KR20080106612A - Motor of magnet array - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 현재 사용되고 있는 DC 모터의 단면도.1 is a cross-sectional view of a DC motor currently in use.
도 2는 현재 사용되고 있는 AC 모터의 단면도.2 is a cross-sectional view of an AC motor currently in use.
도 3은 현재 사용되고 있는 자동차 용 가솔린 엔진(Gasoline Engine)의 사진.3 is a photograph of a gasoline engine for a vehicle (Gasoline Engine) currently being used.
도 4는 현재 사용되고 있는 디젤 엔진(Diesel Engine)의 단면도.4 is a cross-sectional view of a diesel engine currently in use.
도 5는 현재 사용되고 있는 전기 발전기(Electric Generator)의 사시도.5 is a perspective view of an electric generator currently being used.
도 6은 막대(#3)나 원통형(#1) 모양(Bar or Cylindrical Shape)의 영구 자석(Permanent Magnet) 주위에 형성되는 자장(#2)의 분포(Magnetic Field Distribution)를 나타낸 사시도 와 단면도(#4).FIG. 6 is a perspective view and a cross-sectional view showing a magnetic field distribution (2) formed around a permanent magnet of a
도 7은 도넛(Doughnut) 모양의 영구 자석(#5)과 그 주위에 형성되는 자장(#2)의 분포를 나타낸 사시도.FIG. 7 is a perspective view illustrating a distribution of a donut-shaped
도 8은 일정한 간격(#8)을 유지하고 있는 두 개의 (a)영구 자석(#6 과 #7)과 (b)두 영구 자석 사이에 자장 투자율이 비교적 큰 재료로 만들어 진 얇은 운동 유도(혹은 자장 차폐) 판(#12)이 삽입된 모양 그리고 (c)두 영구 자석 사이에 (b)와 비슷하게 가운데 구멍이 뚫린(#10 과 #11) 운동 유도 혹은 자장 차폐 판(#12)이 삽입된 형태의 단면도.FIG. 8 shows a thin motion induction (or) made of a material having a relatively high magnetic permeability between two (a) permanent magnets (# 6 and # 7) and (b) two permanent magnets having a constant spacing (# 8). Magnetic shielding plate (# 12) inserted and (c) between the two permanent magnets (b) with a hole in the center (# 10 and # 11) similar to (b) with a motion induction or magnetic shield plate (# 12) inserted Section of the mode.
도 9는 본 발명에 의한 것으로 고정 자석은 도 7의 도넛 모양(#5)이고 운동 자석은 도 6의 막대(#3)나 원통(#1) 모양의 자석으로 구성되고 이 두 종류의 자석 사이에 구멍(#17)이 있는 자장 차폐(혹은 운동 유도) 판(#12)이 있는 형상의 단면도.Figure 9 is according to the present invention, the fixed magnet is a donut (# 5) of Figure 7 and the moving magnet is composed of a rod (# 3) or a cylindrical (# 1) shaped magnet of Figure 6 between the two kinds of magnets A cross-sectional view of the shape with a magnetic shield (or motion induction)
도 10은 본 발명에 따른 것으로 대표적인 형상의 패턴(Pattern)을 가진 트리거(또는 운동 유도) 모터(#21)에 부착되는 자장 차폐 판(Diaphragm)(또는 운동 유도 원반(Disk))(#19)의 평면도.10 is a magnetic field shield plate (or motion induction disk) attached to a trigger (or motion induction)
도 11은 본 발명에 의한 것으로 도 7의 도넛 모양의 고정 영구 자석(#5)과 다수의 도 6의 원통형 운동 자석(#1)을 원주를 따라 고정 배열한 출력 회전 원반(#23) 사이에 도 10의 패턴을 가진 얇은 입력 회전 운동 유도 원반(혹은 자장 차폐원반)(#19)이 입력 회전 축(#22)을 통하여 작은 입력 트리거(또는 운동 유도 회전)모터(#21)에 연결되어 있는 형태의 사시도.11 is an embodiment of the present invention between the donut-shaped permanent magnet (# 5) of Figure 7 and the output rotating disk (# 23) in which a plurality of cylindrical motion magnet (# 1) of Figure 6 is fixedly arranged along the circumference A thin input rotary motion induction disk (or magnetic shield disk) # 19 with the pattern of FIG. 10 is connected to a small input trigger (or motion induced rotation)
도 12는 본 발명에 의한 것으로 도 11은 도넛 형태의 고정 자석(#5)의 한쪽극, 예를 들면 "N"극 만을 응용한 모터 이나 이 발전된 모터는 한 장의 도넛 형태의 고정 자석(#5)의 아래와 위의 양면 극, "S" 와 "N" 극 모두를 응용한 모터의 단면도.FIG. 12 is an embodiment of the present invention, and FIG. 11 illustrates a motor in which only one pole of the donut-shaped
도 13은 본 발명에 의한 것으로 도 12의 모터의 출력 회전 원반(#23)에 프로펠러(Propeller) 날개(#48)를 부착한 유체 추진 기능의 추진 모터의 단면도.FIG. 13 is a sectional view of a propulsion motor having a fluid propulsion function with a
도 14는 대한민국 특허 출원번호 10-2007-0054204에 의한 것으로 도 13의 회전 모터에 사용할 수 있는 베어링 (Bearings)(#45)의 도면.FIG. 14 is a view of
도 15는 본 발명에 의한 것으로 모터의 개폐기(Switch)(#30)와 제동장치(Brake)(#31, #32)로 응용할 수 있는 방법들의 사시도.FIG. 15 is a perspective view of methods applicable to a
도 16은 본 발명에 의한 것으로 트리거(Trigger)(또는 운동 유도) 모터(#21)의 동력원으로 쓰일 수 있는 재충전 전지(Rechargeable Battery)(#38)로 (a)솔라셀(Solar Cell)(#33), (b)수력발전(Water Fall)(#34), (C)풍력발전(Wind Power)(#35), (c)조력발전(Tide Power)(#36), (e)지열발전(#37) 의 전력 원의 블록도.FIG. 16 is a
도 17은 본 발명에 의한 것으로 도 16의 재충전 전지(#38)가 본 발명의 도 13에 연결된 블록도.FIG. 17 is a block diagram of the rechargeable battery (# 38) of FIG. 16 connected to FIG.
● 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명● Explanation of symbols for main parts of drawing
(FM); 고정 자석이나 고정 자석 군.(FM); Fixed magnets or fixed magnet groups.
(MM); 운동 자석이나 자석 군.(MM); Kinetic magnets and magnet groups.
(MS); 운동 자석 사이의 간격.(MS); Gap between the movement magnets.
(MG); 고정 자석과 운동 자석 간의 간격.(MG); Spacing between the stationary magnet and the moving magnet.
(MT); 고정 자석과 유도 판과의 간격.(MT); Gap between fixed magnet and induction plate.
(MD); 운동 자석과 유도 판과의 간격.(MD); Gap between the moving magnet and the induction plate.
본 발명은 동력 기관인 모터(Motor)와 터빈(Turbine)에 관한 것으로, 특히 영구 자석(Permanent Magnet)이 내재하고 있는 자장 에너지(Magnetic Field Energy)를 서로 상호 작용을 통하여 운동 에너지로 변환하는 원리로 모터의 유도(혹은 트리거(Trigger)) 용의 작은 모터 작동을 위한 적은 양의 동력으로 작동하는 운동 장치에 관한 것이다. 이 적은 양의 입력 전류도 재충전 전지(Rechargeable Battery)를 이용하여, 예를 들면 솔라셀(Solar Cell)를 이용하거나 또는 모터 자체 내에서 조달할 수 있다.BACKGROUND OF THE
인류는 역사적으로 필요한 동력을 얻기 위하여 상당히 오랜 기간 동안 스스로 일을 하거나 다른 동물들, 예를 들면, 소, 말, 개, 당나귀, 코끼리, 등을 부리거나 하여 직접 조달해 왔다. 근세에 와서는 물의 낙차를 이용한 수력으로 발전기(Generator)를 돌려 전기 에너지를 얻고 있고, 또 태양열, 바람, 바다의 조류와 파고, 그리고 지구 깊숙이 있는 지열 등을 이용하기도 한다. 또한 원자력(Nuclear Energy)도 중요한 에너지 원이다. 최근에는 바이오 연료(Bio-Fuel)에 대한 개발도 진행되고 있다. 그러나 지금 가장 많이 그리고 널리 사용되는 에너지 원은 화석 연료(Fossil Fuel), 즉 석탄(Coal), 석유(Petroleum), 그리고 천연 가스(Natural Gas) 등 이다. 이들을 태우는 과정에서 발생하는 폭발력을 이용하여 엔진 이나 터빈을 돌려 운동 에너지를 얻거나, 태울 때 나오는 열로 물을 가열하여 수증기를 얻고 이를 이용하여 다시 터빈을 돌리거나, 또는 발전기(Generator)를 돌려서 멀리 이동시키기 비교적 쉬운 전기 에너지(Electric Energy)로 변환 하여 사용한다.Humans have been procuring themselves for quite a long time in order to gain the historically needed power or by directing other animals, such as cattle, horses, dogs, donkeys, elephants, etc. In recent years, generators are powered by hydropower using water drops to generate electrical energy. Solar heat, wind, ocean currents and waves, and geothermal power deep within the earth are also used. Nuclear energy is also an important energy source. Recently, the development of bio-fuel is also in progress. But the most common and widely used energy sources are fossil fuels, namely coal, petroleum, and natural gas. They use the explosive power generated in the process of burning them to turn the engine or turbine to obtain kinetic energy, or heat the water with the heat from the burning to get water vapor and use it to turn the turbine again, or turn the generator to move away. It is converted to electric energy which is relatively easy to use.
그러나 이 화석 연료는 지구상의 한정된 자원으로 인구의 증가와 경제 활동의 팽창으로 지속적인 가격 상승 요인이 내재되어 있다. 더 심각한 문제는 이런 화 석 연료를 태울 때 발생하는 CO2 가스와 미세 먼지로 인한 지구 대기 온도의 상승과 공해는 우리가 살고 있고 또 우리 후손들에게 물려줄 자연 환경을 되돌릴 수 없을 만큼 변화 시켜 인류를 포함한 많은 생명체에 큰 위협이 되고 있다. 따라서 온 세계는 효율이 높은 여러 종류의 에너지 원과 변환 장치들을 끊임 없이 개발해 오고 있으며 또한 국가 간에는 국가 경영에 필요한 에너지 자원을 확보하기 위한 노력을 경쟁적으로 하고 있는 실정이다.However, this fossil fuel is a finite resource on the planet, which has a constant price increase due to population growth and expansion of economic activity. The more serious problem is that the rise in global atmospheric temperatures and pollution caused by CO 2 gas and fine dust from burning these fossil fuels can change the natural environment that we live in and pass on to our descendants. It is a big threat to many creatures, including. Therefore, the whole world has continuously developed various kinds of highly efficient energy sources and converters, and the countries are competing to secure energy resources for national management.
지금 가장 많이 사용되고 있는 엔진(Engine)과 터빈(Turbine)의 연료는 휘발유(Gasoline), 중유(Diesel), 천연 가스 (Natural Gas) 등 이고 이들 기관들은 여러 형태의 이동 수단 (Vehicle)들, 즉 자동차, 비행기, 배 등의 동력 장치로 쓰이며 또한 전기(Electricity)를 생산하는 발전기(Generator)를 돌리는데도 사용된다.The most common fuels for engines and turbines are gasoline, diesel and natural gas, and these engines are used in various forms of vehicles, namely automobiles. It is also used as a power unit for airplanes, airplanes, ships, etc. It is also used to run generators that produce electricity.
기존의 자석(Magnet)이나 자성(Magnetism)을 응용한 모터는 아주 작은 로봇(Robot)이나 의료기기 그리고 장난감에서부터 고속 전철 같은 매우 큰 장치에도 응용되나, 출력이 언제나 입력 에너지 보다 작아서 언제나 외부로부터 출력 보다 많은 전기 에너지의 공급이 필요하므로 전기 공급 선(Electric Power Line)이 같이 따라야 한다. 이는 먼 거리를 이동해야 하는 기차나 전철에는 그들이 움직이는 이동 경로를 따라 기본 동력 공급 설비 시설이 요구됨을 의미한다.Conventional magnets or magnetism motors are also used in very small robots, medical devices, and even very large devices such as toys and high-speed trains. Since a lot of electric energy supply is required, the electric power line should follow. This means that trains and trains that need to travel long distances require basic power supply facilities along their travel path.
인류는 오랫동안 가격이 저렴하고 편리하고, 쉽게 구할 수 있고, 우리가 살고 있는 환경을 해치지 않는 에너지 원을 꾸준히 찾고 있다. 앞에서 예로 들은 태양 에너지, 지열, 바람, 조수와 파고를 이용한 에너지들은 상당히 많이 개발되었지 만 조달과 사용 장소 그리고 경제성과 같은 여러 가지 제약으로 일부 지역에서 한정된 응용에만 사용되고 있다.Mankind has long been looking for energy sources that are cheap, convenient, readily available, and do not harm the environment in which we live. Solar energy, geothermal, wind, tidal and wave energy have been developed quite a lot, but are only used in limited areas in some areas due to various constraints such as procurement, location and economics.
본 발명은 영구 자석에 내재되어 있는 에너지를 운동 에너지로 변환(Transform)하여 적은 양의 입력 에너지로 큰 양의 출력 운동을 얻는 방법으로 이를 여러 종류의 모터와 터빈들에 응용할 수 있다. 이 발명은 원천적인 방법으로 기존의 에너지 생산과 동력 장치들에서의 발생하는 문제점들을 근본적으로 개선 시키는 효과가 있다.The present invention can be applied to various types of motors and turbines by transforming the energy inherent in the permanent magnet into kinetic energy to obtain a large amount of output motion with a small amount of input energy. This invention has the effect of fundamentally improving the problems arising in existing energy production and power plants in a fundamental way.
그러면 여기서 종래의 연관된 기술에 대해 간단히 살펴보자.Let's take a brief look at the related art here.
도 1은 지금 널리 쓰이는 DC 모터 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a widely used DC motor.
도 2는 지금 널리 쓰이는 AC 모터 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a widely used AC motor.
이들 모터는 전기(Electricity)의 직류(Direct Current)나 교류(Alternate Current)의 외부 에너지 공급을 받아서 유도된 자장(Inductive Magnetic Field)의 상호 작용을 응용 하거나 유도된 자장과 영구 자석의 자장을 상호 작용시켜서 운동에너지를 얻는 원리이다.These motors are supplied with an external energy supply of direct current or alternating current to apply the interaction of an inductive magnetic field or to interact the magnetic field of the permanent magnet with the induced magnetic field. It is a principle to get kinetic energy by making it.
도 3은 지금 흔히 쓰이는 가솔린 엔진(Gasoline Engine) 사진이다.3 is a picture of a gasoline engine that is commonly used now.
도 4는 지금 흔히 쓰이는 디젤 엔진(Diesel Engine) 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a diesel engine commonly used now.
이들 엔진은 휘발유나 중유를 태워서 그 폭발력으로 실린더(Cylinder)를 움직여 운동 에너지를 얻는 장치이다.These engines are devices that burn gasoline or heavy fuel oil and move the cylinder with explosive power to obtain kinetic energy.
도 5는 전기 발전기(Electric Power Generator) 사시도이다.5 is a perspective view of an electric power generator.
발전기는 여러 종류의 모터들의 동력 공급원이 되므로 위의 엔진과 결합하여 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다.The generator is a power source for various types of motors, so it is a device that combines with the above engine and converts kinetic energy into electrical energy.
이들은 모두 외부로부터 어떤 형태로든지 에너지 공급을 받아서 원하는 다른 형태의 에너지로 변환하는 장치들이다. 그러나 언제나 위 엔진에 의해 변환된 에너지 양은 공급된 에너지의 양 보다 적다. 이는 현재 가장 효율이 높은 엔진의 에너지 변환 효율이 50%도 못 미치기 때문이다. 대부분의 요구되는 에너지 형태는 운동 에너지와 전기 에너지 그리고 열 에너지인데 이 들 에너지를 생산하기 위해 가장 많이 사용되는 원천 에너지는 화석 연료(Fossil Fuel)이다. 이미 앞에서 설명한 바대로 제한된, 비교적 가격이 높은 화석 에너지를 태우면서 발생하는 문제점을 개선하기 위하여 인류는 많은 노력을 기우려 왔지만 아직 까지 근본적인 해결책은 찾지 못하고 있다.These are all devices that receive some form of energy supply from the outside and convert it into other forms of energy as desired. But always the amount of energy converted by the engine is less than the amount of energy supplied. This is because the energy conversion efficiency of today's most efficient engines is less than 50%. Most of the required energy types are kinetic, electrical and thermal energy, and the most common source of energy used to produce these is fossil fuels. As mentioned earlier, humankind has made great efforts to improve the problems caused by burning limited, relatively expensive fossil energy, but has yet to find a fundamental solution.
본 발명의 목적은 얻기 쉽고, 편리하고, 공해를 발생하지 않고, 가격이 저렴한 동력 및 에너지 원을 개발하는데 있다 이는 영구 자석(Permanent Magnet)이 내재하고 있는 자장의 힘(Magnetic Forces)을 서로 원하는 방향으로 상호 작용(Mutual Interaction)하도록 하여 연속성이 있는 운동 에너지(Kinetic Energy)를 얻는 방법을 찾아내는 것이다.It is an object of the present invention to develop a power and energy source that is easy to obtain, convenient, free of pollution, and inexpensive. This is the direction in which magnetic forces inherent in permanent magnets are desired. It is to find a way to get kinetic energy with continuity by mutual interaction.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 영구 자석(Permanent Magnets) 주위에 형성되는 자장(Magnetic Field)의 분포(Distribution)와 형상(Configuration), 그리고 특히 그것들의 동적인(Dynamic) 방향(Direction)과 크기(Magnitude)를 시간 에 따라 원하는 모양 대로 형성시키는 것을 특징으로 한다. 즉 서로 같거나 다른 극(Polarity)의 자장(Magnetic Field)에 나타나는 미는 힘(Repulsive Force)과 당기는 힘(Pulling Force)이 서로 상호 작용을 하여 운동 에너지로 변환(Transform)할 수 있는 자장(Magnetic Field)의 형태를 지속적으로 유지하도록, 자계의 투자율(Magnetic Permeability)이 큰 재료를 이용하여 자석 주위 공간에 형성되는 자장(Magnetic Field)의 형상과 분포(Configuration and Distribution)를 부분적으로 차폐(Shield)하거나 유도하여 이들의 동적 변화(Dynamic Variation)를 모색함을 특징으로 한다. 이는 이렇게 시간에 따라 변화하는 자장의 형상과 분포의 두 개 이상의 자석들이 서로 상호 작용하여 운동에 소요되는 에너지를 지속적으로 공급하는 경우로 이 과정에 소요되는 대부분의 에너지는 영구 자석의 자장으로부터 얻어질 수도 있음을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the distribution and configuration of the magnetic field formed around the permanent magnets, and particularly their dynamic direction and Magnitude is formed in a desired shape with time. That is, the magnetic field where the repulsive force and the pulling force appearing in the magnetic field of the same or different polarity can be transformed into kinetic energy by interacting with each other. In order to maintain the shape of the continuity, partially shield the configuration and distribution of the magnetic field formed in the space around the magnet using a material having a high magnetic permeability. Induction to find their dynamic variation. This is the case where two or more magnets in the shape and distribution of the magnetic field change over time interact with each other to continuously supply the energy required for the movement. Most of the energy required in this process is derived from the magnetic field of the permanent magnet. It may be characterized by.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위에서 설명한 두 종류의 영구 자석, 고정 자석과 운동 자석은 원하는 운동 형태, 예를 들면 회전 운동에는 원형 도넛 형태의 영구 자석 또는 원통 모양의 영구자석을 운동 하고자 하는 원주(Circumference)를 따라 고정 배열함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the two types of permanent magnets, the fixed magnets, and the moving magnets described above have a desired shape of motion, for example, a circular donut-shaped permanent magnet or a cylindrical permanent magnet for moving a cylindrical magnet. It is characterized by a fixed arrangement along (Circumference).
또한, 본 발명의 자석으로 구성된 모터(Motor of Magnet Array: MOMA)는 상대적으로 고정된 자석(Fixed Magnet=FM)과 움직이는 자석(Moving Magnet=MM)으로 구분된다.In addition, a motor of a magnet array (MOMA) of the present invention is divided into a relatively fixed magnet (Fixed Magnet = FM) and a moving magnet (MM).
그리고 본 발명의 영구 자석으로 구성된 모터에는 지속적인 자장의 변화를 유도하여 지속적인 운동 자석의 운동을 얻기 위해 유도 혹은 자장 차폐 판 (Diaphragm)(혹은 운동 유도 원반(Disk))이 장착됨을 특징으로 한다.In addition, the motor composed of the permanent magnet of the present invention is characterized by being equipped with an induction or magnetic field shield plate (or motion induction disk (Disk)) to induce a continuous change of magnetic field to obtain a continuous movement of the movement magnet.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 도면 설명에 있어서, 같은 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 같은 참조 번호를 부여하고, 동일한 개념이 중복되는 설명에 대해서는 되도록 생략한다.First, in the description of the drawings of the present invention, the same reference numerals are assigned to the components that perform the same functions, and the descriptions of the same concepts are omitted as much as possible.
도 6은 막대(#3)나 원통(#1) 영구 자석 주위의 공간에 형성되는 자장(#2) 분포도의 사시도 이다. 영구 자석은 강 자성체(Ferromagnetic Materials)로 만들어 졌다. 자장의 분포는 완전히 대칭되는 특성이다.6 is a perspective view of a magnetic field
도 7은 도넛(Doughnut) 모양의 영구 자석(#5) 주위의 자장(#2)의 분포의 사시도 이다.Fig. 7 is a perspective view of the distribution of the
도 8은 (a)두 개(#6 과 #7)의 원통형(#1)이나 막대형(#3) 영구 자석이 같은 극(Polarity "N" or "S")으로 공기 중에 서로 마주보고 있는 단면도이다. 여기서 두 자석간의 거리가 (MG)(#8)이고 각각의 자극(Magnetic Dipole Moment)의 크기가 m(1) 과 m(2) 라면 두 자석간의 힘은;FIG. 8 shows (a) two (# 6 and # 7) cylindrical (# 1) or rod (# 3) permanent magnets facing each other in air with the same pole (Polarity "N" or "S"). It is a cross section. Where the distance between the two magnets is (MG) (# 8) and the magnitude of each magnetic dipole moment is m (1) and m (2), the force between the two magnets is;
F(1,2) = m(1) * m(2)/4πμ(0) * (MG)2 (1)F (1,2) = m (1) * m (2) / 4πμ (0) * (MG) 2 (1)
또한 자석의 자극(Dipole Moment), m(1) 과 m(2)인 영구자석에 의한 대기중의 거리 (MG)의 자장(Magnetic Field)의 크기는 각각,In addition, the magnitude of the magnetic field of the magnetic pole (Dipole Moment), the distance in the air (MG) by the permanent magnets m (1) and m (2), respectively,
H(1) = m(1)/4πμ(0) * (MG)2 (2)H (1) = m (1) / 4πμ (0) * (MG) 2 (2)
H(2) = m(2)/4πμ(0) * (MG)2 (3)H (2) = m (2) / 4πμ (0) * (MG) 2 (3)
그리고 μ(0)는 대기의 자장 투자율(Magnetic Permeability)이다. 자석에 가해지는 힘의 방향은 m(1)과 m(2)의 극이 서로 다르면 당기는 힘(Pulling Force)이 되고 같으면 미는 힘(Repulsive Force)이 되므로 이 경우에는 서로 미는 힘(Repulsive Force)이 존재한다.And μ (0) is the magnetic magnetic permeability of the atmosphere. The direction of the force applied to the magnet is the pulling force when the poles of m (1) and m (2) are different from each other, and the force is the same as the repulsive force. exist.
(b)두 개의 영구 자석(#6 과 #7) 사이에 상대적으로 큰 자장 투자율(Magnetic field Permeability)의 얇은(옆면의 면적이 (S)) 자장 차폐 판(혹은 운동 유도 판)(#12)이 부분적으로 삽입된 모양으로 이 자장 차폐 판(Diaphragm)(#12) 이 삽입될 때 받는 힘은;(b) A relatively large magnetic field permeability (S) side magnetic shielding plate (or motion induction plate) between two permanent magnets (# 6 and # 7) (# 12). The force exerted when this magnetic shield plate (Diaphragm) # 12 is inserted into this partially inserted shape is;
F(P) = (H(P))2 * μ(r) * (S)/2 (4)F (P) = (H (P)) 2 * μ (r) * (S) / 2 (4)
여기서 H(P) 는 위치 (P)(#9)의 자장(Magnetic Field)의 크기이고, 이것은 두 자장의 크기, 식 (2)의 H(1) 와 식 (3)의 H(2)의 차이가 된다. 그리고 (S)(#13) 는 차폐 판(#12)의 옆면의 면적이고, μ(r)은 차폐 판(#12)의 자장 투자율(Magnetic Field Permeability) 이다. 여기서 주목할 점은 마주보는 두 영구 자석(#6 과 #7)의 극(Polarity)이 같을 경우 두 자석의 어느 중간 지점, 이 경우에서는 위치 (P)(#9)의 자장 H(P)의 크기가 "0" 이거나 "0"에 가깝게 아주 작은 값이 된다는 현상이다. 이 현상은 두 자석(#6 과 #7)의 같은 극("N"극)에서의 자장이 서로 상쇄하기 때문으로 중앙의 특정한 곳에서는 두 자장의 크기가 같고 방향이 반대이기 때문이다. 또한 자장 차폐 판(#12)의 옆 면적 (S)(#13)가 상대적으로 작은 값이 므로 자장 차폐 판(Magnetic Field Shielding Diaphragm)(혹은 운동 유도 판)(#12)이 두 영구 자석(#6 과 #7)의 중간(#9)을 수평 방향으로 진행할 때 받는 저항 힘, 식 (4)의 F(P)은 거의 "0"에 가깝게 조정할 수 있다. 이 그림에서 보면 자장이 차폐 된 (B) 영역(#11)에서는 두 자석이 모두 위 그림 (a)형태의 힘을 받지 않는다. 그러나 자장 차폐가 되지 않은 (A) 영역(#10)에서는 그림 (a)형태의 힘을 받을 것이다. 따라서 만일 그림 (b)의 두 자석 중 하나를 접선 방향(Tangential Direction)으로 자유로이 움직일 수 있게 하면 큰 미는 힘이 존재하는 공간 (A)(#10)에서 비교적 작은 당기는 힘이 존재하거나 거의 힘이 없는 공간 (B)(#11)로 이동할 것이다.Where H (P) is the magnitude of the magnetic field at position (P) (# 9), which is the magnitude of the two magnetic fields, H (1) in equation (2) and H (2) in equation (3) It makes a difference. And (S) (# 13) is the area of the side surface of shielding
(c)이 경우는 두 개의 영구 자석(#6 과 #7) 사이에 가운데 구멍(#10)이 뚫린 모양의 자장 차폐 판(#12)이 들어 있는 형태이다. 이 것도 그림 (b)의 경우와 비슷한 현상과 법칙을 따른다.(c) In this case, the magnetic shield plate (# 12) in the shape of a center hole (# 10) is inserted between two permanent magnets (# 6 and # 7). This also follows a similar phenomenon and rule as in Figure (b).
도 9는 본 발명에 의해 설계된 모터의 원리를 나타낸 평면도로 아래 부분에 있는 긴 고정 영구 자석(#5)과 이와 마주보고 위에 있는 네 개(#16)의 막대(#3)나 원통(#1) 모양의 영구자석 들이 일정한 간격(MS)으로 배치되어 접선 방향(Tangential Direction)(#15)으로 운동할 수 있도록 하고 이 두 자석 사이에 자장 투자율(Magnetic Permeability), μ(r)이 비교적 큰 얇은 재료로 만든 일정한 패턴(Pattern)(#17 과 #18)의 자장 차폐 판(Diaphragm)(또는 운동 유도 판)(#12)이 설치된 평면도이다. 그림의 예와 같이 자장 차폐 판(또는 운동 유도 판)(#12)이 화살표 방향(#14)으로 움직이면 위의 그림 8에서 설명한 원리에 따라 네 개의 운동 자 석(MM)들도 따라서 운동 유도 판(#12)과 같은 방향으로 움직인다. 이 현상에서 명확히 이해할 점은 도 8에서 설명한 바에 따라 운동 유도 판(#12)을 운동하는데 소요되는 에너지(Energy)는 거의 이 유도 판의 무게에 비례한다는 사실이다. 왜냐하면 이 운동 유도 판이 운동하는 수평 위치, (P)(#9)는 두 영구 자석 사이에서 자장, H(P)의 크기가 "0"인 곳으로 조정했기 때문이다. 그리고 이 자장 차폐 판(혹은 운동 유도 판)(#12)의 무게는 그리 크지않도록 역시 조정할 수 있다. 그러나 네 개의 운동 영구 자석(MM)의 무게는 운동 유도 판(#12)의 무게 보다 훨씬 무겁게 선택할 수 있다. 만일 상대적으로 무거운 운동 자석(MM)의 운동 속도가 가벼운 운동 유도 판(#12)의 운동 속도와 같다면, 그리고 입력 운동 유도 판(#12)의 운동은 외부에서 공급되는 에너지, 즉 입력 에너지로 충당하고 운동하는 자석(MM)에서 에너지를 출력한다면, 결과적으로 가벼운 운동 유도 판(#12)과 무거운 운동 자석(MM)의 무게 배수만큼 운동 양의 증폭(Amplification)이 발생한 것이 된다. 그러나 에너지 보존 법칙을 따라야 하므로 이 증폭된 에너지는 그림 8(a)에서 설명한 고정 영구 자석과 운동 영구 자석 간에 상호 작용하는 힘, 식 (1)의 F(1,2) = m(1) * m(2) / 4πμ(0) * (MG)2에서 나온다.9 is a plan view illustrating the principle of a motor designed according to the present invention, with a long fixed permanent magnet (# 5) at the bottom and four (# 16) rods (# 3) or cylinder (# 1) facing the top; ) Permanent magnets are arranged at regular intervals (MS) to allow them to move in a tangential direction (# 15) and have a relatively thin magnetic permeability, μ (r) between them. This is a plan view of a pattern (# 17 and # 18) of a magnetic field shield (Diaphragm) (or motion induction plate) # 12 made of a material. If the magnetic field shielding plate (or motion induction plate) # 12 moves in the direction of the arrow (# 14) as shown in the example of the figure, then the four motion magnets (MM) will follow the principle as described in Figure 8 above. Move in the same direction as (# 12). It is clear from this phenomenon that, as described in FIG. 8, the energy required to move the motion
따라서 고정 영구 자석(FM)과 운동 영구 자석(MM) 간의 미는 힘(Repulsive Force)이 크면 클수록 출력 운동의 증폭이 크게 일어날 것이다. 이 미는 힘의 크기도 두 자석의 자극, m(1) 과 m(2)의 크기를 키우거나 혹은 두 자석 간의 간격(MG)을 좁히거나 또는 앞의 두 경우를 모두 적용하여 임의로 선택할 수 있다.Therefore, the greater the repulsive force between the fixed permanent magnet FM and the kinetic permanent magnet MM, the greater the amplification of the output motion. The magnitude of the pushing force can also be chosen arbitrarily by increasing the magnetic poles of the two magnets, increasing the magnitudes of m (1) and m (2), narrowing the distance (MG) between the two magnets, or applying both cases.
도 10은 본 발명에 의한 것으로 자장 투자율(Magnetic Permeability)이 큰 얇은 재료로 만들어 진 자장 차폐 판(diaphragm)(혹은 회전 운동 유도 원반(Disk))(#19)의 패턴(Pattern)의 예이다. 자장이 차폐되는 부분(#8)과 뚫린 부분(#17)의 미리 계획된 형상으로 되어 있다.FIG. 10 is an example of a pattern of a magnetic shielding plate (or rotational motion induction disk) # 19 made of a thin material having a high magnetic permeability according to the present invention. The magnetic
도 11은 본 발명에 의한 회전 모터의 간략한 사시도로 그림 8과 9에서 설명한 원리에 따라, 도 10의 패턴(Pattern)이 있는 얇은 원형 자장 차폐 판(Diaphragm)(혹은 입력 회전 운동 원반(Disk))(#19)이 아래의 도넛 모양(#5) 고정영구 자석(FM)과 위의 출력 회전 원반(#23) 원주(circumference)를 따라 일정한 간격(MS)으로 부착된 원들(#1) 형 운동 자석(MM)들 사이에 자장, H(P)의 크기가 최소인 공간(#9)을 따라 회전하도록 설계되고 작은 입력 모터(#21)를 따라 회전하도록 되어 있다. 그리고 원통형(#1) 회전 운동 자석들(MM)이 부착된 출력 회전 원반(Disk)(#23)은 플라이 휠(Flywheel)(#25)과 같이 출력 회전 축(#24)에 부착되어 있고, 이 출력 회전 축(#24)은 입력 회전 운동 유도 원반(Disk)(#19)이 부착된 입력 모터(#21) 축(#22)과는 기계적으로 격리되어 있다. 출력 원반(#23)의 회전 운동은 도 8과 9에서 설명한 원리에 의한 것이다.FIG. 11 is a simplified perspective view of a rotating motor according to the present invention, in accordance with the principles described in FIGS. 8 and 9, with a thin circular magnetic field diaphragm (or input rotational disk) with the pattern of FIG. (# 19) is a donut-shaped (# 5) fixed permanent magnet (FM) below and a circle (# 1) -type movement attached at regular intervals (MS) along the circumference of the output rotating disk (# 23) above. It is designed to rotate along the
도 12는 본 발명에 의한 것으로 모터의 효율을 높이기 위해 도넛형의 고정 자석(#5)의 양면의 극, "N" 과 "S" 극을 모두 응용한 경우의 모터로 도 11과의 다른점은 도넛 형의 고정 자석(#5) 한 장에 두 장의 출력 회전 원반(#23)이 고정 자석의 아래와 위 면에서 작동하는 형태이다. 또한 두 장의 입력 회전 운동 유도 원반(#19)이 도넛형 고정 자석(#5)의 아래와 윗면과 두 장의 출력 회전 원반(#23) 사 이에 각각 들어가고 이 입력 유도 원반(#19)들은 작은 입력 회전 유도 모터(#21)의 회전 축(#22)에 같이 부착되어 있다 이 입력 회전 축(#22)과 원통형 운동 자석들(#1)이 원주를 따라 고정 배열된 두 장의 출력 회전 원반(#23)이 부착된 출력 축(#24)과는 분리되어 있다. 두 장의 출력 회전 원반(#23)은 연결 구조물(#46)로 서로 결합된 모양으로 같은 출력 회전 축(#24)에 부착되어 있다. 그리고 모터는 모터 몸체 프레임(Frame)(#47)으로 싸여 있다.FIG. 12 is a motor according to the present invention, in which both poles of the donut-shaped
도 13은 본 발명에 의한 것으로 도 12의 이중 출력 회전 원반(#23)에 프로펠러(Propeller) 날개(#48)를 달아서 유체 추진의 흐름을 유도할 수 있는 유체 추진 모터의 형상이다. 출력 회전 원반(#23)가장 자리에 프로펠러(#48)가 부착되어 출력회전 축(#24)에 결합되어 있다. 그리고 유체의 흐름(#49)을 더욱 효율적으로 하기위해 모터 몸체 프레임(Frame)(#47)을 유선형 모양(#47)으로 하여 모터를 감싸고 있는 유체 추진 모터의 형상이다. 이 모양에서 유선형 모양의 모터 몸체(Frame)(#47)는 입력과 출력 쪽에만 열려있다.FIG. 13 is a shape of a fluid propulsion motor capable of inducing a flow of fluid propulsion by attaching a
도 14는 위의 도 13의 모터에서 입력과 출력의 회전 축에 부착되는 효율이 높은 새로운 베어링(Bearings)(#45)으로FIG. 14 is a new, highly efficient bearing (# 45) attached to the rotational axis of the input and output in the motor of FIG. 13 above.
대한민국 특허 출원번호 10-2007-0054204의 모양이다.It is the shape of Korea Patent Application No. 10-2007-0054204.
도 15는 위의 모터들의 개폐기(Switch)와 제동장치(Brake)로 응용할 수 있는 방법들로 도 (a)는 자석(#30) 간의 "N"극과 "S"극 사이에 발생하는 인력(Pulling Power)을 응용한 경우이고, (b)는 자동차 제동장치 같이 브레이크 패드(#31-#32)를 이용하는 경우이다.15 is a method that can be applied as a switch and a brake of the above motors. FIG. (A) shows an attraction force generated between the "N" pole and the "S" pole between the
도 16은 작은 입력 트리거(Trigger)(혹은 운동 유도) 모터(#21)가 재충전 전지(Rechargeable Battery)(#38)에 연결되어 있으며 재충전을 위한 전력 에너지는 (a)솔라셀(Solar Cell)(#33), (b)수력발전(Water Fall)(#34), (C)풍력발전(Wind Power)(#35), (c)조력발전(Tide Power)(#36), (e)지열발전(#37) 등에서 공급 받을수 있다.16 shows a small input trigger (or kinematic induction)
도 17은 본 발명에 의한 것으로 도 16의 재충전 전지(#38)가 도 13 모터와 연결된 모양이다.FIG. 17 is a view of the present invention, in which the
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 영구 자석(Permanent Magnets)들과 비교적 큰 자장 투자율(Magnetic Permeability)로 만든 얇은 자장 차폐 판(Diaphragm)(혹은 회전 운동 유도 원반(Disk))으로 구성된 모터는 외부의 적은 양의 동력 공급(Power Supply)으로 운동하는 입력 운동을 증폭(Amplification)하여 많은 양의 출력 운동을 발생하는 장치이다. 이는 기존의 에너지 변환 기관들처럼 외부에서 공급된 한 에너지 형태를 다른 에너지 형태로 바꾸는 변환 장치가 아니고, 영구 자석이 내재하고 있는 자장 에너지를 운동 에너지로 바꾸는 원천적으로 새로운 개념의 동력 기관이다. 이 원리에 따라 설계된 모터나 터빈을 이용하여 직접 운동 엔진으로 사용하거나 또는 전기 에너지로 변환하여 사용하면 인류가 추구해온 이상적인 에너지 자원을 확보할 수 있는 기회를 얻게 된다. 그리고 이 원리의 모터나 터빈은 소음이나 미세 먼지, CO2 가스 같은 여러 종류의 공해 발생을 크게 줄일 수 있으므로 우리가 살고 있는 지구 환경과 가장 이상적으로 조화하는 형태의 에너지 원이 될 것이다.As described above, the motor composed of permanent magnets and thin magnetic diaphragms (or rotating disks) made of relatively large magnetic permeability according to the present invention can It is a device that generates a large amount of output motion by amplifying the input motion that moves with a small amount of power supply. It is not a conversion device that converts an externally supplied form of energy into another energy form, like existing energy conversion engines, but a fundamentally new concept of power engine that converts magnetic energy inherent in permanent magnets into kinetic energy. Using motors or turbines designed according to this principle as direct kinetic engines or converting them into electrical energy gives us the opportunity to secure the ideal energy resources that humanity has sought. And since motors and turbines of this principle can greatly reduce the generation of various kinds of pollution, such as noise, fine dust, and CO 2 gas, they will be the source of energy that is most ideally matched to the global environment in which we live.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it will be apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
Claims (5)
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