KR20080105429A - Engine using permanent magnet - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 의한 엔진의 일실시예를 나타내기 위한 정면 단면도.1 is a front cross-sectional view showing an embodiment of an engine according to the present invention.
도 2 내지 도 5는 상동 실시예의 평단면도로 나타낸 작동상태도.2 to 5 is an operating state diagram shown in a plan sectional view of a homologous embodiment.
도 6은 본 발명에 의한 엔진의 다른 실시예를 나타내기 위한 정면 단면도.6 is a front sectional view for illustrating another embodiment of the engine according to the present invention;
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
1 : 엔진 2 : 베이스플레이트1: engine 2: base plate
3 : 피스톤축 3a,3b : 좌,우측 지지수단3:
31,32 : 핀축 4a,4b : 크랭크축31,32:
41,42 : 좌,우측 커넥팅로드 43,44 : 크랭크핀41,42: Left and right connecting
5a,5b : 좌,우측 피스톤헤드 51,52 : 좌,우측 왕복영구자석5a, 5b: Left and
6 : 극성전환 회전축 61 : 회전 영구자석6: polarity switching rotation axis 61: rotating permanent magnet
62 : 피니언기어 7 : 간헐회전수단62: pinion gear 7: intermittent rotation means
7a,7b : 좌,우측 센서 71 : 스텝모터7a, 7b: left and right sensor 71: step motor
72 : 구동모터 8a,8b : 좌,우측 고정판72: drive
81,82 : 전자석 9 : 가이드막대81,82: electromagnet 9: guide bar
본 발명은 영구자석의 자기에너지를 기계적 에너지로 전환하는 영구자석을 이용한 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to an engine using a permanent magnet for converting the magnetic energy of the permanent magnet into mechanical energy.
전동기는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환시키는 장치로서, 고정자와 회전자라고 불리는 2개 부분으로 구성된다. 회전자는 도체, 자성체로 구성되어 있고, 대부분의 경우 슬립형 또는 정류자라고 불리는 접촉용 소자를 가지고 있다.An electric motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy, and is composed of two parts called a stator and a rotor. The rotor is composed of a conductor and a magnetic body, and in most cases has a contact element called a slip or commutator.
이것은 회전자를 외부 회로와 연결해 준자. 또 회전자에는 그 밖에도 베어링, 지지축 냉각용 팬 등이 갖추어져 있으며, 고정자는 전동기 전체를 지지하는 하우징 외에 회전자와 마참가지로 자기장을 만들기 위해서 필요한 도체와 자성체로 구성되어 있으며, 이 도체들은 어떻게 배열하는가에 따라 전동기의 형식과 특성이 결정된다.This connects the rotor with an external circuit. In addition, the rotor is equipped with a bearing, a support shaft cooling fan, etc. The stator is composed of a conductor and a magnetic body necessary to make a magnetic field like the rotor in addition to the housing supporting the entire motor. The arrangement determines the type and characteristics of the motor.
전동기의 작동원리를 이해하는데 있어서 주용한 법칙은 플레밍의 왼손과 오른손 법칙으로서 자기장 중에 놓인 도체에 전류가 흐르면 도체에 힘이 작용하게 되는데, 왼손의 집게 손가락을 자기장의 방향, 가운데 손가락을 전류의 방향으로 향했을 때 그것들에 수직으로 세운 엄지손가락의 방향이 힘의 방향과 일치한다는 원리가 플레밍의 왼손 법칙이며, 그 크기는 로렌츠의 힘으로 알려져 있다.In understanding the principle of operation of the motor, the main rule of law is Fleming's left- and right-handed law, when a current flows through a conductor placed in a magnetic field, the force acts on the conductor. Fleming's left-hand law is the principle that the direction of the thumb perpendicular to them coincides with the direction of the force when directed to, and is known as Lorentz's force.
전동기 발전의 역사는 19세기 초 외르스데드가 전기의 움직임으로부터 자기장이 발생됨을 발견한 것에 그 기원을 두고 있으며, 현재와 같은 교류 유도 전동기의 원형은 니콜라 테슬라가 1888년에 개발하여 상업적으로 성공을 거둔 것에 기원을 두고 있다.The history of the development of electric motors originates in the early 19th century when Oersdade discovered that magnetic fields were generated from the movement of electricity.The current prototype of the AC induction motor was developed in 1888 by Nikola Tesla and achieved commercial success. It is rooted in what is gathered.
유도 전동기는 2개조의 권선이 감겨져 있고, 이 권선은 외부의 전원에 접속되고, 고정자와 회전자 사이에 좁은 공간 속에 회전 자기장을 만든다. 다른 권선군은 2차 권선이라고 하며, 회전자 위에 감겨 있다.Induction motors are wound around two sets of windings, which are connected to an external power source and create a rotating magnetic field in a narrow space between the stator and the rotor. The other group of windings is called the secondary winding and is wound on the rotor.
이것은 위에 권선군과 독립된 폐 회로를 만들며, 이 2차 원선 위를 1차 권선에서 만들어진 자기장이 이동하면 플레밍의 오른손 법칙에 따라 2차 권선에서 기전력이 생기면, 2차 권선은 폐 회로를 만들고 있기 때문에 거기에는 기전력과 같은 전류가 흐르는데, 이 전류의 회전 자기장 사이에 플레밍의 왼손 법칙을 따르는 힘이 발생되 회전자에 회전력이 생겨 동력을 얻게 되는 것이다. 교류 유도 전동기는 근본적으로 회전속도가 일정한 장치이며, 구조가 간단하고 효율성이 높아 가장 많이 사용되는 전기 장치이다.This creates a closed circuit independent of the winding group above, and when the magnetic field produced by the primary winding moves on this secondary line, when the electromotive force is generated in the secondary winding according to Fleming's right hand law, the secondary winding creates a closed circuit. There is an electric current, like an electromotive force, that generates a force that follows Fleming's left-hand law between the rotating magnetic fields of the current and generates power by rotating the rotor. AC induction motor is basically a device with a constant rotation speed and is the most used electric device because of its simple structure and high efficiency.
이와는 달리 동기 전동기는 유도 전동기와 마찬가지로 회전 자기갖을 만드는 권은 보통 고정자에 감겨 있고 그 구조도 유도 전동기의 1차 권선과 같으나(이를 전기자 권선이라 한다), 회전자는 유도 전동기의 걱과 달라서 회전자의 주위에 일정한 극성을 가진 자기장이 생기도록 구성된 계자를 구비하고 있으며, 예를 들어 2극의 동기 전동기에서 회전자 상의 권선에 슬립형을 통해 직류를 흐르게 해서 1개소의 N극과 S극을 만들며(이 회전자 상에 감겨서 1개조의 자극을 만드는 권선을 계자 권선이하 함), 이 회전자를 고정자에서 만들어지는 회전 계자와 같은 속도로 회전시키면 고정자와 회전자의 자극은 서로 끌어당겨서 회전자는 회전 계자와 같은 속도로 회전을 계속하게 되어 동력을 얻게 되는 것이며, 동기 전동기는 고정자에 전기자 권선이 감기기 때문에 회전 동기 전동기라 부른다.In contrast, a synchronous motor, like an induction motor, is usually wound around a stator and its structure is the same as the primary winding of an induction motor (this is called an armature winding), but the rotor is different from that of an induction motor. It has a field configured to generate a magnetic field with a constant polarity around it.For example, in a two-pole synchronous motor, a direct current flows through a slip on the winding on the rotor to make one N pole and S pole ( Windings that are wound on the rotor to create a set of magnetic poles are less than field windings) .If the rotor is rotated at the same speed as the rotating field made from the stator, the magnetic poles of the stator and the rotor are attracted to each other so that the rotor The motor rotates at the same speed and gains power, and the synchronous motor has the armature winding wound around the stator. It is referred to as the rotation synchronous motor to the door.
그런데 상기와 같은 전동기들은 회전 동력을 얻는데 있어 고효율을 가지나 어느 방식이나 기계적 손실(마찰이나 열발생)을 피할 수 없어 항시 투입된 에너지보다 출력 에너지가 작을 수밖에 없었다.However, such motors have high efficiency in obtaining rotational power, but mechanical loss (friction or heat generation) cannot be avoided in any way, and thus output energy has to be smaller than energy input at all times.
이를 감안하여 본 출원인은 한국 특허출원 2006-92777호(명칭 : 자기 증폭 엔진) 및 동 특허출원 2007-27098호를 통해 영구자석과 전자석의 반발력을 이용하여 구동되는 엔진을 제안한 바 있다.In view of this, the applicant has proposed an engine driven by the repulsive force of permanent magnets and electromagnets through Korean Patent Application No. 2006-92777 (name: magnetic amplification engine) and Patent Application No. 2007-27098.
상기한 선 출원들은 전자석과 영구자석을 서로 반발하는 극성으로 대향하도록 회전자와 고정자에 마련하여 양측 자석 사이에 끊임없이 작용하는 반발력에 의해 회전자가 회전토록 하므로써 회전자와 함께 회전하는 회전축을 통해 동력을 얻게 되는 방식이다.The above-mentioned applications are provided on the rotor and the stator so that the electromagnet and the permanent magnet are opposed to each other with the polarity against each other, and the power is applied through the rotating shaft rotating together with the rotor by causing the rotor to rotate by a repulsive force constantly acting between both magnets. This is how you get it.
그런데 상기한 선 출원들은 영구자석의 동력을 이용하므로써 실제 전자석에 투입되는 동력보다 큰 구동에너지를 얻게 된다는 점에서 여전히 유효한 것이기는 하나, 전자석을 여자시키기 위해서 여자된 전자석의 극성을 바꾸어주기 위해 전기 에너지를 계속 투입해야 하므로써 전기 에너지의 선공급이 전제되지 않는 한 장치를 가동시킬 수 없다는 제약이 뒤따른다.However, the above-mentioned applications are still valid in that the driving energy obtained by using the permanent magnet power is greater than the power input to the actual electromagnet, but the electric energy is used to change the polarity of the excited electromagnet to excite the electromagnet. The need to continue to inject is followed by the constraint that the unit cannot be operated unless a pre-supplied supply of electrical energy is provided.
이에 본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안한 것으로서, 그의 목적으로 하는 것은 별도의 전기 에너지의 공급을 필요로 하지 아니하여 영구자석만을 이용하여 왕복 구동되는 엔진을 제공하는 데 있으며, 또한 다른 목적으로 하는 것은 전자석 을 이용하여 엔진의 출력을 증폭시킬 수 있도록 하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above, and its object is to provide an engine that is reciprocally driven using only permanent magnets without requiring the supply of additional electric energy, and also for other purposes. The purpose is to use an electromagnet to amplify the engine's output.
본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,The present invention as a means for achieving the above object,
축방향으로의 왕복운동이 가능하도록 설치되는 피스톤축과;A piston shaft installed to enable reciprocating movement in the axial direction;
일정간격을 두고 서로 대향하도록 고정 설치되며, 상기 피스톤축을 그의 축방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 좌,우측 지지수단과;Left and right support means fixedly installed to face each other at a predetermined interval and slidably supporting the piston shaft in an axial direction thereof;
상기 좌,우측 지지수단의 하단이 고정 설치되는 베이스플레이트와;A base plate having fixed lower ends of the left and right support means;
상기 좌,우측 지지수단의 상단을 연결 고정시키는 상부 지지플레이트와;An upper support plate for connecting and fixing upper ends of the left and right support means;
상기 피스톤축에 서로 마주하도록 일정간격으로 이격 설치된 채 상기 좌,우측 지지수단의 사이에서 피스톤축과 함께 왕복운동을 하도록 형성되는 좌,우측 피스톤헤드와;Left and right piston heads formed to be reciprocated with the piston shaft between the left and right support means while being spaced apart at regular intervals so as to face each other on the piston shaft;
상기 좌,우측 피스톤헤드 각각에 상,하 방향을 향해 적당한 간격으로 형성되어 있되, 양단의 자극(N극,S극)이 좌,우측 피스톤헤드 각각의 양면으로 노출된 상태로 매설되어 있는 복수의 좌,우측 왕복 영구자석들과;The plurality of left and right piston heads are formed at appropriate intervals in the upward and downward directions, respectively, and the magnetic poles (N pole and S pole) at both ends are embedded in the state exposed to both sides of the left and right piston heads. Left and right reciprocating permanent magnets;
상기 좌,우측 피스톤헤드의 사이에 위치하도록 상기 좌,우측 지지수단 사이의 중심에 형성되며, 상,하단이 베이스플레이트 및 상부 지지플레이트에 회전가능하게 지지되는 극성전환 회전축과;A polarity switching rotary shaft formed at a center between the left and right support means so as to be located between the left and right piston heads, the upper and lower ends being rotatably supported by the base plate and the upper support plate;
상기 극성전환 회전축은 그 외면에 상기 좌,우측 피스톤헤드의 상,하 방향으로 매설되어 있는 좌,우측 왕복 영구자석들과 같은 간격으로 형성됨과 동시에 그의 원주방향을 향해서는 서로 이웃하는 것끼리 자극의 극성을 서로 달리하도록 형성되는 복수의 회전 영구자석들과;The polarity switching rotation axis is formed at the same interval as the left and right reciprocating permanent magnets buried in the up and down directions of the left and right piston heads on the outer surface thereof, and adjacent to each other in the circumferential direction thereof. A plurality of rotating permanent magnets formed to have different polarities;
상기 좌,우측 피스톤헤드가 좌,우측으로 왕복이동할 때마다 상기 극성전환 회전축을 일방향으로 일정각도씩 회전시키는 간헐회전수단과;Intermittent rotation means for rotating the polarity switching rotation shaft by one angle each time the left and right piston heads reciprocate to the left and right sides;
상기 피스톤축의 양단 각각에 핀축으로 연결되는 커넥팅로드와;Connecting rods connected to both ends of the piston shaft by pin shafts;
크랭크핀을 통하여 상기 커넥팅로드 각각에 연결되어 상기 피스톤축의 왕복운동에 의한 직선운동을 회전운동으로 바꾸어주는 크랭크축;A crank shaft connected to each of the connecting rods through a crank pin to change a linear motion by a reciprocating motion of the piston shaft into a rotary motion;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Characterized in that configured to include.
그리고, 상기 간헐회전수단은 상기 극성전환 회전축의 상단에 설치된 피니언기어와, 상기 극성전환 회전축을 일방향으로 일정각도씩 간헐적으로 회전시키기 위하여 상기 피니언기어에 치합되는 구동기어를 구비하고 있는 스텝모터로 구성된 것을 특징으로 한다.The intermittent rotation means includes a pinion gear installed at an upper end of the polarity switching rotary shaft, and a step motor having a drive gear meshed with the pinion gear to intermittently rotate the polarity switching rotary shaft by a predetermined angle in one direction. It is characterized by.
또한, 본 발명에 의하면 상기 크랭크축의 회전출력을 증강시키기 위하여 상기 좌,우측 지지수단이 서로 마주하는 내측면에 고정 부착되는 좌,우측 고정판과, 상기 좌,우측 고정판 각각에 상기 좌,우측 피스톤헤드 각각의 상,하 방향으로 매설된 복수의 회전 영구자석에 대향하는 위치에 고정 설치되는 복수의 전자석들을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, the left and right fixing plate to which the left and right support means are fixedly attached to the inner surface facing each other in order to enhance the rotational output of the crankshaft, and the left and right piston head on each of the left and right fixing plate. It characterized in that it further comprises a plurality of electromagnets fixedly installed in a position facing the plurality of rotating permanent magnets embedded in each of the up, down direction.
또한, 상기 좌,우측 고정판에 매설되는 복수의 전자석들 각각은 좌,우측 피스톤헤드 각각의 영구자석들이 멀어져 있을 때에는 서로 대향하는 영구자석들과의 사이에 서로 끌어당기는 극성을 띠고, 이와 반대로 상기 좌,우측 피스톤헤드 각각 의 영구자석들이 가까이 있을 때에는 서로 밀어내는 극성을 띠도록 전원이 공급되는 것임을 특징으로 한다.In addition, each of the plurality of electromagnets embedded in the left and right fixing plates has a polarity attracting each other between the permanent magnets facing each other when the permanent magnets of the left and right piston heads are separated from each other, and vice versa. When the permanent magnets of the right piston head are close to each other, power is supplied to have polarities that push against each other.
이하 본 발명의 각 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 엔진의 일실시예를 나타내기 위한 정면 단면도이며, 도 2 내지 도 5는 상동 실시예를 평단면도로 나타낸 작동상태도이고, 도 6은 본 발명에 의한 엔진의 다른 실시예를 나타내기 위한 단면도를 도시한 것이다.1 to 3 is a front cross-sectional view for showing an embodiment of the engine according to the present invention, Figures 2 to 5 is an operating state diagram showing a homologous embodiment in a cross-sectional view, Figure 6 is an engine of the present invention The cross section for showing another embodiment is shown.
도면부호 1은 엔진을 나타내는 것으로, 상기 엔진(1)은 베이스플레이트(2)의 상면에 수평상으로 일정한 행정거리를 왕복운동하는 피스톤축(3)을 구비하고 있으며, 상기 피스톤축(3)은 베이스플레이트(2)의 상면에 서로 마주하도록 형성된 좌,우측 지지수단(3a)(3b)에 수평상으로 슬라이딩 이동이 가능하게 지지되어 있다.
또한 상기 엔진(1)은 피스톤축(3)의 직선운동을 회전운동으로 변환시키는 크랭크축(4a)(4b)을 구비하고 있으며, 상기 크랭크축(4a)(4b)은 좌,우측 커넥팅로드(41)(42)에 의하여 피스톤축(3)에 연결되어 있으며, 상기 피스톤축(3)과 양측 커넥팅로드(41)(42)는 핀축(31)(32)에 의해 연결되고, 상기 크랭크축(4a)(4b)와 양측의 커넥팅로드(41)(42) 각각은 크랭크핀(43)(44)에 의해 연결되어 있다.In addition, the
상기 피스톤축(3)에는 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 서로 마주하는 상태로 설치되어 있는데, 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)는 좌,우측 지지수단(3a)(3b) 각각의 내측에서 피스톤축(3)과 함께 일정한 행정거리를 직선상으로 왕복운동하도록 설치되어 있으며, 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각에는 후술하는 바와 같이 극성전환 회전축(6)에 상,하 적당한 간격으로 형성된 회전 영구자석(61)들 각각 에 대응하도록 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들이 상,하 방향을 향해 적당한 각격으로 형성되어 있다.The
그리고 상기 극성전환 회전축(6)은 서로 마주하도록 이격 설치된 상기 좌,우측 지지수단(5a)(5b)의 중간부분에 설치되어 있으며, 그 상,하단은 베이스플레이트(2)와 상부 지지플레이트(21)에 회전가능하게 지지되어 있다.And the polarity switching
상기 극성전환 회전축(6)에는 상,하 적당한 간격으로 회전 영구자석(61)들이 단계적으로 다단 형성되어 있으며, 또한 각 단계에는 복수개씩의 회전 영구자석(61)들이 등각도상으로 형성되어 있는바, 이를 실시예의 도면에 따라 살펴보면, 도 1의 도시와 같이 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 및 극성전환 회전축(6)에는 각기 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)과 회전 영구자석(61)들이 상,하 방향으로 총 4개씩으로 형성되어 있으며, 또한 도 2 내지 도 5의 도시와 같이 상기 극성전환 회전축(6)은 단면이 육각형 단면으로 형성되어 있고, 그 육각형 단면 각각에 회전 영구자석(61)들이 원주방향을 향해 등각도상으로 매설된 상태로 고정 부착되어 있다.The rotating
또한 상기 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들은 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각에 양단에 양측 극성이 노출된 상태로 고정 설치되어 상기 피스톤축(3)의 왕복운동에 따라 직선상으로 왕복이동하는 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)와 함께 수평상으로 왕복이동하게 되는 한편, 상기 극성전환 회전축(6)은 피스톤축(3)이 한차례 왕복운동을 할 때마다 설정된 각도로 회전하도록 구성되어 있다.In addition, the left and right reciprocating
예를 들어, 상기 피스톤축(3)이 좌,우측을 향해 수평상으로 왕복운동을 반복함에 있어 도 2의 도시와 같이 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)가 도면상 좌측으로 이 동작동을 완료한 상태일 때에는 상기 좌측 피스톤헤드(5a)에 매설된 좌측 왕복영구자석(51)들과 이들 자석(51)들과 마주하는 상기 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)들은 서로 같은 극성을 띠게 되어 양측 영구자석간에는 서로 밀어내려는 척력이 발생되며, 한편 상기 우측 피스톤헤드(5b)가 도면상 우측으로 이동작동을 완료한 상태일 때에는 상기 우측 피스톤헤드(5b)에 매설된 우측 왕복영구자석(52)들과 이들 자석(52)들과 마주하는 상기 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)들은 서로 다른 극성을 띠게 되어 양측 자석들간에는 서로 잡아당기려는 인력이 발생되므로서 이에 따라 좌,우 양측 피스톤헤드(5a)(5b)는 서로 마주하는 자석들간의 척력과 인력의 작용에 의해 도면상 우측으로 수평이동하게 되며, 또한 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 도 3의 도시와 같이 도면상 우측으로의 이동작동이 진행 중일 때에는 좌측 왕복영구자석(51)과 이에 마주하는 회전 영구자석(61)은 서로 같은 극성을 띠고 있고, 또 우측 왕복영구자석(52)과 이에 마주하는 회전 영구자석(61)은 서로 다른 극성을 띠고 있게 되므로서 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각은 자석들의 척력과 인력의 작용으로 피스톤축(3)을 도면상 좌측으로 수평이동시키게 되며, 이와 같이 피스톤축(3)이 도면상 좌측으로 수평이동할 때에는 상기 피스톤축(3) 양단에 커넥팅로드(42)(43)로 연결된 양측의 크랭크축(4a)(4b)은 도면상 오른쪽으로 회전하는 상태가 된다.For example, when the
그리고 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 좌측으로의 이동이 완료된 상태 가 되었을 때에는 상기 극성전환 회전축(6)이 일정각도(회전축이 육각형 단면으로 형성된 경우에는 60°, 또는 회전축이 팔각형 단면으로 형성된 경우에는 45°)로 회전하게 되며, 이에 따라 도 5의 도시와 같이 좌측 피스톤헤드(5a)의 좌측 왕복영구자석(51)들과 대응하는 상기 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)들은 상기 좌측 왕복영구자석(51)들을 끌어당기는 극성으로 전환되며, 또 우측 피스톤헤드(5b)의 우측 왕복영구자석(52)들과 대응하는 상기 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)들은 우측 왕복영구자석(52)들을 밀어내는 극성으로 전환되는 것이며, 이에 따라 상기 좌,우측 피스콘헤드(5a)(5b)는 도면상 우측으로 수평이동하는 상태가 되며, 또한 상기와 같이 피스톤축(3)이 좌측에서 우측으로 수평이동함에 따라 양측의 크랭크축(4a)(4b)들은 계속해서 오른쪽으로 회전하게 된다.When the left and right piston heads 5a and 5b are in a state in which the movement to the left side is completed, the polarity switching
본 발명은 상기와 같이 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각에 매설된 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들에 대하여 상기 극성전환 회전축(6)에 형성된 각 회전 영구자석(61)들이 서로 같은 극성을 띠게 하거나 또는 서로 다른 극성을 띠게 하는 간헐회전수단(7)을 구비하고 있다.According to the present invention, the left and right reciprocating
상기 간헐회전수단(7)은 상기 극성전환 회전축(6)의 상단에 축착된 피니언기어(62)와, 상기 피니언기어(62)에 치합되는 구동기어(72)를 간헐적으로 구동시키는 스텝모터(71)로 구성되어 있으며, 또한 상기 스텝모터(71)는 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 극성전환 회전축(6)을 향해 수평이동을 완료하는 시점에 도달하는 것을 좌,우측 센서(7a)(7b)에서 감지하게 되면 그 신호에 의해 전기공급 등을 제어하는 제어장치(도시 생략)에 의하여 설정된 시간 동안만 간헐적으로 회전구동을 하여 상기 극성전환 회전축(6)을 일정각도씩 회전시키게 된다.The intermittent rotation means (7) is a step motor (71) for intermittently driving the pinion gear (62) fixed on the upper end of the polarity switching rotation shaft (6) and the drive gear (72) meshed with the pinion gear (62). In addition, the step motor 71 is the left and right piston head (5a) (5b) to reach the time to complete the horizontal movement toward the
또한, 본 발명에 의하면 양측 크랭크축(4a)(4b)의 회전출력을 증강시키기 위 하여 상기 좌,우측 지지수단(3a)(3b) 각각의 내측면에 고정 장착되어 있는 좌,우측 고정판(8a)(8b) 각각에는 복수의 전자석(81)(82)들을 상,하 적당한 간격으로 형성하는데, 상기 각 전자석(81)(82)들은 좌,우측 피스톤헤드(3a)(3b) 각각에 상,하 방향으로 형성된 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들과 같은 위치에 수평상으로 대응하도록 설치되어 있으며, 또한 상기 좌,우측 고정판(8a)(8b) 각각에 상,하 방향으로 형성되어 있는 복수의 전자석(81)(82)들 각각은 도시하지 아니한 전원공급장치에 의하여 (+)(-)전류가 교대적으로 인가되도록 구성되어 있으며, 이에 따라 상기 각 전자석(81)(82)들은 좌,우측 피스톤헤드(3a)(3b) 각각에 형성된 왕복영구자석(51)(52)들에 대하여 잡아당기는 인력과 밀어내는 척력이 교대적으로 나타나게 된다.Further, according to the present invention, the left and right fixing
예를 들어, 도 6의 도시와 같이 좌측 피스톤헤드(5a)가 극성전환 회전축(6)을 향해 좌측으로의 이동이 진행중에 있을 때에는 상기 좌측 고정판(8a)에 형성된 각 전자석(81)들은 좌측 피스톤헤드(5a)에 형성된 각 왕복영구자석(51)의 극성과 같은 극성을 띠도록 전류가 공급되는 한편, 우측 피스톤헤드(5b)가 상기 극성전환 회전축(6)에서 멀어지는 방향을 향해 우측으로 이동중일 때에는 상기 우측 고정판(8b)에 형성된 각 전자석(82)들은 우측 피스톤헤드(5b)에 형성된 각 왕복영구자석(82)을 끌어당기는 극성을 띠도록 전류가 공급되는 것이다.For example, as shown in FIG. 6, when the
따라서 상기와 같이 좌,우측 고정판(8a)(8b) 각각에 형성된 전자석(81)(82)들은 극성전환 회전축(6)에 매설되어 있는 각 회전 영구자석과 함께 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)에 형성된 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들을 밀어내고 끌어당기는 작용을 교대적으로 반복하게 되므로서 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각은 증강된 힘으로 피스톤축(3)을 왕복운동시키게 되며, 이에 따라 크랭크축(4a)(4b)은 강한 회전출력을 발생시키게 되는 것이다.Therefore, the
그리고, 본 발명에 의하여 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각은 좌,우 양측의 지지수단(3a)(3b)에 양단이 고정된 가이드막대(9)에 슬라이딩 이동이 가능하게 장착되어 있어 상기 피스톤헤드(3)를 정확히 수평방향을 향해 왕복운동을 시키게 되며, 또한 상기 극성전환 회전축(6)은 피스톤축(3)을 기준하여 그 양측에 하나 이상 복수개씩 설치될 수 있으며, 또한 상기 극성전환 회전축(6)의 설치수에 따라 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각에는 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들이 상,하 방향으로 복수줄씩 형성되는 것이다.(도 2 내지 도 5 참조)In addition, according to the present invention, the left and right piston heads 5a and 5b are mounted on the
한편, 본 발명은 도면에 도시하지 아니하였지만 양측 크랭크축(4a)(4b) 각각의 출력축에는 브레이크장치가 장착되어 있으며, 상기한 브레이크장치를 이용하여 크랭크축(4a)(4b)의 회전작동을 정지시키거나 또는 크랭크축의 회전작동을 허용하게 된다.On the other hand, although the present invention is not shown in the figure, a brake device is mounted on each of the output shafts of both
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하기 위하여 상기 엔진(1)에서 극성전환 회전축(6)의 상,하 방향으로 다단 형성된 회전 영구자석(61)들이 원주방향을 향해 각기 6개씩 매설되어 있되, 각 단의 원주방향으로 매설된 총 6개씩의 영구자석(61)들이 도 6의 도시와 같은 N,S 극성을 띠도록 매설되어 있는 상태에서 일방향(도면상 반시계방향)을 향해 일정각도(60°)씩 간헐적으로 회전한다고 가정하고, 또한 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각에 형성된 좌,우측 왕복영구자석(51)(52)들 이 도 1의 도시와 같은 영구자석의 N,S 극성이 고정된 상태로 매설되어 있다고 가정한다.In order to explain the operation of the present invention configured as described above, the rotary
먼저, 도 1 및 도 2의 도시와 같이 극성전환 회전축(6)에 대하여 좌측 피스톤헤드(5a)는 도면상 좌측으로 이동되어 그에 형성된 좌측 왕복영구자석(51)들이 상기 극성전환 회전축(6)에 형성된 회전 영구자석(61)에 가장 근접한 위치까지 이동된 상태에서 상기한 좌측 왕복영구자석(51)과 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)이 같은 극성을 띠고 있는 상태일 때에는 그들 사이에는 서로 밀어내려는 척력이 발생되며, 이와는 반대로 우측 피스톤헤드(5b)는 도면상 우측으로 이동되어 그에 형성된 우측 왕복영구자석(52)들이 극성전환 회전축(6)에 형성된 회전 영구자석(61)에서 가장 먼 위치까지 이동된 상태에서 상기한 우측 왕복영구자석(52)과 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)이 서로 다른 극성을 띠고 있는 상태일 때에는 그들 사이에는 서로 잡아당기는 인력이 발생된다.First, as shown in FIGS. 1 and 2, the
따라서 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b) 각각은 척력과 인력에 의해 도 3의 도시와 같이 도면상 좌측으로 이동되는 상태가 되며, 이와 같이 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 도면상 좌측으로 이동될 때에는 피스톤축(3)도 같이 도면상 좌측으로 이동되는 것이며, 또한 상기 피스톤축(3)이 도면상 좌측으로 이동될 때에는 양측의 크랭크축(4a)(4b)은 도면상 시계방향으로 회전하게 된다.Therefore, each of the left and right piston heads 5a and 5b is moved to the left side in the drawing as shown in FIG. 3 by the repulsive force and the attraction force, and thus the left and right piston heads 5a and 5b. Is moved to the left in the drawing, the
도 4 및 도 5의 도시는 상기 극성전환 회전축(6)의 극성전환작동을 나타낸 것으로서, 도 4의 도시는 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 도면상 좌측으로의 이동이 완료되는 시점에 도달하게 될 때까지는 여전히 상기 좌측 피스톤헤드(5a)와 극성전환 회전축(6) 사이에는 서로 밀어내려는 척력이, 상기 우측 피스톤헤드(5b)와 극성전환 회전축(6) 사이에는 서로 잡아당기는 인력이 각각 작용되고 있는 상태를 나타낸 것인데, 이때에는 간헐회전수단(7)이 작동하게 되며, 이에 따라 상기 극성전환 회전축(6)은 일정각도 회전하게 된다. 즉, 4 and 5 show the polarity switching operation of the polarity switching
상기 우측 피스톤헤드(5b)가 좌측으로의 이동을 완료하는 시점에 도달하게 되면 간헐회전수단(7)의 우측 센서(7b)가 우측 피스톤헤드(5b)의 좌측이동이 완료되는 시점인 것을 감지하고 그 신호를 콘트롤장치(도시 생략)로 보내게 된다. 이어서 상기 우측 센서(7b)의 신호를 받은 콘트롤장치는 간헐회전수단(7)의 스텝모터(71)를 구동시키게 되어 구동기어(72)가 피니언기어(62)를 일정각도 회전시키게 되므로서 이에 따라 상기 극성전환 회전축(6)은 도 5의 도시와 같이 설정된 각도(60°)로 회전하게 되며, 이때에는 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)에 형성된 왕복영구자석(51)(52)들에 대응하는 극성전환 회전축(6)에 형성된 각 회전 영구자석(61)들의 극성이 바뀌게 된다. 따라서 상기 극성전환 회전축(6)은 좌측 피스톤헤드(5a)는 끌어당기는 한편 우측 피스톤헤드(5b)는 밀어내게 되므로서 결국 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)는 도면상 우측으로 이동하게 되며, 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 우측으로의 이동작동이 완료되는 시점에 도달하게 되면 간헐회전수단(7)의 좌측 센서(7a)가 좌측 피스톤헤드(5a)의 이동상태를 감지하게 되면 콘트롤장치에 의해 스텝모터(71)가 작동하여 피니언기어(62)를 일정각도 회전시키게 되므로서 이에 따라 상기 극성전환 회전축(6)도 일정각도 회전되어 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)를 밀어내는 극성으로 바뀌게 되는 것이며, 이와 같은 작동은 반복적으 로 일어나게 되므로서 피스톤축(3)은 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)와 함께 좌,우측으로 수평이동하는 직선운동을 반복하면서 크랭크축(4a)(4b)을 회전시키게 되는 것이다.When the
한편, 본 발명은 도 7의 도시와 같이 좌,우측 지지수단(3a)(3b) 각각의 내측에 전자석(81)(82)이 형성된 좌,우측 고정판(8a)(8b)을 형성하는 수단으로 피스톤축(3)을 빠르고 강한 힘으로 왕복운동시켜 크랭크축(4a)(4b)의 회전속도 및 출력을 증강시킬 수 있다.Meanwhile, the present invention is a means for forming left and right fixing
상기 좌,우측 고정판(8a)(8b) 각각에 형성된 전자석(81)(82)들은 외부로부터 전류의 (+)(-)극이 교대적으로 바뀌는 상태로 공급되므로서 자력의 극성이 바뀌게 된다. 예를 들어, 도 7의 도시와 같이 좌측 피스톤헤드(5a)와 극성전환 회전축(6) 사이에는 서로 밀어내려는 척력이 작용하게 될 때에는 좌측 고정판(8a)에 형성된 각 전자석(81)들은 좌측 피스톤헤드(5a)의 왕복영구자석(51)을 끌어당기는 인력이 작용되는 극성을 띠게 되는 것이며, 이와 반대로 우측 고정판(8b)에 형성된 각 전자석(82)들은 우측 피스톤헤드(5b)에 형성된 왕복영구자석(52)들을 밀어내려는 척력이 작용되는 극성을 띠게 되는 것이며, 이와 같이 상기 좌,우측 고정판(8a)(8b) 각각에 형성된 각 전자석(81)(82)들은 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)들이 좌,우측으로 이동됨에 따라서 극성이 교대적으로 바뀌도록 전원이 공급되는 것이다.Electromagnets 81 and 82 formed on the left and right fixing
따라서 상기 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)는 극성전환 회전축(6)의 회전 영구자석(61)의 자력 에너지와 좌,우측 고정판(8a)(8b) 각각에 설치되어 있는 전자석(81)(82)들의 자력 에너지에 의하여 좌,우로 왕복이동하게 되므로서 이에 따라 피스톤축(3)은 빠르게 강한 직선운동으로 크랭크축(4a)(4b)을 회전시키게 되므로서 상기 크랭크축은 증강된 회전출력을 발생시키게 되는 것이다.Accordingly, the left and right piston heads 5a and 5b are magnetic energy of the rotating
한편, 본 발명에서는 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 좌,우측으로 왕복이동함에 따라 극성전환 회전축(6)을 일정각도씩 반복해서 회전시키는 간헐회전수단(7)을 스텝모터(71)와 센서 등을 실시예로 하여 설명하였으나, 상기 간헐회전수단(7)은 스텝모터(71)와 같은 구조에 한정하는 것은 아니며, 좌,우측 피스톤헤드(5a)(5b)가 좌측 및 우측으로 이동할 때마다 극성전환 회전축(6)을 일정각도씩 회전시킬 수 있는 구조이면 모두 만족한다.Meanwhile, in the present invention, as the left and right piston heads 5a and 5b reciprocate to the left and right sides, the intermittent rotation means 7 which repeatedly rotates the polarity
상기와 같은 본 발명에 의하면 영구자석의 반영구적인 자력에너지를 이용하여 피스톤축을 왕복운동시키는 기계적 에너지를 얻을 수 있으며, 또한 전자석에 공급되는 전기에너지보다 더 강한 회전출력을 얻을 수 있는 엔진을 제공하므로서 인류의 에너지난 해결이 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above by using the semi-permanent magnetic energy of the permanent magnet can obtain mechanical energy to reciprocate the piston shaft, and also by providing an engine that can obtain a stronger rotational power than the electrical energy supplied to the electromagnet The solution of energy shortages can contribute greatly.
Claims (4)
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CN107956577A (en) * | 2017-11-30 | 2018-04-24 | 三河市乐仙环保科技有限公司 | A kind of permanent type magnetism engines |
WO2023022515A1 (en) * | 2021-08-19 | 2023-02-23 | 김상렬 | Magnetic rotation device |
-
2007
- 2007-05-31 KR KR1020070052999A patent/KR20080105429A/en not_active Application Discontinuation
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