KR20090102451A

KR20090102451A - 에너지 발생 보조 장치

Info

Publication number: KR20090102451A
Application number: KR1020080027905A
Authority: KR
Inventors: 박찬수; 오세욱
Original assignee: 박찬수
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-09-30
Also published as: WO2009120007A3; WO2009120007A2

Abstract

본 발명은 작은 에너지를 보다 큰 에너지로 출력하는 에너지 발생 보조 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 에너지 발생 보조 장치는, 회전축; 상기 회전축에 결합하여 회전하는 원반형상의 회전 부재로서, 상부에 소정 간격으로 복수의 자석이 연결 고정된 회전 부재; 상기 회전축을 중심으로 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 복수의 자석이 형성하는 열과 동심원을 이루며 상기 복수의 자석이 형성하는 열의 내측에 위치하는 제 1 자석 라인체; 및 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 제 1 자석 라인체와 90도의 위상차로 상기 제 1 자석 라인체와 동심원을 이루며 상기 복수의 자석이 형성하는 열의 외측에 위치하는 제 2 자석 라인체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

에너지 발생 보조 장치{Auxiliary Apparatus For Generating Energy}

본 발명은 발전기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 영구 자석에 의해 회전축이 회전하여 에너지를 발생시키는 에너지 발생 보조 장치에 관한 것이다.

통상적으로 전동기(또는 모터)는 전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기 에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 장치이다. 전원의 종류에 따라 직류 전동기와 교류 전동기로 분류되며, 교류 전동기는 다시 3상 교류용과 단상 교류용으로 구분된다.

그런데 이러한 전동기는 상술한 바와 같이 에너지를 획득하기 위해 전기 에너지를 반드시 필요로 한다. 따라서 전기 에너지가 공급되지 않는 곳에서는 전동기의 구동이 어렵게 되고, 이에 따라 전동기를 이용한 에너지 획득이 용이하지 않게 된다.

또한 상술한 전동기는 전기 에너지를 역학적 에너지로 바꾸어 주지만 획득되는 역학적 에너지는 전기 에너지에 비해 그리 크지 않아 에너지 효율이 좋지 못하다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 작은 에너지를 영구 자석의 인력/척력에 의해 보다 큰 에너지로 출력하여 에너지 효율을 높이는 에너지 발생 보조 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 자석 간의 인력 및 척력에 의해 회전 운동 에너지를 발생시키는 에너지 발생 보조 장치는, 회전축; 상기 회전축에 결합하여 회전하는 원반형상의 회전 부재로서, 상부에 소정 간격으로 복수의 자석이 연결 고정된 회전 부재; 상기 회전축을 중심으로 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 복수의 자석이 형성하는 열과 동심원을 이루며 상기 복수의 자석이 형성하는 열의 내측에 위치하는 제 1 자석 라인체; C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 제 1 자석 라인체와 90도의 위상차로 상기 제 1 자석 라인체와 동심원을 이루며 상기 복수의 자석이 형성하는 열의 외측에 위치하는 제 2 자석 라인체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제 1 자석 라인체와 상기 제 2 자석 라인체의 서로 대향하는 면은 극성이 동일하다.

또한, 역자기력을 차단하기 위해 상기 제 1 자석 라인체와 상기 제 2 자석 라인체는, 상기 복수의 자석을 대향하는 면을 제외한 나머지 면은 자력 차단 커버로 둘러싸여 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제 2 자석 라인체는, C형 곡선 영구 자석의 연결 부분 중 적어도 하나에 상기 복수의 자석이 회전하며 형성하는 자력선에 의해 유도 전기를 발생시키는 코일이 구비되어 유도 전기를 획득할 수 있다.

한편, 상기 회전축과 평행하게 상기 제 1, 2 자석 라인체 사이에 배치되어 회전하는 시동 회전축; 및 상기 시동 회전축에 결합하여 회전하는 방사형의 시동 자석으로서, 상기 회전 부재 위에 연결 고정된 복수의 자석의 열과 동일 평면상에 배치되며 상기 복수의 자석과 동일한 극성 배치를 갖는 상기 시동 자석;을 더 포함함으로써, 더 작은 입력 에너지로 동일한 출력 에너지를 획득할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른, 자석 간의 인력 및 척력에 의해 회전 운동 에너지를 발생시키는 에너지 발생 보조 장치는, 회전축; 상기 회전축을 중심으로 복수의 나팔관 형태의 영구 자석이 장구형으로 대칭으로 연결된 자석 라인체로서, 내주부에 개방구가 형성된 상기 자석 라인체; 및 상기 회전축에 결합하여 회전하는 원반형상의 회전 부재로서, 외주면에 소정 간격으로 복수의 자석이 연결 고정되고 그 외주면이 상기 자석 라인체의 개방구로 인입되는 상기 회전 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 자석 라인체를 구성하는 나팔관 형태의 영구 자석들은 인접하는 나팔관 형태의 영구 자석과는 극성이 반대로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나팔관 형태의 영구 자석들의 연결 부분 중 적어도 하나에 상기 회전 부재에 연결 고정된 복수의 자석이 회전하며 형성하는 자력선에 의해 유도 전기를 발생시키는 코일이 구비되어 유도 전기를 얻을 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 자석의 인력 및 척력을 이용하여 작은 에너지를 보다 큰 에너지로 확대 재생산함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다. 예컨대, 수력이나 풍력 등의 작은 힘의 자연력을 보다 큰 힘의 회전 에너지로 증폭함으로써 전기 에너지에 의하지 않고도 큰 에너지를 얻으며 또한 작은 에너지를 큰 에너지로 재생산하여 출력함으로써 에너지 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영구 자석을 이용한 에너지 발생 보조 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 측단면도로, 내부 구성에 대한 종단면도이다.

도 3은 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 분해 사시도이다.

도 4는 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 평단면도이다.

도 5는 도 2의 일부분를 확대한 부분 확대도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치의 부분적인 자석 연결 배치도이다.

도 7은 도 2의 에너지 발생 보조 장치의 전기 유도 코일 부분을 확대한 도면이다.

도 8은 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 내부 구성의 다른 실시예이다.

도 9는 도 8의 에너지 발생 보조 장치의 나팔관 형태의 영구 자석의 배치를 입체적으로 나타낸 도면이다.

도 10은 도 8의 에너지 발생 보조 장치의 장구형 나팔관 형태의 영구 자석의 다른 배치를 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치의 사시도이다.

도 12는 도 11의 에너지 발생 보조 장치의 측면도로, 내부 구성에 대한 측면도이다.

도 13은 도 11의 에너지 발생 보조 장치의 평단면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 에너지 발생 보조 장치의 시동 자석의 동작 원리를 설명하는 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(100)는, 원통형의 본체(110)와 그 본체(110)를 지지하는 지지부재(120)를 포함하여 구성된다. 상기 본체(110)는 영구 자석의 인력 및 척력에 의해 회전하는 회전축(130)을 구비한다. 또한, 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(100)는 상기 지지부재(120)의 반대 쪽에 상기 회전축(130)에 시동 회전력을 제공하는 시동 모터(140)를 더 포함한다. 모터(140)에 의한 회전력은 전동 벨트(150)에 의해 상기 회전축(130)에 전달된다. 본 실시예에서는 시동 모터(140)가 본체(110)에 부착된 것으로 설명하였으나 이에 한하는 것은 아니며 본체(110)의 회전축(130)에 시동 회전력을 제공할 수 있으면 어디에 설치되어도 무방하다.

도 2는 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 측단면도로, 내부 구성에 대한 종단면도이다. 도 2에서 도 1의 모터(140)는 도시하지 않는다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(100)는, 중심에 회전축(130)이 회전 가능하게 고정 연결되고, 상기 회전축(130)에는 회전축(130)과 함께 회전하는 원형의 플라이 휠(211)이 연결 고정된다. 상기 플라이 휠(211) 위에는 소정 간격으로 다수의 롤러형 자석(212)이 고정 배치된다.

한편, 상기 회전축(130)을 중심으로 서로 다른 반경으로 두 개의 자석 라인체(213, 214)가 고정 배치된다. 상기 두 개의 자석 라인체(213, 314) 각각은 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭 배열 형성된다. 이때, 두 개의 자석 라인체(213, 214)는 서로 90°의 위상차로 배치된다.

바람직하게, 내부 자석 라인체(213)와 외부 자석 라인체(214)가 형성하는 폭은 30~60°의 각도 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 각도 범위 내에서 플라이 휠(211) 위에 배치된 롤러형 자석(212)에 인력/척력의 자기력이 적절하게 미친다.

두 개의 자석 라인체(213, 214)를 형성하는 각 C형 곡선 영구 자석은 N극과 S극으로 나누어지고, 전체적으로 자석 라인체(213, 214)은 N극과 S극이 번갈아가며 형성된다. 그리고 내부 자석 라인체(213)와 외부 자석 라인체(214)는 마주보는 곡선 영구 자석이 서로 동일한 극성이다. 즉, 외부 자석 라인체(214)의 C형 곡선 영구 자석과 마주보는 내부 자석 라인체(214)의 C형 곡선 영구 자석은 서로 동일한 극성이다. 또한, 플라이 휠(211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(212)은 모두 동일한 극성 배치이다.

또한, 두 개의 자석 라인체(213, 214) 중 내부 자석 라인체(213)의 내경과 외부 자석 라인체(214)의 외경에는 자력 차단 커버(216)가 설치되어 역자기력을 차단함으로써 플라이 휠(211)의 회전 방해를 최소화한다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 외부 자석 라인체(214)의 C형 곡선 영구 자석의 연결 부분 중 어느 한 곳에는 전기 유도 코일(215)이 고정 연결된다. 플라이 휠(211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(212)이 회전하며 형성되는 자력선의 변화에 따라 상기 전기 유도 코일(215)에는 유도 전기가 발생한다.

또한 도 2에 있어서 롤러형 자석(212)은 동일한 간격으로 짝수 개(즉, 12개)가 배치된 것으로 설명하나, 동일한 간격으로 배치할 경우 롤러형 자석(212)은 홀수 개가 배치되는 것이 바람직하다. 동일 간격으로 짝수 개가 배치될 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상하좌우 대칭으로 배치됨으로써 내/외부 자석 라인체(213, 214)가 가장 근접하는 지점을 통과하는 데 있어 롤러형 자석(212)은 통과 이후 지점의 척력에 의해 회전이 원활하지 않을 수 있다. 그러나 동일 간격으로 홀수 개가 배치될 경우 대칭 배열되지 않음으로써 회전이 원활하게 이루어질 수 있다. 물론 짝수 개를 배치할 경우 각 롤러형 자석(212)의 간격을 서로 다르게 하면 해결될 수 있다.

도 3은 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 분해 사시도로, 일부 구성만을 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 에너지 발생 보조 장치(100)는, 회전축(130)에 연결 고정된 플라이 휠(211)을 중심으로 한 쌍의 자석체(310, 320)가 대칭으로 배치된다. 각 자석체(310, 320)는, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 회전축(130)을 중심으로 서로 다른 반경으로 두 개의 자석 라인체(213, 214)가 동심원을 이루며 고정 배치된다. 상기 두 개의 자석 라인체(213, 214) 각각은 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭 배열 형성된다. 이때, 두 개의 자석 라인체(213, 214)는 서로 90°의 위상차로 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 플라이 휠(211)의 양면에는 롤러형 자석(212a, 212b)이 고정 배치된다. 플라이 휠(211)의 양면에 배치된 롤러형 자석(212a, 212b)은 극성 배치가 서로 반대이다. 즉, 플라이 휠(211)의 왼쪽 면에 배치된 롤러형 자석(212a)은 N-S 극성이지만, 오른 면에 배치된 롤러형 자석(212b)은 S-N 극성이다. 이와 같이 롤러형 자석(212a, 212b)의 극성 배치가 서로 반대인 이유는, 극성 배치가 서로 반대로써 인력에 의해 고정이 용이하기 때문이다. 물론, 롤러형 자석(212a, 212b)의 극성 배치가 서로 동일하더라도 무방하다. 플라이 휠(211)에 의해 자력선이 차폐되어 서로 영향을 미치지 않는다. 한편, 플라이 휠(211)을 중심으로 양면에 배치된 롤러형 자석(212a, 212b)은 극성 배치가 서로 반대이지만, 동일 면에 배치된 롤러형 자석(212a, 212b)은 극성 배치가 서로 동일하다.

도 3을 참조한 본 실시예에서는 플라이 휠(211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(212a, 212b)에 인력 및 척력을 작용하여 회전력을 가하는 한 쌍의 자석체(310, 320)가 플라이 휠(211)을 중심으로 대칭 배치된 것으로 설명하나, 실시 형태에 따라 플라이 휠(211)의 한 면에만 롤러형 자석이 고정 배치되고 해당 롤러형 자석이 고정 배치된 방향으로만 하나의 자석체가 배치되어도 무방하다. 즉, 플라이 휠(211)의 한 쪽 면에만 롤러형 자석(212a)을 고정 배치하고, 하나의 자석체(310) 만을 이용할 수 있다. 물론, 바람직하게, 도 3을 참조한 본 실시예에서와 같이 한 쌍의 자석체(310, 320)를 이용할 경우, 플라이 휠(211)에 고정 배치된 롤러형 자석(212a, 212b)에 가해지는 자력의 세기가 증가하여 보다 작은 시동 에너지로도 큰 에너지를 얻을 수 있다.

도 4는 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 평단면도로, 내/외부 자석 라인체가 가장 근접하는 곳의 평단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(100)는, 회전 축(130)에 고정된 플라이 휠(211)의 양면에 롤러형 자석(212a, 212b)이 고정 배치되고, 그 롤러형 자석(212a, 212b)과 평행하게 한 쌍의 두 개의 자석 라인체(213a, 214a, 213b, 214b)가 상기 플라이 휠(211)을 중심으로 대칭으로 배치된다.

또한, 한 쌍의 두 개의 자석 라인체(213a, 214a, 213b, 214b)는 롤러형 자석(212a, 212b)을 향하는 면은 개방되어 있고 나머지 면에는 자력 차단 커버(216a, 217a, 216b, 217b)가 둘러싼다. 그리고 한 쌍의 두 개의 자석 라인체(213a, 214a, 213b, 214b)는 금속 등의 고정 지지대(401)로 연결 고정된다. 바람직하게, 자석 라인체(213a, 214a, 213b, 214b)와 자력 차단 커버(216a, 217a, 216b, 217b) 그리고 상기 고정 지지대(401)는 너트/볼트에 의해 고정된다. 한편, 회전축(130)의 양 끝단은 베이링(403)이 연결되어 회전축(130)의 회전이 가능하도록 한다.

도 5는 도 2의 일부분를 확대한 부분 확대도로, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 에너지 발생 보조 장치(100)의 동작 원리에 대해 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 회전축(130)을 중심으로 소정의 반경으로 두 개의 자석 라인체(213, 214)가 배치되고, 그 두 개의 자석 라인체(213, 214)가 형성하는 공간으로 플라이 휠(211) 위에 고정 배치된 다수의 롤러형 자석(212)이 회전한다. 내/외부 자석 라인체(213, 214) 각각은 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭 배열되되, 서로 90°의 위상차로 배치된다. 이때, 두 자석 라인체(213, 214)의 마주보는 면은 서로 동일 극성을 갖는다. 따라서 N극의 롤러형 자석(212)이 'A' 위치로 이동하면 S극의 내/외부 자석 라인체(213, 214)는 상기 롤러형 자석(212)을 인력으로 끌어당기고, 그 탄력으로 롤러형 자석(212)은 'B' 위치로 회전한다. 한편, 'B' 위치의 내/외부 자석 라인체(213, 214)는 N극으로 상기 롤러형 자석(212)과 동일 극성으로서 척력으로 상기 롤러형 자석(212)을 'C' 위치로 밀어낸다. 이때, 'C' 위치에서의 내/외부 자석 라인체(213, 214)의 간격은 상기 'B' 위치에서의 간격보다 넓어, 롤러형 자석(212)은 원활하게 'C' 위치로 회전한다.

이후, 롤러형 자석(212)은 척력에 의해 'C' 위치까지 회전하고, 그 'C' 위치에서 S극의 내/외부 자석 라인체(213, 214)의 인력에 의해 'D' 위치로 이동한다. 'D' 위치에서의 내/외부 자석 라인체(213, 214)의 간격은 'C' 위치에서의 간격보다 좁아, 보다 강한 인력을 상기 롤러형 자석(212)에 가해 끌어당긴다. 이와 같이 'D' 위치까지 회전한 롤러형 자석(212)은 그 회전 탄력으로 다음 영역으로 이동한다.

이와 같이, 내/외부 자석 라인체(213, 214) 각각은 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭 배열되고 서로 90°의 위상차로 배치되어 내/외부 자석 라인체(213, 214)의 마주보는 간격은 좁아졌다 넓어졌다를 반복한다. 특히, 내/외부 자석 라인체(213, 214)는 서로 마주보는 면이 동일 극성을 가짐으로써, 롤러형 자석(212)은 내/외부 자석 라인체(213, 214)가 형성하는 공간에서 내/외부 자석 라인체(213, 214)의 인력/척력에 의해 회전하게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 자석 라인체(213)에 있어서 각 C형 곡선 영구 자석의 중간에 자력 차단막(503)이 배치되어, C형 곡선 영구 자석을 구성하는 서로 다른 극성의 자석 간에 자력이 미치지 않는다. 또한, 외부 자석 라인체(214)에 있어서 각 C형 곡선 영구 자석의 연결 지점에 자력 차단막(501)이 배치되어 C형 곡선 영구 자석 각각은 서로 간에 자력을 미치지 않는다. 예컨대, 'A' 지점에서 롤러형 자석(212)은 내/외부 자석 라인체(213, 214)와의 인력으로 'B' 지점으로 회전 이동하는데, 'B' 지점은 척력이 작용하여 롤러형 자석(212)이 'B' 지점으로 진입하는 것을 방해할 수 있으나, 자력 차단막(501, 503)에 의해 'B' 지점에서의 척력은 'A' 지점으로 미치지 않아 롤러형 자석(212)은 'B' 지점으로 원활하게 진행할 수 있다. 그러나 반드시 자력 차단막(501, 503)을 설치할 필요는 없다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 내/외부 자석 라인체(213, 214)에 있어서 자력 차단막(501, 503)이 배치된 곳에서의 C형 곡선 영구 자석은 자력 차단막(501, 503)을 중심으로 양쪽의 높이가 서로 다르다. 바람직하게, 롤러형 자석(212)을 인력으로 당기는 부분의 C형 곡선 영구 자석이 척력으로 밀어내는 부분의 C형 곡선 영구 자석보다 높이가 높다. 높이의 차는 C형 곡선 영구 자석의 두께를 달리하거나, 또는 동일 두께로 하되 곡율을 다르게 하여 달성할 수 있다. 이와 같이 높이를 달리하는 이유는 상기 자력 차단막(501, 503)과 마찬가지로 회전하는 롤러형 자석(212)을 더 잘 당기고 밀어내기 위함이다. 그러나 반드시 C형 곡선 영구 자석의 높이를 달리할 필요는 없다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치의 부분적인 자석 연결 배치도로, 내부 자석 라인체와 외부 자석 라인체가 근접하고 상기 내/외부 자석 라인체가 롤러형 자석을 인력으로 당기는 부분의 자석 연결 배치도이다. 플라이 휠을 중심으로 한 쌍의 내/외부 자석 라인체가 대칭으로 배치되나 한 쪽만을 나타낸다.

상술한 실시예의 에너지 발생 보조 장치(100)는 내/외부 자석 라인체(213, 214)가 한 층의 S-N 영구 자석을 사용하고 또한 롤러형 자석(212)으로서 한 층의 S-N 영구 자석을 사용하였으나, 이와 달리 도 6을 참조한 본 실시예에서 에너지 발생 보조 장치(600)는 세 층의 S-N 영구 자석을 사용한다. 즉, 내부 자석 라인체(605)와 외부 자석 라인체(603) 그리고 플라이 휠(211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(607)으로서 세 층의 S-N 영구 자석을 사용한다. 도 6을 참조한 실시예에서는 세 층의 S-N 영구 자석을 설명하지만, 두 층의 S-N 영구 자석이 사용되어도 무방하며 네 층 이상의 S-N 영구 자석이 사용되어도 무방하다.

도 7은 도 2의 에너지 발생 보조 장치의 전기 유도 코일 부분을 확대한 도면으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 외부 자석 라인체(214)의 C형 곡선 영구 자석의 연결 부분 중 어느 한 곳에는 전기 유도 코일(215)이 고정 연결되고, 플라이 휠(211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(212)은 회전하며 상기 전기 유도 코일(215)에 자력선의 변화를 가하고, 그 자력선의 변화에 따라 상기 전기 유도 코일(215)에는 유도 전기가 발생한다.

도 8은 도 1의 에너지 발생 보조 장치의 내부 구성의 다른 실시예로서, 그 에너지 발생 보조 장치의 정단면도이다. 지지대는 도시하지 않는다.

도 8에 도시된 바와 같이, 도 1의 에너지 발생 보조 장치(100)는 C형 곡선 영구 자석이 아닌 나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)이 4 개가 장구형으로 대칭 연결되어 플라이 휠(801, 803, 805)의 외주면에 방사형으로 고정 연결된 롤러형 자석(807, 809, 811)의 회전 경로를 제공한다. 이때, 나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)은 외부가 자력 차단 커버(813)가 둘러싸고 있으며, 자력 차단 커버(813)는 에너지 발생 보조 장치(100)의 케이스(110)에 연결 고정된다.

나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)은 플라이 휠(801, 803, 805)이 인입될 수 있도록 회전축(130)을 마주하는 면에 개방구가 형성된다. 플라이 휠(801, 803, 805)은 상기 개방구로 인입되고, 플라이 휠(801, 803, 805)에 방사형으로 고정 연결된 롤러형 자석(807, 809, 811)은 나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)과의 인력 및 척력에 의해 회전하게 된다.

나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)은 도 8에 도시된 바와 같이 반은 N극이고 나머지 반은 S극의 극성을 가지며, 각 나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)이 장구형으로 연결되면 전체적으로 N극과 S극이 번갈아가며 배열된다.

한편, 각 나팔관 형태의 영구 자석(810, 830, 850)은 외부로의 자력선 방출을 차단하기 위해 자력선 커버(813)로 둘러싸인다.

도 9는 도 8의 에너지 발생 보조 장치의 나팔관 형태의 영구 자석의 배치를 입체적으로 나타낸 도면으로, 2 개의 나팔관 형태의 영구 자석(810a, 810b)만을 나타낸다. 도 9에 도시된 바와 같이, 2 개의 나팔관 형태의 영구 자석(810a, 810b)은 장구형으로 대칭으로 연결된다. 각 나팔관 형태의 영구 자석(810a, 810b)은 N-S 극이 번갈아가며 나타나도록 장구형으로 대칭적으로 배치되어 연결된다. 회전축(130)에 고정된 플라이 휠(801)은 나팔관 형태의 영구 자석(810a, 810b)의 개방구에 인입되고 플라이 휠(801)에 방사형으로 고정 연결된 롤러형 자석(807)은 영구 자석(810a, 810b) 내에서 인력/척력에 의해 회전한다.

구체적으로, 'A' 지역에 위치한 롤러형 자석(807)은 영구 자석(801a)에 의해 'B' 방향으로 인력에 의해 당겨지고, 'B' 지역으로 회전한 롤러형 자석(807)은 영구 자석(801b)에 의해 'C' 방향으로 척력에 의해 밀려 회전한다. 'B' 지역에서 롤러형 자석(807)은 영구 자석(801a)에 가장 근접하여 강한 자력(즉, 인력)을 받게 되어 'C' 지역으로 이동한다. 바람직하게, 'B' 지역에 있어서 영구 자석(801a)과 영구 자석(801b) 사이에는 자력 차단막이 설치되고, 영구 자석의 높이 차가 있도록 배치된다. 자력 차단막 및 높이 차는 상술한 실시예와 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

도 10은 도 8의 에너지 발생 보조 장치의 나팔관 형태의 영구 자석의 다른 배치를 나타낸 도면으로, 도 9와 달리 나팔관 형태의 영구 자석 8 개가 장구형으로 대칭으로 연결되어 플라이 휠(801)에 방사형으로 고정 연결된 롤러형 자석(807)의 회전 경로를 제공한다. 도 10의 (a)는 두 개의 나팔관 형태의 영구 자석(1010, 1030)을 나타낸다. 도 10의 (b)는 측단면도로서 C형 곡선 영구 자석과 같은 형태를 보이나 곡선 영구 자석이 아닌 8 개의 나팔관 형태의 영구 자석이 장구형으로 대칭으로 연결된다. 본 실시예에 있어서 나팔관 형태의 영구 자석의 외부는 자력 차단 커버로 둘러싸이며, 나팔관 형태의 영구 자석의 연결에 있어서 폭이 가장 좁아지는 연결 지점에서 상술한 바와 같은 영구 자석의 높이 차를 두어 인력을 강하게 하고 척력을 줄여 롤러형 자석의 회전을 원활화게 한다.

도 8 내지 도 10을 참조한 본 발명에 따른 에너지 발생 보조 장치는 3층의 나팔관 형태의 영구 자석을 채용하나, 실시 형태에 따라 한 층 또는 두 층의 나팔관 형태의 영구 자석을 사용해도 무방하다. 그 적층 개수에는 제한이 없다. 또한, 도 8 내지 도 10을 참조한 실시예에서 나팔관 형태의 영구 자석이 장구형으로 연결되는 지점에는 도 2에서 설명한 바와 같이 전기 유도 코일이 설치되어도 무방하다. 또한, 도 8 내지 도 10을 참조한 실시예에서 나팔관 형태의 각 영구 자석은 N-S극을 갖는 것으로 설명하였으나, 나팔관 형태의 각 영구 자석은 하나의 극성만으로 이루어져도 무방하다. 이 경우, 두 개의 연결된 나팔관 형태의 영구 자석은 하나는 N극을 다른 하나는 S극의 극성이 되고, 롤러형 자석도 N극 또는 S극 중 어느 하나의 극성을 가지면 된다. 또한 도 8 내지 도 10에서 플라이 휠(801)에 방사형으로 고정 연결된 자석으로 롤러형 자석을 예로 들어 설명하였지만 구형의 자석이 사용되어도 무방하다. 이외 N-S의 극성을 갖는 자석이 사용되어도 무방하다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(1100)는 두 개의 원통형의 케이스가 결합된 본체(1110)와 그 본체(1110)를 지지하는 지지부재(1120)를 포함하여 구성된다. 상기 본체(1110)는 영구 자석의 인력 및 척력에 의해 회전하는 회전축(1201)을 구비하고 그 회전축(1210)에 소정의 시동 에너지를 제공하는 시동 전원(1202)을 구비한다. 시동 전원(1202)은 상기 회전축(1210)에 소정의 시동 에너지를 제공할 수 있는 것이면 제한없이 적용될 수 있다. 예컨대, 전기 모터 또는 풍력에 의한 에너지를 공급하는 수단이 이용될 수 있다.

도 12는 도 11의 에너지 발생 보조 장치의 측단면도로, 내부 구성에 대한 측면도이다.

도 2에 도시된 도 1의 에너지 발생 보조 장치(100)와는 달리 도 12를 참조한 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(1100)는, 외부 자석 라인체(1214)가 C형 곡선 영구 자석이 3면에 대칭 배열되고 나머지 한 면에는 반원형 영구 자석이 배열되는 점에서 다르다.

도 12에 도시된 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(1100)는, 도 2에 도시된 도 1의 에너지 발생 보조 장치(100)와 동일하게, 중심에 회전축(1201)이 회전 가능하게 고정 연결되고, 상기 회전축(1201)에는 회전축(1201)과 함께 회전하는 원형의 플라이 휠(1211)이 연결 고정된다. 상기 플라이 휠(1211) 위에는 소정 간격으로 다수의 롤러형 자석(1212)이 고정 연결된다.

한편, 상기 회전축(1201)을 중심으로 서로 다른 반경으로 두 개의 자석 라인체(1213, 1214)가 고정 배치된다. 상기 두 개의 자석 라인체(1213, 1214) 중 내부 자석 라인체(1213)는 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭 배열 형성된다. 그리고 상기 두 개의 자석 라인체(1213, 1214) 중 외부 자석 라인체(1213)는 C형 곡선 영구 자석이 3면에 대칭 배열되고 나머지 한 면에는 반원형 영구 자석이 배열된다. 이때, 두 개의 자석 라인체(1213, 1214)는 서로 90°의 위상차로 배치된다.

외부 자석 라인체(1214)의 반원형 영구 자석이 형성하는 공간에는 상기 플라이 휠(1211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(1212)과의 반발력(즉, 척력)에 의해 상기 롤러형 자석(1212)을 밀어내 회전시키는 시동 자석(1215)이 회전축(1217)에 연결되어 배치된다. 시동 자석(1215)의 회전축(1217)은 시동 전원(1202)에 의해 회전한다.

한편, 외부 자석 라인체(1214)를 형성하는 각 C형 곡선 영구 자석은 N극과 S극으로 나누어지고, 전체적으로 외부 자석 라인체(1214)는 N극과 S극이 번갈아가며 형성된다. 그리고 내부 자석 라인체(1213)의 곡선 영구 자석은 각 곡선 영구 자석이 마주보는 외부 자석 라인체(1214)와 동일한 극성이 형성된다. 즉, 외부 자석 라인체(1214)의 C형 곡선 영구 자석과 마주보는 내부 자석 라인체(1213)의 곡선 영구 자석은 서로 동일한 극성이다.

또한, 플라이 휠(1211) 위에 고정 배치된 롤러형 자석(1212)과 시동 자석(1215)은 서로 동일한 극성이다. 동일 극성이기 때문에 시동 자석(1215)의 시동 회전에 의해 롤러형 자석(1212)은 반발력에 의해 회전력을 얻게 된다.

또한, 두 개의 자석 라인체(1213, 1214) 중 내부 자석 라인체(1213)의 내경과 외부 자석 라인체(1214)의 외경에는 자력 차단 커버(1219, 1221)가 설치되어 역자기력을 차단함으로써 플라이 휠(1211)의 회전 방해를 최소하한다.

한편, 도 12에 도시된 바와 같이, 외부 자석 라인체(1214)의 C형 곡선 영구 자석의 연결 부분 중 어느 한 곳에는 전기 유도 코일(1223)이 고정 연결된다. 플라이 휠(1211) 위에 고정 연결된 롤러형 자석(1212)이 회전하며 형성되는 자력선의 변화에 따라 상기 전기 유도 코일(1223)에는 유도 전기가 발생한다. 본 실시예에서는 한 곳에만 전기 유도 코일(1223)을 설치하였으나, 실시 형태에 따라 C형 곡선 영구 자석이 연결되는 부분 곳곳에 전기 유도 코일을 설치하여 보다 많은 전기를 얻을 수도 있다.

도 13은 도 11의 에너지 발생 보조 장치의 정단면도로, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에너지 발생 보조 장치(1100)는, 회전 축(1201)에 고정된 플라이 휠(1211)의 양면에 롤러형 자석(1212a, 1212b)이 고정 연결되고, 그 롤러형 자석(1212a, 1212b)과 평행하게 한 쌍의 두 개의 자석 라인체(1213a, 1214a, 1213b, 1214b)가 상기 플라이 휠(211)을 중심으로 대칭으로 배치된다.

또한, 한 쌍의 두 개의 자석 라인체(1213a, 1214a, 1213b, 1214b)는 롤러형 자석(1212a, 1212b)을 향하는 면은 개방되어 있고 나머지 면에는 자력 차단 커버(1219a, 1221a, 1219b, 1221b)로 둘러싸여 외부로의 자력이 차단된다. 그리고 한 쌍의 두 개의 자석 라인체(1213a, 1214a, 1213b, 1214b)는 금속 등의 고정 지지대(1301)로 연결 고정되고, 상기 고정 지지대(1301)는 케이스(1110)에 부착 고정된다. 바람직하게, 자석 라인체(1213a, 1214a, 1213b, 1214b)와 자력 차단 커버(1219a, 1221a, 1219b, 1221b) 그리고 상기 고정 지지대(1301)는 너트/볼트에 의해 고정된다. 한편, 회전축(1201)의 양 끝단은 베이링(1303)이 연결되어 회전축(1303)의 회전이 가능하도록 한다.

또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 에너지 발생 보조 장치(1100)는, 회전축(1201)과 평행하게 시동 회전축(1217)이 구비되고, 그 시동 회전축(1217)에는 자석 라인체(1213a, 1214a, 1213b, 1214b)와 평행하게 한 쌍의 시동 자석(1215a, 1215b)이 연결 고정된다. 각 시동 자석(1215a, 1215b)은 내/외부 자석 라인체(1213a 및 1214a와, 1213b 및 1214b)의 사이에 배치된다. 시동 회전축(1217)의 화전에 따라 시동 자석(1215a, 1215b)도 회전을 하고, 그 회전에 따라 플라이 휠(1211) 위에 연결 고정된 롤러형 자석(1212a, 1212b, 도면에서는 시동 자석에 의해 가려짐)은 시동 자석(1215a, 1215b)과의 척력에 의해 회전한다. 이를 위해 시동 자석(1215a, 1215b)은 롤러형 자석과 극성 배치가 동일해야 한다.

한편, 시동 회전축(1212)의 중간에 냉간팬(1305)이 연결 고정되고 또한 시동 자석(1215a, 1215b)의 상부에 냉각팬(1307)이 연결 고정된다. 시동 회전축(1217)의 회전에 따라 냉각팬(1305, 1307)도 함께 회전하여 냉각풍이 에너지 발생 보조 장치(1100) 내부에서 순환한다. 이러한 냉각풍에 따라 에너지 발생 보조 장치(1100) 내부의 과열이 방지되어 영구 자석의 자력이 약해지는 것을 방지할 수 있다. 본 실시예에서는 시동 회전축(1217)의 중간 및 시동 자석(1215a, 1215b)의 상부에 냉각팬을 설치하는 것으로 설명하였으나, 이 중 어느 한 곳에만 설치해도 무방하다.

도 14에 도시된 바와 같이, 플라이 휠(1211) 위에는 롤러형 자석(1212)이 연결 고정되고, 시동 회전축(1217)에는 상기 롤러형 자석(1212)과 같은 극성의 시동 자석(1215)이 연결 고정된다. 상기 롤러형 자석(1212)과 시동 자석(1215)은 동일 평면상에 위치하고, 상기 시동 자석(1215)은 방사형이다. 플라이 휠(1211) 위에 배치되는 다수의 롤러형 자석(1212)의 배치 간격은 상기 시동 자석(1215)에 맞물릴 수 있으면 족하다.

한편, 시동 자석(1215)을 둘러싸는 외부 자석 라인체(1401, 1403)는 S극과 N극으로 이루어지며, 그 S극과 N극은 높이가 서로 다르다. 도 14에 있어서 시동 자석(1215)은 시계 반대 방향으로 회전하고, 따라서 시동 자석(1215)을 둘러싸는 외부 자석 라인체(1401, 1403)의 S극이 N극보다 높이가 더 높다. 높이의 차는 자석의 두께를 서로 달리하여 달성할 수도 있고, 또는 S극의 곡율을 더 크게 하여 높이 차를 둘 수도 있다.

도 14를 참조하면, 시동 전원에 의해 시동 축(1217)에 시계 반대 방향으로 회전력이 인가되면 시동 축(1217) 및 시동 자석(1215)은 시계 반대 방향으로 회전한다. 시동 자석(1215)의 회전에 따라 시동 자석(1215)에 맞물린 롤러형 자석(1212)은 상기 시동 자석(1215)과의 척력에 의해 시계 반대 방향으로 힘이 가해지고, 따라서 플라이 휠(1211)은 시계 반대 방향으로 회전한다. 그런데, 시동 자석(1215)을 감싸는 외부 자석 라인체(1401)는 S극의 극성을 가지며 안쪽으로 가면서 시동 자석(1215)에 근접하기 때문에 롤러형 자석(1212)을 밀어낸 시동 자석(1215)은 상기 S극과의 인력에 의해 시계 반대 방향으로 당겨지고, 이어서 외부 자석 라인체(1403)는 N극의 극성으로 시동 자석(1215)에 척력을 작용하여 시계 반대 방향으로 밀어낸다.

한편, 롤러형 자석(1212)을 인력으로 시동 자석(1215)의 위치까지 인도하는 외부 자석 라인체(1405)와 상기 시동 자석(1215)을 인력으로 당겨 회전시키는 외부 자석 라인체(1401)는 롤러형 자석(1212)이 회전하는 회전면에 근접하도록 그 끝이 날카롭게 형성된다. 외부 자석 라인체(1405)는 안쪽에서부터 회전하여 오는 시동 자석(1215)을 인력으로 잡아당겨 회전을 원활하게 한다.

이상의 도 11 내지 도 14를 참조한 에너지 발생 보조 장치(1100)에 있어서, 플라이 휠(1211) 위에 연결 고정된 롤러형 자석(1212)과, 상기 롤러형 자석(1212)에 회전 경로를 제공하여 상기 롤러형 자석(1212)을 인력 및 척력으로 회전시키는 내/외부 자석 라인체(1213, 1214) 그리고 상기 롤러형 자석(1212)에 시동 회전력을 제공하는 시동 자석(1215)은 한 층의 S-N 영구 자석을 사용하였으나, 두 층 이상의 S-N 영구 자석을 적층하여 사용하여도 무방하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 에너지 발생 보조 장치는, 외부로부터 최소한의 시동 에너지만을 가하면, 회전축에 고정된 플라이 휠 위의 롤러형 자석이 곡선 영구 자석에 의해 인력으로 당겨지고 척력으로 밀리면서 상기 시동 에너지보다 큰 에너지로 연속적인 회전 운동을 하게 된다. 이와 같이 최소한의 시동 에너지만으로 회전축은 더 큰 에너지로 연속적인 회전 운동을 하게 됨으로써, 에너지 효율을 극대화한다. 또한 필요에 따라 상기 회전하는 롤러형 자석에 의해 발생하는 자력선의 변화에 따라 유도 전류를 발생시키는 전기 유도 코일을 설치함으로써 전기 에너지를 생산한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims

자석 간의 인력 및 척력에 의해 회전 운동 에너지를 발생시키는 에너지 발생 보조 장치로서,

회전축;

상기 회전축에 결합하여 회전하는 원반형상의 회전 부재로서, 상부에 소정 간격으로 복수의 자석이 연결 고정된 회전 부재;

상기 회전축을 중심으로 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 복수의 자석이 형성하는 열과 동심원을 이루며 상기 복수의 자석이 형성하는 열의 내측에 위치하는 제 1 자석 라인체;

C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 제 1 자석 라인체와 90도의 위상차로 상기 제 1 자석 라인체와 동심원을 이루며 상기 복수의 자석이 형성하는 열의 외측에 위치하는 제 2 자석 라인체;를 포함하는 에너지 발생 보조 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 자석 라인체와 상기 제 2 자석 라인체의 서로 대향하는 면은 극성이 동일한 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 자석 라인체와 상기 제 2 자석 라인체는, 상기 복수의 자석을 대향하는 면을 제외한 나머지 면은 자력 차단 커버로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 2 자석 라인체는,

C형 곡선 영구 자석의 연결 부분 중 적어도 하나에 상기 복수의 자석이 회전하며 형성하는 자력선에 의해 유도 전기를 발생시키는 코일이 구비된 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 회전축과 평행하게 상기 제 1, 2 자석 라인체 사이에 배치되어 회전하는 시동 회전축; 및

상기 시동 회전축에 결합하여 회전하는 방사형의 시동 자석으로서, 상기 회전 부재 위에 연결 고정된 복수의 자석의 열과 동일 평면상에 배치되며 상기 복수의 자석과 동일한 극성 배치를 갖는 상기 시동 자석;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 회전 부재는, 하부에 소정 간격으로 복수의 자석(이하, 제 2 자석열)이 추가적으로 연결 고정되며,

상기 회전축을 중심으로 C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 제 2 자석열이 형성하는 열과 동심원을 이루며 상기 제 2 자석열의 내측에 위치하는 제 3 자석 라인체;

C형 곡선 영구 자석이 4면으로 대칭으로 연결되고, 상기 제 1 자석 라인체와 90도의 위상차로 상기 제 3 자석 라인체와 동심원을 이루며 상기 제 2 자석열의 외측에 위치하는 제 4 자석 라인체;를 더 포함하는 에너지 발생 보조 장치.
자석 간의 인력 및 척력에 의해 회전 운동 에너지를 발생시키는 에너지 발생 보조 장치로서,

회전축;

상기 회전축을 중심으로 복수의 나팔관 형태의 영구 자석이 장구형으로 대칭으로 연결된 자석 라인체로서, 내주부에 개방구가 형성된 상기 자석 라인체; 및

상기 회전축에 결합하여 회전하는 원반형상의 회전 부재로서, 외주면에 소정 간격으로 복수의 자석이 연결 고정되고 그 외주면이 상기 자석 라인체의 개방구로 인입되는 상기 회전 부재;를 포함하는 에너지 발생 보조 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 자석 라인체의 외부는 자력 차단 커버로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 자석 라인체를 구성하는 나팔관 형태의 영구 자석들은 인접하는 나팔관 형태의 영구 자석과는 극성이 반대로 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 나팔관 형태의 영구 자석들의 연결 부분 중 적어도 하나에 상기 회전 부재에 연결 고정된 복수의 자석이 회전하며 형성하는 자력선에 의해 유도 전기를 발생시키는 코일이 구비된 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 자석 라인체는, 상기 나팔관 형태의 영구 자석이 4 개 또는 8 개 연결된 것을 특징으로 하는 에너지 발생 보조 장치.