KR20180058674A - Torque amplifying method by using the principle of the Roberval balance - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로베르발 저울의 원리를 이용 및 응용하여 원동기의 회전력을 증폭하는 방법이다.The present invention is a method for amplifying the rotational force of a prime mover by utilizing and applying the principle of the Robert's Balance.
일반적으로 동력을 발생시키는 원동기로 모터, 수차, 내연기관, 증기터빈 등이 사용된다.Generally, motors, aberrations, internal combustion engines, steam turbines, etc. are used as prime movers for generating power.
이들 원동기는 전기나 물의 위치 에너지나 중유 같은 화석 에너지를 공급해 주는 동안에만 동력이 발생하고 이들의 출력은 항상 입력보다 작다.These prime movers generate power only when they supply fossil energy such as electric energy, water, or heavy oil, and their output is always smaller than the input.
현재까지 이 세상에서 동일 회전수에서 입력( input )의 증가없이 회전력( torque )을 증폭시킬 수 있는 어떤 장치나 방법은 존재하지 않는다.To date there is no device or method in the world that can amplify the torque without increasing the input at the same number of revolutions.
동일 회전수에서 모터나 디젤엔진 같은 원동기의 입력의 증가 없이 원동기의 회전력( torque )을 증폭시키는 방법을 제공한다. It provides a method of amplifying the torque of a prime mover without increasing the input of the prime mover, such as a motor or a diesel engine, at the same number of revolutions.
로베르발 저울의 좌 수평대의 말단과 모터 암( arm )의 말단을 연결봉으로 결합시키고, 우 수평대의 말단은 발전기 회전축에 고정시기고, 지지 기둥을 발전기 암( arm )의 말단과 결합시킨 상태로 모터를 회전시켜 회전력을 증폭시킨다.The end of the left horizontal bar of the robot scale and the end of the motor arm are connected by the connecting rod. The end of the right horizontal bar is fixed to the rotary shaft of the generator. When the support column is coupled with the end of the generator arm, To amplify the rotational force.
입력의 증가없이 원동기의 토크를 증폭시킬 수 있다는 말은 곧 원동기의 출력을 공짜로 증폭시킬 수 있음을 의미하므로 화석에너지 사용에 따른 환경과 기후변화문제, 인구증가에 따른 세계 에너지 수요증가 문제의 약 70 % ~ 80 % 정도 이상을 해결할 수 있을 것으로 예상된다.The ability to amplify the torque of the prime mover without increasing the input means that the output of the prime mover can be amplified for free, which means that the environment and climate change problems caused by the use of fossil energy, It is expected to be able to overcome 70% ~ 80%.
좀 더 구체적으로 전기 자동차에 적용하면, 현 리튬-이온 장착 밧데리로 지금의 1회 충전 주행 거리의 2배 ~ 4배 정도로 확대되어 대략 300 km~ 600 km 정도로 가능해지고, 일반 휘발유, 디젤 자동차에 적용하면 현재의 리터당 연비의 2배 ~ 4배로 확대되어 대략 30 ~ 60 km를 주행할 수 있게 된다.More specifically, when applied to an electric vehicle, it can be expanded to about two to four times the current single-charge mileage of the current lithium-ion battery and can be used for about 300 km to 600 km, and applied to general gasoline and diesel vehicles. It is possible to travel approximately 30 to 60 km by increasing the fuel consumption to two to four times the current fuel consumption per liter.
또 일예로 1,000kw 디젤 발전기 세트에 적용하면, 동일 디젤 엔진으로 대략 2배 ~ 4배 정도의 출력인 2,000 kw ~ 4,000 kw 정도의 발전기 출력이 나오게 된다.For example, when applied to a 1,000 kW diesel generator set, a generator output of about 2,000 kW to 4,000 kW, which is about twice to four times the output of a diesel engine, is produced.
도 1 은 로베르발 저울( The Roberval Balance ) 의 원리를 설명하기 위한 것이다.
동일한 무게의 무게추( 18 )가 지지 기둥( 15 )으로 부터 각각 다른 거리로 좌 수평대( 11 )와 우 수평대( 16 )상에 올려져 있다.
도 2 는 모터 쪽에서 발전기 쪽으로 바라본 배치 상태를 나타내고 있다.
발전기 회전축( 28 )상에서 발전기 몸체 쪽으로 가장 가까이 달리 말하면 도 2 에서 제일 뒷쪽에 있는 것은 발전기 암( 29 )이다.
이것 앞에는 우 수평대( 26 )의 말단이 발전기 회전축( 28 )에 끼워져 고정되어 있다.
도 2 에서 상 지지대( 23 )와 하 지지대( 24 )는 지지 기둥( 25 )의 앞에 있고, 좌 수직 지지대( 22 )는 상하 지지대( 23과 24 )앞에 위치해 있고, 우 수직지지대( 27 )는 지지 기둥( 25 )처럼 상하 지지대( 23과 24 )의 뒤에 위치해 있다.
이들 각각의 지지대의 회전축상의 앞뒤 위치는 뒤 바뀔 수 있다.
개념적으로 도 1 의 로베르발 저울의 원리를 적용하여 발전기 회전축( 28 )상에 1개의 로베르발 저울이 설치되어 있다.
도 3 도는 도 2 의 결합 관계를 개략적으로 회전축에서 90도 방향에서 본 결합 관계를 나타낸 그림이다.
상세한( in detail )부분은 도 2 와 약간 차이가 있지만, 크게 봐서 모터암과 발전기 암 그리고 로베르발 저울의 결합 또는 배치 관계를 보여준다.Figure 1 is intended to illustrate the principle of The Roberval Balance.
Fig. 2 shows a state in which the motor is viewed from the generator toward the generator.
In other words, the
The distal end of the right
2, the
The front and back positions on the rotation axis of each of these supports can be reversed.
Conceptually, one Roberval scale is installed on the generator
Fig. 3 and Fig. 3 are schematic views showing the coupling relationship of Fig. 2 viewed from the direction of 90 degrees on the rotation axis.
Although the detail in FIG. 2 is slightly different from FIG. 2, it shows the combination or arrangement of the motor arm, the generator arm, and the Roberts Balance.
본 발명은 로베르발 저울의 원리를 이용하여 동일 회전수에서 모터나 디젤엔진 같은 원동기의 입력의 증가 없이 원동기의 회전력( torque )을 증폭시키는 방법을 제공하고, 결국에는 몇 배 증폭된 출력의 원동기로 동작하게 한다. The present invention provides a method of amplifying the torque of a prime mover without increasing the input of a prime mover such as a motor or a diesel engine at the same number of revolutions using the principle of the Roberval balance, .
도 1 은 1669년 프랑스의 로베르발이 발명한 로베르발 저울( The Roberval Balance ) 의 원리를 설명하기 위한 것이다.Figure 1 is intended to illustrate the principle of The Roberval Balance, invented by Robert Val in France in 1669.
일반 지레의 경우에는 받침점에서 좌우로 동일한 거리에 동일한 무게추를 올려 놓았을 때 평형이 되고, 도 1 에서는 지지 기둥( 15 )이 일반 지레의 받침점으로 기능하고 있다.In the case of a general lever, the same weight is placed on the same distance from the fulcrum to the left and right, and the balance is balanced. In Fig. 1, the
그러나 로베르발 저울의 경우에는 동일한 무게추( 18 )가 좌 수평대( 11 )와 우 수평대( 16 )상의 어디에 있던 간에 평형을 이루는 특징이 있다.However, in the case of the Roberval balances, there is a characteristic in which the
달리 설명하면, 무게추( 18 )의 위치가 지지 기둥( 15 )으로 부터 각각 다르더라도 평형을 이룬다.In other words, even if the positions of the
이때 일예로 좌우 각각 100[ N]으로 동일한 무게추( 18 )라고 가정하면, 지지 기둥( 15 )에는 200[ N ]이 걸리게 된다.At this time, assuming that the
도 2 에서 지지 기둥( 25 )의 하단에 받침대를 설치하고 좌 수직 지지대( 22 )나 좌 수평대( 21 )를 아래로 일예로 100[ N ]으로 밀어 내리면, 지지 기둥( 25 )에 걸리는 힘은 앞에서 설명한 것처럼 200[ N ]이 된다.2, when a pedestal is provided at the lower end of the
일예로 발전기 회전축( 28 )이 있는 c점에서 지지 기둥( 25 )있는 b점 까지의 거리를 0.12m로 하고, 좌 수직 지지대( 22, a점 )까지는 거리는 0.22 m 이고, 모터 암 말단의 고정 환봉( 30 )의 위치는 0.12 m 이다.For example, the distance from the point c at which the generator
따라서 b점에서 발생되는 토크( torque, 회전력 )는 τ = f * r = 힘 * 팔의 길이[ N·m ] 에서 τ = 200 * 0.12 = 24[ N·m ]이다.Therefore, the torque generated at point b is τ = f * r = force * τ = 200 * 0.12 = 24 [N · m] at arm length [N · m].
그러나 고정 환봉( 30 )에서 가해지는 입력 토크( torque )는 τ = 100 * 0.12 = 12[ N·m ] 으로 24[ N·m ]의 1/2의 크기이다.However, the input torque applied by the
바꿔 설명하면, 로베르발 저울의 원리를 적용한 결과 발전기 암( 29 )의 길이와 같은 0.12 m 임에도 불구하고 모터 같은 원동기의 입력의 증가없이도 원동기의 토크( torque )가 2배 증폭된 결과가 발생되었다.In other words, applying the principle of the Robert Balval scale results in a torque of the prime mover being doubled without increasing the input of the prime mover, even though it is 0.12 m, which is equal to the length of the
출력은 P = 회전수 * 토크 = ω * τ[ w ]이다.The output is P = number of rotations * torque = ω * τ [w].
따라서 도 2 에서 모터를 회전시키면, 발전기의 회전수가 동일하고 토크가 일예로 2배로 되면 출력도 2배로 증폭될 수 있다.Accordingly, when the motor is rotated in FIG. 2, the number of rotations of the generator is the same, and when the torque is doubled, the output can be doubled, for example.
따라서 일예로 일단 손실을 무시하고 10마력 출력의 모터로 20마력에 해당하는 발전기 출력을 생산할 수 있다.So, for example, a 10 horsepower motor can produce 20 horsepower generator output once the losses are ignored.
지지 기둥( 25 )의 위치를 좌측으로 또는 우측으로 이동시키면 증폭 배율이 변동된다.When the position of the
나아가 제작 기술상 가능하다면, 5만 kw, 10만 kw급 또는 그 이상의 대형기라도 2배 또는 그 이상의 출력으로 증폭도 가능하다.Furthermore, if possible, it is possible to amplify to 50,000 kW, 100,000 kW or more, even if the output is 2 times or more.
본 발명에서 원동기로서 일예를 들어 모터를 사용하고 있는데 모터만 사용가능하다는 것은 아니고 원동기로서 상징적으로 또는 대표적으로 사용한 것이므로 다른 어떤 원동기도 사용 가능하다.In the present invention, for example, a motor is used as a prime mover. However, not only a motor but also any prime mover can be used because it is used symbolically or representatively as a prime mover.
또한 회전 부하로서 발전기도 상징적으로 사용한 것이지 그것만이 가능하다는 것은 아니다.Also, as a rotating load, a generator is symbolically used, but it is not necessarily possible.
하나의 모터에 도 2 와 같이 하나의 로베르발 저울을 설치하고, 좌우 모멘트 평형 또는 좌우 평형을 위해 동일 치수, 크기, 소재의 상사형의 가짜( dummy ) 로베르발 저울을 설치할 수도 있고, 또는 좀 더 큰 출력의 기기로 만들기 위해 180도 간격으로 동일한 또는 상사형의 로베르발 저울을 좌우로 결합할 수도 있고, 120도 간격으로 3개 또는 90도 간격으로 4개가 방사상 또는 부채살 형상의 발전기 암( arm )상에 설치된다. A single motor may be equipped with a single Roberval balance as shown in FIG. 2 and a dummy robot balance of the same size, size, and material for left-right moment balance or left-right balance, or a larger In order to make the device of output, the same or overlaid Roberval balances may be combined horizontally at 180 degree intervals, or three at 120 degree intervals or four at intervals of 90 degrees on a radial or fan shaped generator arm Respectively.
각각의 모터 암 연결봉과 각각의 로베르발 저울의 좌 수평대는 간격없이 밀착된 상태로 제작되어야 한다.Each motor arm connecting rod and the left horizontal level of each of the ROBER foot balances should be made in close contact with each other.
도 2 의 구성, 결합을 2번 직렬로 하거나 3번 직렬로 하면, 4배 또는 8배로 증폭될 수도 있다.When the configuration and coupling of FIG. 2 are connected in series two times or three times in series, amplification may be performed four times or eight times.
도 2 에서 로베르발 저울이 발전기 회전축상에 설치되어 있으나 이것을 모터 회전축상에 옮겨 설치할 수도 있다In Fig. 2, the Roberval balance is installed on the rotary shaft of the generator, but it can also be mounted on the rotary shaft of the motor
그리고 증폭 비율이 증가함에 따라 기계적으로 사용 재료의 강도도 비례하여 증가 시켜야 한다.As the amplification rate increases, the mechanical strength of the material used must also be increased proportionally.
본 발명에서 사용하고 있는 이탈되지 않는 고정 환봉( 32 )들은 약 1/2 정도는 나사 부분이 있고, 나머지 1/2 정도는 환봉처럼 나사가 없는 볼트와 너트로 바꿔 사용해도 상관없다.The non-detachable fixed
또 도 2 에서 회전시에 좌우 모멘트 불평형이 발생하지 않도록 제작함이 바람직하다. In FIG. 2, it is preferable to manufacture so as not to cause the unbalance of the left and right moments at the time of rotation.
도 2 와 3 에서 발전기 회전축( 28과 32 )상의 우 수평대에는 고정 키( key )가 없다.In Figures 2 and 3, there is no fixed key on the right horizontal band on the
도 1 에서
11 ; 좌 수평대, 12 ; 좌 수직 지지대, 13 ; 상 지지대,
14 ; 하 지지대, 15 ; 지지 기둥, 16 ; 우 수평대,
17 ; 우 수직 지지대, 18 ; 무게 추. 19 ; 고정 환봉.
도 2 에서
21 ; 좌 수평대, 22 ; 좌 수직 지지대, 23 ; 상 지지대,
24 ; 하 지지대, 25 ; 지지 기둥, 26 ; 우 수평대.
27 ; 우 수직 지지대, 28 ; 발전기 회전축,
29 ; 발전기 암( arm ), 30 ; 모터 암 연결봉,
31 ; 발전기 암( 29, arm )과 지지 기둥( 25 )의 연결봉,
32 ; 고정 환봉.
도 3 에서
31 ; 발전기 , 32 ; 발전기 회전축, 33 ; 발전기 암( arm ),
34 ; 발전기 암 연결봉, 35 ; 로베르발 저울, 36 ; 모터 암 연결봉.
37 ; 로베르발 저울의 수평대( = 도 2 에서의 좌 수평대 ),
38 ; 모터 암 연결봉, 39 ; 모터 암( arm ), 40 ; 모터 회전축,
41 ; 모터.1,
11; Left horizontal level, 12; Left vertical support, 13; Upper support,
14; Lower support, 15; Support pillars, 16; Right horizontal,
17; Right vertical support, 18; Weight added. 19; Fixed round bar.
2,
21; Left horizontal stand, 22; Left vertical support, 23; Upper support,
24; Lower support, 25; Support pillars, 26; Right horizontal.
27; Right vertical support, 28; Generator rotating shaft,
29; A generator arm, 30; Motor arm connecting rod,
31; The connecting rod of the generator arm 29 (arm) and the supporting
32; Fixed round bar.
3,
31; Generator, 32; Generator rotating shaft, 33; Generator arm,
34; Generator arm connecting rod, 35; Roberval Balance, 36; Motor arm connecting rod.
37; The horizontal scale of the robot scale (= the horizontal scale in FIG. 2)
38; Motor arm connecting rod, 39; Motor arm, 40; Motor rotating shaft,
41; motor.
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KR1020180049488A KR20180058674A (en) | 2018-04-28 | 2018-04-28 | Torque amplifying method by using the principle of the Roberval balance |
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