KR20110018969A - Power conversion equipment using magnetic shield and permanent magnet - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A power conversion apparatus is provided to increase operational efficiency using the repulsive force of permanent magnets, and a magnetic force screening plate. CONSTITUTION: Fixed magnet(210) is prepared. Moving magnet(110) is movably installed such that the same poles of the fixed magnet and the moving magnet face each other. A guiding unit(130) defines the moving track of the moving magnet. A circular panel is installed between the fixed magnet and the moving magnet. A magnetic force screening panel(300) rotates the circular panel. One side of a connecting rod is in connection with the moving magnet and is expanded to the opposite direction of the fixed magnet. A crank shaft is in connection with another end of the connecting rod. A torque conversion unit rotates the magnetic force screening panel based on torque from the crank shaft.

Description

자계차폐판과 영구자석을 이용한 동력전환장치 {power conversion equipment using magnetic shield and permanent magnet}Power conversion equipment using magnetic shield and permanent magnet}

본 발명은 전기 및 자석을 이용하여 왕복운동을 발생시키고 이를 다시 회전운동으로 변환시키는 동력전환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power conversion device for generating a reciprocating motion using an electric and a magnet and converting it back into a rotational motion.

영구자석은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고서도 안정된 자기장을 유지하며, 강한 자화상태를 오래 보존할 수 있다. 영구자석은 잔류자기와 보자력이 큰 물질을 이용하여 제작한다. 영구자석의 재료로는 높은 투자율을 지니고, 잔류자기가 클 뿐 아니라(수천~1만 G 정도) 보자력이 큰 것이(수백 Oe) 적합하다.Permanent magnets maintain a stable magnetic field without receiving electrical energy from the outside, and can maintain a strong magnetization state for a long time. Permanent magnets are manufactured using materials with high residual magnetism and coercive force. Permanent magnets are suitable for high magnetic permeability, large residual magnetism (thousands to 10,000 G), and large coercive forces (hundreds of Oe).

자석의 자성을 이용하면 기존의 기계요소를 대체하면서 기존 기계요소의 기계적 손실을 줄이는 작용을 할 수 있다. 가령, 스프링은 외부에서 가해지는 힘을 이용하여 탄성에너지를 축적하고, 복원력을 통해 외부에 힘을 작용시키면서 에너지를 되돌려주는 역할을 한다. 그러나, 스프링은 탄성에너지를 축적할 때 재질에 따라 다르지만 에너지 일부가 스프링 내부에서는 열 및 구조변형으로 소모된다. 따라서, 복원력에 의해 에너지를 완전히 되돌리기 어렵다. 그러나 적당한 세기의 자계를 발생시키는 두 영구자석을 같은 극이 서로 마주하도록 놓으면 두 자석 사이의 반발력에 의해 외부 힘을 받을 때 스프링과 같이 작용하며, 이때의 탄성계수는 스프링의 그것에 비해 높은 값을 가져 탄성에너지 축적에서 높은 효율을 가질 수 있다. 이런 자석의 성질을 이용하여 동력장치에 적용하면서 동력장치의 효율을 높이는 것이 기대되고 있다. The magnetism of the magnet can reduce the mechanical loss of the existing mechanical element while replacing the existing mechanical element. For example, the spring accumulates elastic energy using a force applied from the outside, and serves to return energy while exerting a force on the outside through a restoring force. However, although the spring varies depending on the material when accumulating elastic energy, some energy is consumed by heat and structural deformation inside the spring. Therefore, it is difficult to completely return energy by the restoring force. However, if two permanent magnets that generate a magnetic field of moderate strength are placed so that the same poles face each other, it acts like a spring when it receives an external force by the repulsive force between the two magnets, and the modulus of elasticity is higher than that of the spring. It can have a high efficiency in the elastic energy accumulation. It is expected to increase the efficiency of the power unit while applying it to the power unit using the properties of such a magnet.

본 발명에서는, 회전식 모터를 사용하지 않으면서 전기에너지를 이용하여 회전운동을 만들 수 있는 동력전환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, it is an object of the present invention to provide a power conversion device that can make a rotary motion using electrical energy without using a rotary motor.

본 발명은 영구자석들 사이에 작용하는 척력과, 자계차폐판(자력차단판)을 이용하여 동작 효율을 높일 수 있는 동력전환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a power switching device that can increase the operating efficiency by using the repulsive force acting between the permanent magnets, and the magnetic shield plate (magnetic shielding plate).

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동력전환장치는,Power conversion device of the present invention for achieving the above object,

고정자석, 고정 자석과 같은 극이 마주보는 상태에서 고정자석과 마주보는 방향으로 이동가능하게 설치되는 이동자석, 이동 자석의 이동 궤적을 한정시키는 가이드 장치, 고정자석과 이동자석 사이에 고정자석에 근접되게 설치되는 원판의 주변부 일부 영역에 자계차폐재가 구비되어 이 원판을 원판면에 수직한 중심축을 중심으로 일 방으로 회전시키면 자계차폐재와 자계차폐재 외의 부분이 번갈아가면서 고정자석과 이동자석 사이에 위치하게 되도록 이루어지는 자계차폐판, 이동자석에 일측이 연결되어 고정자석과 반대편으로 신장된 커넥팅 로드, 이동자석과 연결된 일측과 반대편인 커넥팅 로드의 타측에서 커넥팅 로드와 연결되는 크랭크축, 크랭크축으로부터 회전력을 받아 자계차폐판을 회전시켜 이동자석이 고정자석에 접근할 때까지는 자계차폐재가 이동자석과 고정자석 사이에서 자계를 차폐하고, 이동자석이 고정자석에 접근한 상태에서는 자계차폐재 외의 부분이 이동자석과 고정자석 사이에 위치하도록 하는 회전력 변환장치, 커넥팅 로드의 일부에 커넥팅 로드의 길이방향으로 자극이 배열되도록 설치되는 자석 및 이 자석 주변에 설치되며 외부전원과 연결된 자기장 발생장치를 구비하여 커넥팅 로드를 그 길이방향으로 직선운동 가능하게 하는 동작장치를 구비하여 이루어진다.A moving magnet installed to be movable in the direction facing the stationary magnet in a state where the pole such as the stationary magnet and the stationary magnet faces, a guide device for limiting the movement trajectory of the stationary magnet, and proximity to the stationary magnet between the stationary magnet and the stationary magnet The magnetic shielding material is provided in a part of the peripheral part of the disk to be installed so that the disk is rotated to one side about the central axis perpendicular to the disk surface so that the magnetic shielding material and the magnetic shielding material are alternately positioned between the stationary magnet and the moving magnet. Magnetic shielding plate, connecting rod which is connected to the moving magnet, and one side is extended to the opposite side of the fixed magnet, and the other side of the connecting rod, which is opposite to the one side connected to the moving magnet, receives the rotational force from the crank shaft and the crank shaft Rotate the magnetic shield plate until the moving magnet approaches the stator magnet. The shielding material shields the magnetic field between the moving magnet and the stationary magnet, and when the moving magnet approaches the stationary magnet, a rotation force converter and a connecting rod connected to a part of the connecting rod so that a portion other than the magnetic shielding material is located between the moving magnet and the stationary magnet. It is provided with a magnet that is installed so that the magnetic poles are arranged in the longitudinal direction of the magnet and a magnetic field generating device connected to the external power source to enable the connecting rod to linearly move in the longitudinal direction thereof.

본 발명에서 크랭크축과 커넥팅 로드 및 이동자석의 연결관계는 통상의 피스톤 내연기관에서의 크랭크축과 커넥팅 로드 및 피스톤의 연결관계와 동일한 방식으로 이루어질 수 있으며, 이런 방식은 동력기관 분야의 주지의 기술들을 이용할 수 있다. In the present invention, the connection relationship between the crankshaft and the connecting rod and the moving magnet can be made in the same way as the connection relationship between the crankshaft and the connecting rod and the piston in a conventional piston internal combustion engine, and this method is well known in the field of power engines. Can be used.

본 발명에서 회전력 변환장치로는 자계차폐판의 원판면에 수직한 축 및 크랭크축에 각각 설치되어 직교하는 형태로 만나는 베벨기어장치가 사용될 수 있다.In the present invention, the bevel gear device may be used as a torque conversion device installed in an orthogonal to the shaft and the crank shaft perpendicular to the disk surface of the magnetic shield plate.

본 발명에 따르면, 회전식 모터를 사용하지 않으면서 전기에너지를 이용하여 회전운동을 만들 수 있으며, 특히, 영구자석들 사이에 작용하는 척력과, 자계차폐판(자력차단판)을 이용하여 전기에너지를 회전운동에너지로 변환시키는 작용을 높은 효율로 이루어질 수 있도록 한다. According to the present invention, a rotary motion can be made using electric energy without using a rotary motor, and in particular, repulsive force acting between permanent magnets and magnetic energy shielding plate (magnetic shielding plate) can be used. The effect of converting rotational kinetic energy can be achieved with high efficiency.

그리고, 본 발명에 따르면, 간단한 베벨기어와 같은 회전력변환장치를 사용하여 회전운동으로 전환된 동력 일부를 자계차폐판 운용에 사용하고, 크랭크축이 회전하듯이 자계차폐판 운용은 원판의 회전을 이용하게 되며, 이동자석의 움직임과 자계차폐판의 움직임을 베벨기어의 기어비로 간단히 조절할 수 있으므로 동력전환 장치의 연속적이고 안정정인 운용이 용이하게 된다.In addition, according to the present invention, a part of the power converted into rotational motion is used for the magnetic shield plate operation by using a rotational force converter such as a simple bevel gear, and the magnetic shield plate operation uses the rotation of the disc as the crank shaft rotates. Since the movement of the moving magnet and the movement of the magnetic shielding plate can be easily adjusted by the gear ratio of the bevel gear, the continuous and stable operation of the power conversion device is easy.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명 동력전환장치의 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 평면적 구성을 개략적으로 설명하기 위한 구성개념도이다.1 is a conceptual diagram for schematically illustrating a planar configuration of an embodiment of the present invention.

본 실시예는 전체적으로 2기통 피스톤식 내연기관과 유사하게 이루어진다. 내연기관의 연소실, 실린더, 피스톤, 커넥팅로드 조합에 의하여 이루어지는 개별 피스톤 기관의 커넥팅로드 2개가 한 크랭크축 내의 두 크랭크암 부분에 하나씩 결합되어 있듯이, 본 실시예에서는 전체 동력전환장치 내에 크랭크축(400)을 회전시킬 수 있도록 크랭크축(400)에는 고정자석(210), 이동자석(110), 커넥팅로드(150), 가이드장치(130), 동작장치(600)를 가지는 기본장치 세트 2개가 결합되어 있다. This embodiment is made similarly to the two-cylinder piston type internal combustion engine as a whole. In the present embodiment, as the two connecting rods of the individual piston engines, which are constituted by the combustion chamber of the internal combustion engine, the cylinder, the piston, and the connecting rods, are combined with one of the two crank arm portions in one crankshaft, the crankshaft 400 Crank shaft 400 is coupled to the two basic device set having a fixed magnet 210, a moving magnet 110, a connecting rod 150, a guide device 130, the operating device 600 to rotate the) have.

기본장치 세트에서 이동자석(110)은 이동자석을 장착하며 가이드장치에 따라 움직이는 이동자석캐리어(100)에 설치된다. 이동자석(110)은 피스톤식 내연기관의 피스톤과 같은 위치에 있고, 커넥팅로드(150)는 크랭크축(400)의 크랭크아암(410) 부분 및 이동자석캐리어(100)의 일단에 있는 핀에 링크고리(160, 170)를 이용하여 핀과 상호 회전가능하게 결합되어 내연기관의 커넥팅로드와 같은 역할을 한다. 이동자석(혹은 이동자석캐리어)의 궤적을 인도, 한정하는 가이드 장치(130)은 가이드 레일 등으로 이루어질 수 있고, 내연기관의 실린더와 같은 역할을 한다. 가이드 장치(130)의 단부에는 이동자석의 이동 구간을 제한하기 위한 스톱퍼(131)가 설치된 다. 고정자석(210)은 고정자석설치부(200)에 고정되며, 이동자석(110)의 경우와 마찬가지로, 복수개의 고정자석이 직렬로 결합한 형태로 이루어져 그 결합갯수에 따라 자계세기를 조절할 수 있다. 고정자석(210)과 이동자석(110)의 반발력은 내연기관 연소실에서의 폭발력 일부와 대응시킬 수 있다. 따라서, 도면상의 좌, 우, 두 개의 기본장치 세트와 크랭크축(400)의 결합은 2기통의 피스톤식 내연기관의 구성과 유사성을 가진다.In the basic device set, the moving magnet 110 is mounted on the moving magnet carrier 100 which mounts the moving magnet and moves according to the guide device. The moving magnet 110 is in the same position as the piston of the piston type internal combustion engine, and the connecting rod 150 links to the crank arm 410 portion of the crankshaft 400 and the pin at one end of the moving magnet carrier 100. By using the rings (160, 170) rotatably coupled to the pin serves as a connecting rod of the internal combustion engine. The guide device 130 for guiding and limiting the trajectory of the moving magnet (or moving magnet carrier) may be made of a guide rail or the like, and serves as a cylinder of an internal combustion engine. A stopper 131 is installed at the end of the guide device 130 to limit the moving section of the moving magnet. The stationary magnet 210 is fixed to the stationary magnet installation unit 200, as in the case of the moving magnet 110, it is made of a plurality of stator magnets coupled in series to adjust the magnetic field strength according to the number of combinations. The repulsive force of the stationary magnet 210 and the movable magnet 110 may correspond to a part of the explosive force in the combustion chamber of the internal combustion engine. Accordingly, the combination of the left, right, two basic device sets and the crankshaft 400 in the drawing has a similarity to the configuration of the two-cylinder piston type internal combustion engine.

한편, 내연기관의 연소실의 연소 폭발력은 이상의 설명에서 이동자석(110)과 고정자석(210) 사이의 반발력에 대응한다고 언급하였으나, 보다 정확하게 볼 때에는 이동자석(110)과 고정자석(210)의 반발력에 기본장치 세트의 동작장치(600)의 작용을 더한 것에 대응될 수 있다. 동작장치(600)는 커낵팅로드(150)가 정해진 짧은 구간 내에서 그 길이방향으로 직선운동을 할 수 있도록 동력을 전달하는 작용을 한다.On the other hand, although the combustion explosive force of the combustion chamber of the internal combustion engine mentioned in the above description corresponds to the repulsive force between the moving magnet 110 and the stationary magnet 210, when viewed more accurately, the repulsive force of the moving magnet 110 and the stationary magnet 210 It may correspond to the addition of the action of the operating device 600 of the basic device set. The operating device 600 acts to transmit power so that the connecting rod 150 can linearly move in the longitudinal direction within a predetermined short section.

본 실시예에서 전체 동력전환장치에는 기본장치 세트에 더하여 자계차폐판(300)이 구비된다. 자계차폐판(300)은 원판의 주변부에 자계차폐재(310)가 설치되어 이루어진다. 도2는 본 실시예에서의 자계차폐판(300) 및 그 연관부분을 나타내는 사시도이다. In this embodiment, the entire power switching device is provided with a magnetic shield plate 300 in addition to the basic device set. The magnetic shield plate 300 is made of a magnetic shield 310 is installed in the peripheral portion of the disc. 2 is a perspective view showing the magnetic shield plate 300 and its associated portion in this embodiment.

자계차폐판(300)은 원판형으로 이루어지고, 중앙부분에는 동일한 재질이, 주변부분에는 자계차폐재(310) 부분과 자계차폐의 기능이 없는 재질로 이루어진, 자계차폐재가 설치되지 않은 부분(340)이 번갈아가면서 위치한다. 이런 구성을 만들기 위해 자계차폐의 기능이 없는 재질의 원판 주변부에 자계차폐 능력이 있는 자성 체판을 균등한 간격으로 설치할 수 있다. 자성체판은 원판에 접착재로 결합되거나 볼트 너트와 같은 기계적 결합요소를 통해 결합될 수도 있다.The magnetic shield plate 300 is made of a disc shape, the center portion is made of the same material, the peripheral portion of the magnetic shield member 310 and the magnetic shield is made of a material that does not have the function of the magnetic shield, the portion 340 is not installed Are alternately located. To make this configuration, magnetic plates with magnetic shielding ability can be installed at equal intervals around the disc of a material which does not have the function of magnetic shielding. The magnetic plate may be bonded to the disc with an adhesive or through a mechanical coupling element such as a bolt nut.

본 실시예에서 자계차폐판(300)은 주변부가 중심각을 기준으로 6등분되어 있다. 그 가운데 서로 이격된 3 영역에는 자계차폐재(310)가 위치하고, 다른 세 영역에는 자계차폐재가 부착되지 않은 상태로 있다. 자계차폐판(300)의 두께를 줄이기 위해서는 원판에서 자계자폐재(310)가 설치되는 영역을 미리 제거한 뒤에 이 부분에 자계차폐재(310)를 삽입 설치하는 방법을 사용할 수 있다. 자계차폐재(310)는 강자성체, 박판영구자석, 반자성체 등을 서로 합성한 합성자력차단판 형태로 이루어질 수도 있다. 가령, 자계차폐재는 두 영구자석박판을 같은 자극이 마주보도록 서로 결합시킨 것일 수 있다.In this embodiment, the magnetic shield plate 300 is divided into six equal parts based on the center angle. The magnetic shielding material 310 is positioned in three areas spaced apart from each other, and the magnetic shielding material is not attached to the other three areas. In order to reduce the thickness of the magnetic shield plate 300, a method of inserting and installing the magnetic shield member 310 in this portion after removing the area in which the magnetic shielding material 310 is installed in advance is removed. The magnetic shielding material 310 may be formed in the form of a synthetic magnetic shielding plate synthesized with a ferromagnetic material, a thin plate permanent magnet, and a diamagnetic material. For example, the magnetic shielding material may be a combination of two permanent magnetic thin plates to face the same stimulus.

자계차폐판(300)은 자계차폐재(310)가 위치하는 부분이나 자계차폐재가 설치되지 않은 부분(340) 모두가 서로 비슷한 비중을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이런 경우, 자계차폐판(300)을 이루는 원판을 회전시킬 때, 비중차이에 의한 회전의 불안정성을 줄일 수 있다.The magnetic shield plate 300 is preferably made of a material in which both the portion where the magnetic shielding material 310 is located or the portion 340 where the magnetic shielding material is not installed have similar specific gravity. In this case, when rotating the original plate constituting the magnetic shield plate 300, it is possible to reduce the instability of the rotation due to the specific gravity difference.

자계차폐판(300)에는 원판면에 수직한 회전축(330)이 결합되고, 자계차폐판 회전축(330) 가운데 자계차폐판(300)과 결합된 일측의 반대편 측에는 베벨기어의 쌍을 이루는 제1 기어(320)가 결합되어 있다.The magnetic shield plate 300 is coupled to the rotating shaft 330 perpendicular to the disc surface, the first gear to form a pair of bevel gears on the opposite side of the magnetic shield plate rotating shaft 330 and one side coupled to the magnetic shield plate 300 320 is coupled.

베벨기어의 쌍을 이루는 다른 부분인 제2 기어(420)는 크랭크축(400)의 중간 부분에 결합되어 있다. 따라서, 크랭크축(400)이 회전하면 베벨기어에 의해 자계차폐판 회전축(330)이 회전하고, 자계차폐판(300)이 회전하면서 그 주변부에 번갈아 배치된 자계차폐재(310) 부분과 자계차폐재가 설치되지 않는 부분(340)이 두 기본장치 세트의 고정자석(210)과 이동자석(110) 사이를 번갈아 통과하게 된다. 이때, 본 실시예에서는 자계차폐재(310)가 위치하는 부분과 자계차폐재가 설치되지 않은 부분(340)은 원판 전체(360도)가 같은 중심각(60도)에 대응하여 6개로 균분되어 있으므로, 도1에 나타난 바와 같이, 좌측의 기본장치 세트에서 서로 근접해가는 고정자석과 이동자석 사이에 자계차폐재(해칭부분:310)가 위치하는 부분이 있다면, 우측의 기본장치 세트에서 서로 멀어지는 고정자석과 이동자석 사이에는 자계차폐재가 설치되지 않는 부분(흰색 부분)이 위치하게 된다.The second gear 420, which is another portion of the bevel gear, is coupled to the middle portion of the crankshaft 400. Therefore, when the crankshaft 400 rotates, the magnetic shield plate rotation shaft 330 rotates by the bevel gear, and the magnetic shield plate 310 and the magnetic shield member alternately disposed around the magnetic shield plate 300 while rotating. The part 340 not installed is alternately passed between the stationary magnet 210 and the moving magnet 110 of the two basic device sets. At this time, in the present embodiment, the portion where the magnetic shielding material 310 is located and the portion 340 where the magnetic shielding material is not installed are equally divided into six parts corresponding to the same center angle (60 degrees) as the whole disc (360 degrees). As shown in Fig. 1, if there is a part where the magnetic shielding material (hatching part 310) is located between the fixed magnet and the moving magnet which are close to each other in the basic device set on the left side, the fixed magnet and the moving magnet which are far from each other in the basic device set on the right side. In between, the part (white part) in which the magnetic shielding material is not installed is located.

베벨기어와 관련하여, 크랭크축(400)이 1회전할 때 자계차폐재 회전축(330)은 적어도 한 번씩 자계차폐재(310) 설치 영역과 자계차폐재가 설치되지 않은 부분(340)이 고정자석(210)과 이동자석(110) 사이를 지나가게 해야하므로 적어도 1/3 회전을 해야하고, 그 배수에 해당하는 회전도 가능하게 된다. 그러므로 제2 기어(420)에 대한 제1 기어(320)의 피치수는 1:3, 2:3, 3:3, 4:3 등으로 결정될 수 있다.In relation to the bevel gear, when the crankshaft 400 is rotated once, the magnetic shield rotation axis 330 is at least once the portion of the magnetic shield 310 installation area and the portion 340 where the magnetic shield is not installed is fixed magnet 210. Since it has to pass between and the moving magnet 110 should be at least 1/3 rotation, the rotation corresponding to the multiple is also possible. Therefore, the pitch number of the first gear 320 with respect to the second gear 420 may be determined to be 1: 3, 2: 3, 3: 3, 4: 3, or the like.

도3을 참조하면, 크랭크축(400)에는 기본장치 세트의 수에 대응하는 크랭크아암 부분이 설치된다. 그랭크아암(410) 부분은 크랭크축(400) 본체에 결합된 ㄷ자형 단면을 가지는 부분이다. ㄷ자형의 서로 마주보는 두 부분(아암)은 서로 나란하게 크랭크축(400) 본체에서 수직으로 돌출된 형태를 가지며, ㄷ자형의 중간부분(핀)은 두 부분(아암) 가운데 크랭크축(400) 본체와 연결된 단부의 반대편 단부에서 두 부분을 연결하여 크랭크축(400) 본체와 나란한 핀형태로 이루어진다.Referring to Figure 3, the crankshaft 400 is provided with a crank arm portion corresponding to the number of basic device sets. The portion of the crank arm 410 is a portion having a c-shaped cross section coupled to the crank shaft 400 body. The two c-shape facing each other (arm) has a form protruding vertically from the body of the crankshaft 400 in parallel to each other, the c-shaped middle portion (pin) is the crankshaft 400 among the two (arm) By connecting two parts at the opposite end of the end connected to the main body is made in the form of a pin parallel to the crankshaft 400 main body.

커넥팅로드(150)의 단부는 크랭크아암 가운데 중간부분(핀)을 둘러싼 고리형태의 링크고리(170)로 이루어져 커넥팅로드(150)가 전,후진하면서 왕복운동을 할 때 크랭크아암(410) 부분은 회전을 하면서 결국 크랭크축(400) 전체가 회전운동을 하게 된다.The end of the connecting rod 150 is composed of a ring-shaped link ring 170 surrounding the middle portion (pin) of the crank arm, the crank arm 410 when the connecting rod 150 reciprocates while moving forward and backward While rotating, the entire crankshaft 400 is eventually rotated.

플라이휠(500)은 내연기관의 플라이휠과 같이 중량체로서 크랭크축(400)의 회전을 고르게 하는 역할을 한다. 본 발명에서 베벨기어에 의해 자계차폐판(300)도 크랭크축(400) 회전과 연관되기 때문에 자계차폐판(300)도 플라이휠(500)과 같은 역할을 할 수 있다.The flywheel 500 serves to evenly rotate the crankshaft 400 as a weight like a flywheel of an internal combustion engine. In the present invention, because the magnetic shield plate 300 is also associated with the rotation of the crankshaft 400 by the bevel gear, the magnetic shield plate 300 may also serve as the flywheel 500.

도4를 참조하면, 동작장치(600)는 커넥팅로드(150) 중간 영역에 설치되는 솔레노이드 코일(610)과 영구자석(620)으로 이루어진다. 영구자석(620)은 커넥팅로드(150) 길이방향으로 자극이 배열되도록 고정 설치되며, 솔레노이드 코일(610)은 영구자석(610)이 고정된 커넥팅로드(150) 영역이 솔레노이드 코일(620) 중심을 통과하도록 이루어진다. (물론 실시예에 따라서는 반드시 커넥팅로드가 솔레노이드 코일을 관통할 필요는 없고, 솔레노이드 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장이 영구자석에 영향으로 주어 움직임을 촉발시킬 수 있는 위치에 놓이면 충분하다.) 본 발명의 동력전환장치의 시동시나 운전중에 솔레노이드 코일(620)에 외부 전원으로부터의 전류를 흘리면 솔레노이드 코일(620) 자체가 하나의 자석이 되고, 그 자석의 자극 배열과 영구자석(610)의 자극 배열에 따라 영구자석(610)은 힘을 받아 움직이게 된다. 결국, 영구자석(610)의 자극 배열과 솔레노이드 코일(620)에 흐르는 전류방향에 따라 영구자석(610)은 솔레노이드 코일(620)에서 크랭크축(400) 방 향으로 혹은 그 반대방향으로 밀려지는 힘을 받는다. 크랭크축(400)의 위상에 따라 외부전원의 인가 시간 및 전류 방향을 조절하면 커넥팅로드(150)가 계속 크랭크축(400)을 동일한 방향으로 회전시키도록 돕는 힘을 받는다. 이 동작장치(600)는 기본장치 세트마다 하나씩 설치되는 것이 적합하지만 전체의 동력전환장치를 이루는 복수개의 기본장치 세트 가운데 하나에만 설치되는 것도 가능하다. Referring to FIG. 4, the operating device 600 includes a solenoid coil 610 and a permanent magnet 620 installed in an intermediate region of the connecting rod 150. The permanent magnet 620 is fixedly installed so that the magnetic poles are arranged in the longitudinal direction of the connecting rod 150, and the solenoid coil 610 has a region of the connecting rod 150 where the permanent magnet 610 is fixed to the center of the solenoid coil 620. Is made to pass. (Of course, according to the embodiment, the connecting rod does not necessarily pass through the solenoid coil, but it is sufficient that the magnetic field generated when current flows in the solenoid coil is placed in a position where it can affect the permanent magnet to trigger the movement.) When a current from an external power source flows to the solenoid coil 620 during the start-up or operation of the power switching device of the present invention, the solenoid coil 620 itself becomes a magnet, and the magnetic pole arrangement of the magnet and the magnetic pole of the permanent magnet 610 are performed. According to the arrangement, the permanent magnet 610 is moved by force. As a result, according to the magnetic pole arrangement of the permanent magnet 610 and the current flowing through the solenoid coil 620, the permanent magnet 610 is pushed in the direction of the crankshaft 400 from the solenoid coil 620 or vice versa Receive. Adjusting the application time and the current direction of the external power source according to the phase of the crankshaft 400 receives the force to help the connecting rod 150 to continue to rotate the crankshaft 400 in the same direction. The operating device 600 is suitable to be installed one per basic device set, but may be installed only in one of a plurality of basic device sets constituting the entire power conversion device.

솔레노이드 코일(620)과 영구자석(610)은 항상 서로 영향을 미칠 수 있는 범위에 있는 것이 바람직하므로, 솔레노이드 코일의 길이 및 영구자석의 길이는 크랭크아암(410)의 아암 부분 길이 혹은 이동자석(110)의 상사점과 하사점(이동자석이 피스톤과 유사하다고 볼 때 이동자석이 가이드 장치(130)를 따라 가장 크랭크축 방향으로 가깝게 이동한 위치와 가장 멀게 이동한 위치) 사이의 거리의 절반이나 1/3 정도의 길이가 적합하며, 영구자석(610)의 이동구간은 상사점과 하사점 사이의 거리와 거의 같게 된다.Since the solenoid coil 620 and the permanent magnet 610 is always in a range that can affect each other, the length of the solenoid coil and the length of the permanent magnet is the arm portion length of the crank arm 410 or the moving magnet 110. Half of the distance between the top dead center and the bottom dead center (the position where the moving magnet moves closest to the crankshaft direction and the farthest position along the guide device 130 when the moving magnet is similar to the piston) or 1 The length of about / 3 is suitable, the moving section of the permanent magnet 610 is almost equal to the distance between the top dead center and the bottom dead center.

본 실시예에서 이루어지는 작용을 살펴보면, 이동자석(110)이 상사점과 하사점 사이의 중간부분에 있는 상태에서 먼저 외부전원에 의해 동작장치(600)의 두 솔레노이드 코일(620)에 전류가 흐르게 된다. 솔레노이드 코일(620)에 자기장이 발생하면서 이 자기장은 솔레노이드 코일 내부에 있던, 커넥팅로드(150)에 고정된 영구자석(610)에 척력을 작용시켜 커넥팅로드(150)가 움직이도록 한다. 이 움직임에 의해 한편으로 커넥팅로드에 연결된 크랭크축(400)이 회전하며, 한편으로 이동자석이 고정자석으로부터 멀어지거나(도1의 우측 기본장치 세트) 고정자석에 접근하게 된다(도1의 좌측 기본장치 세트). Looking at the operation made in this embodiment, the current is flowing to the two solenoid coil 620 of the operating device 600 by an external power source in the state in which the moving magnet 110 is in the middle portion between the top dead center and the bottom dead center. . As the magnetic field is generated in the solenoid coil 620, the magnetic field repulses the permanent magnet 610 fixed to the connecting rod 150, which is inside the solenoid coil, to allow the connecting rod 150 to move. By this movement, the crankshaft 400 connected to the connecting rod is rotated on the one hand, and on the other hand, the moving magnet is moved away from the stator magnet (the right base unit set in FIG. 1) or approaches the stator magnet (the left base in FIG. 1). Device set).

크랭크축(400)이 회전하면 베벨기어에 의해 자계차폐판 회전축(330)과 자계차폐판(300)이 회전한다. 이에 따라 도1에 나타난 바와 같이, 좌측의 기본장치 세트에서 서로 근접해가는 고정자석과 이동자석 사이에 자계차폐재(해칭부분:310))가 위치하는 부분이 놓이게 되고, 우측의 기본장치 세트에서 서로 멀어지는 고정자석과 이동자석 사이에는 자계차폐재가 설치되지 않는 부분(흰색 부분)이 놓이게 된다.When the crank shaft 400 rotates, the magnetic shield plate rotation shaft 330 and the magnetic shield plate 300 rotate by the bevel gear. Accordingly, as shown in FIG. 1, a portion in which the magnetic shielding material (hatching portion 310) is positioned between the stationary magnet and the moving magnet which are close to each other in the basic device set on the left is placed, and is separated from each other in the basic device set on the right. Between the stationary magnet and the moving magnet, there is a part (white part) where no magnetic shielding material is installed.

플라이휠(500)과 자계차폐판(300)의 관성력에 따라 크랭크축(400)은 계속 회전하고, 자계차폐판(300)도 계속 회전하여, 좌측의 기본장치 세트에서는 고정자석과 이동자석 사이에 자계차폐재가 설치되지 않는 부분이 놓이게 되고, 우측의 기본장치 세트에서 고정자석과 이동자석 사이에는 자계차폐재가 위치하는 부분이 놓이게 된다. 이러한 변화는 내연기관에서 연소실의 연료에 점화플러그의 스파크가 폭발을 유발하는 것과 같은 역할을 한다. 따라서, 좌측 기본장치 세트에서 이동자석과 고정자석 사이의 반발력이 작용하여 이동자석(110)을 고정자석(210)으로부터 멀어져 크랭크축(400)이 있는 방향으로 하사점을 향해 밀리면서 크랭크축(400)에 힘을 주어 크랭크축(400)을 돌리게 된다. 우측 기본장치 세트에서는 자계차폐가 이루어진 상태에서 이동자석(110)이 크랭크축(400)의 회전으로부터 힘을 받아 고정자석(210)으로 근접하여 자기 에너지가 축적될 수 있다. 이 순간에는 순간적으로 크랭크축에 회전력이 강하게 작용하지만 중량체인 플라이휠이나 자계차폐판의 작용으로 회전이 안정적으로 이루어질 수 있고, 특히, 자계차폐판의 중심각에 따른 자계차폐재의 분포가 고르게 되면 이런 자계차폐판의 회전 안정화 작용은 더욱 효과적 이 될 수 있다. According to the inertia force of the flywheel 500 and the magnetic shield plate 300, the crankshaft 400 continues to rotate, and the magnetic shield plate 300 continues to rotate, and in the basic device set on the left side, the magnetic field is fixed between the fixed magnet and the moving magnet. The part where the shielding material is not installed is placed, and the part in which the magnetic shielding material is located between the stationary magnet and the moving magnet in the basic device set on the right side. This change plays the same role as the spark plug sparks in the combustion chamber fuel in the internal combustion engine. Therefore, the repulsive force between the moving magnet and the stationary magnet in the left basic device set actuates the moving magnet 110 away from the stationary magnet 210 and pushes the crank shaft 400 toward the bottom dead center in the direction of the crank shaft 400. ) To turn the crankshaft (400). In the right basic device set, magnetic energy may be accumulated by moving the magnet 110 in the state where the magnetic shield is made and approaching the stationary magnet 210 by receiving the force from the rotation of the crankshaft 400. At this moment, the rotational force acts strongly on the crankshaft at the moment, but the rotation can be made stable by the action of the flywheel or the magnetic shield plate, which is heavy, especially when the magnetic shielding material is evenly distributed along the center angle of the magnetic shield plate. The rotational stabilization of the plates can be more effective.

자계차폐판(300)과 크랭크축(400)이 계속회전하면서 이상의 과정이 반복되면서 동작장치(600)의 솔레노이드 코일(620)에 크랭크축(400) 위상을 감지하여 위상에 따라 전류를 흘려 자계를 인가하면 그 자계와, 커넥션로드(150)에 고정된 영구자석의 자계 사이의 작용에 의해 크랭크축(400)의 회전력이 증가하게 되고, 크랭크축(400)에 부하를 인가하여 일정 수준의 회전력을 외부에 공급할 수도 있게 된다. As the magnetic shield plate 300 and the crankshaft 400 continue to rotate, the above process is repeated, and the crankshaft 400 is sensed by the solenoid coil 620 of the operating device 600 to flow a current according to the phase to generate a magnetic field. When applied, the rotational force of the crankshaft 400 is increased by the action between the magnetic field and the magnetic field of the permanent magnet fixed to the connection rod 150, by applying a load to the crankshaft 400 to a certain level of rotational force It can also be supplied externally.

이상의 실시예에서는 기본장치 세트가 두 개가 크랭크축에 결합된 경우로써 한 기본장치 세트의 이동자석이 상사점에 있을 때, 다른 기본장치 세트의 이동자석이 하사점에 도달하는 경우를 설명하였으나, 크랭크축에 결합되는 기본장치 갯수는 하나이거나, 3개 이상이 될 수도 있다. In the above embodiment, when the two basic device sets are coupled to the crankshaft and the moving magnet of one basic device set is at the top dead center, the moving magnet of the other basic device set reaches the bottom dead center. The number of base units coupled to the shaft may be one or more than three.

가령, 본 발명에서 기본장치 세트는 하나만 구비되고, 자계차폐판의 자계차폐재도 하나만 설치되는 경우도 고려할 수 있다. 그러나, 크랭크축 회전의 안정성과 효율을 생각하면 기본장치 세트의 숫자는 크랭크축 회전의 위상에 따라 같은 위상각 차이를 가지도록 크랭크축에 연결되는 복수개로 이루어지는 것이 바람직하다. 가령, 3 개의 기본장치 세트가 하나의 크랭크축에 연결되면서 이동자석의 하사점에서의 상기 크랭크축의 회전 위상이 0도, 120도, 240도 위치에 있도록 커넥션로드와 크랭크아암이 결합될 수 있다. 또한, 자계차폐판에 설치되는 자계차폐재의 갯수도 원판 중심각 기준으로 균등하게 분포되는 복수개로 하는 것이 바람직하다. For example, in the present invention, only one basic device set may be provided, and only one magnetic shield material of the magnetic shield plate may be installed. However, in view of the stability and efficiency of the crankshaft rotation, it is preferable that the number of the basic device sets is formed in plural numbers connected to the crankshaft so as to have the same phase angle difference according to the phase of the crankshaft rotation. For example, the connection rod and the crank arm may be coupled such that three sets of basic devices are connected to one crankshaft such that the rotational phase of the crankshaft at the bottom dead center of the moving magnet is at 0, 120, and 240 degrees. In addition, it is preferable that the number of the magnetic shields provided on the magnetic shielding plate is also plurally distributed evenly on the basis of the disc center angle.

위 실시예와 같이 자계차폐재가 3개가 120도 중심각으로 균등하게 이격되는 경우에서 바람직한 점은, 일 작용예로 좌측 기본장치 세트의 고정자석(210)이 좌측 에 현재 위치하는 자계차폐재(구분을 위해 310A라 한다)가 빠져나가지 못하도록 인력으로 당길 때, 반대로 우측 기본장치 세트의 고정자석(210)은 우측에 앞으로 위치하게 될 자계차폐재(구분을 위해 이하 310B라 한다)를 인력으로 끌어당긴다. 그 다음 회전원판(300)이 더(가령 60도) 회전하여 우측 기본장치 세트의 고정자석(210)이 우측의 자계차폐재(310B)가 빠져나가지 못하도록 인력으로 당길 때, 반대로 좌측 기본장치 세트의 고정자석(210)은 또 다른 자계차폐재(이하 구분을 위해 310C라 한다)을 인력으로 끌어당긴다. 그 다음 회전원판(300)이 더(60도) 회전하여 좌측 기본장치 세트의 고정자석(210)이 자계차폐재(310C)가 빠져나가지 못하도록 인력으로 당길 때, 반대로 우측 기본장치 세트의 고정자석(210)은 자계차폐재(310A)를 인력으로 끌어당긴다. 각 시점에서의 좌측 고정자석과 우측 고정자석의 인력은 서로 균형을 맞추는 역할을 하여 전체적으로 자계차폐판이 회전하는 데에는 속도의 불안정성을 발견하기 어렵게 된다. 즉, 자계차폐판과 크랭크축의 회전이 안정적이 된다.In the case where three magnetic shields are equally spaced at a 120-degree center angle as in the above embodiment, a preferable point is that the magnetic shielding material in which the fixed magnet 210 of the left basic device set is currently located on the left side ( On the contrary, the fixed magnet 210 of the right basic device set attracts the magnetic shield material (hereinafter referred to as 310B for the purpose of being separated) to the right side to the manpower when it is pulled by the manpower to prevent it from exiting. Then, when the rotating disc 300 is rotated further (for example, 60 degrees) so that the stationary magnet 210 of the right base unit set is pulled by manpower so that the magnetic shielding material 310B on the right side does not exit, the left base unit set is fixed on the contrary. The magnet 210 attracts another magnetic shield material (hereinafter referred to as 310C for attraction) to the attraction. Then, when the rotating disc 300 is rotated further (60 degrees) so that the stationary magnet 210 of the left base unit set is pulled by the manpower to prevent the magnetic shielding material 310C from escaping, the stationary magnet 210 of the right base unit set is reversed. ) Attracts the magnetic shielding material 310A to manpower. At each point of time, the attraction force of the left and right stator magnets balances each other, making it difficult to find instability of speed when the magnetic shield plate rotates as a whole. That is, the rotation of the magnetic shield plate and the crankshaft becomes stable.

3개 이상의 복수개의 기본장치 세트가 크랭크축에 결합될 때에는 이들에 있어서 원판형의 자계차폐판의 자계차폐재 부분과 자계차폐재가 설치되지 않은 부분을 고정자석과 이동자석 사이에 적절히 위치시키는 것이 중요하며, 자계차폐판과 그에 따른 회전축, 베벨기어 등의 회전력 변환장치가 복수개 설치될 수도 있다.When three or more sets of basic devices are coupled to the crankshaft, it is important to properly position the magnetic shielding portion of the disk-shaped magnetic shielding plate and the portion where no magnetic shielding is installed between the stationary magnet and the moving magnet. In addition, a plurality of magnetic force shielding plates and rotational force converters such as a rotating shaft and a bevel gear may be installed.

본 실시예에서는 동작장치의 영구자석과 이동자석을 별개로 설정하나 이동자석이 동작장치의 영구자석의 역할을 하는 경우도 고려할 수 있다.In this embodiment, the permanent magnet and the moving magnet of the operating device are set separately, but the case in which the moving magnet serves as the permanent magnet of the operating device may be considered.

이상에서 본 발명은 기재된 구체적 실싱예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한　것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.In the above description, the present invention has been described in detail only with respect to the specific exemplary embodiments described, but it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims. .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력변화장치의 평면적 구성을 개략적으로 나타내는 구성개념도,1 is a schematic conceptual view showing a planar configuration of a power change apparatus according to an embodiment of the present invention;

도2는 본 발명의 일 실시예에서의 자계차단판 및 관련 요소를 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing a magnetic shield plate and related elements in an embodiment of the present invention;

도3은 본 발명의 일 실시예에서의 커넥션로드와 크랭크축 결합을 나타내는 사시도,Figure 3 is a perspective view showing the connection rod and the crankshaft coupling in one embodiment of the present invention,

도4는 본 발명의 일 실시예에서의 동작장치 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view schematically showing a configuration of an operating device in an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 이동자석캐리어 110 : 이동자석100: moving magnet carrier 110: moving magnet

130: 가이드 장치 150: 커넥션로드 130: guide device 150: connection rod

160, 170: 링크고리 160, 170: link ring

200 : 고정자석설치부 210 : 고정자석200: fixed magnet installation section 210: fixed magnet

300 : 자계차폐판 310: 자계차폐재 300: magnetic shield 310: magnetic shield

320 : 제1 기어 330 : 중심축320: first gear 330: central axis

340 : 자계차폐재가 설치되지 않은 부분 340: portion of the magnetic shielding material is not installed

400 : 크랭크축 410: 크랭크아암400: crankshaft 410: crank arm

420 : 제2 기어 500 : 플라이휠420: second gear 500: flywheel

600 : 동작장치 610: 영구자석600: operating device 610: permanent magnet

620: 솔레노이드 코일620: solenoid coil

Claims (5)

고정자석Fixed magnet 상기 고정 자석과 같은 극이 마주보는 상태에서 상기 고정자석과 마주보는 방향으로 이동가능하게 설치되는 이동자석,A movable magnet installed to be movable in a direction facing the fixed magnet in a state in which the pole such as the fixed magnet is facing; 상기 이동 자석의 이동 궤적을 한정시키는 가이드 장치, A guide device for defining a movement trajectory of the moving magnet; 상기 고정자석과 상기 이동자석 사이에 상기 고정자석에 근접되게 설치되는 원판의 주변부 일부 영역에 자계차폐재가 구비되어 상기 원판을 원판면에 수직한 중심축을 중심으로 일 방으로 회전시키면 상기 자계차폐재와 상기 자계차폐재 외의 부분이 번갈아가면서 상기 고정자석과 상기 이동자석 사이에 위치하게 되도록 이루어지는 자계차폐판,The magnetic shielding material is provided in a portion of the peripheral portion of the disk, which is installed in close proximity to the stator magnet, between the stator magnet and the movable magnet, so that the magnetic shielding member and the magnetic shielding member rotate in one direction about a central axis perpendicular to the disk surface. Magnetic shielding plate made to be located between the stationary magnet and the moving magnet while alternating parts other than the magnetic shielding material, 상기 이동자석에 일측이 연결되어 상기 고정자석과 반대편으로 길게 신장된 커넥팅로드,One side is connected to the movable magnet and the connecting rod elongated in the opposite side to the fixed magnet, 상기 일측과 반대편인 타측에서 상기 커넥팅 로드와 연결되는 크랭크축,A crank shaft connected to the connecting rod on the other side opposite to the one side, 상기 크랭크축으로부터 회전력을 받아 상기 자계차폐판에 결합된 회전축을 회전시켜 상기 이동자석이 상기 고정자석에 접근할 때까지는 상기 자계차폐재가 상기 이동자석과 상기 고정자석 사이에서 자계를 차폐하고, 상기 이동자석이 상기 고정자석에 접근한 상태에서는 상기 자계차폐재 외의 부분이 상기 이동자석과 상기 고정자석 사이에 위치하도록 하는 회전력 변환장치,The magnetic shield shields the magnetic field between the movable magnet and the stator magnet until the movable magnet approaches the stator magnet by rotating the rotary shaft coupled to the magnetic shield plate by receiving the rotational force from the crank shaft. When the magnet approaches the stator magnet, a rotational force converter for positioning a portion other than the magnetic shielding material between the movable magnet and the stator magnet, 상기 커넥팅로드의 일부에 상기 커넥팅로드의 길이방향으로 자극이 배열되도 록 설치되는 영구자석 및 상기 영구자석 주변에 설치되며 외부전원과 연결된 자기장 발생장치를 구비하여 상기 커넥팅로드를 상기 길이방향으로 직선운동 가능하게 하는 동작장치를 구비하여 이루어지는 동력전환장치.A permanent magnet is installed around the permanent magnet and a magnetic field generating device connected to an external power source, the permanent magnet is installed on the part of the connecting rod in the longitudinal direction of the connecting rod, and the linear movement of the connecting rod in the longitudinal direction. A power switching device comprising an operation device for enabling. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회전력 변환장치로는 상기 자계차폐판의 원판면에 수직한 상기 중심축 및 상기 크랭크축에 각각 설치되어 직교하는 형태로 만나는 베벨기어쌍으로 이루어진 베벨기어장치가 사용되는 것을 특징으로 하는 동력전환장치.As the torque conversion device, a power conversion device comprising a bevel gear device comprising bevel gear pairs installed on the central axis and the crankshaft perpendicular to the disc surface of the magnetic shield plate, and formed in an orthogonal shape, respectively. . 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 동작장치의 상기 자기장 발생장치는 상기 영구자석에 의해 관통되거나 상기 영구자석 인근에 설치되는 솔레노이드 코일로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력전환장치.And the magnetic field generating device of the operating device comprises a solenoid coil penetrated by the permanent magnet or installed near the permanent magnet. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고정자석, 상기 이동자석, 상기 커넥팅로드, 상기 가이드장치는 하나의 기본장치 세트를 구성하며, The stationary magnet, the movable magnet, the connecting rod, the guide device constitutes one basic device set, 복수개의 기본장치 세트가 하나의 크랭크축에 상기 크랭크축의 회전에서의 위상각 차이가 균등하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 동력전환장치. And a plurality of basic device sets are coupled to one crankshaft so that the phase angle difference in rotation of the crankshaft is equal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자계차폐재는 상기 자기차폐판에 원판의 중심각을 기준으로 동일한 간격으로 분포하도록 복수개가 설치되는 것을 특징으로 하는 동력전환장치.The magnetic shield member is a plurality of magnetic shield plate is installed on the magnetic shield plate to be distributed at equal intervals based on the center angle of the disc.
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