KR20190116156A - Self powered motor using magnus effect - Google Patents
Self powered motor using magnus effectInfo
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Abstract
Description
본 발명은 자가 발전형 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매그너스 효과를 이용하여 모터의 동작과 동시에 일정량의 발전이 가능하도록 구성한, 자동차, 전동오토바이, 항공기 등과 같은 수송 수단에 탑재될 수 있는 자가 발전형 모터에 관한 것이다. The present invention relates to a self-powered motor, and more particularly, self-powered that can be mounted on a vehicle, such as a motor vehicle, an electric motorcycle, an aircraft configured to enable a certain amount of power generation simultaneously with the operation of the motor using the Magnus effect. It is about a type motor.
최근 지구온난화와 같은 환경문제와 함께 에너지 수요의 급속한 증대, 불안정한 원유 공급, 자원 개발을 둘러싼 국제 분쟁 등과 같은 에너지 수급의 제약으로 인해서 이산화탄소를 줄이고 화석연료의 사용량을 줄일 수 있는 친환경 기술의 필요성이 대두되어 왔다. 이러한 대외 환경의 변화에 따라서 자동차, 항공기, 선박 등의 수송기계 부문에서는 에너지 자원을 다양화하고 에너지 효율을 향상시키기 위한 기술의 개발이 활발하게 전개되고 있다. Recently, due to environmental problems such as global warming, energy supply constraints such as rapid increase in energy demand, unstable crude oil supply, and international dispute over resource development, there is a need for eco-friendly technology that can reduce carbon dioxide and fossil fuel usage. Has been. As the external environment changes, the development of technologies for diversifying energy resources and improving energy efficiency in the transportation machinery sectors such as automobiles, aircrafts, and ships is being actively developed.
예를 들어, 화석 연료에 의해 작동되는 내연기관을 주 동력원으로서 이용하고 전기 모터를 보조 동력 공급 장치로서 이용하는 하이브리드 자동차(hybrid vehicle), 충전식 배터리에 의해 구동되는 전기 모터에 의해 동력을 제공하는 전기 자동차, 연료 전지를 통해 구동되는 전기 모터에 의해 동력을 제공하는 연료전지 자동차 등이 개발 및 상용화되고 있다. For example, hybrid vehicles using an internal combustion engine operated by fossil fuels as a main power source and electric motors as an auxiliary power supply, electric vehicles powered by an electric motor driven by a rechargeable battery. Fuel cell vehicles that provide power by electric motors driven through fuel cells have been developed and commercialized.
보조 동력 공급 장치로서 전기 모터를 이용하는 경우, 전기 모터와 자동차의 구동축을 연결하여 보조동력을 차축에 전달하기 위한 변속기, 클러치 및 유성 기어 기구 등과 같은 복잡한 동력 전달 기구가 전기 모터에 대해서도 추가로 구비되어야 한다. 즉, 내연 기관을 위한 동력 전달 기구에 부가하여, 전기 모터를 위한 동력 전달 기구가 추가로 필요하므로, 자동차의 파워트레인의 무게 및 부피가 증가할 뿐만 아니라 궁극적으로 자동차의 생산 단가가 증가한다. 따라서 이러한 문제는 미래의 친환경 수송기계의 개발에 있어 걸림돌이 되고 있다. In the case of using an electric motor as an auxiliary power supply, an additional complex power transmission mechanism such as a transmission, a clutch, and a planetary gear mechanism for connecting the electric motor and the drive shaft of the vehicle to transfer the auxiliary power to the axle should be additionally provided for the electric motor. do. That is, in addition to the power transmission mechanism for the internal combustion engine, an additional power transmission mechanism for the electric motor is required, which not only increases the weight and volume of the power train of the vehicle but also ultimately increases the production cost of the vehicle. Therefore, such a problem is an obstacle in the development of eco-friendly transportation machine in the future.
한편, 각 국가의 온실가스 환경 규제가 강화되고 있어, 항공기의 연료소모율을 낮추고, 배출가스를 감소시키고, 장기적으로 항공유와 같은 화석연료 사용을 줄이기 위해 전기 에너지를 구동원으로 하는 항공기의 개발이 진행되고 있으나, 배터리와 전기모터를 기존 엔진에 통합하는데 필요한 기술이 충분한 소형경량화를 달성하지 못하고 있기 때문에, 큰 진전을 이루지 못하고 있는 실정이다. On the other hand, countries are tightening their environmental regulations, and the development of aircraft powered by electric energy to lower the fuel consumption rate of aircraft, reduce emissions, and reduce the use of fossil fuels such as aviation oil in the long run. However, since the technology necessary for integrating the battery and the electric motor into the existing engine does not achieve sufficient miniaturization and weight, the situation is not making great progress.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 회전하는 매그너스 실린더를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 자가 발전형 모터를 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above-described problems of the prior art, one object of the present invention is to provide a self-powered motor capable of producing electricity using a rotating Magnus cylinder.
본 발명의 다른 목적은, 소형경량화되어 친환경이면서도 에너지 효율이 우수한 자동차, 항공기 등의 친환경 수송기계를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an eco-friendly transport machine, such as automobiles, aircrafts, etc., which is light in weight and eco-friendly, yet has excellent energy efficiency.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, One aspect of the present invention for achieving the above object,
모터, 발전부 및 매그너스 실린더를 수용하는 케이스; 및 A case accommodating a motor, a power generating unit and a Magnus cylinder; And
상기 케이스 내에 설치되는 전기회로부를 보호하는 대향하는 한 쌍의 상하 보호캡;A pair of opposing upper and lower protective caps protecting the electrical circuit part installed in the case;
상기 한 쌍의 상하 보호캡 사이에 이격되게 방사 방향으로 하나 이상 형성되고, 개방된 창을 갖는 고정부들;One or more radially spaced spaced portions between the pair of upper and lower protective caps, and fixing portions having open windows;
매그너스 실린더를 회전구동하는 모터;A motor for rotating the Magnus cylinder;
상기 보호캡 둘레로 방사 방향으로 일정한 간격으로 이격 설치되고, 중심축선을 기준으로 축회전이 가능하도록 구성되고, 회전 시 매그너스 양력을 생산하는 하나 이상의 매그너스 실린더들; One or more magnus cylinders spaced apart at regular intervals in the radial direction around the protective cap and configured to be axially rotated about a central axis and to produce magnus lift when rotated;
상기 고정부의 개방된 창을 통해서 상기 매그너스 실린더와 서로 연결되고, 상기 매그너스 실린더의 회전축에 연결되어, 상기 회전하는 매그너스 실런더의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부;A power generation unit connected to the Magnus cylinder through the open window of the fixing unit and connected to the rotation shaft of the Magnus cylinder to convert kinetic energy of the rotating Magnus cylinder into electrical energy;
상기 모터에 전원을 공급하는 전원부;A power supply unit supplying power to the motor;
상기 모터에 공급되는 전원의 공급을 제어하는 전기회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매그너스 효과를 이용하는 자가 발전형 모터에 관한 것이다.It relates to a self-powered motor using a Magnus effect, characterized in that it comprises an electric circuit section for controlling the supply of power supplied to the motor.
본 발명에서 상기 발전부는, The power generation unit in the present invention,
내부에 권선이 감겨진 고정자와 외부에 자성체가 설치되어, 상기 매그너스 실린더와의 연동을 통해서 코일에 유도전류를 발생시키는 회전자를 포함하여 구성될 수 있다.The stator is wound around the inside of the stator and the magnetic body is installed outside, it may be configured to include a rotor for generating an induced current in the coil through the linkage with the Magnus cylinder.
본 발명의 자가 발전형 모터는, Self-generated motor of the present invention,
상기 회전구동부에 공급되는 전원의 공급을 제어하는 전기회로부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include an electric circuit unit for controlling supply of power supplied to the rotation driving unit.
상기 회전구동부는 구동용 모터일 수 있고, 상기 매그너스 실런더의 회전축 방향에 대해서 수직인 방향으로 두 개 이상 설치될 수 있다. 상기 발전부는 발전용 모터일 수 있고, 매그너스 실런더의 회전축 방향으로 세 개 이상 설치될 수 있다. The rotation driving unit may be a driving motor, and two or more rotation driving units may be installed in a direction perpendicular to the direction of the rotation axis of the magnus cylinder. The power generation unit may be a power generation motor, and three or more may be installed in the rotation axis direction of the Magnus cylinder.
본 발명의 자가 발전형 모터는 상기 자가 발전형 모터에 의해서 생산되는 전기 에너지를 저장하는 에너지저장부를 추가로 포함하고, 상기 에너지저장부는 배터리 또는 캐패시터로서 형성될 수 있다.The self-powered motor of the present invention further includes an energy storage unit for storing electrical energy produced by the self-powered motor, and the energy storage unit may be formed as a battery or a capacitor.
상기 케이스는 제1 케이스와 제2 케이스로 구성되고, 상기 제1 케이스 및 제2 케이스는 외주연부와 상기 외주연부의 내측으로 상기 회전구동부와 매그너스 실린더를 지지할 수 있도록 설치되는 지지대를 포함할 수 있다. The case may include a first case and a second case, and the first case and the second case may include a support installed to support the rotation driving unit and the Magnus cylinder inside the outer circumferential part and the outer circumferential part. have.
본 발명의 상기 자가 발전형 모터는, The self-generating motor of the present invention,
상기 케이스 내에 설치되는 상기 전기회로부를 보호하는 대향하는 한 쌍의 보호캡; 및 상기 대향하는 한 쌍의 보호캡 사이에 이격되게 형성되고, 개방된 창을 통해서 발전부와 매그너스 실린더를 서로 연결하는 하나 이상의 매그너스 실린더 고정부를 더 포함할 수 있다. A pair of opposing protective caps protecting the electric circuit unit installed in the case; And at least one Magnus cylinder fixing part spaced between the pair of opposing protective caps and connecting the power generating part and the Magnus cylinder to each other through an open window.
본 발명의 다른 양상은, Another aspect of the invention,
회전축을 중심으로 회전하도록 설치되고, 회전 시 매그너스 양력을 생산하는 하나 이상의 매그너스 실린더; At least one Magnus cylinder installed to rotate about the axis of rotation and producing a Magnus lift force upon rotation;
상기 매그너스 실린더를 회전시키기 위한 회전구동부; 및 A rotation driving unit for rotating the Magnus cylinder; And
상기 매그너스 실린더의 회전축에 연결되어, 상기 회전하는 매그너스 실런더의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부를 포함하는 매그너스 효과를 이용하는 자가 발전형 모터에 관한 것이다.The present invention relates to a self-powered motor using a Magnus effect connected to a rotation shaft of the Magnus cylinder and including a power generation unit for converting kinetic energy of the rotating Magnus cylinder into electrical energy.
본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 자가 발전형 모터를 탑재하는 자동차에 관한 것이다. Another aspect of the invention relates to a motor vehicle equipped with the self-generating motor of the present invention.
본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 자가 발전형 모터를 탑재하는 항공기에 관한 것이다. Another aspect of the invention relates to an aircraft equipped with the self-generated motor of the present invention.
본 발-명의 매그너스 효과를 이용하는 자가 발전형 모터에 의하면, 매그너스 양력에 의하여 매그너스 실런더는 회전축을 중심으로 하여 회전되고, 회전축의 일단에 연결된 발전부가 구동되어 발전을 수행할 수 있게 구성된다. According to the self-generated motor using the Magnus effect of the present invention, the Magnus cylinder is rotated about the rotation shaft by the Magnus lift, and the power generation unit connected to one end of the rotation shaft is driven to generate power.
본 발명에 의하면 매그너스 실린더의 회전에 의한 역학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 활용함으로써 새로운 에너지원의 확보가 가능하고, 이에 따라 모터의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to secure a new energy source by converting and utilizing mechanical energy due to the rotation of the Magnus cylinder to electrical energy, thereby increasing the energy efficiency of the motor.
또한 본 발명의 모터를 이용하면 전기자동차나 하이브리드 자동차와 같이 전기적 에너지를 구동원으로 이용하는 경우에 배터리 용량의 축소가 가능하여 레이아웃이 용이해지는 효과를 제공할 수 있고, 구조의 간소화, 전원 공급 안정화 및 모터의 소형화를 달성하여, 모터가 탑재되는 자동차를 소형 경량화할 수도 있다. 따라서 친환경이면서도 에너지 효율이 우수한 자동차를 실현할 수 있다. In addition, the use of the motor of the present invention can reduce the battery capacity when using electrical energy as a driving source, such as electric vehicles or hybrid vehicles can provide an effect that facilitates the layout, simplifying the structure, stabilizing the power supply and motor The miniaturization of the motor can be achieved, and the motor vehicle on which the motor is mounted can be reduced in size and weight. Therefore, an eco-friendly and energy efficient vehicle can be realized.
더 나아가 본 발명에 의하면, 하이브리드 시스템의 구조를 단순화하고, 중량을 감소시키고, 에너지 효율을 향상시켜, 그동안 적용이 어려웠던 전기적 에너지를 구동원으로 이용하는 친환경 전기 항공기 등의 개발에 기여할 수 있을 것이다. Furthermore, according to the present invention, it is possible to simplify the structure of the hybrid system, reduce the weight, improve the energy efficiency, and contribute to the development of an environment-friendly electric aircraft using electric energy, which has been difficult to apply as a driving source.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 자가 발전형 모터의 개략 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자가 발전형 모터의 분해사시도이다.
도 3은 매그너스 효과(Magnus effect)를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 자가 발전형 모터가 탑재된 소형 항공기의 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 자가 발전형 모터가 탑재된 1인용 이동수단의 개략 사시도이다. 1 is a schematic perspective view of a self-generating motor according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view of a self-generating motor according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram for explaining the Magnus effect.
4 is a schematic perspective view of a small aircraft equipped with a self-generating motor according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic perspective view of a single-person moving means equipped with a self-generating motor according to an embodiment of the present invention.
이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도면에서 구성요소들을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭이나 두께 등의 크기는 다소 과장하여 나타낸 것일 수 있다. 복수의 도면에서 동일한 도면 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성 요소를 지칭한다. In order to clearly represent the components in the drawings, the size of the component, such as the width or thickness may be somewhat exaggerated. Like reference numerals in the drawings denote substantially the same components as each other.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 '포함하다' 또는 '구비하다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 한정하려는 것뿐으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. The terms 'comprise' or 'include' in this specification are intended to limit the existence of the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described, or one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of addition or the presence of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전형 모터를 도시한 개략사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전형 모터의 분해사시도이며, 도 3은 매그너스 효과를 설명하기 위한 모식도이다. 1 is a schematic perspective view of a self-powered motor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of a self-powered motor according to an embodiment of the present invention, Figure 3 to explain the Magnus effect It is a schematic diagram for.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자가 발전형 모터(100)는 케이스(110), 회전구동부(120), 발전부(130), 매그너스 실린더(150)를 포함한다.1 and 2, the self-generating motor 100 according to the present invention includes a case 110, a rotation driving unit 120, a power generating unit 130, and a Magnus cylinder 150.
본 발명의 일 실시예의 자가 발전형 모터(100)는, 회전구동부(120), 발전부(130) 및 매그너스 실린더를 수용하는 케이스(110); 회전축을 중심으로 회전하도록 설치되고, 회전 시 매그너스 양력을 생산하는 하나 이상의 매그너스 실린더(150); 상기 매그너스 실린더들을 회전 구동하는 회전구동부(120); 및 상기 매그너스 실린더의 회전축에 연결되어, 상기 회전하는 매그너스 실런더의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부(130)를 포함한다. Self-generating motor 100 of an embodiment of the present invention, the case for receiving the rotary drive unit 120, the power generation unit 130 and the Magnus cylinder (110); One or more Magnus cylinders 150 installed to rotate about the axis of rotation and producing Magnus lift when rotated; A rotation driving unit 120 driving rotation of the Magnus cylinders; And a power generation unit 130 connected to the rotation shaft of the Magnus cylinder to convert kinetic energy of the rotating Magnus cylinder into electrical energy.
본 발명에서 케이스(110)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 그 내부에 공동이 형성된 원통 형상을 이루고 있다. 상기 케이스는 제1 케이스(110)와 제2 케이스(110')로 구성되고, 상기 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(110’)는 원통형 프레임으로 구성되는 외주연부(111)와 상기 외주연부(111)의 내측으로 상기 모터를 지지할 수 있도록 설치되는 하나 이상의 지지대(113)를 포함하여 구성된다. 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(110')는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내측 또는 외측에 형성되는 하나 이상의 고정구(115)에 의해서 서로 체결될 수 있다. 그러나 본 발명에서 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(110')는 다른 다양한 방식에 의해서 서로 체결될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 케이스의 하단에 하나 이상의 요부(凹部)가 형성되고, 다른 케이스의 외주연부 상단에 하나 이상의 철부(凸部)가 형성되어, 서로 압입고정될 수 있다. 또 다른 예에서 상기 제1 케이스와 제2 케이스는 분리되지 않은 일체로 형성될 수도 있다. In the present invention, the case 110, as shown in Figures 1 and 2, has a cylindrical shape with a cavity formed therein. The case includes a first case 110 and a second case 110 ′, and the first case 110 and the second case 110 ′ have an outer periphery 111 and the outer circumference formed of a cylindrical frame. It is configured to include one or more support 113 is installed to support the motor in the inner side of the edge 111. As shown in FIG. 1, the first case 110 and the second case 110 ′ may be fastened to each other by one or more fasteners 115 formed at an inner side or an outer side thereof. However, in the present invention, the first case 110 and the second case 110 ′ may be fastened to each other by various other methods. For example, one or more recesses are formed at the lower end of one case, and one or more convex portions are formed at the upper end of the outer periphery of the other case, and may be press-fit and fixed to each other. In another example, the first case and the second case may be integrally formed without being separated.
도 1 및 도 2에서, 지지대(113)는 중앙에 있는 원형의 베이스(112)와 이러한 베이스(112)와 외주연부(111)를 연결하는 방사상으로 배치된 하나 이상의 지지대(113)로 구성된다. 본 발명에서 케이스(110, 110’) 및 지지대(113)의 구성은, 도 1 및 도 2에 도시된 구성으로 한정되지 않고, 다양하게 변형 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대(113)의 개수는 도면에는 세 개로 도시되었으나, 반드시 세 개로 한정되는 것은 아니고, 회전구동부(120), 발전부(130) 및 매그너스 실린더(150)를 지지하기에 충분한 임의의 개수로 형성될 수 있다. 상기 베이스(112)와 지지대(113)는 하나의 디스크와 같은 형태로 통합 형성될 수도 있다. 1 and 2, the support 113 is composed of a circular base 112 in the center and one or more supports 113 arranged radially connecting the base 112 and the outer periphery 111. In the present invention, the configuration of the case (110, 110 ') and the support 113 is not limited to the configuration shown in Figures 1 and 2, it can be variously modified. For example, the number of the support 113 is shown in the figure three, but is not necessarily limited to three, any arbitrary enough to support the rotary drive unit 120, power generation unit 130 and Magnus cylinder 150 It may be formed in the number of. The base 112 and the support 113 may be integrally formed in the form of a single disk.
본 발명의 자가 발전형 모터(100)는 상기 케이스 내에 설치되는 상기 전기회로부(미도시)를 보호하는 대향하는 한 쌍의 보호캡(160, 160'); 및 상기 대향하는 보호캡 사이에 형성되는 고정부(170)를 포함할 수 있다. 상기 고정부(170)에는 개방된 창이 형성되고, 이러한 창을 통해서 상기 발전부(130)와 상기 매그너스 실린더(150)가 서로 연결되도록 구성될 수 있다. 회전구동부는 보호캡을 회전구동할 수도 있다. 본 발명에서 회전구동부(120), 매그너스 실린더(150), 및 발전부(130)의 연결 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 방법으로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 통상의 기술자가 생각할 수 있는 임의의 방법으로 서로 연결될 수 있다. Self-powered motor 100 of the present invention includes a pair of opposing protective caps (160, 160 ') for protecting the electric circuit unit (not shown) installed in the case; And a fixing part 170 formed between the opposing protective caps. An open window is formed in the fixing unit 170, and the power generation unit 130 and the Magnus cylinder 150 may be connected to each other through the window. The rotary drive may rotate the protective cap. In the present invention, the method of connecting the rotary drive unit 120, the Magnus cylinder 150, and the power generation unit 130 is not limited to the method illustrated in FIGS. 1 and 2, and can be considered by those skilled in the art. It can be connected to each other in any way.
매그너스 실린더(150)는 매그너스 실런더의 회전과 매그너스 실린더를 지나는 유체의 흐름에 의해서, 유체의 흐름 방향에 수직인 방향으로 고효율의 매그너스 양력을 만들어내는 회전체를 의미하는 것이다. 매그너스 실린더는 도면에는 긴 원통형으로 도시되었으나, 그 형상이 반드시 실린더 형상으로 제한되는 것은 아니고 임의의 형상을 가질 수 있다. Magnus cylinder 150 refers to a rotating body that generates a high-efficiency Magnus lift in a direction perpendicular to the flow direction of the fluid by the rotation of the Magnus cylinder and the flow of the fluid passing through the Magnus cylinder. Although the Magnus cylinder is shown as a long cylinder in the figure, the shape is not necessarily limited to the cylinder shape and may have any shape.
본 발명에서 매그너스 실린더(150)는 매그너스 효과를 이용하여 부가의 구동력을 제공하는데 사용된다. 하나 이상의 매그너스 실린더들(150)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 케이스 내에 방사상으로 하나 이상 배치되며, 이때, 각각의 매그너스 실린더(150)는 중심축선을 기준으로 축회전이 가능하도록 구성된다. In the present invention, the Magnus cylinder 150 is used to provide additional driving force using the Magnus effect. One or more Magnus cylinders 150 are disposed radially in the case, as shown in FIG. 2, wherein each Magnus cylinder 150 is configured to allow axial rotation about a central axis. .
도 3을 참조하면, 회전체의 회전에 의해서 회전체의 표면의 속도방향과 공기의 진행 방향이 일치하는 쪽에서는 공기 흐름의 속도가 커지게 되고, 반대로 아래쪽에서는 공기의 진행 방향과 회전체 표면의 속도 방향이 반대가 되므로 그만큼 속도가 작아진다. 유체의 속도가 증가하면 압력이 낮아지고, 속도가 감소하면 압력이 높아진다는 베르누이(Bernoulli)의 원리에 의해서 아래면의 압력이 커지고 윗면의 압력은 낮아지게 되므로, 아래에서 위로 회전체를 뜨게 하려는 양력이 발생하게 된다. 이와 같이, 매그너스 효과(Magnus effect)는 자신의 길이 방향 축을 중심으로 회전하는 회전체에 유체가 유입 유동함으로 인해서 유체의 유입 유동 방향에 대해 수직인 방향으로 양력(lift force)이 발생하는 것을 의미한다. Referring to FIG. 3, the speed of the air flow increases at the side in which the speed direction of the surface of the rotor and the traveling direction of the air coincide with the rotation of the rotor, and conversely, at the bottom, The speed is reversed, so the speed becomes smaller. Bernoulli's principle is that pressure increases as the velocity of the fluid increases, and pressure decreases as the velocity decreases. This will occur. As such, the Magnus effect means that lift force is generated in a direction perpendicular to the inflow direction of the fluid due to the inflow of the fluid into the rotating body rotating about its longitudinal axis. .
이러한 현상을 1852년 독일의 물리학자 구스타프 매그너스가 포탄의 탄도를 연구하는 과정에서 발견했다고 해서 매그너스 효과(Magnus effect) 라고 한다.This phenomenon was discovered in 1852 by German physicist Gustav Magnus in the course of researching ballistic trajectories, which is called the Magnus effect.
본 발명의 자가 발전형 모터가 항공기, 자동차 등에 설치되는 경우에, 매그너스 실린더(150)의 회전에 의해서 매그너스 실린더(150)의 축방향으로의 공기의 흐름이 증대되므로, 매그너스 실린더(150)의 매그너스 양력이 증대된다.When the self-powered motor of the present invention is installed in an aircraft, an automobile, or the like, since the flow of air in the axial direction of the magnus cylinder 150 is increased by the rotation of the magnus cylinder 150, the magnus of the magnus cylinder 150 is increased. Lift is increased.
상기 회전구동부(120)는 상기 매그너스 실린더(150)와 연결되어 상기 매그너스 실린더(150)를 회전시키는 구동력을 제공하며, 여기서 회전구동부(120)의 일 실시예로, DC 모터가 사용될 수 있다. The rotation driving unit 120 is connected to the Magnus cylinder 150 to provide a driving force to rotate the Magnus cylinder 150, where in one embodiment of the rotation driving unit 120, a DC motor may be used.
상기 회전구동부(120)는 자동차, 항공기 등에 탑재되는 모터일 수 있고, 상기 매그너스 실린더(150)와 다양한 방식으로 연결되어 회전력을 전달할 수 있다. 상기 회전구동부(120)는 매그너스 실린더(150)의 회전축을 회전시키며, 회전력을 전달받은 상기 매그너스 실린더(150)는 상기 매그너스 실린더(150)와 결합된 발전부(130)의 회전축에 회전력을 전달할 수 있게 된다. 이와 같이, 본 발명의 자가 발전형 모터(100)에서는, 매그너스 실린더(150)가 회전하면, 매그너스 실린더의 회전축에 연결된 발전부(130)가 구동되어 발전이 이루어진다. 발전부(130)는 매그너스 실린더(150)의 회전 운동에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환한다. The rotation driving unit 120 may be a motor mounted on an automobile, an aircraft, or the like, and may be connected to the Magnus cylinder 150 in various ways to transmit rotational force. The rotation driving unit 120 rotates the rotation axis of the Magnus cylinder 150, the Magnus cylinder 150 received the rotational force can transmit the rotational force to the rotation axis of the power generation unit 130 coupled with the Magnus cylinder 150 Will be. As described above, in the self-generating motor 100 of the present invention, when the Magnus cylinder 150 rotates, the power generation unit 130 connected to the rotation shaft of the Magnus cylinder is driven to generate power. The generator 130 converts the kinetic energy according to the rotational motion of the Magnus cylinder 150 into electrical energy.
본 발명에서 발전부(130)로는 발전용 DC 모터가 사용될 수 있다. 상기 발전부(130)는, 내부에 권선이 감겨진 고정자와 외부에 자성체가 설치되어, 상기 매그너스 실린더(150)와의 연동을 통해서 코일에 유도전류를 발생시키는 회전자를 구비한다. 본 발명에서 매그너스 실린더(150)의 회전축과 상기 발전부(130) 사이에는 별도의 동력전달부(예컨대, 기어, 벨트 등) 또는 변환부(미도시)가 더 설치될 수도 있다. 발전부(130)에 의해 발전이 시작되면, 이 발전된 전력의 일부를 매그너스 실린더(150)를 회전시키기 위한 회전구동부(120)에 공급시켜 보조 전력으로서 이용할 수도 있다. In the present invention, the power generation unit 130 may be a DC motor for power generation. The power generation unit 130 has a stator wound around the inside and a magnetic material is installed outside, and has a rotor for generating an induced current in the coil through the linkage with the Magnus cylinder 150. In the present invention, a separate power transmission unit (eg, gear, belt, etc.) or a conversion unit (not shown) may be further provided between the rotation shaft of the Magnus cylinder 150 and the power generation unit 130. When power generation is started by the power generation unit 130, a part of the generated power may be supplied to the rotation driving unit 120 for rotating the Magnus cylinder 150 to be used as auxiliary power.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발전부(130)는 매그너스 실런더(150)의 회전축 방향으로 세 개 이상 설치될 수 있고, 상기 회전구동부(120)는 매그너스 실런더 (150)의 회전축 방향에 대해서 수직인 방향으로 두 개 이상 설치될 수 있다. 그러나 본 발명에서 회전구동부(120) 및 발전부(130)의 개수는 특별히 제한되지 않고, 각 응용예에 적합한 수로 변경될 수 있다. 1 and 2, three or more power generation units 130 may be installed in the rotation axis direction of the Magnus cylinder 150, and the rotation driving unit 120 may be in the rotation axis direction of the Magnus cylinder 150. Two or more may be installed in the direction perpendicular to the. However, the number of the rotation driving unit 120 and the power generation unit 130 in the present invention is not particularly limited, and may be changed to a number suitable for each application.
본 발명의 자가 발전형 모터(100)에는 전기에너지를 충전하기 위한 에너지저장부(미도시)가 설치된다. 발전부(130)의 회전자는 매그너스 실린더(150)의 회전에 연동하면서 코일에 유도전류를 발생시킨다. 이때, 회전자의 전후 양 방향 이동에 의한 유도전류 발생하여 전기에너지를 발생시켜 차후의 기동용 전력으로서 에너지저장부(미도시)에 충전시킬 수 있다.The self-generating motor 100 of the present invention is provided with an energy storage unit (not shown) for charging electrical energy. The rotor of the power generation unit 130 generates an induced current in the coil while interlocking with the rotation of the Magnus cylinder 150. At this time, the induced current is generated by the forward and backward movement of the rotor to generate electrical energy, and can be charged in the energy storage unit (not shown) as the power for subsequent startup.
본 발명의 자가 발전형 모터(100)는 전원부(미도시)를 포함할 수 있는데, 전원부는 회전구동부(120)를 구성하는 회전자에 권취된 권선에 전류를 공급하기 위한 구성으로서, 공급전원과 공급전원으로부터 발생되는 전류를 권선에 공급하는 전선을 포함한다. The self-powered motor 100 of the present invention may include a power supply unit (not shown), the power supply unit is a configuration for supplying a current to the winding wound on the rotor constituting the rotary drive unit 120, It includes a wire for supplying a winding current from the power supply.
다음으로 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 발전형 모터의 작동에 대하여 설명한다.Next, the operation of the self-generating motor according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 자가 발전형 모터에서 발전부(130)는 매그너스 실린더(150)와 동축으로 설치되며, 매그너스 실린더(150)의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환한다. 이와 같은 상기 발전부(130)는 내부에 코일이 설치된 고정자와 자성체가 구비된 회전자의 유도전류 발생 방식을 사용할 수 있다. In the self-generating motor of the present invention, the power generation unit 130 is installed coaxially with the Magnus cylinder 150 and converts rotational kinetic energy of the Magnus cylinder 150 into electrical energy. The power generation unit 130 may use a method of generating an induced current of a rotor having a stator and a magnetic body having a coil installed therein.
본 발명의 상기 자가 발전형 모터(100)는, 상기 회전구동부(120) 및 발전부(130)에 공급되는 전원의 공급을 제어하는 전기회로부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전기회로부의 제어에 의해 회전구동부(120)의 권선(계자코일)에 소정 극성의 전류가 공급되어 계자코일에서 발생하는 자극과 영구자석의 자극이 척력을 갖게 됨에 따라 매그너스 실린더(150)가 회전하게 되고, 매그너스 실린더(150)가 회전한 이후에는 그 매그너스 실린더(150)의 회전속도에 따라서 계자코일로 공급되는 전류의 극성을 가변시켜 지속적으로 계자코일과 영구자석이 척력을 갖도록 하여 매그너스 실린더(150)가 고속으로 회전할 수 있게 한다. 이와 같이 매그너스 실린더(150)가 회전할 때, 발전부(130) 내의 고정되어 있는 영구자석에 의해 감겨있는 코일에 전기가 유도되어 에너지저장부에 공급 충전될 수 있다.The self-generating motor 100 of the present invention may further include an electric circuit unit (not shown) for controlling the supply of power supplied to the rotary drive unit 120 and the power generation unit 130. The Magnus cylinder 150 rotates as the electric current of a predetermined polarity is supplied to the winding (field coil) of the rotation driving unit 120 by the control of the electric circuit unit and the magnetic pole generated from the field coil and the magnetic pole of the permanent magnet have repulsive force. After the Magnus cylinder 150 rotates, the polarity of the current supplied to the field coil is varied according to the rotational speed of the Magnus cylinder 150 so that the field coil and the permanent magnet have repulsive force. To rotate at high speed. As such, when the Magnus cylinder 150 rotates, electricity is induced in a coil wound by a permanent magnet fixed in the power generation unit 130 to supply and charge the energy storage unit.
본 발명의 다른 양상은 회전축을 중심으로 회전하도록 설치되고, 회전 시 매그너스 양력을 생산하는 하나 이상의 매그너스 실린더(150); 상기 매그너스 실린더를 회전시키기 위한 회전구동부(120); 및 상기 매그너스 실린더의 회전축에 연결되어, 상기 회전하는 매그너스 실런더의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부(130)를 포함하는 매그너스 효과를 이용하는 자가 발전형 모터에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시예의 자가 발전형 모터는 자동차, 항공기 등에 탑재되는 경우에는 케이스(또는 하우징)는 생략될 수 있다. Another aspect of the invention is installed to rotate about an axis of rotation, one or more Magnus cylinder 150 to produce a Magnus lift when rotated; A rotation driving unit 120 for rotating the Magnus cylinder; And a power generation unit 130 connected to a rotation shaft of the magnus cylinder and converting the kinetic energy of the rotating magnus cylinder into electrical energy. When the self-powered motor of another embodiment of the present invention is mounted on an automobile, an aircraft, or the like, the case (or housing) may be omitted.
본 발명의 또 다른 양상은 이상에서 설명한 본 발명의 자가 발전형 모터(100)를 포함하는 자동차에 관한 것이다. 본 발명의 자가 발전형 모터를 탑재한 자동차 (예컨대, 하이브리드 자동차)에서 회전구동부(120)는 고전압 배터리 혹은 발전부로부터 공급받는 전원을 바탕으로 자동차 엔진과 함께 자동차를 구동하는 동력원을 발생시키고, 매그너스 실린더의 회전에 의해 전기를 발전하여 에너지저장부(예컨대, 고전압 배터리)를 충전하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되는 자동차는 모터를 전체적으로 소형화 및 경량화할 수 있고, 모터가 탑재되는 친환경 자동차의 소형화 및 연비 향상에 기여할 수 있다. Another aspect of the invention relates to a motor vehicle comprising the self-generated motor 100 of the present invention described above. In an automobile (eg, a hybrid vehicle) equipped with a self-generating motor of the present invention, the rotation driving unit 120 generates a power source for driving an automobile together with an automobile engine based on a power supplied from a high voltage battery or a power generation unit, and Magnus. It may be configured to generate electricity by the rotation of the cylinder to charge the energy storage unit (eg high voltage battery). The vehicle configured as described above can reduce the size and weight of the motor as a whole, and contribute to miniaturization and fuel efficiency of the eco-friendly vehicle in which the motor is mounted.
본 발명의 다른 양상은 이상에서 설명한 본 발명의 자가 발전형 모터(100)를 포함하는 항공기에 관한 것이다. 본 발명의 자가 발전형 모터는 다양한 운송 수단의 파워트레인으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 항공기에 적용하거나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자가 발전형 모터를 1인승 하이브리드 전기 항공기에 적용할 수도 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예의 항공기는 동체 상에 하나 이상의 매그너스 실린더를 포함하는 자가 발전형 모터를 구비한다. Another aspect of the invention relates to an aircraft comprising the self-generated motor 100 of the present invention described above. The self-generating motor of the present invention can be used as a power train of various vehicles. For example, it may be applied to an aircraft as shown in FIG. 5, or as shown in FIG. 6, the self-powered motor of the present invention may be applied to a single-seater hybrid electric aircraft. As shown in Figures 4 and 5, the aircraft of another embodiment of the present invention includes a self-powered motor including one or more Magnus cylinders on the fuselage.
본 발명의 자가 발전형 모터(100)는 하이브리드 시스템의 구조를 단순화하고, 중량을 감소시키고, 에너지 효율을 향상시켜, 그동안 적용이 어려웠던 친환경 전기 항공기 등의 개발에 기여할 수 있을 것이다. The self-powered motor 100 of the present invention may simplify the structure of the hybrid system, reduce weight, and improve energy efficiency, thereby contributing to the development of an environmentally friendly electric aircraft, which has been difficult to apply.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 후술하는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다. In the foregoing description, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention. However, those skilled in the art to which the present invention pertains should be within the scope and spirit of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention. Therefore, the true protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
100: 자가 발전형 모터
110, 110’: 하우징
112: 베이스
113: 지지대
115: 연결구
120: 회전구동부
130: 발전부
150: 매그너스 실린더
160, 160’: 보호캡
170: 고정부100: self-powered motor 110, 110 ': housing
112: base 113: support
115: connector
120: rotation driving unit 130: power generation unit
150: Magnus cylinder 160, 160 ': Protective cap
170: fixed part
Claims (8)
상기 케이스 내에 설치되는 전기회로부를 보호하는 대향하는 한 쌍의 상하 보호캡;
상기 한 쌍의 상하 보호캡 사이에 이격되게 방사 방향으로 하나 이상 형성되고, 개방된 창을 갖는 고정부들;
매그너스 실린더를 회전구동하는 모터;
상기 보호캡 둘레로 방사 방향으로 일정한 간격으로 이격 설치되고, 중심축선을 기준으로 축회전이 가능하도록 구성되고, 회전 시 매그너스 양력을 생산하는 하나 이상의 매그너스 실린더들;
상기 고정부의 개방된 창을 통해서 상기 매그너스 실린더와 서로 연결되고, 상기 매그너스 실린더의 회전축에 연결되어, 상기 회전하는 매그너스 실런더의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부;
상기 모터에 전원을 공급하는 전원부;
상기 모터에 공급되는 전원의 공급을 제어하는 전기회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매그너스 효과를 이용하는 자가 발전형 모터.
A case accommodating a motor, a power generating unit, and a Magnus cylinder; And
A pair of opposing upper and lower protective caps protecting the electrical circuit part installed in the case;
One or more radially spaced spaces between the pair of upper and lower protective caps, and fixing portions having open windows;
A motor for driving the Magnus cylinder;
One or more Magnus cylinders spaced apart at regular intervals in the radial direction around the protective cap and configured to be axially rotated about a central axis, and to produce Magnus lift when rotated;
A power generation unit connected to the Magnus cylinder through the open window of the fixing unit and connected to the rotation shaft of the Magnus cylinder to convert kinetic energy of the rotating Magnus cylinder into electrical energy;
A power supply unit supplying power to the motor;
Self-powered motor using a Magnus effect, characterized in that it comprises an electric circuit portion for controlling the supply of power supplied to the motor.
내부에 권선이 감겨진 고정자와 외부에 자성체가 설치되어, 상기 매그너스 실린더와의 연동을 통해서 코일에 유도전류를 발생시키는 회전자를 구비하는 것을 특징으로 하는 매그너스 효과를 이용하는 자가 발전형 모터.
The method of claim 1, wherein the power generation unit,
A self-powered motor using a Magnus effect, characterized in that the rotor is wound inside and a magnetic material is installed outside, and the rotor generates an induction current through a linkage with the Magnus cylinder.
2. The self-powered motor according to claim 1, wherein the motor is a DC motor.
2. The self-powered motor according to claim 1, wherein at least two motors are installed in a direction perpendicular to the direction of the rotation axis of the magnus cylinder.
The method according to claim 1, wherein the self-generating motor further includes an energy storage unit for storing the electric energy produced by the power generation unit, wherein the energy storage unit is formed as a battery or a capacitor. Self-powered motor.
According to claim 1, wherein the case is composed of a first case and a second case, the first case and the second case is at least one support that is installed to support the motor to the inner peripheral portion and the outer peripheral portion Self-powered motor using a Magnus effect, characterized in that it comprises a.
A motor vehicle comprising the self-generated motor according to any one of claims 1 to 6.
An aircraft comprising the self-generated motor of any one of claims 1 to 6.
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|---|---|---|---|---|
| CN112498741A (en) * | 2020-10-30 | 2021-03-16 | 中南大学 | Detection aircraft and Mars cruise detection method |
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