KR20090064999A

KR20090064999A - 왕복이동장치

Info

Publication number: KR20090064999A
Application number: KR1020070132405A
Authority: KR
Inventors: 김주영
Original assignee: 김주영
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-06-22

Abstract

본 발명은 영구자석의 자력의 힘을 주로 이용하고, 다른 소비성 에너지를 사용하는 것을 최대한 줄여 에너지 효율이 높은 왕복이동장치에 관한 것이다.

본 발명은 외주측면에 이동홀이 형성된 실린더; 실린더 내부의 양단부에 각각 마련된 한 쌍의 제1영구자석; 실린더 내부에서 한 쌍의 제1영구자석 사이에 위치하고, 양단부에 제2영구자석이 각각 결합되어 실린더 내에서 왕복이동하는 피스톤; 제1영구자석과 제2영구자석 사이에 각각 위치하고, 전류를 공급받아 피스톤의 왕복이동을 유도하는 한 쌍의 전자석; 및 실린더의 외측에서 이동홀을 통해 일단이 피스톤과 연결되고 피스톤의 왕복이동에 대응하여 이동홀을 따라 이동하는 피스톤로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

영구자석, 전자석, 왕복이동, 피스톤, 실린더

Description

왕복이동장치{Reciprocating Apparatus}

본 발명은 왕복이동장치에 관한 것으로서, 상세하게는 실린더의 양측에 제1영구자석과 전자석을 각각 설치하고, 제2영구자석이 양단부에 결합된 피스톤을 그 사이에 배치시켜 피스톤을 왕복이동시키는 것으로서, 구조가 간단하며 영구자석의 고유한 자력을 주로 이용하였기 때문에 높은 에너지 효율을 가지고 있는 왕복이동장치에 관한 것이다.

일반적으로, 왕복이동장치로는 주로 가스 또는 휘발유, 경유 등 석유를 정제한 물질을 연료로 하는 내연기관이 많이 이용되고 있으며, 이러한 내연기관을 이용하는 왕복이동장치는 그 동력원으로 자원이 유한한 화석 에너지를 사용하게 되므로, 산업 발전이 고도화, 급속화 되면서 자원 고갈이 더욱 가속화되고 있는 현재에 있어서 에너지 확보면에서 한계가 있다.

이에, 상기한 바를 해결하기 위하여 대체에너지의 개발이 활발히 추진중에 있으며, 그 예로 최근에는 자력을 이용한 왕복이동장치가 개발되고 있다.

이러한 자력을 이용한 왕복이동장치는 주로 영구자석과 이와 상호작용하는 전자석을 이용하고, 영구자석에 대하여 전자석의 극성을 전환함으로써 인력과 척력을 발생시켜 영구자석과 전자석의 인력과 척력에 따라 왕복이동을 유도하는 원리를 이용하고 있다.

하지만, 상기한 종래의 자력을 이용한 왕복이동장치는 왕복이동을 유도하기 위하여, 전자석의 극성전환에 설치되어야 할 부품이 필요하고, 또한 전자석의 인력과 척력에만 의존하여 왕복이동을 유도하게 되므로 전자석에 공급되는 전류의 소비량이 많아지는 등 왕복이동장치의 작동을 위해 많은 에너지의 소비가 요구된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 항상 자력을 갖고 있는 영구자석을 주로 이용하고, 전자석에 소요되는 소비성 에너지의 사용을 최대한 줄여, 에너지 효율이 높은 왕복이동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 왕복이동장치는, 외주측면에 이동홀이 형성된 실린더; 상기 실린더 내부의 양단부에 각각 마련된 한 쌍의 제1영구자석; 상기 실린더 내부에서 상기 한 쌍의 제1영구자석 사이에 위치하고, 양단부 에 제2영구자석이 각각 결합되어 상기 실린더 내에서 왕복이동하는 피스톤; 상기 제1영구자석과 상기 제2영구자석 사이에 각각 위치하고, 전류를 공급받아 상기 피스톤의 왕복이동을 유도하는 한 쌍의 전자석; 및 상기 실린더의 외측에서 상기 이동홀을 통해 일단이 상기 피스톤과 연결되고 상기 피스톤의 왕복이동에 대응하여 상기 이동홀을 따라 이동하는 피스톤로드를 포함한다.

여기서, 상기 실린더는 양단부가 막혀있는 원통형상으로 상기 이동홀은 상기 실린더의 외주측면에 한 쌍으로 형성되고, 상기 피스톤에는 상기 제2영구자석 사이에 피스톤축이 관통설치되며, 상기 피스톤로드는 상기 실린더의 외측에서 상기 한 쌍의 이동홀을 통해 일단이 상기 피스톤축의 양단부에 각각 결합되며, 타단은 하나로 이어지는 분지된 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실린더는 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 하는 것이 좋다.

그리고, 상기 실린더는 수평방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 제1영구자석은 이에 대면하는 상기 제2영구자석과 서로 인력이 작용하고, 상기 전자석은 전류를 공급받으면 상기 제2영구자석과 척력이 발생되어 상기 피스톤을 왕복이동시키는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 제2영구자석과 상기 전자석 사이에 마련되며, 탄성복원력을 가지는 탄성체를 내장하고, 전류공급부에 의해 전류를 공급받고 상기 전자석과 전기적으로 연결되어 상기 피스톤이 이동하여 일측을 누르게 되면 상기 전자석이 작동되기 위한 전류를 보내는 버튼스위치를 포함하는 전자석구동유닛을 더 포함한다.

상기와 같은 과제해결수단을 통하여, 본 발명에 따른 왕복이동장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 영구자석의 인력과 척력을 주로 이용하고, 전자석에 소요되는 소비성 에너지의 사용을 최대한 줄여 에너지 효율이 높다.

둘째, 실린더를 수평배치하여 중력에 의한 양측의 영구자석 간의 힘의 불균형을 없애 실린더 내 피스톤의 왕복이동의 효율성을 높일 수 있으며, 구조가 간단하고 경제적이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕복이동장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 왕복이동장치의 구조를 나타내기 위한 부분단면사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 왕복이동장치를 크랭크축에 다수 연결시킨 예를 보여주는 도면이며, 도 3은 도1에 도시된 전자석구동유닛의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕복이동장치(100)는 외주측면에 이동홀(15)이 형성된 실린더(10)와, 실린더(10) 내부의 양단부에 각각 마련된 한 쌍의 제1영구자석(30a,30b)과, 제1영구자석(30a,30b) 사이에 위치하고 양단부에 제2영구자석(40a,40b)이 각각 결합된 피스톤(40)과, 상기 제1영구자석(30a,30b)과 제2영구자석(40a,40b) 사이에 위치하여 전류를 공급받아 상기 피스톤(40)의 왕복이동을 유도하는 한 쌍의 전자석(50a,50b)과, 상기 실린더(10)의 외측에서 상기 이동홀(15)을 통해 상기 피스톤(40)과 연결되는 피스톤로드(20)를 포함한다.

여기서, 상기 실린더(10)는 속이 비어있는 구조로 양단부가 막혀있는 원통형상으로 될 수 있으며, 수평방향으로 배치되는 것이 바람직하다.

여기서 상기한 바와 같이, 상기 실린더(10)를 수평방향으로 배치하여 피스톤(40)을 수직방향이 아닌 수평방향으로 왕복이동하도록 하면, 상기 피스톤(40)이 수직방향으로 왕복이동 할 경우 피스톤(40)의 자중에 의해 피스톤(40)이 하강할 때 중력의 힘을 더 받음으로써 양측의 제1 및 제2영구자석(30a,30b,40a,40b)에 생기는 힘의 불균형을 없앨 수 있다.

더불어, 본 발명에서는 상기 실린더(10)의 형상을 원통형상으로 하였으나 이는 일 실시예로서 다른 형상도 가능함은 물론이다.

또한, 상기 실린더(10)의 재질은 자장에 영향을 거의 미치지 않는 금속으로 하는 것이 좋으며, 바람직한 실시예로는 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 하는 것이 좋다. 이는 알루미늄은 금속 중 다른 금속보다 가벼운 장점이 있으며, 알루미늄 합금은 강철보다도 높은 강도를 갖고 있기 때문이다.

한편, 상기 실린더(10) 내벽에는 상기 제1영구자석(30a,30b)과 전자석(50a,50b)을 실린더(10) 내부 정해진 위치에 설치하기 위한 고정부(10a,10b)가 마련되어 있다. 여기서, 본 발명에서는 고정부(10a,10b)를 통해 상기 제1영구자석(30a,30b)과 전자석(50a,50b)을 설치하였지만, 그 외 상기한 목적을 달성할 수 있는 다른 어떤 구조도 가능하다.

상기 이동홀(15)은 상기 실린더(10)의 외주측면에 한 쌍으로 형성되어 있으며, 상기 이동홀(15)을 통해 피스톤로드(20)가 피스톤(40)에 연결된다. 그리고, 상기 이동홀(15)은 상기 피스톤로드(20)의 왕복이동에 대한 가이드 역할을 하도록 상기 실린더(10)의 길이방향으로 길게 형성된 장공형태로 되어 있다.

상기 피스톤(40)은 상기 실린더(10) 내부에서 왕복이동하는 것으로, 실린더(10)의 형상과 대응되도록 원통형상으로 되어 있으며, 중간부(41)를 중심으로 양단부에 제2영구자석(40a,40b)이 각각 결합되어 있다.

한편, 상기 피스톤(40)의 제2영구자석(40a,40b) 사이의 중간부(41)에는 양단부가 노출되도록 피스톤축(21)이 관통 설치될 수 있으며, 이 경우 피스톤축(21)의 노출된 양단부는 상기 한 쌍의 이동홀(15)을 통하여 피스톤로드(20)와 연결된다. 이때, 상기 중간부(41)는 상기 제2영구자석(40a,40b)의 자력에 영향을 미치지 않는 재질로 하는 것이 좋다.

여기서, 상기 피스톤축(21)을 상기 피스톤(40)의 중간부(41)에 설치하여 상기 피스톤축(21)에 상기 피스톤로드(20)를 실린더(10)의 외부에서 결합시킨 이유는, 피스톤로드(20)를 피스톤(40)과 결합시키기 위해 제2영구자석(40a,40b)에 홀을 형성하거나 구조적으로 변형시키면 제2영구자석(40a,40b)의 자력손상이 가기 때문에 이를 방지하기 위함이며, 피스톤(40)에 관통설치된 피스톤축(21)을 통해 피스 톤(40)의 왕복이동에너지를 피스톤로드(20)에 효과적으로 전달하고, 피스톤(40)과 피스톤로드(20)의 결속력을 증대시키기 위함이다.

그리고, 상기 피스톤(40)은, 도시하지 않았지만 상기 중간부(41)와 제2영구자석(40a,40b)을 수용하는 하우징을 형성할 수 있으며, 상기 하우징을 형성하는 경우 상기 중간부(41)는 중량을 감소시킬 수 있도록 중공의 형태로 하여 피스톤(40)을 형성할 수도 있다.

상기 피스톤로드(20)는 상기 피스톤(40)과 연결되어 피스톤(40)의 왕복운동에너지를 외부로 전달하는 역할을 한다. 여기서, 상기 피스톤로드(20)는 상기 피스톤(40)에 직접 결합될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 피스톤(40)의 중간부(41)에 피스톤축(21)이 설치되는 경우에는, 상기 피스톤로드(20)는 상기 피스톤축(21)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 피스톤로드(20)가 피스톤축(21)에 연결되는 경우 상기 피스톤로드(20)는 상세하게는 'Y'자의 분지된 형상으로 일측 양단부는 상기 한 쌍의 이동홀(15)을 통해 피스톤축(21)의 양단부에 각각 결합되며, 타측 단부는 하나로 이어져 크랭크축(1)과 연결된다(도 2 참조).

본 발명에서는, 상기 피스톤로드(20)는 분지된 "Y"자 형상으로 하였으나, 이는 바람직한 실시예이고, 피스톤(40)과 피스톤로드(20)의 연결이 가능하도록 다양한 형태로 변형할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 본 발명에서는 상기 피스톤로드(20)를 크랭크축(1) 하나에 일방향으로 연결하였으나, 크랭크축을 실린더(10) 양쪽에 설치하고 이에 피스톤로드를 양쪽방향으로 각각 연결하여 상기 양쪽의 크랭크 축에 각각 연결시키는 구조로도 변형가능하며, 또한 피스톤로드(20)의 개수도 다양하게 하여 설치할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 피스톤(40)이 실린더(10) 내에서 지정된 위치에 다다랐을 때, 상기 전자석(50a,50b)으로 전류를 공급하여 전자석(50a,50b)을 작동시키기 위한 전자석구동유닛(70a,70b)을 더 포함한다.

상기 전자석구동유닛(70a,70b)은 실린더 내부에 위치한 전자석(50a,50b)과 피스톤(40)에 결합된 제2영구자석(40a,40b)사이의 최적의 위치에 설치되어, 피스톤(40)이 이동하여 실린더(10) 내 설정한 위치에 다다르게 되면 전자석(50a,50b)으로 전류가 흐를 수 있도록 하여 전자석(50a,50b)이 작동하도록 하는 역할을 한다.

이때, 상기 전자석구동유닛(70a,70b)이 설치되는 위치는, 상기 피스톤(40)이 전자석(50a,50b)에 대하여 1mm~2mm 정도의 이격된 위치에 다다랐을 때 전자석(50a,50b)을 작동시킬 수 있도록 설치하는 것이 바람직하며, 이는 피스톤(40)이 이동하여 피스톤(40)과 전자석(50a,50b)이 충돌하여 피스톤(40)의 제2영구자석(40a,40b)과 전자석(50a,50b)에 충격을 주지 않도록 하기 위함이며, 나아가 전자석(50a,50b)과 제2영구자석(40a,40b)이 파손되는 것을 방지하기 위함이다.

본 발명에서는 실린더(10) 내에서 피스톤(40)이 지정한 위치에 다다랐을 때, 전자석(50a,50b)에 전류를 보내는 것으로 전자석구동유닛(70a,70b)을 설치하였지만, 이 외에 피스톤(40)이 움직이는 최좌점과 최우점을 상기한 바와 같이 전자석(50a,50b)과 1mm~2mm정도 이격된 지점으로 피스톤(40)이 왕복이동할 수 있도록 상기 피스톤로드(20)의 길이를 제한함으로써, 피스톤(40)의 왕복이동의 행정거리를 조절할 수도 있다.

상기 전자석구동유닛(70a,70b)에 대하여 상세히 살펴보면, 도 2에 나타난 바와 같이, 탄성복원력을 가지는 탄성체(72a,72b)를 내장하는 버튼스위치(71a,71b)를 포함한다.

상기 버튼스위치(71a,71b)는 상기 제2영구자석(40a,40b)과 상기 전자석(50a,50b) 사이에 마련되어, 전류공급부에 의해 전류를 공급받으며 전자석(50a,50b)과 전기적으로 연결되어, 피스톤(40)이 이동하여 일측의 버튼을 누르게 되면 전자석(50a,50b)으로 전류가 흐를 수 있도록 하여 전자석(50a,50b)을 작동시키는 역할을 한다. 이때, 상기 버튼스위치(71a,71b)는 바람직하게는 상기 전자석(50a,50b)에 밀착되도록 설치되는 것이 좋다.

여기서, 상기 전류공급부는 도시하지 않았지만, 양측에 설치된 버튼스위치(71a,71b)와 연결되어 버튼스위치(71a,71b)의 상부가 눌려져 작동될 때 상기 전자석(50a,50b)으로 전류를 공급하는 역할을 하며, 상기 전류공급부에 포함되는 장치는 통상의 전류를 공급하기 위한 장치로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 전류공급부는 피스톤로드(20)를 통해 전달되는 에너지의 일부분을 전기적 에너지로 변환 사용하여 전체 에너지가 순환되는 구조로 설계할 수도 있다.

그리고, 상기 탄성체(72a,72b)는 버튼스위치(71a,71b)에 내장되어 있으며, 상기 버튼스위치(71a,71b)가 피스톤(40)에 의해 눌려진 상태로부터 다시 원상태로 복원할 수 있는 탄성복원력을 제공한다.

한편, 전자석구동유닛의 다른 실시예로서, 도 3에 나타난 전자석구동유닛(60a,60b)은 누름스위치(61a,61b)와, 상기 누름스위치(61a,61b)를 눌러 작동시키는 누름 판스프링(62a,62b)을 포함할 수 있다.

상기 누름스위치(61a,61b)는 상기 제2영구자석(40a,40b)과 상기 전자석(50a,50b) 사이에 위치하고 있으며, 전류공급부에 의해 전류를 공급받으며 상기 전자석(50a,50b)과 전기적으로 연결되어 있다.

상기 누름 판스프링(62a,62b)은 상기 제2영구자석(40a,40b)에 대면하는 일단은 상기 실린더(10) 내벽에 결합되고, 타단은 상기 누름스위치(61a,61b)와 대응되는 일정 높이에 이격되도록 배치되어 피스톤(40)이 이동하여 타단을 누르게 되면 이를 받아 상기 누름스위치(61a,61b)를 눌러주면서 상기 누름스위치(61a,61b)를 작동시키는 것으로, 눌려진 상태로부터 다시 원상태로 복원할 수 있는 탄성복원력을 가지고 있다.

여기서, 상기 전자석구동유닛(60a,60b)이 설치되는 위치는, 상기 전자석(50a,50b)에 대하여 1mm~2mm 정도의 이격된 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 소요 전류소비량을 최대한 줄일 수 있는 기계식의 전자석구동유닛(70a,70b)을 사용하였으나, 그 외에도 위치감지센서를 이용한 전자식의 전자석구동유닛을 사용할 수도 있음은 물론이다.

한편, 본 발명에 따른 왕복이동장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 보다 큰 출력을 낼 수 있도록 크랭크축(1)에 다수의 왕복이동장치(100)를 연결시킬 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 구조의 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕복이동장치(100)는, 상기 제1영구자석(30a,30b)은 이에 대면하는 제2영구자석(40a,40b)과 서로 인력이 작용하도록 설치하고, 상기 전자석(50a,50b)은 전류를 공급받으면 대면하는 제2영구자석(40a,40b)과 척력이 발생 되도록 설치한다.

이때, 상기 전자석(50a,50b)의 자력은 상기 제2영구자석(40a,40b)이 밀려나 반대쪽 제1영구자석(30a,30b)의 인력이 미치는 범위 내로 설정하는 것이 좋다.

즉, 본 발명은 고유한 자력 및 극성을 가지고 있는 제1영구자석(30a,30b)과 제2영구자석(40a,40b) 간에는 서로 인력이 작용하도록 하고, 이 상태에서 피스톤(40)의 왕복이동을 위해 상기 제1영구자석(30a,30b)과 제2영구자석(40a,40b) 사이에 전자석(50a,50b)을 위치시키고, 전자석(50a,50b)은 접근하는 피스톤(40)을 반대방향으로 밀어낼 수 있도록 피스톤(40)에서 대면하는 제2영구자석(40a,40b)에 대해 척력만을 제공하도록 하여, 결과적으로 제1 및 제2영구자석(40a,40b)의 고유한 자력을 최대한 활용함으로써 전자석(50a,50b)에 소요되는 전류량을 줄여 에너지 효율이 높은 왕복이동장치(100)를 제공할 수 있다.

이에, 상기한 바에 따른 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕복이동장치(100)의 작동원리를 도 1에 도시된 전자석구동유닛(70a,70b)을 이용한 경우에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 왕복이동장치에서 제1 및 제2영구자석과 전자석을 통한 피스톤의 작동원리를 보여주는 도면이다.

먼저, 도 4a를 참조하면, 실린더(10) 내에 위치하는 피스톤(40)은 우측의 제 1영구자석(30b)과 피스톤(40)의 제2영구자석(40b)이 서로 인력이 작용하여 우측으로 이동하게 된다. 여기서, 피스톤(40) 우측의 제2영구자석(40b)의 극성은 N극이며, 우측의 제1영구자석(30b)의 극성으로 S극으로 배치되며, 전자석(50b)은 전류를 공급받지 않은 오프(off)상태로 극성을 띄지 않은 상태이다.

이때, 상기 전자석(50b)은 전류가 통하지 않은 오프상태일 때는 상기 제1영구자석(30b)과 제2영구자석(40b)간의 자력에 영향을 거의 미치지 않는다.

그러면, 도4b에 나타난 바와 같이, 피스톤(40)은 우측으로 이동하게 되어 우측의 전자석구동유닛(70b)이 위치한 지점까지 이동하게 되어 버튼스위치(71b)의 일측을 누르게 되고 이에 따라, 상기 전자석구동유닛(70b)이 작동되고, 전자석(50b)은 전자석구동유닛(70b)을 통해 전류를 공급받아 N극의 자력이 발생하게 되어 대면하는 피스톤(40)의 제2영구자석(40b)과 척력이 발생 된다.

따라서, 상기 피스톤(40)은 도 4c에 나타난 바와 같이 우측의 제2영구자석(40b)과 전자석(50b)의 척력에 의해 피스톤(40)을 좌측방향으로 밀어내게 된다.

상기한 바에 의해 피스톤(40)이 좌측으로 이동하게 되면, 좌측의 제1영구자석(30a)과 피스톤(40) 좌측의 제2영구자석(40a)간에 인력이 작용하게 되어 피스톤(40)이 도 4d와 같이 좌측의 전자석구동유닛(70a)이 위치한 지점까지 이동하게 되고, 이에 따라 좌측의 전자석구동유닛(70a)이 작동하여 전자석(50a)에 S극의 자력이 발생되어 대면하는 피스톤(40)의 제2영구자석(40a)과 척력이 발생 되어 피스톤(40)을 다시 우측으로 밀어내고, 그런 다음 상기한 도 4a의 과정을 다시 반복하여 피스톤(40)이 왕복이동하게 된다.

즉, 상기 피스톤(40)은 제1 및 제2영구자석(40a,40b)이 인력이 작용한 상태에서 서로 끌어당겨서 이동하고, 피스톤(40)이 실린더(10) 내에서 일정 위치에 위치했을 때 전자석(50a,50b)이 작용하여 전자석(50a,50b)과 대면하는 제2영구자석(40a,40b)에 대해 척력을 발생 되도록 하여 반대방향으로 이동하게 하는 이러한 작동을 반복함으로써 왕복이동하게 된다.

한편, 본 발명은 상기 제1 및 제2영구자석(40a,40b)간 인력이 작용하도록 하고, 제1 및 제2영구자석(40a,40b) 사이에 전자석(50a,50b)을 위치시켜 전자석(50a,50b)이 전류를 공급받아 온(on)상태일 경우 상기 제2영구자석(40a,40b)에 대해 척력이 작용하도록 하여 반대방향으로 피스톤(40)을 이동시키고, 오프(off)상태일때는 극성을 띄지않는 것으로 하였으나, 이는 한 실시예일 뿐이고 전자석 구동유닛(60a,60b)의 위치를 달리하거나, 전자석 구동유닛(70a,70b,60a,60b) 대신 전자석(50a,50b)과 연결되어 피스톤(40)이 지정된 위치에 다다랐을 때 전자석(50a,50b)으로 전류를 공급할 수 있는 제어부를 통하여, 상기 제1 및 제2영구자석(40a,40b)간에는 서로 척력이 작용하도록 하고, 전자석(50a,50b)과 이에 대면하는 제2영구자석(40a,40b) 간에는 인력이 작용하도록 하여 배치시킬 수도 있음은 물론이다.

더불어, 본 발명은 다수의 왕복이동장치(100)를 크랭크축(1)에 연결하거나, 제1 및 제2영구자석(40a,40b)의 자력의 크기를 조절하여 더 큰 출력을 얻어낼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 왕복이동장치(100)는 고유한 자력을 가지고 있는 제1 및 제2영구자석(40a,40b)의 자력을 최대한 이용하고, 전자 석(50a,50b)의 온/오프에 의해 피스톤(40)의 왕복이동을 유도함으로써 전자석(50a,50b)에 사용되는 에너지를 최대한 줄여 에너지 효율이 높다.

또한, 본 발명은 실린더(10)를 수평배치하면 중력에 의한 양측의 제1 및 제2영구자석(30a,30b,40a,40b)간의 힘의 불균형을 없애 실린더(10)내 피스톤(40)의 왕복이동의 효율성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 왕복이동장치(100)는 발전기와 엔진 등 다양한 분야에 활용될 수 있으며, 왕복이동장치(100) 다수를 크랭크축(1)에 연결하여 더 큰 출력을 얻을 수 있으며, 구조가 간단하여 경제적이다.

또한, 본 발명은 피스톤(40)과 피스톤로드(20)를 결합시키기 위해 피스톤로드(20)가 안내될 수 있도록 피스톤(40)의 제2영구자석(40a,40b)에 홀을 형성하는 등의 제2영구자석(40a,40b)을 구조적으로 변형시키지 않았기 때문에, 제2영구자석(40a,40b)의 자력에 손상을 주지않아 제2영구자석(40a,40b)의 자력효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 왕복이동장치의 구조를 나타내기 위한 부분단면사시도,

도 2는 도 1에 도시된 왕복이동장치를 크랭크축에 다수 연결시킨 예를 보여주는 도면,

도 3은 도1에 도시된 전자석구동유닛의 다른 실시예를 보여주는 도면,

도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 왕복이동장치에서 제1 및 제2영구자석과 전자석에 의한 피스톤의 작동원리를 보여주는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>.

1... 크랭크축 10... 실린더

10a,10b... 고정부 15... 이동홀

20... 피스톤로드 21... 피스톤축

30a,30b... 제1영구자석 40... 피스톤

40a,40b... 제2영구자석 41... 중간부

50a,50b... 전자석 60a,60b,70a,70b... 전자석구동유닛

61a,61b... 누름스위치 62a,62b... 누름 판스프링

71a,72b... 버튼스위치 72a,72b... 탄성체

100... 왕복이동장치

Claims

외주측면에 이동홀이 형성된 실린더;

상기 실린더 내부의 양단부에 각각 마련된 한 쌍의 제1영구자석;

상기 실린더 내부에서 상기 한 쌍의 제1영구자석 사이에 위치하고, 양단부에 제2영구자석이 각각 결합되어 상기 실린더 내에서 왕복이동하는 피스톤;

상기 제1영구자석과 상기 제2영구자석 사이에 각각 위치하고, 전류를 공급받아 상기 피스톤의 왕복이동을 유도하는 한 쌍의 전자석; 및

상기 실린더의 외측에서 상기 이동홀을 통해 일단이 상기 피스톤과 연결되고 상기 피스톤의 왕복이동에 대응하여 상기 이동홀을 따라 이동하는 피스톤로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복이동장치.
제1항에 있어서,

상기 실린더는 양단부가 막혀있는 원통형상으로 상기 이동홀은 상기 실린더의 외주측면에 한 쌍으로 형성되고,

상기 피스톤에는 상기 제2영구자석 사이에 피스톤축이 관통설치되며,

상기 피스톤로드는 상기 실린더의 외측에서 상기 한 쌍의 이동홀을 통해 일단이 상기 피스톤축의 양단부에 각각 결합되며, 타단은 하나로 이어지는 분지된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 왕복이동장치.
제1항에 있어서,

상기 실린더는 알루미늄 또는 알루미늄합금인 것을 특징으로 하는 왕복이동장치.
제1항에 있어서,

상기 실린더는 수평방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 왕복이동장치.
제1항에 있어서,

상기 제1영구자석은 이에 대면하는 상기 제2영구자석과 서로 인력이 작용하고, 상기 전자석은 전류를 공급받으면 상기 제2영구자석과 척력이 발생되어 상기 피스톤을 왕복이동시키는 것을 특징으로 하는 왕복이동장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제2영구자석과 상기 전자석 사이에 마련되며, 탄성복원력을 가지는 탄성체를 내장하고, 전류공급부에 의해 전류를 공급받고 상기 전자석과 전기적으로 연결되어 상기 피스톤이 이동하여 일측을 누르게 되면 상기 전자석이 작동되기 위 한 전류를 보내는 버튼스위치를 포함하는 전자석구동유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복이동장치.