KR20180116724A - 자력을 이용한 회전 장치와 그 회전 장치의 고정자와 회전자 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자석의 자력을 이용한 회전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부에너지를 이용하지 않고 중력과 순수한 자석의 인력과 척력만을 이용하여 자력에너지를 물리적 운동에너지로 전환시켜 동력을 얻는 회전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 한 쌍의 자석과 중력을 이용한 회전 장치는 영구자석의 척력과 인력으로 발생하는 힘이 자석의 중심을 기준으로 항상 반대방향이며, 같은 크기로 발생하고, 모멘트의 합도 같아 한 방향으로 회 전력을 발생시키기가 난점이 있었다.
따라서 , 본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 엔트로피나 엔탈피의 변화로 하나의 계 내부에서 이루어지는 에너지보존의 법칙이나 열역학적 제1법칙과는 달리 아인슈타인 박사의 특수상대성논리를 실험으로 증명한 본 발명은 외부에너지를 이용하지 않고, 자석의 인력과 척력, 원심력을 이용하여, 자석의 자력과 회전 원심력을 물리적 운동에너지로 전환시키며, 회전원심력을 이용한 가속 등을 이용한 동력을 얻는 회전 장치를 제공하는 데 있으므로 반드시 필요한 발명이다.

Description

자력을 이용한 회전 장치와 그 회전 장치의 회전자와 고정자의 설치구조 {A Rotor using Magnetic force and It's Stator and Rotor Installation Structure}

본 발명은 자석의 자력을 이용한 회전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부의 전기 및 기타 에너지를 사용하지 않고 자석의 인력과 척력, 자체 발생 된 원심력을 이용하여 자력에너지를 운동에너지로 전환시켜 동력을 얻는 회전 장치에 관한 것이다.

먼저, 자석의 자력과 전자력에 대해 간략하게 설명하면; 1730년 프랑스의 Du Pey가 행한 실험에서 같은 종류의 전하는 서로 밀고 다른 종류의 전하는 서로 당긴다는 사실을 밝혔는데 Coulomb은 정밀한 뒤틀림 천칭을 이용하여 이를 정량화 하였다.

보통 이 힘을 Coulomb의 힘이라 부르며 같은 종류의 전하 사이에는 척력, 다른 종류의 전하 사이에는 인력이 작용한다고 말한다.

에너지를 얻기 위한 종래의 동력원으로는 목재, 석유, 경유, 휘발유, 알콜 등의 연료를 사용하였으나 현재에는 원자력을 포함한 신재생에너지 및 지하의 온수 개발, 세일가스 등등의 동력을 얻는 방법을 이용하고 있다.

그러나 , 이러한 동력원을 얻는 방법은 유한에너지를 이용한 방법으로서 이용하는 에너지는 한정된 유한에너지로 계속 고갈되고 있는 실정이며, 일정하고, 지속적이지 못해 지속적인 대체 에너지 개발이 시급한 실정에 있었다.

또한, 상기 에너지원을 이용하는 방법 및 그 장치는 개발에 많은 어려움과 비용이 투자되며, 특히 장비개발에 따른 시설비 및 그에 따른 인력이 필요하고, 자원 고갈에 따른 에너지 부족, 연료사용에 따른 공해발생, 자원발굴에 따른 자연훼손 등의 각종 문제가 발생되어 왔다.

일반적으로 한 쌍의 영구자석을 이용한 회전 장치는 자석의 척력과 인력으로 발생하는 힘이 자석의 중심을 기준으로 항상 반대방향이며, 같은 크기로 발생하기 때문에, 회전력과 역 회전력의 크기가 같아 한 방향으로 회전력을 발생시키기가 불가능 하였다.

예를 들어, 고정자와 회전자를 동일한 극으로 하여 회전체를 구성하려면 자석의 인력은 미약하게 작용하고 큰 척력만이 사용되는데, 특정의 회전 방향을 정해놓고 한 개의 자석은 고정하고 다른 하나의 자석을 회전방향으로 진행할 때, 고정된 자석의 전반부 척력은 반발하여 역회전 작용을 하고, 후반부의 척력이 회전 방향으로 추력하나, 그 크기가 동일하여 밀고 당기는 한 쌍의 영구자석으로 회전 작용을 유도하기에 난점이 있다.

그러므로 , 고정자를 기구학적으로 움직여 회전자를 밀어 자력을 회전방향으로만 작용시키려는 방법과 여러 개의 자석을 사용하여 회전자 및 고정자를 구성하여 한 방향으로 회전력이 작용하게 하는 등의 자력 이용기술과 회전중심에서부터 회전 반경을 틀리게 유도하여 중력의 모멘트를 이용하고자 하는 등등의 여러 가지 기술이 시도되고 있다.

따라서 , 본 발명은 상기 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서,

본 발명의 목적은 외부의 전기, 가스 열에너지를 이용하지 않고 자석의 인력과 척력, 자체에서 발생되는 원심력을 이용하여 자석이 가지고 있는 고유의 자력을 물리적 운동에너지로 전환시켜 전자석을 이용하여 동력을 얻는 회전 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 유한에너지를 대체할 수 있는 새로운 에너지를 얻기 위한 자석의 자력과 원심력을 이용하여 가속을 발생시키고 가속을 회전체에 인가하여 계속적으로 동력을 얻는 회전 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 환경에 유해한 물질을 발생하지 않고 동력을 얻을 수 있는 자석의 자력과 원심력을 이용하여 계속적으로 동력을 얻는 회전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명이 상기 목적을 이루기 위해서, 고정자를 중심으로 어느 한쪽의 시작점부근의 이전에서는 인력이 작용하고; 상기 고정자의 시작점에서는 인력과 척력이 상쇄되어 0점[밀고 당기는 힘이 없어 회전자가 자유로운 상태]지대가 형성되고; 상기 고정자의 시작점의 이후와 다른 쪽의 끝까지 척력이 발생하여 회전력과 가속을 발생하게 하는 장치이다.

여러 개의 단위자석으로 구성된 하나의 메인고정자와 키 고정자를 외측부분의 고정자 자석 부의 회전궤도 외부에 고정자로 설치하고, 회전자를 중심으로 양쪽 상 ,하[회전축이 수직으로 설치된 것을 기준함]의 회전궤도부에 보조고정자를 설치하고, 회전축 직각방향으로 이송이 가능한 회전자를 고정자자석과 내부 회전궤도 사이에 설치하고; 상기 회전궤도는 원호와 직선으로 구성하되, 회전자가 회전 할 때, 고정자 자석을 지나는 시점[고정자 시작부로 칭함]은 간격[고정자 자석과 회전궤도와의 간격]을 베어링 직경보다 약간 크게 설치하고, 회전방향으로 진행되면서는 점점 간격이 넓어지는[즉 내부의 회전중심으로 가까워지는 형태이며] 형태에서, 고정자가 끝나는 점과 회전중심이 선으로 연결되는 시점부터 궤도의 외부 다음 시작점으로 직선으로 연결되어 자석의 척력과 베어링이 회전궤도와 작용하여 발생하는 힘을 회전력으로 산출한다.

또한, 회전력에 의해 회전자부에서 발생하는 원심력은 궤도의 직선부에서 외부로 빠져 다음 고정자의 시작점으로 접근할 때, 회전력으로 사용 되며, 회전자부의 자석의 각도를 조정하여 설치함으로서, 고정자부로 접근할 때, 인력이 발생하고, 고정자의 시작점에서는 인력과 척력이 상쇄되고 , 고정자의 시작점부터 키 고정자의 인력이 기타고정자의 척력영역으로 유도하며, 그 이후의 고정자의 자속영역에서 척력이 발생 되는 단계 등에서 지속적 운동 에너지와 가속에너지를 얻을 수 있는 장치의 구현을 달성하였다.

상기 실시 예를 통하여 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

1. 지금까지 에너지를 얻기 위해 인류가 발견한 연료인 석유, 가스, 핵물질 등의 수단을 벗어나, 소음공해. 환경공해. 폭발의 위험. 방사능의 피폭. 자원의 고갈 등 각종 문제점을 해결하고,

2. 무공해, 저비용, 고효율의 청정에너지를 자력을 이용하여 반영구적인 동력을 얻을 수 있으므로 오염발생 원인으로부터 차단하여 지구환경을 보존하고 쾌적한 환경 속에서 인류에 삶을 유지할 수 있는 뛰어난 효과가 있으므로 무공해 청정에너지 산업 상 매우 유용한 발명인 것이다.

3. 태양광이나 풍력, 등과 같이 예측 불가능한 에너지원이 아니며, 수력, 바이오 등과 같이 대규모 시설이어야만 효율적발전이 아닌 에너지원으로서, 간단한 시설로 생활을 윤택하게 하는 반드시 필요한 발명이라 할 수 있다.

4. 에너지를 단위, 지역 등을 세분화하여 직접공급을 할 수 있으므로 원거리를 송전할 필요가 없어 전기를 직류로 변환하여 바로 사용함으로서 감전 사고에서 안전할 수 있다.

따라서 본 발명은 반드시 필요한 발명이다.

제1도 : 본 발명의 메인고정자와 키고정자 와 회전자 설치도.
제2도 : 본 발명의 보조고정자 설치의 평면 및 측면도
제3도 : 본 발명의 부분 설치도.
제4도 : 본 발명의 회전자부의 작용설명도.
제5도 : 본 발명의 회전궤도와 외, 내부 안내 레일 설치도.
제6도 : 본 발명의 평면 설치도.
제7도 : 본 발명의 정면 설치도.
제8도 : 본 발명의 "이"부 상세도
* 도면의 주요한 부호에 대한 설명.
01) 중심자석 02) 차폐자성체 03) 인력발생자석
05) 자성체 07) 인력방지자석 09) 회전자부
11) 회전자석 13) 차폐자성체 15) 키(key) 자석
19) 메인고정자부 21) 척력자석 22) 자성체
33) 보조자석"오" 35) 보조자석"우" 39) 보조자석부
41) 직선 베어링 43) 회전판 51) 내부안내레일
53) 구름베어링 55) 외부안내레일 61) 조립체
66) 원형몸체 판
반복되거나 대칭되는 것과 일반적인 도면표시품은 지시하지 않았음.
표시 없는 곳은 공간 및 장치의 일반부분임
화살표는 자력작용의 표시 및 물체의 이동 및 회전 표시임.

본 발명의 구성을 이하 첨부된 도면에 의거하여 실시 예를 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 자력과 중력, 그리고 원심력을 이용하여 동력을 얻는 방법으로 제1도에서 제8도까지에서 도시한 바와 같이,

회전자석(11)에 차폐자성체(13)를 설치하고, 중심자석(01)에 차폐자성체(02)를 설치한다.

이는 자석의 동일한 극성이라도 자성 차폐 체의 체적에 따라 척력이 인력으로 변하기도 하며, 척력이 그만큼 상쇄되기 때문에, 회전자석(11)이 중심자석(01)으로 접근하여 회전할 때, 척력을 방지하기 위함이다.

우선, 차폐자성체(13)가 설치된 회전자석(11)이 회전축직각선과 "∠하"로 설치되는 회전자부(09)를 구성하고,

중심자석(01)에 설치된 차폐자성체(02) 다른 쪽에 설치된 인력발생자석(03)은; 중심자석(01)과는 극이 직각으로 형성되도록 설치되어, 회전자석(11)을 회전방향으로 당기는 인력이 발생하나, 자극의 중심이 서로 가깝게 교차한 지점부터는 회전자석(11)을 당겨 회전하고자 하는 알짜 힘을 약화시킴으로 회전력을 방해함으로서 그 방지책으로 인력방지자석(07)을, 회전축직각선과 "∠나"로 설치한다.

이는 단순하게 생각하면 0효과가 발생하는 것처럼 보이지만, 실제작용은 중심자석(01)과 회전자석(11)의 사이에는 인력, 척력의 발생 없이 회전방향으로 인력이 발생하여 회전운동을 하는 것을 볼 수 있다.

이어서, 척력자석(21)을 중심자석(01)의 다른 쪽 측면에 회전축직각선과 중심자석(11), 척력자석(21)의 자극분리선이 이루는 각도를 "∠다"로 하여 설치한다.

이때, 회전축직각선과 중심자석(01)의 자극작용선은 평행을 이루고; 상기 회전축직각선과 인력방지자석(07)의 자극분리선과 이루는 각도 "∠나"와 척력자석(21)의 자극분리선과 이루는 각 "∠다"는 90°를 전후 하여 67.5~127.5°의 크기로 설치 각으로 이루는 것이 힘의 효율성을 감안 하여 바람직하다.

이어서, 키 자석(15)의 인력작용으로 회전자석(11)은 회전을 하게 되며, 회전자석(11)이 키 자석(15)의 중심을 지나 발생하는 인력은 중심자석(11)과 척력자석(21)의 척력에 의해 상쇄되며, 그 힘의 차이로 회전자석부(09)는 회전하게 된다.

이때, 키 자석(15)의 자석 분리선과 회전축직각선이 이루는 각도 "∠라"의 크기는 0~45°의 크기가 효율적이며, 그 체적과 설치 위치가 대단히 중요하며, 자력의 작용에 자동으로 조정되는 장치도 효율적이다.

한편, 회전자석(11)은, 중심자석(01)보다 회전방향으로 더 진행된 위치이며, 회전자석(11)의 상 ,하[회전축이 수직으로 설치된 것을 기준함]의 회전궤도부에 보조자석"오"(33)와 보조자석"우"(35)를 소정의 각도 "∠아"로 설치하고; 상기 보조자석의 자극 중심까지는 인력을, 자극중심을 지난이후는 척력을 받게 되며, 키 자석(15) 또한, 회전자석(11)이 자극중심까지 이동 될 때는 인력이, 그 이후에는 척력이 작용하게 된다.

이때, 키 자석(15)의 인력과 척력도 같이 융합되어 작용을 하게 되고, 발생되는 지점의 거리에 따라 서로 상쇄되어 그 차이로 회전운동을 발생하게 된다.[이때 발생되는 힘은 만유인력의 힘과 같이 거리의 제곱에 반 비례하며, 두 자석의 자속 밀도에 비례하게 되어 발생한다.]

이때, 보조자석"오"(33)및 보조자석"우"(35)와 회전자석(11)의 자극작용선(수평선)과 이루는 설치 각 "∠아"의 크기는 0~23.5°가 효율적이며, 회전자석(11)과의 거리도 대단히 중요하다.

또한, 메인자석 부(39)의 힘이 편심 설치중심으로 척력이 발생되면, 내부 안내 레일(51)과 구름베어링(53)이 접촉하여 작용각의 힘의 방향에 따라 회전방향으로 회전 하게 되며, 원심력에 의해 회전자부(09)가 회전중심으로 부터 외부로 이동할 때에도 외부 안내레일(55)과 구름베어링(53)이 접촉하는 작용 각에 작용하는 힘의 방향에 따라 회전방향으로 회전운동을 하게 된다.

이때, 회전축직각선과 내부레일의 직선부가 이루는 각 "∠타"는 90°와 같거나 약간 크게 하는 것이 효율적이며, 회전자석부(09)는 필요에 따라 회전축직각방향으로 구동을 하여야 하므로 직선베어링(41)의 안내에 따라 움직이며 최적의 회전운동을 하게 된다.

또한, 자력을 회전력으로 사용하는 장치이므로 특수한 목적으로 사용 되는 차폐자성체(02),(13), 자성체(05)등을 제외한 모든 부품재질은 비자성체로 사용하는 것이 바람직하며 본 발명의 구성이 완료된다.

이어서, 본 발명의 작동상태를 제1도에서 제8도까지의 제시된 도면에 의거 하여 설명하면 다음과 같다.

회전자석부(09)는 어느 위치에서나 고정자석부(19)와 키 자석(15), 보조자석부(39)의 인력과 척력에 작용에 따라 회전운동을 하게 되는데,

회전자석(11)에 설치된 차폐자성체(13)와 중심자석(01)에 설치된 차폐자성체(02)는 동일한 극끼리는 척력을 없애지만 다른 극과는 인력이 발생 되고, 마주 보는 동일한 극은 서로 척력이 작용하게 됨으로, 회전자석부(09)는 어는 한쪽에 설치된 메인고정자부(19)와 인력이 발생하며, 그 반대 쪽 메인 고정자부(39)와는 척력이 발생한다.

한편, 보조자석부(39)와 회전자석(11)은; 상기 회전자석(11)이 설치된극의방향이 보조자석"오"(33)와 보조자석"우"(35)의 설치된 반대의 극이 중앙에 모여 있으므로, 원거리에서는 서로 인력이 발생되고 가까이 접근할수록 힘이 서로 상쇄되어 0점이 형성된 후, 척력이 증가하기 시작하며, 자극의 중심이 설 교차하면 서로 같은 극이 배치되어 있으므로 강한 척력이 발생하게 된다.

이때, 메인고정자부(19)의 중심자석(11)과 회전자석부(09)의 회전자석(11)의 사이에 발생하는 척력과; 상기 회전자석(11)과 보조자석"오"(33)과 보조자석"우"(35)의 사이에 발생하는 척력은 메인고정자부(19)의 중심자석(11)의 척력이 먼저작용하며, 순차적으로 작용하게 되며; 상기 중심자석(11)과 회전자석(11)의 척력을 키 자석(15)과 회전자석(11)에 발생하는 인력이 당기게 되어 회전자석부(09)가 회전하게 된다.

기 설치된 구조로 해석해 보면 회전자부(09)가 메인고정자부(19)로 접근해가는 경우, 처음에는 인력이 작용하고, 서로 발생되는 인력과 척력이 복합적으로 융합되어 0점이 형성되고, 서로의 중심이 교차된 시점부터 척력이 발생되는걸 알 수 있다.

이때, 가장 중요한 요소가 각자 자석들의 설치 위치, 각도, 자석의 세기 및 차폐자성체의 체적과 재질, 부품의 서로간의 거리 등등이다.

또한, 회전체의 무게이며, 이는 원심력으로 작용할 때의 작용 속도와 힘의 크기가 결정되기 때문이다.

한편, 회전이 지속되어 가속이 형성되며, 원심력이 발생되며, 회전자부(09)에 발생된 원심력은 내부안내레일(51)의 직선부와 외부안내레일(55)부에 발생 되는 중심자석(01)의 자력영역으로 진입할 때까지 , 회전력으로 작용을 하게 된다.

또한, 회전자부(09)가 중심자석(01)의 끝 부분을 통과할 때, 키 자석(15)은 상호간에 작용하는 인력을 상쇄시켜 척력을 더 강하게 작용하게 하며, 또 다른 한편, 내부안내레일(51)과 외부안내레일(55), 중심자석(01)등의 설치위치를 각도를 옮겨 다단으로 설치하면, 균등한 힘을 얻을 수 있으며, 대용량의 회전력이 필요한 대형 발전의 회전력으로 사용 할 수가 있으므로 회전이 필요한 장치에 모터 및 엔진을 대신하여 사용할 수가 있다.

이상에서 설명한 것은 자력을 이용한 회전 장치와 그 회전 장치의 고정자와 회전자 설치구조의 본 발명을 실시 하기위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 않고, 이하의 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

Claims (3)

1. 회전자석(11)에 차폐자성체(13)를 설치하고, 중심자석(01)에 차폐자성체(02)를 설치하며,
   중심자석(11)의 차폐자성체(13)의 다른 측면에 인력발생자석(03)이 설치하고; 인력발생자석(03)의 다른 측면에 설치 각 "∠나"로 인력방지자석(07)이 설치되는 한편,
   중심자석(11)에 차폐자성체(13)가 설치된 다른 반대쪽에 설치 각"∠가"로 척력자석(21)을 설치하고; 척력자석(21)보다 회전 중심 쪽으로 가까운 지점에 설치 각 "∠라"의 크기로 키 자석(15)을 설치한 고정자석부(19)를 회전중심을 기준으로 방사형으로 2개 이상으로 하여 설치하는 구조와,
   회전자석(11)의 회전방향 쪽에 차폐자성체(13)를 설치하고; 회전자석(11)을 두 개소 이상에 회전축직각선과 "∠하"로 설치하고 직선베어링(41)에 의하여 회전축과 직각방향으로 직선왕복운동 하면서 회전 운동하는 회전자석부(09)의 설치구조와,
   중심자석(01)보다 회전방향으로 더 치우친 곳이며, 회전자석(11)의 상 , 하[회전축이 수직으로 설치된 것을 기준함]에 대칭되게 하여 회전궤도선상에 보조자석"오"(33)와 보조자석"우"(35)를 설치 각 "∠사", "∠자"로 설치하고; 보조자석"오"(33)와 보조자석"우"(35)를 회전자석(11)의 회전궤도선과 소정의 각도 "∠아"로 설치하는 보조자석부(39)의 설치구조와,
   회전축직각선과 내부레일의 직선부가 이루는 각 "∠타"는 90°와 같거나 약간 크게 하여 설치하고, 외부안내레일(55)과 내부안내레일의 간격이 중심자석(01)부가 가장 좁고 회전방향으로 점점 넓게 하여 편심을 이루는 레일궤적을 직선베어링(41)의 안내에 따라 회전하는 오, 내부 안내레일부가 설치되는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전 장치와 그 회전 장치의 고정자와 회전자 설치구조.
2. 제1항에 있어서, 보조자석부(39)에 설치된 보조자석"오"(31)와 보조자석"우"(35)를 회전자석(11)의 궤도선과 이루는 각"∠아"의 크기가 0~23.5°이내로 설치하고, 메인고정자부(19)에 설치된 키 자석(15)의 설치 각 "∠라"의 크기를 0~23.5°이내로 설치하며, 회전자석부(09)의 회전자석(11)을 2개 이상으로 하여 설치한 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 회전 장치와 그 회전 장치의 고정자와 회전자 설치구조.
3. 제1항에 있어서, 회전자부(09)를 구성하는 직선베어링(41)을 부시 및 오일리스 베어링 등의 같은 기능의 다른 부품으로 대치하여 설치하는 수단과, 구름베어링(53)을 안내하는 내부안내레일(51)과 외부안내레일(55)의 재질을 알루미늄과 엔지니어링플라스틱의 비철재질로 대치하는 수단과,
   회전력이 필요한 불특정장치에 엔진 및 모터 등의 에너지원을 대신하여 설치되는 것이 특징인 자력을 이용한 회전 장치와 그 회전 장치의 고정자와 회전자 설치구조.

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