루어져 상기 내통과 외통의 양측 단부를 막음하면서 자계의 흐름을 원활히 유도하는 제1,2단부판; 비자성체로 이루어지며, 상기 내측 영구자석과 외측 영구자석 사이에 축방향으로 직선 이동이 가능하게 설치되는 가동환; 상기 가동환의 일단부에 설치되는 코일; 상기 내통의 내측에 직선이동이 가능하게 설치됨과 동시에 그의 일단부가 상기 가동환의 타단부에 연결되어서 상기 가동환에 의해 축방향으로 직선 이동하여 실질적으로 상기 피구동계를 동작시키는 이동축을 포함한다.
또한, 상기 축전지는 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 상기 전원공급계의 역할을 겸하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계를 구비함으로써, 상기 전자석 액츄에이터의 가동자에 순차적인 양방향 작동력이 제공되도록 할 수 있다.
상기 크랭크 기구의 크랭크 축의 일단부에는 발전기가 구비되며, 상기 발전기에서 생성된 전력이 상기 축전지에 충전되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 피구동계는 차량, 모터 사이클, 또는 선박일 수 있다.
이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
첨부도면 도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동 장치가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구동 장치는, 전자석 액츄에이터(100), 전력발생계(200), 축전지(300) 및 전원공급계(도시생략)를 포함한다.
상기 전자석 액츄에이터(100)는 플레밍의 왼손 법칙에 의해 영구자석(130,132)에 의한 자계와 코일(170) 전류에 의한 전계에 의해 발생되는 힘으로 가동자(160)를 직선 왕복운동시키고, 상기 가동자(160)의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계(400)를 구동시킨다.
상기 전력발생계(200)는, 상기 전자석 액츄에이터(100)의 일측에 배치되는 코일 회로(210)를 포함하고, 상기 가동자(160)의 일단에 설치되는 영구자석(220)을 포함한다. 따라서, 상기 가동자(160)의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구자석(220)이 상기 코일 회로(210)의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로(210)에 기전력을 유도하게 된다.
상기 축전지(300)에는 상기 전력발생계(200)에서 생성된 전력이 축전된다. 도면에 도시된 예에 있어서, 상기 전력발생계(200)에서 생성된 전력은 캐패시터(310)를 통해 상기 축전지(300)에 축전된다. 상기 축전지(300)는 외부로부터 별도로 재충전이 가능한데, 상기 전력발생계(200)에서 생성된 전력이 축전되므로 축전지(300)의 시용시간 즉, 유효 방전시간을 연장시킬 수 있다.
상기 전원공급 계는, 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 공급하기 위한 것으로서, 상기 축전지(300)와 별도로 구비될 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 축전지(300)의 전력을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 축전지(300)는 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 공급하기 위한 전원공급계의 역할을 겸하여 수행하게 된다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 축전지(300)로부터 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계(500)를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 전류 제어계(500)는 상기 코일(170)에 인가되는 전류의 방향이 상기 전자석 액츄에이터(100)의 가동자(160)가 도면상 하단에 있을 때와 상단에 있을 때, 서로 반대방향으로 흐르도록 제어함으로써 상기 가동자(160)를 양방향으로 작동(왕복 이동)시킬 수 있게 된다.
이와는 달리, 상기 코일(170)에 흐르는 전류가 항상 한쪽 방향으로만 흐르도록 할 수도 있다. 이 경우에는 상기 가동자(160)를 한쪽 방향으로만 이동시키는 힘을 발생하게 된다. 가동자(160)를 반대쪽으로 이동시키기 위해서는 별도의 수단을 필요로 하게 된다.
상기 피구동계(400)는 본 발명에 따른 구동 장치를 통해 구동할 대상이 되는 것으로서, 상기 가동자(160)의 직선 왕복 운동을 그대로 받아 구동되거나 또는 가동자(160)의 직선 왕복 운동을 회전 운동 등, 다른 운동으로 변환시켜 구동할 수 있다.
도 1에는 매우 간단한 구조의 피구동계(400)에 대한 일례가 모식적으로 도시되어 있는 바, 예시된 피구동계(400)는 가동자(160)의 직선 왕복 운동에 의해 가동자(160) 단부의 피스톤(410)이 실린더(420)내에서 이동하여 공기를 압축시키는 압축실린더이다.
여기서, 상기 피구동계(400)인 압축실린더에는 피스톤(410)에 편향력을 제공하는 탄성수단(430)이 부가되어 있다. 이는, 상기 코일(170)에 흐르는 전류가 항상 한쪽 방향으로만 흐르도록 하여 상기 가동자(160)에 공기를 압축하는 방향으로만 작동력이 제공되는 경우, 공기를 압축한 이후 상기 탄성수단(430)에 의해 가동자(160)가 본래 위치로 복귀되도록 한 것을 예시하고 있는 것이다. 따라서, 상기 코일(170)에 전류가 흐르면 가동자(160)의 피스톤(410)이 상기 탄성수단(430)을 압축시키면서 하향 이동하여 공기를 압축.토출시키고, 다시 전류를 차단하면 상기 탄성수단(430)의 복원력에 의해 피스톤(410) 및 가동자(160)가 상승.복원하게 된다.
만일, 전술한 바와 같이, 상기 축전지(300)로부터 상기 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계(500)가 구비된 경우에는, 상기 가동자(160)의 피스톤(410)이 공기를 압축시킨 다음, 코일(170)에 흐르는 전류의 방향을 반대로 전환시키면 가동자(160)를 반대방향으로 이동시키는 힘이 작용하게 됨으로써, 가동자(160)를 복원시키기 위한 상기 탄성수단(430)과 같은 수단이 없어도 된다.
첨부도면 도 2a 및 도 2b는, 도 1의 전자석 액츄에이터 부분을 상세하게 나타내는 것으로서, 도 2a는 요부 확대 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 A-A 단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 전자석 액츄에이터(100)는, 자성체로 이루어져서 반경방향으로 서로 일정간격을 유지하여 동심으로 배치되는 내통(110)과 외통(120)이 구비된다.
영구자석은, 원통형의 내측 영구자석(130) 및 외측 영구자석(132)으로 이루어지며, 상기 내측 영구자석(130)은 상기 내통(110)의 외면에 접하여 설치되고, 상기 외측 영구자석(132)은 상기 외통(120)의 내면에 접하여 설치된다. 상기 내측 영구자석(130)과 외측 영구자석(132)은 다른 직경을 가지므로 반경방향으로 일정 간격을 유지하여 배치된다.
상기 내통(110)과 외통(120)의 양단부는 제1,2단부판(140,150)으로 막음된다. 상기 제1,2단부판(140,150)은 상기 내통(110)과 외통(120)에 용접등의 방법으로 결합된다. 이러한 제1,2단부판(140,150)은 자성체로 이루어져서 상기 내통(110)과 외통(120) 사이에 자계가 원활히 흐를 수 있도록 유도하는 역할을 한다.
상기 가동자(160)는, 가동환(162), 연결축(164), 연결판(166) 및 이동축(168)을 포함한다.
상기 가동환(162)은, 비자성체로 이루어지며, 상기 내측 영구자석(130)과 외측 영구자석(132) 사이에 축방향으로 직선 이동이 가능하게 설치된다.
상기 연결축(164)은 상기 가동환(162)으로부터 수개가 연장되어 상기 제1단부판(140)을 통과한다.
상기 연결판(166)은 상기 연결축(164)들의 단부를 연결한다.
상기 이동축(168)은, 상기 연결판(166)의 중앙으로부터 연장되며, 상기 내통(110)의 내측에 직선이동이 가능하게 설치된다. 따라서, 상기 이동축(168)은 상기 가동환(162)의 운동에 의해 축방향으로 직선 이동하여 실질적으로 상기 피구동계(400)를 동작시킨다.
또, 상기한 연결판(166)에는 상기한 전력발생계(200)의 영구자석(220)이 설치된다.
그리고, 상기 가동환(162)의 일단부에는 코일(170)이 설치되어 있다.
이와 같은 본 발명의 구동 장치에 있어서, 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류제어계(500)를 통하여 전류를 인가하면, 상기 영구자석(130,132)에 의한 자계와 코일(170)의 전계에 의해 코일(170)에 축방향으로 이동되려는 힘이 작용하고, 그에 따라 코일(170)이 가동환(162)과 함께 축방향으로 이동된다.
예를들어, 상기 코일(170)에 도 2a의 좌측에 도시된 도면과 같은 방향으로 전류를 흘려주면 코일(170)이 상승되는 방향으로 힘을 받게 되어 코일(170) 및 가동자(160)가 축방향으로 상승된다. 또한, 상기 가동자(160)가 상승된 상태에서 전술한 방향의 반대방향으로 전류를 흘려주면, 도 2a의 우측에 도시된 도면에서 보는 바와 같이, 코일(170)이 상승되는 방향으로 힘을 받게 되어 코일(170) 및 가동자(160)가 축방향으로 하강된다.
상기와 같이 가동자(160)가 축방향으로 왕복운동함에 따라 가동자(160)의 이동축(168)에 연결된 피구동계(400)가 동작되는 한편, 가동자(160)의 연결판(166)에 설치된 영구자석(220)이 코일회로(210) 내부를 왕복하므로 코일회로(210)에는 큰 기전력이 유도된다.
상기 코일회로(220)에 유도된 기전력은 캐패시터(310)를 거쳐 축전지(300)에 충전되고, 축전지(300)의 전력은 상기 코일(170)에 공급된다.
이와 같이, 본 발명의 구동 장치에 있어서는, 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 의한 가동자(160)의 운동으로 피구동계(400)를 동작시키는 한편, 전력발생계(200)를 통해 전력을 생산하여 이를 축전할 수 있으므로, 에너지 효율이 향상되고 축전지(300)의 사용시간을 획기적으로 연장시킬 수 있게 된다. 그에 따라, 축전지(300)의 재충전 간격이 넓어져서 축전지(300)를 자주 재충전해 주지 않아도 된다.
첨부도면 도 3은 본 발명의 구동 장치를 차량이나 선박 등의 엔진 대용으로 적용한 예를 나타낸다. 즉, 차량이나 선박이 전술한 피구동계(400)인 경우를 나타내는 것이다.
도 3에 도시된 예에서는, 전자석 액츄에이터(100)와 전력발생계(200)가 3개이상 병렬적으로 설치된다. 이와 같이, 병렬적으로 설치된 각 전자석 액츄에이터(100)의 가동자(160)들은 크랭크 기구(600)에 연결됨으로써, 상기 크랭크 기구(600)에 의해 가동자(160)들의 직선 왕복 운동이 회전운동으로 변환되어 피구동계에 회전동력을 전달하게 된다.
도 3에 도시된 예에서, 상기 크랭크 기구(600)는 구체적으로, 크랭크축(610), 그리고 상기 크랭크축(610)과 상기 가동자(160)의 이동축(168)을 연결하는 컨넥팅 로드(620)를 포함한다.
상기 크랭크축(610)은 자동차의 바퀴 또는 선박의 스크류에 동력연결된 플라이휠(630)을 회전구동시키거나 직접 동력전달장치에 연결되게 된다.
이와 같이 3개 이상의 구동 장치를 크랭크기구(600)로써 연결하는 경우에는, 상기 가동자(160)에 일방향의 작동력만이 제공되어도 좋다. 즉, 도 3에서 가동자(160)가 상승되는 방향(컨넥팅 로드(620)를 끌어당기는 방향)으로만 힘이 작용되도록 하여도 되고, 그렇지 않으면 하강되는 방향(컨넥팅 로드(620)를 미는 방향)으로만 힘이 작용되도록 하여도 된다. 예를들면, 일반적인 엔진에서 실린더의 폭발행정에 대응하여 순차적으로 전류를 인가하는 방식과 같이 코일(170)에 순차적으로 전류를 인가하면 각각의 전자석 액츄에이터(100)의 가동자(160)가 크랭크축(610)에 순차적으로 힘을 가하게 된다. 상기한 코일(170)에 전류를 인가하는 시점은 가동자(160)가 행정의 상사점 또는 하사점에 있을 때 인가하며, 크랭크축의 배열 각도(예, 120도 각도 3개, 180도 각도 4개, 90도 각도 4개 등)에 따라서 한 번에 하나의 코일(170)에, 또는 한 번에 두 개 이상의 코일(170)에 전류를 인가할 수도 있다.
도 3에 있어서, 분배기(510, Distributor)는 축전지(300)로부터 상기 각각의 코일(170)에 순차적으로 전류를 인가하는 역할을 수행한다. 예를들어, 제1,4번째 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 동시에 전류를 인가하고, 다시 제2,3번째 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 인가할 수 있고, 그렇지 않으면 제1번째→제3번째→제4번째→제2번째 등의 순서로 일회에 하나의 전자석 액츄에이터(100)의 코일(170)에 전류를 인가할 수도 있는 등, 다양한 방법으로 적용할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 상기 크랭크 기구(600)의 크랭크 축(610) 일단부에 발전기(640)를 더 구비할 수도 있다.
상기 발전기(640)에서 발전된 전력은 상기 캐패시터(310)를 통하여 상기 축전지(300)에 충전되게 된다.
상기 전자석 액츄에이터(100)에 의해 차량 등 피구동계(400)를 구동하는 힘에 비해, 상기 전력발생계(200)의 영구자석(220)을 움직이는데 필요한 힘 및 상기 발전기(640)를 구동하는데 소요되는 힘은 매우 미미하다고 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 매우 적은 힘에 의해 큰 전력을 생산할 수 있는 구조를 가지므로 에너지 효율을 극대화 할 수 있다.
한편, 종래의 전기 차량에서는 배터리의 전력을 이용하여 모터를 구동시키고, 모터의 회전에 의해 바퀴를 회전시키는 원리를 가지고 있다.
상기 모터는 코일에 전류를 흘려 자계를 형성하며, 자계의 극성으로 회전자와 고정자 사이의 반 극성의 힘으로 회전자를 회전시키는 원리를 가진다.
예컨대, 차량 등의 피구동계를 구동하기 위하여는 회전운동을 이끌어내야 하는데, 상기한 모터는 회전자의 회전운동을 직접 이끌어 낼 수 있는 장점이 있다.
반면에, 모터는 고정자와 회전자가 자계가 흐를 수 있도록 자성체로 이루어져야 할 뿐만 아니라, 자성체들이 어느 정도 자기화가 진행되면 그 이상 전류를 세게 해도 자기화가 진행되지 않는 '자기포화상태'에 이르게 되고, 자기포화상태에서는 전류를 계속해서 증가시켜도 일정 한도 이상의 힘을 얻을 수가 없다. 따라서, 종래의 전기 자동차는 가솔린이나 디젤 연료를 사용하는 내연기관에 비해 견인력과 등판능력이 많이 떨어지며 속도도 낮을 수 밖에 없었다.
상기와 같이 더 큰 힘과 더 큰 속도를 얻기 위해서는 자성체의 포화문제를 해결하여야 하고, 그러기 위해서는 자성체의 크기가 커져야 하기 때문에 모터의 크기는 차량이나 선박에 탑재할 수 없을 정도로 훨씬 커져야 하고 무게 또한 훨씬 무거워지게 된다. 즉, 최적화라는 측면에 있어서, 기존의 모터는 힘과 속도에 한계가 있는 것이다.
그러나, 본 발명에 따른 전자석 액츄에이터(100)는 자계가 형성되어 있는 공간에 전류를 직각방향으로 흘려주어 힘 즉, F = INT (J TIMES B)d upsilon(J:전류의 세기, B:자계의 세기)를 얻는 원리를 가진다.
즉, 본 발명의 전자석 액츄에이터(100)는, 전계와 자계에서 발생되는 힘을 이용하게 되므로, 영구자석에 의한 자계는 전술한 바와 같이 자성체의 포화 문제가 발생하지만, 본 발명의 전자석 액츄에이터(100)는 코일(170)에 흘려주는 전류의 양이 바로 힘으로 전환되는 시스템이므로, 코일(170)에 전류를 많이 흘려주면, 그 만큼 큰 힘을 얻을 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 전자석 액츄에이터(100)에서는 전자력이 미치는 곳의 자성체의 포화문제를 생각할 필요없이, 단지 코일(170)의 권수를 많이 감아주고, 전류의 세기를 크게 하기만 하면 더욱 큰 힘을 얻을 수 있으므로, 그 크기와 무게를 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.
그러면서도, 본 발명은 전자석 액츄에이터(100)의 작동에 따라 영구자석(220)이 코일회로(210) 내부를 왕복운동하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 축전지에 충전하는 시스템으로 이루어진다.
따라서, 본 발명을 차량이나 선박 등에 적용하는 경우, 종래의 화석연료에 의한 기관에 비해 유해가스 배출의 문제가 없고, 종래의 전기 차량에 비해서는 힘과 속도 및 무게 등의 한계를 극복할 수 있고, 축전지의 사용시간도 극대화할 수 있어 종래의 전기 차량 등에 비해 주행거리를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 소음도 거의 없는 구동 장치를 제공할 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 구동 장치는, 차량 뿐만 아니라, 모터 사이클, 선박 등, 전기를 이용하여 일정시간동안 계속해서 동력을 얻어야 하는 부분에 쉽게 적용할 수 있고, 그 효율도 매우 크다고 할 것이다.
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예가 상세하게 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 구동 장치는, 전자석 액츄에이터에 전기를 공급하여 힘과 속도가 향상된 기계적인 구동을 이끌어 냄과 동시에, 그의 기계적인 구동 동작에 의해 별도의 전력을 생산하여 충전함으로써, 축전지의 사용 시간을 극대화하고 공해 발생이 없으며 운전이 정숙한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동 장치를 나타내는 도면
도 2a는 도 1의 전자석 액츄에이터 부분을 상세하게 나타내는 도면
도 2b는 도 2a의 A-A 단면도
도 3은 본 발명에 따른 구동 장치를 자동차에 구현한 실시예를 나타내는 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전자석 액츄에이터 110 : 내통
120 : 외통 130 : 내측 영구자석
132 : 외측 영구자석 140 : 제1단부판
150 : 제2단부판 160 : 가동자
162 : 가동환 164 : 연결축
166 : 연결판 168 : 이동축
170 : 코일 200 : 전력발생계
210 : 코일회로 220 : 영구자석
300 : 축전지 310 : 캐패시터
400 : 피구동계 410 : 피스톤
420 : 실린더 430 : 탄성수단
500 : 전류제어계 510 : 분배기
600 : 크랭크 기구 610 : 크랭크 축
620 : 컨낵팅 로드 630 : 플라이 휠
640 : 발전기

Claims (7)

  1. 영구자석에 의한 자계와 코일 전류에 의한 전계에 의해 발생되는 힘으로 가동자를 직선 왕복 운동시키고 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 피구동계를 구동하는 전자석 액츄에이터;
    상기 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가져, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계;
    상기 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및
    상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  2. 영구자석에 의한 자계와 코일 전류에 의한 전계에 의해 발생되는 힘으로 가동자를 직선이동시키며, 3개 이상 병렬적으로 설치되는 전자석 액츄에이터;
    상기 각 전자석 액츄에이터의 가동자들의 일측에 연결되며, 상기 가동자들의 직선 왕복 운동을 회전운동으로 변환시켜 피구동계에 회전동력을 전달하는 크랭크 기구;
    상기 각 전자석 액츄에이터의 일측에 설치되는 코일 회로를 가지고, 상기 가동자의 일단에 설치되는 영구자석을 가지며, 상기 가동자의 직선 왕복 운동에 의해 상기 영구 자석이 상기 코일 회로의 내부를 직선 왕복 이동함으로써 상기 코일 회로에 기전력을 발생시키는 전력발생계;
    상기 각 전력발생계에서 생성된 전력을 축전하며, 외부로부터 재충전이 가능한 축전지; 및
    상기 각 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 전원공급계; 및
    상기 전원공급계로부터 상기 각각의 전자석 액츄에이터 코일에 전류가 순차적으로 공급하기 위한 분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전자석 액츄에이터는,
    자성체로 이루어진 중공 원통형의 내통;
    자성체로 이루어지며, 상기 내통과 동심을 이루어 상기 내통으로부터 반경 방향 외측으로 일정 간격을 유지하여 설치되는 외통;
    각각 상기 내통의 외면과 상기 외통의 내면에 접하여 서로 일정 간격을 유지하여 배치되는 원통형의 내,외측 영구자석;
    자성체로 이루어져 상기 내통과 외통의 양측 단부를 막음하면서 자계의 흐름을 원활히 유도하는 제1,2단부판;
    비자성체로 이루어지며, 상기 내측 영구자석과 외측 영구자석 사이에 축방향으로 직선 이동이 가능하게 설치되는 가동환;
    상기 가동환의 일단부에 설치되는 코일; 및
    상기 내통의 내측에 직선이동이 가능하게 설치됨과 동시에 그의 일단부가 상기 가동환의 타단부에 연결되어서 상기 가동환에 의해 축방향으로 직선 이동하여 실질적으로 상기 피구동계를 동작시키는 이동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 축전지는 상기 전자석 액츄에이터의 코일에 전류를 공급하기 위한 상기 전원공급계의 역할을 겸하여 수행하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자석 액츄에이터의 코일에 공급되는 전류의 흐름 방향을 바꿀 수 있는 전류 제어계가 구비됨으로써, 상기 전자석 액츄에이터의 가동자에 순차적인 양방향 작동력이 제공되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 크랭크 기구의 크랭크 축의 일단부에는 발전기가 구비되며, 상기 발전기에서 생성된 전력이 상기 축전지에 충전되도록 하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 피구동계는 차량, 모터 사이클, 또는 선박인 것을 특징으로 하는 구동 장치.
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