KR20220096714A - power acquiring method and apparatus using precession - Google Patents

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KR20220096714A KR1020200189403A KR20200189403A KR20220096714A KR 20220096714 A KR20220096714 A KR 20220096714A KR 1020200189403 A KR1020200189403 A KR 1020200189403A KR 20200189403 A KR20200189403 A KR 20200189403A KR 20220096714 A KR20220096714 A KR 20220096714A
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Abstract

Disclosed are a method for obtaining power using precession that installs an elastic body to increase the elastic restoring force acting on a rotating rigid body compared to gravity, generates torque depending on the force acting in the vertical direction by the elastic restoring force of the rotating rigid body in place of gravity or in addition to gravity to cause precession by the torque, and obtains rotational power in a rotational direction same as precession by using precession or torque that causes precession, and a device suitable for the method. According to the present invention, a large force can be applied in the direction in which a rotating shaft of a rotating body collapses, and by using the force, the precession generated in the rotating body is also made with very large torque, so the torque that causes the precession can be usefully used according to circumstances and needs.

Description

세차운동을 이용한 동력 획득 방법 및 장치{power acquiring method and apparatus using precession}Power acquiring method and apparatus using precession

본 발명은 탄성 복원력 및 회전체를 이용한 동력 획득 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄성력 영향 하의 회전체를 이용하여 세차 운동 동력을 얻을 수 있는 동력 획득 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for obtaining power using an elastic restoring force and a rotating body, and more particularly, to a power obtaining method and apparatus for obtaining precession power using a rotating body under the influence of an elastic force.

세차운동(precessional motion)은 팽이와 같은 회전체가 자전 회전중에 회전축이 중력 방향으로 부터 벗어나 기울어져도 회전체 무게 중심이 중력에 의해 그대로 하강하여 땅에 닿게 되는 것이 아니고, 기울어진 상태에서 회전축의 지면과 닿은 끝단에서 수직한 가상의 중심축을 기준으로 회전하게 되는 운동을 의미하며, 한편으로 팽이의 회전축이 지향하는 방향이 바뀌는 운동을 의미한다. Precessional motion means that even if a rotating body such as a top is tilted away from the direction of gravity during rotation, the center of gravity of the rotating body does not fall down by gravity and touch the ground. It refers to a movement that rotates about a vertical virtual central axis at the tip that touches it, while on the other hand, it refers to a movement in which the direction of the rotation axis of the top changes.

도1을 참조하여 이런 세차운동이 단기적으로 마찰력과 같은 운동에너지나 각운동량 소모 요인이 없이 안정적으로 이루어지고 있는 상태에서 볼 때, 팽이의 자전에 의한 각운동량은 L=Iw이며, 팽이의 자전축(자전 회전축)이 수직 중심과 각도 파이(φ)만큼 이격되면, 각운동량의 변화는 dL=Lsinφ*dθ, 세차운동의 각속도 Ωp는 dθ/dt이고 이는 팽이에 대한 토오크 T를 Lsinφ로 나눈 값과 같으며, 세차운동을 일으키는 팽이에 대한 토오크 T는 팽이에 대한 중력에 의한 토오크 τ와 같다. Referring to FIG. 1, in a state in which this precession is stably performed without kinetic energy or angular momentum consumption factors such as frictional force in the short term, the angular momentum due to rotation of the top is L=Iw, and the rotation axis (rotation axis of the top) is ) is spaced apart from the vertical center by an angle pi (φ), the change in angular momentum is dL=Lsinφ*dθ, and the angular velocity Ωp of precession is dθ/dt, which is equal to the value obtained by dividing the torque T for the top by Lsinφ. The torque T for the top causing motion is equal to the torque τ due to gravity on the top.

이를 정리하면 아래 식이 얻어질 수 있다. Putting this together, the following equation can be obtained.

Ωp = dθ/dt = T/LsinφΩp = dθ/dt = T/Lsinφ

^T = ^Ωp × ^L ^T = ^Ωp × ^L

이때, ^T는 토오크 백터, ^Ωp는 세차운동의 각속도 백터, ^L는 팽이의 각운동량 백터이다. In this case, ^T is the torque vector, ^Ωp is the angular velocity vector of precession, and ^L is the angular momentum vector of the top.

즉, 팽이에 작용하는 힘으로 팽이 무게 중심에 작용하는 중력이 있고, 이 중력에 의해 팽이에 작용하는 토오크 백터 ^τ는 팽이 회전축에서 지면과 닿는 하단에서 팽이 무게 중심까지의 변위백터 ^r과 지면과 수직한 중력 백터 mg^k의 백터곱에 의해 세차운동 평면에 놓이며, 변위 백터 및 중력 백터와 모두 수직한 백터가 된다. (^τ = ^r × mg^k ) 그리고 토오크의 크기 τ는 mg * rsinφ가 된다. In other words, as a force acting on the top, there is gravity acting on the center of gravity of the top, and the torque vector ^τ acting on the top by this gravity is the displacement vector ^r from the bottom of the rotation shaft of the top to the center of gravity of the top, and the ground It is placed on the precession plane by a vector turf of the gravity vector mg^k perpendicular to and becomes a vector perpendicular to both the displacement vector and the gravity vector. (^τ = ^r × mg^k ) And the torque magnitude τ becomes mg * rsinφ.

그런데, 팽이에 작용하는 토오크 백터는 수평방향이므로 팽이 무게 중심은 더 이상 땅쪽으로 낙하하지 않고, 세차운동 평면에서 팽이 회전축 하단에서 수직으로 세워지는 세차축을 중심으로 회전운동을 계속하게 된다. However, since the torque vector acting on the top is in the horizontal direction, the center of gravity of the top does not fall to the ground anymore, and the rotational motion continues around the precession axis that is erected vertically from the bottom of the rotation axis of the top in the precession plane.

이런 팽이의 세차운동에 의한 각속도 Ωp는 mgr/Iw이고 이때 mg는 팽이에 대한 중력, r은 회전축 하단에서 팽이 무게중심까지의 거리, I는 팽이의 자전운동에서의 관성모먼트, w는 팽이의 회전각속도이다. (Ωp = mgr/Iw )The angular velocity Ωp due to the precession of the top is mgr/Iw, where mg is the gravity of the top, r is the distance from the bottom of the rotation axis to the center of gravity of the top, I is the moment of inertia in the rotation of the top, and w is the is the rotational angular velocity. (Ωp = mgr/Iw )

이러한 회전 강체의 세차운동은 고전역학을 통해서도 잘 알려지고 설명되고 있다. This precession of a rotating rigid body is well known and explained through classical mechanics.

이런 상황에서 세차운동의 각속도는 일반적인 강체 회전의 범주에서 중력에 비례하는 것이며, 중력은 우주의 기본 힘 가운데 가장 작은 것으로 항성이나 행성과 같은 질량이 매우 큰 천체가 아닌 한 커지기 어렵고, 세차운동의 각속도도 커지기 어렵다는 특징이 있다. In this situation, the angular velocity of precession is proportional to gravity in the range of general rigid body rotation, and gravity is the smallest of the basic forces in the universe, and it is difficult to increase unless it is a celestial body with a very large mass such as a star or a planet, and the angular velocity of precession is It also has a characteristic that it is difficult to grow.

따라서, 세차운동을 일으키는 힘도 팽이와 같은 작은 질량의 물체에 대해 매우 작게 되며, 이런 작은 힘을 이용하는 동력 장치는 현실적으로 유용성이 떨어진다. 즉, 회전하는 강체의 이런 세차운동을 강하게 일으키고, 이런 세차운동에 의한 동력을 획득하고 이용하는 것은 매우 어려웠다.Therefore, the force causing the precession also becomes very small for an object of small mass such as a top, and a power device using such a small force is practically not useful. That is, it was very difficult to cause this precession of a rotating rigid body strongly, and to acquire and use the power by this precession.

이런 어려움을 극복하기 위하여 본 발명의 발명자는 중력 대신 자력을 적용시키면서 세차 운동 토오크를 얻고, 이를 통해 세차운동에 의한 동력을 획득하는 도2와 같은 장치를 출원한 바 있다. In order to overcome this difficulty, the inventor of the present invention has applied for a device as shown in FIG. 2 that obtains precession torque while applying magnetic force instead of gravity, and obtains power by precession through this.

여기서, 수직한 방향으로 설치된 세차 회전축(8)을 가지고 세차 회전축을 설치할 수 있도록 이루어지는 틀(미도시)이 존재한다. 세차 회전축(8)에는 회전축과 함께 회전하는 회전강체 설치틀이 고정된다. 회전강체 설치틀에는 전기 모터(9)가 설치된다. 전기 모터(9)는 5 개가 세차 회전축(8)을 둘러싸듯이 배열된다. 각 전기 모터의 회전축에는 대략 그라인더 숫돌 형태의 원판형 혹은 원기둥형으로 중심을 관통하는 회전축을 가진 회전강체(2)가 결합된다. 회전강체(2)는 복수 개, 여기서는 5개가 틀의 세차 회전축(8)을 중심으로 같은 중심각(72도)으로 이격 배열된다.Here, there is a frame (not shown) having the car wash rotating shaft 8 installed in the vertical direction and configured to install the car washing rotating shaft. A rotating rigid body installation frame rotating together with the rotating shaft is fixed to the car washing rotating shaft 8 . An electric motor 9 is installed in the rotating rigid body installation frame. The electric motors 9 are arranged such that five surround the car wash rotation shaft 8 . A rotating rigid body 2 having a rotating shaft penetrating through the center is coupled to the rotating shaft of each electric motor in the form of a disk or cylinder in the form of a grinder wheel. A plurality of rotating rigid bodies 2, here, 5 are arranged to be spaced apart from each other at the same central angle (72 degrees) around the precession axis 8 of the frame.

전기모터(9)는 외부에서 세차 회전축, 회전강체 설치틀을 거쳐 전력을 공급받아 회전될 수 있다. 따라서 세차 회전축(8)에는 회전강체가 세차 회전축을 중심으로 세차 회전운동을 할 때에도 끊이지 않고 전력을 공급받을 수 있도록 전기 모터와 연결되는 슬립링과 같은 전기 공급 수단이 구비될 수 있다.The electric motor 9 may be rotated by receiving electric power from the outside through a car wash rotating shaft and a rotating rigid body installation frame. Therefore, the car wash rotating shaft 8 may be provided with electricity supply means such as a slip ring connected to the electric motor so that the rigid rotating body can receive power continuously even when the car wash rotational movement is performed around the car washing rotating shaft.

전기모터(9)의 회전축은 여기서 외측 위쪽을 바라보도록 설치된다. 즉, 위에서 볼 때에는 방사상으로 설치되고, 측방에서 볼 때에는 세차 회전축과 예각을 이루도록 설치된다. 여기서 전기모터의 회전축과 회전강체의 회전축은 일체형으로 완전히 고정되어 함께 회전하게 된다. The rotating shaft of the electric motor 9 is installed so as to be facing outward and upward. That is, when viewed from above, it is installed radially, and when viewed from the side, it is installed so as to form an acute angle with the precession axis. Here, the rotating shaft of the electric motor and the rotating shaft of the rotating rigid body are integrally fixed and rotate together.

회전강체는 회전축(자전축)을 가진 원판형 혹은 원기둥형이라고 할 때 원판 혹은 원기둥은 자체가 자석이거나, 상면과 하면의 극성이 다르게 자석을 부착하여 이루어진 것일 수 있다. 여기서는 원기둥의 상면이 n극 원기둥의 하면이 s극을 이룬다고 상정한다. When a rigid rotating body is said to be of a disc type or a cylinder type having a rotating shaft (rotation axis), the disc or cylinder may be a magnet itself or may be formed by attaching magnets with different polarities on the upper and lower surfaces. Here, it is assumed that the upper surface of the cylinder forms an n-pole and the lower surface of the cylinder forms an s-pole.

여기서 세차 회전축(8)은 하나의 큰 틀 내에 회전 가능하게 설치되는 것이라고 볼 수 있고, 틀에는 위족에 아래를 향해 n극성을 띤 면이 오도록 큰 자석이 일종의 자계발생수단(1)으로 설치된다. 마찬가지로, 틀에는 아래족에 위를 향해 n 극성을 띤 면이 오도록 큰 자석이 일종의 자계발생수단(3)으로서 설치된다. Here, it can be seen that the car wash rotating shaft 8 is rotatably installed in a single large frame, and a large magnet is installed as a kind of magnetic field generating means 1 so that the n-polarity surface is downward on the upper leg. Similarly, a large magnet is installed as a kind of magnetic field generating means (3) in the frame so that the n-polarity side is facing upward on the lower group.

틀 상부 큰 자석의 하면의 n극과 회전강체(2)의 원판의 상면의 n극이 서로 마주보게 되며, 서로 척력을 작용시킨다. 반대로 틀 하부 큰 자석의 상면의 n극과 회전강체의 원판의 하면의 s극이 서로 마주보게 되며, 서로 인력을 작용시킨다.The n-pole of the lower surface of the large magnet above the frame and the n-pole of the upper surface of the disk of the rotating rigid body 2 face each other, and a repulsive force is applied to each other. Conversely, the n-pole of the upper surface of the large magnet in the lower part of the frame and the s-pole of the lower surface of the circular plate of the rotating rigid body face each other, and they act as attractive forces.

틀에 설치된 이들 큰 자석은 고정된 것이므로 이들에 의한 자계 속에서 회전강체는 중력과 함께 중력보다 훨씬 큰 자력에 의해 대략 중력 방향으로 즉, 아래쪽으로 누르는 힘, 회전강체(2)의 회전축이 쓰러지게 하는 방향의 힘을 받는다. Since these large magnets installed in the frame are fixed, in the magnetic field caused by them, the rotating rigid body is approximately in the direction of gravity, that is, the downward force by the magnetic force much larger than the gravitational force, so that the rotating shaft of the rotating rigid body 2 collapses. receive a force in the

회전강체(2)가 전기모터(5)의 구동에 의해 회전하고 있다면 중력과 자력에 의해 외적 힘을 받는 회전강체(2)는 이들 외적 힘으로 인해 토오크를 받게 되는데, 회전강체의 무게 중심이 하강하도록 하는 토오크 없이 세차 회전을 하도록 하는 토오크를 받아 세차 회전축(8)을 중심으로 하는 세차 운동을 하게 된다. If the rotating rigid body 2 is being rotated by the driving of the electric motor 5, the rotating rigid body 2 receiving external force by gravity and magnetic force receives a torque due to these external forces, and the center of gravity of the rotating rigid body is lowered. A precession movement centered on the car wash rotation shaft 8 is performed by receiving a torque that causes the car wash to rotate without the torque to do so.

대한민국특허공개 10-1993-0703045Korean Patent Laid-Open No. 10-1993-0703045 대한민국특허등록 10-1776353Korean Patent Registration 10-1776353 대한민국특허공개 10-2012-0128262Korean Patent Publication 10-2012-0128262 대한민국특허출원 10-2020-0075471Korean Patent Application 10-2020-0075471

본 발명은, 통상의 회전체의 세차운동을 일으키는 중력에 비해 회전체에 큰 힘을 회전체가 쓰러지는 방향으로 작용시킴으로써 회전체에 발생하는 세차운동도 매우 큰 힘에 의해 이루어지도록 하고, 이런 세차 운동을 일으키는 힘을 유용하게 사용할 수 있도록 크게 할 수 있는 세차운동을 이용한 동력 획득 방법 및 그에 적합한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. According to the present invention, the precession generated in the rotating body is also made by a very large force by applying a large force to the rotating body in the direction in which the rotating body collapses compared to the gravity that causes the normal precession of the rotating body, and such a precession movement An object of the present invention is to provide a method of acquiring power using precession that can increase the force that causes it to be usefully used, and an apparatus suitable therefor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세차운동을 이용한 동력 획득 방법은, The power acquisition method using the precession of the present invention for achieving the above object,

팽이와 같은 회전 강체(스피너)에 작용하는 힘을 중력에 비해 매우 크게 할 수 있는 탄성복원력을 이용하고, 이로써 기존의 중력과 갈음하여 혹은 더하여 회전강체가 탄성복원력에 의해 쓰러지도록 작용하는 힘에 따른 큰 토오크를 발생시켜 세차운동을 일으키도록 하고, 이런 세차운동 혹은 세차운동을 야기하는 토오크를 이용하여 세차운동과 같은 회전방향의 회전 동력을 얻는 것을 특징으로 한다.The elastic restoring force that can make the force acting on a rotating rigid body (spinner) such as a top very large compared to the gravity is used, and thereby It is characterized in that the precession is caused by generating a large torque, and rotational power in the same rotational direction as the precession is obtained by using the precession or the torque that causes the precession.

본 발명에서 탄성복원력을 이용하기 위해 회전강체에 복원력을 작용시키기 위한 탄성체를 설치하고, 탄성체가 회전강체와 직접 접할 때 회전강체와의 마찰력에 의해 회전강체의 각운동량이 소실되지 않도록 매개하는 회전매개체를 설치할 수 있다. 탄성체에 의한 복원력의 방향은 회전강체의 회전축을 쓰러뜨리는 방향이 되도록 하며, 이런 복원력의 방향은 중력의 방향과 같은 것이 바람직하지만, 복원력이 중력에 비해 충분히 클 경우, 중력에 방향에 구애되지 않을 수 있다. In the present invention, in order to use the elastic restoring force, an elastic body for applying a restoring force to the rotating rigid body is installed, and when the elastic body is in direct contact with the rotating rigid body, the angular momentum of the rotating rigid body is not lost by friction with the rotating rigid body. can be installed The direction of the restoring force by the elastic body should be the direction that knocks down the rotating shaft of the rotating rigid body, and the direction of this restoring force is preferably the same as the direction of gravity. have.

이때, 회전강체의 회전축이 쓰러지는 방향은 회전강체가 자전 및 세차 회전을 할 수 있도록 회전축의 일단이 틀에 회전가능하게 고정되면서 설치될 때 틀의 세차 회전축 한 단부 방향에서 반대 단부 방향으로 회전축의 자유단이 이동하는 방향으로 생각할 수 있으며, 중력이 작용하는 지면에 설치할 때에는 회전강체 회전축의 자유단이 위에서 아래를 향하도록 회전이동하는 운동방향을 의미한다.At this time, the direction in which the rotating shaft of the rotating rigid body collapses is the freedom of the rotating shaft from one end of the precession rotating shaft of the frame to the opposite end when one end of the rotating shaft is rotatably fixed to the frame so that the rotating rigid body can rotate and prewash. It can be thought of as the direction in which the end moves, and when installed on the ground where gravity acts, it means the direction of movement in which the free end of the rotating rigid body rotates from top to bottom.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의, 세차운동을 이용한 동력 획득 장치는, 회전강체와, 상기 회전강체를 일정 자세 혹은 일정 범위의 자세로 잡아줄 수 있는 틀과, 상기 회전강체의 자전방향의 회전력을 줄 수 있는 자전동력 공급장치와, 상기 회전강체에 작용하여 상기 회전강체를 쓰러지게 하는 방향으로 탄성복원력이 미치도록 하는 탄성체 및 이 탄성체와 회전강체 사이를 매개하는 회전매개체를 구비하며,In order to achieve the above object, the power acquisition device using precession of the present invention includes: a rotating rigid body; An autorotation power supply device capable of giving an elastic body that acts on the rotating rigid body to exert an elastic restoring force in a direction to collapse the rotating rigid body, and a rotation medium intermediating between the elastic body and the rotating rigid body,

상기 틀은 상기 회전강체를 하나 이상 잡아줄 수 있는 것이며, 잡은 상태에서 회전강체의 자전과 세차 각운동(세차 회전)이 자유롭게 이루어질 수 있고, 상기 자전동력 공급장치는 상기 회전강체가 자전 및 세차 각운동을 하는 상태에서도 자전동력을 공급할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 한다. The frame is capable of holding one or more of the rotating rigid body, and in the holding state, the rotation and precession angular motion (precession rotation) of the rotating rigid body can be freely made, and the autorotation power supply device provides the rotation and precession angle of the rotating rigid body. It is characterized in that it is made to be able to supply the motor power even in the state of motion.

본 발명에서 회전강체는 회전축을 중심으로 대칭을 이루는 원형 평단면을 가지는 것이 바람직하며, 회전강체의 회전축 하단은 전기 모터의 회전축과 결합되고, 전기모터는 틀의 세차 회전축과 함께 회전하도록 고정 설치되며, 세차 회전축의 슬립링과 같은 회전 구동시에도 전기를 공급할 수 있는 전기공급수단에 의해 전기를 공급받는 것일 수 있다.In the present invention, the rotating rigid body preferably has a circular flat cross-section symmetrical about the rotating shaft, and the lower end of the rotating shaft of the rotating rigid body is coupled to the rotating shaft of the electric motor, and the electric motor is fixedly installed to rotate together with the prewash rotating shaft of the frame, , it may be that electricity is supplied by an electricity supply means capable of supplying electricity even when rotation is driven, such as a slip ring of a car wash rotation shaft.

이때, 회전강체의 회전축은 전기모터의 회전축과 결합할 때 세차 회전축에 대한 경사 각도가 일정 범위에서 변위될 수 있도록 결합되는 것일 수 있다. In this case, the rotating shaft of the rotating rigid body may be coupled such that an inclination angle with respect to the car wash rotating shaft can be displaced within a predetermined range when coupled with the rotating shaft of the electric motor.

이때, 회전강체는 복수 개가 틀의 세차 회전축을 중심으로 같은 중심각으로 이격 배열된 것일 수 있고, 특히 세차 회전축을 기준으로 대칭적으로 배열될 수 있다. In this case, a plurality of rotating rigid bodies may be arranged spaced apart at the same central angle around the precession axis of the frame, and in particular, may be arranged symmetrically with respect to the precession axis of the frame.

본 발명에서 탄성체는 상기 틀에서 상기 회전강체에 탄성복원력을 작용시켜 회전강체의 회전축(자전축)이 쓰러지도록 하는 형태로 설치되며, 회전매개체의 회전중심축으로 작용할 수 있도록 설치되고, 회전매개체는 회전중심축을 중심으로 기계적 마찰을 최소화하면서 자유롭게 회전할 수 있도록 하는 베어링 수단을 통해 회전중심축과 결합될 수 있다.In the present invention, the elastic body is installed in a form such that the rotating shaft (rotation shaft) of the rotating rigid body falls down by applying an elastic restoring force to the rotating rigid body in the frame, and is installed to act as the rotational center axis of the rotating medium, and the rotating medium is rotated It can be coupled to the central axis of rotation through a bearing means that allows it to freely rotate while minimizing mechanical friction about the central axis.

이때, 회전매개체와 회전강체 사이는 통상의 회전동력 전달수단인 기어결합, 마찰바퀴결합, 벨트 결합, 체인 결합 등의 결합관계를 이룰 수 있다. At this time, a coupling relationship such as gear coupling, friction wheel coupling, belt coupling, chain coupling, etc., which are common rotational power transmission means, may be formed between the rotating medium and the rotating rigid body.

본 발명에서 탄성체는 자전동력 공급장치 및 회전강체를 세차 회전축에 고정하기 위한 회전강체 설치틀을 이루거나, 자전동력 공급장치 및 회전강체가 세차 회전축에 탄성적으로 설치되도록 자전동력 공급장치 및 회전강체에 내재되는 모터탄성축일 수 있다. In the present invention, the elastic body forms a rotating rigid body installation frame for fixing the autorotation power supply device and the rotating rigid body to the car wash rotation shaft, or the autorotation power supply device and the rotating rigid body so that the autorotation power supply device and the rotating rigid body are elastically installed on the car washing rotating shaft. It may be a motor elastic shaft inherent in the .

본 발명에 따르면 회전체의 회전축이 쓰러지는 방향으로 큰 힘을 작용시킬 수 있도록 하고, 이를 이용하여 회전체에 발생하는 세차운동도 매우 큰 토오크에 의해 이루어지도록 함으로써 이런 세차 운동을 일으키는 토오크를 상황과 필요에 따라 유용하게 이용할 수 있게 된다. According to the present invention, a large force can be applied in the direction in which the rotating shaft of the rotating body collapses, and the precession generated in the rotating body is also made by a very large torque by using the torque that causes this precession according to the situation and necessity. It can be usefully used accordingly.

도1은 팽이의 세차운동 개념을 설명하기 위한 개념도,
도2는 세차운동을 이용한 회전 동력 획득장치의 일 예를 나타내는 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세차운동을 이용한 회전 동력 획득장치를 나타내는 사시도,
도4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 세차운동을 이용한 회전 동력 획득장치를 나타내는 사시도이다.1 is a conceptual diagram for explaining the precession concept of the top;
2 is a perspective view showing an example of a rotation power acquisition device using a precession movement;
3 is a perspective view showing an apparatus for obtaining rotational power using precession according to an embodiment of the present invention;
4 is a perspective view illustrating an apparatus for obtaining rotational power using precession according to another embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples with reference to the drawings.

도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세차운동을 이용한 회전 동력 획득 장치를 나타낸다.3 shows an apparatus for obtaining rotational power using precession according to an embodiment of the present invention.

여기서, 수직한 방향으로 설치된 세차 회전축(3)을 가지고 세차 회전축을 설치할 수 있도록 이루어지는 틀(미도시)이 존재한다. 세차 회전축(3)에는 회전축과 함께 회전하는 회전강체 설치틀(미도시)이 고정된다. 회전강체 설치틀에는 전기 모터(5)가 설치된다. 전기 모터(5)는 복수 개가 세차 회전축(8)을 둘러싸듯이 배열된다. 각 전기 모터의 회전축에는 대략 그라인더 숫돌 형태의 원판형 혹은 원기둥형으로 중심을 관통하는 자전 회전축을 가진 회전강체(2)가 결합된다. Here, there is a frame (not shown) having the car washing rotating shaft 3 installed in a vertical direction and allowing the car washing rotating shaft to be installed. A rotating rigid body installation frame (not shown) that rotates together with the rotating shaft is fixed to the car washing rotating shaft 3 . An electric motor 5 is installed in the rotating rigid body installation frame. A plurality of electric motors 5 are arranged so as to surround the car wash rotation shaft 8 . A rotating rigid body 2 having a rotating rotating shaft penetrating through the center is coupled to the rotating shaft of each electric motor in the form of a disk or cylinder in the form of a grinder wheel.

회전강체(2)는 복수 개, 가령 5개가 틀의 세차 회전축(8)을 중심으로 같은 중심각(72도)으로 이격 배열될 수 있다. 물론 실시예에 따라서는 더 많은 숫자가 배열될 수 있으며, 짝수인 경우, 세차 회전축을 기준으로 대칭적으로 배열될 수 있다.A plurality of, for example, five rotating rigid bodies 2 may be arranged to be spaced apart from each other at the same central angle (72 degrees) around the car wash rotation axis 8 of the frame. Of course, depending on the embodiment, more numbers may be arranged, and in case of an even number, they may be arranged symmetrically with respect to the precession axis.

통상적으로 회전강체의 숫자를 늘리면 각 회전강체(2)에 작용하는 세차 회전축(8)을 중심으로 하는 세차 회전력이 비례하여 증가하므로 동력 획득 장치의 필요에 따라 적절한 회전강체의 수를 정할 수 있다. 그리고, 내연기관 자동차의 실린더 수를 4기통으로 하는 것보다 8기통으로 하여 팽창행정을 시간에 따라 균분하면 차량 회전이 더 안정적이 되듯이 세차 회전축을 중심으로 하는 배열의 대칭성이 더 커져서 세차 회전도 더 안정적인 상태로 이루어질 수 있다. In general, if the number of rotating rigid bodies is increased, the precession rotational force centered on the precession rotating shaft 8 acting on each rotating rigid body 2 increases proportionally. And, as the number of cylinders of an internal combustion engine vehicle is 8 cylinders rather than 4 cylinders and the expansion stroke is equalized over time, the vehicle rotation becomes more stable. A more stable state can be achieved.

전기모터(5)는 외부에서 세차 회전축(3), 회전강체 설치틀을 거쳐 전력을 공급받아 회전될 수 있다. 따라서 세차 회전축(3)에는 회전강체(2)가 세차 회전축을 중심으로 세차 회전운동을 할 때에도 끊이지 않고 전력을 공급받을 수 있도록 전기 모터와 연결되는 슬립링과 같은 전기 공급 수단이 구비될 수 있으며, 이렇게 회전축을 통해 회전되는 전기장치에 전기를 공급하기 위한 구조는 기존에 잘 알려진 것이므로 그 구체적 설명은 생략하기로 한다. The electric motor 5 may be rotated by receiving electric power from the outside through the car wash rotating shaft 3 and the rotating rigid body installation frame. Therefore, the car washing rotating shaft 3 may be provided with an electricity supply means such as a slip ring connected to the electric motor so that the rotating rigid body 2 can be continuously supplied with electric power even when the rotating rigid body 2 performs a car washing rotational motion around the car washing rotating shaft. Since the structure for supplying electricity to the electric device rotated through the rotation shaft is well known in the art, a detailed description thereof will be omitted.

전기모터(5)의 회전축은 여기서 외측 위쪽을 바라보도록 설치된다. 즉, 위에서 볼 때에는 방사상으로 설치되고, 측방에서 볼 때에는 세차 회전축과 예각을 이루도록 설치된다. 일반적인 세차운동 실험모형에서 흔히 보이는 자이로스코프 구성과 같이 전기모터의 회전축과 회전강체의 회전축은 위를 바라보는 성분 없이 순전히 외측을 방사상으로 향하도록 하는 것은 여기서는 회전강체가 주변 자석에 의한 자계를 통한 힘을 받을 수 없게 하므로 포함하지 않는 것으로 한다. 전기 모터는 세차 회전축에 별도의 회전강체 설치틀 없이 바로 고정되는 것일 수도 있지만 설치의 편의를 위해 여기서는 세차 회전축에 회전강체 설치틀을 고정하고, 여기에 전기 모터를 고정하고 있다. 크게 볼 때 세차 회전축과 회전강체 설치틀도 회전강체가 자전 및 세차 회전 가능하게 설치되기 위한 전체 틀의 일부를 구성하는 것이라고 전체 틀에 포함시켜 볼 수 있다.The rotation shaft of the electric motor 5 is installed so as to face the outside upwards. That is, when viewed from above, it is installed radially, and when viewed from the side, it is installed so as to form an acute angle with the precession axis. As with the gyroscope configuration commonly seen in the general precession experiment model, the rotational axis of the electric motor and the rotational axis of the rotating rigid body are directed radially outward without a component looking upwards. It makes it impossible to receive , so it is not included. The electric motor may be directly fixed to the car wash rotating shaft without a separate rotating rigid body installation frame, but for the convenience of installation, the rotating rigid body mounting frame is fixed to the car washing rotating shaft and the electric motor is fixed here. In a broad view, the car wash rotating shaft and the rotating rigid body installation frame also constitute a part of the overall frame for the rotating rigid body to be installed so that it can rotate and prewash can be included in the overall frame.

여기서 전기모터의 회전축과 회전강체의 회전축은 일체형으로 완전히 고정되어 함께 회전하게 된다. 한편, 회전강체 설치틀의 중심축도 전기모터의 회전축, 회전강체의 회전축과 같은 방향을 지향할 수도 있고, 전기모터와 회전강체 설치틀도 전기모터의 회전축과 회전강체이 회전축 관계처럼 서로 완전히 고정되는 것일 수도 있지만, 회전강체 설치틀의 중심축은 단순히 외측을 향하고, 전기모터가 그와 연결된 회전강체 설치틀의 중심축이 지나는 수직평면 내에서 회전강체 설치틀의 중심축과 일정한 각도 범위에서 움직일 수 있도록 회전강체 설치틀과 전기모터는 회전가능하게 연결된 것일 수도 있다.Here, the rotating shaft of the electric motor and the rotating shaft of the rotating rigid body are integrally fixed and rotate together. On the other hand, the central axis of the rotating rigid body mounting frame may also be oriented in the same direction as the rotating shaft of the electric motor and the rotating shaft of the rotating rigid body, and the electric motor and rotating rigid body mounting frame are also completely fixed to each other like the rotating shaft of the electric motor and the rotating rigid body as in the relation between the rotating shafts. However, the central axis of the rotating rigid body mounting frame simply faces outward, and the electric motor rotates so that it can move within a certain angle range with the central axis of the rotating rigid body mounting frame in a vertical plane through which the central axis of the rotating rigid body mounting frame passes. The rigid mounting frame and the electric motor may be rotatably connected.

회전강체는 회전축(자전축)을 가진 원판형, 원기둥형, 혹은 링형 기타 회전대칭 입체로 형성할 수 있다. 이런 회전강체와 접하면서 회전강체의 회전축(자전 회전축)을 쓰러뜨리는 방향으로 탄성 복원력을 작용하시키는 탄성체축(7) 및 회전매개체(1)는 전기 모터(5)에 결합된 회전강체(2)와 비슷한 구성을 가진다. The rotating rigid body can be formed in a disk-shaped, cylindrical, or ring-shaped other rotationally symmetric solid having a rotational axis (rotation axis). The elastic body shaft 7 and the rotating medium 1 that apply an elastic restoring force in the direction of knocking down the rotating shaft (rotational rotation axis) of the rotating rigid body while in contact with the rotating rigid body are the rotating rigid body 2 coupled to the electric motor 5 has a similar configuration to

즉, 전체 틀에 수직한 방향으로 설치된 세차 회전축(3)이 있는 상태에서 세차 회전축(3)에 탄성체 설치틀(미도시)이 형성되고, 탄성체 설치틀에 막대 모양의 탄성체축(7)이 설치되고, 탄성체축의 외측 단부에 회전매개체(1)가 설치된다. 탄성체 설치틀과 회전강체 설치틀은 일체로 이루어질 수도 있고, 서로 별개로 세차 회전축(3)에 설치될 수도 있다. 그러나, 이런 탄성체 설치틀과 회전강체 설치틀은 필수적인 것은 아니며, 세차 회전축(3)에 회전강체(2) 및 모터(5)나 탄성체축(7)이 직접 설치되는 것도 가능하다. That is, an elastic body installation frame (not shown) is formed on the car wash rotation shaft 3 in a state in which the car wash rotation shaft 3 is installed in a direction perpendicular to the entire frame, and the rod-shaped elastic body shaft 7 is installed on the elastic body installation frame. And, the rotation medium (1) is installed at the outer end of the elastic body shaft. The elastic body mounting frame and the rotating rigid body mounting frame may be integrally formed, or may be installed on the car wash rotating shaft 3 separately from each other. However, such an elastic body mounting frame and a rotating rigid body mounting frame are not essential, and it is also possible that the rotating rigid body 2 and the motor 5 or the elastic body shaft 7 are directly installed on the car wash rotating shaft 3 .

회전매개체(1)는 탄성체축(7)과 사이에 베어링이 개재되어 회전마찰을 줄이고 회전이 용이하도록 설치되며, 회전매개체 자체가 회전하면서 회전강체와 탄성체축(7)을 매개하는 속성을 가져 일종의 베어링이라고 할 수도 있다. The rotating medium (1) has a bearing interposed between the elastic shaft (7) and is installed to reduce rotational friction and facilitate rotation. It can also be referred to as a bearing.

탄성체축(7)은 이미 탄성 변형이 이루어진 상태로, 자체는 자전하지 않고 고정되며, 장치 가동 중에 상시적으로 복원력이 작용하고, 이 복원력은 회전매개체(1)를 통해 회전강체를 아래쪽으로 눌러, 회전강체의 회전축이 아래쪽으로 쓰러지도록 작용하게 된다. 또한, 이 때에는 회전강체(2)는 전기 모터(5)에 의해 회전하는 상태이고, 회전강체와 접하는 회전매개체도 회전강체와 반대 방향으로 회전하는 상태에 있다. The elastic shaft 7 is already elastically deformed, and is fixed without rotating by itself, and a restoring force is always applied during operation of the device, and this restoring force presses the rotating rigid body downward through the rotating medium 1, The rotating shaft of the rotating rigid body acts to fall down. In this case, the rotating rigid body 2 is rotated by the electric motor 5, and the rotating medium in contact with the rotating rigid body is also rotated in the opposite direction to the rotating rigid body.

여기서는 회전강체와 회전매개체는 풀리와 같은 형태의 회전체이고, 표면에서 서로 접하여 마찰력에 의해 회전강체의 자전용 회전력이 회전매개체의 자전 회전을 일으키는 형태를 도시하고 있지만, 반드시 이런 형태일 필요는 없으며, 회전강체와 회전매개체의 서로 접하는 면에 기어(톱니)가 설치되어 기어전달로 회전력이 전달되거나, 회전강체와 회전매개체의 표면이 이격된 상태로 체인이나 벨트에 의해 회전동력을 전달하는 형태가 될 수도 있으며, 체인이나 벨트를 이용하는 경우, 회전강체와 회전매개체가 체인이나 벨트의 텐션을 유지하기 위해 일정 이격거리를 유지해야 하므로 회전매개체 및 탄성체축이 회전강체 및 그 회전축의 아래쪽에 설치되어 탄성복원력을 미치게 될 것이다.Here, the rotating rigid body and the rotating medium are rotating bodies in the same shape as a pulley, and the rotational force for rotation of the rotating rigid body by frictional force in contact with each other on the surface causes the rotation of the rotating medium. , The gears (tooths) are installed on the surfaces of the rotating rigid body and the rotating medium in contact with each other to transmit the rotational force through gear transmission, or the rotating rigid body and the rotating medium are separated from each other and the rotational power is transmitted by a chain or belt. In the case of using a chain or belt, the rotating rigid body and the rotating medium must maintain a certain distance to maintain the tension of the chain or belt. will lose its resilience.

회전강체(2)가 전기모터(5)의 구동에 의해 회전하고 있다면, 중력과 탄성체축(7) 및 회전매개체(1)를 통한 탄성복원력에 의해 외적 힘을 받는 회전강체(2)는 이들 외적 힘으로 인해 토오크를 받게 되는데, 회전강체의 무게 중심이 하강하도록 하는 토오크 없이 세차 회전을 하도록 하는 토오크를 받아 세차 회전축(8)을 중심으로 하는 세차 운동을 하게 된다. If the rotating rigid body 2 is rotating by the driving of the electric motor 5, the rotating rigid body 2 receiving an external force by gravity and elastic restoring force through the elastic body shaft 7 and the rotation medium 1 is these external products A torque is received due to the force, and a precession movement is performed centered on the precession axis 8 by receiving a torque that causes the precession rotation without a torque that causes the center of gravity of the rotating rigid body to descend.

이때, 개개의 회전강체에 의해 발생되는 토오크는 세차 운동 이론에 따라 아래 식으로 표현될 수 있다. At this time, the torque generated by each rotating rigid body can be expressed by the following equation according to the precession theory.

T=dL/dt=Lsinφ×Ωp=│^r×^E │ (식 1) T=dL/dt=Lsinφ×Ωp=│^r×^E │ (Equation 1)

여기서, L는 영구자석을 가진 회전강체(2)의 각운동량이며, 가동 초기에 전기 모터에 의해 얻어져 보존되는 값이고, Ωp는 세차 운동의 각속도(각주파수)로 T/Lsinφ에 해당하는 값이며, ^r은 탄성복원력에 의해 탄성체축이 회전강체에 작용시키는 척력 백터 ^E(4)의 세차운동의 축(3)으로 부터 팔의 변위 백터이고, φ는 세차운동의 축과 각운동량 방향 사이의 각도 │~│는 ~의 크기를 나타낸다. 이 토오크 T의 크기는 ^E 백터 방향이 수직 하방일 때 도면상 세차 회전축에서 수직하게 외측으로 뻗는 팔의 길이 r(6)와 척력백터 크기(E:4)의 곱으로 나타날 수 있다. Here, L is the angular momentum of the rotating rigid body 2 with a permanent magnet, a value obtained and preserved by the electric motor at the initial stage of operation, Ωp is the angular velocity (angular frequency) of the precession, and a value corresponding to T/Lsinφ , ^r is the displacement vector of the arm from the precession axis (3) of the repulsive force vector ^E(4) that the elastic body axis acts on the rotating rigid body by the elastic restoring force, and φ is the distance between the precession axis and the angular momentum direction. The angle │~│ represents the size of . The magnitude of this torque T can be expressed as the product of the length r(6) of the arm extending outward vertically from the precession axis in the drawing when the ^E vector direction is vertically downward and the repulsion vector size (E:4).

위의 식 1에 따르면, 탄성체축과 같은 탄성복원력(4)의 적용은, 중력이 팽이와 같은 각운동량을 가진 회전강체에 토크를 발생시키는 같은 방법으로, 각운동량을 가진 회전강체(2)에 작용하는 토크를 발생시킨다는 것이다. 뉴턴의 고전법칙에 따르면, 토크는 각운동량의 변화율과 같다. 각운동량 보존의 법칙에 의거, 안정된 세차운동에서 각운동량의 크기의 절대 값은 고정되어 있으며, 따라서 토크는 회전강체의 각운동량의 크기가 아니라 방향만을 변화시켜 세차운동을 발생시킨다. According to Equation 1 above, the application of the elastic restoring force 4, such as the axis of the elastic body, is applied to the rotating rigid body 2 with angular momentum in the same way that gravity generates a torque in the rotating rigid body with angular momentum like a top. that generates torque. According to Newton's classical law, torque is equal to the rate of change of angular momentum. According to the law of conservation of angular momentum, the absolute value of the magnitude of the angular momentum in a stable precession is fixed, and therefore the torque causes the precession by changing only the direction, not the magnitude of the angular momentum of the rotating rigid body.

쉽게 풀어 쓰자면, 중력의 작용이 팽이와 같은 회전강체의 각운동량과 작용하여 토크 즉 회전력에 의한 세차운동을 발생시키는 것처럼, 탄성체축에 의한 탄성복원력의 영향을 받는 회전강체에서 탄성복원력은 회전강체의 각운동량 하에서 토크 즉 회전력에 의한 세차운동을 발생시킨다. To put it simply, just as the action of gravity acts with the angular momentum of a rotating rigid body such as a top to generate a precession motion by torque, that is, rotational force, in a rotating rigid body that is affected by the elastic restoration force by the axis of the elastic body, the elastic restoring force is that of the rotating rigid body. It generates precession by torque, that is, rotational force under angular momentum.

이상에서 물리학적으로 설명하였다면, 이번엔 현상적으로 설명하자면, 회전강체(2)의 회전에 의해 중력 또는 탄성복원력과 반대되는 방향의 가상 힘이 작용하는 것과 같은 효과로 수직력은 상쇄되어, 중력 또는 탄성복원력에 의한 무게중심의 아래쪽으로의 움직임은 없어지고, 대신에 수평방향으로 작용하는 회전력이 회전강체의 세차운동으로 발현된다. 결국, 탄성체축에 의한 탄성복원력에 의해 세차운동의 동력이 얻어진다.If it has been explained physically in the above, to explain it phenomenal this time, the normal force is canceled due to the effect of the virtual force in the opposite direction to the gravity or elastic restoring force acting by the rotation of the rotating rigid body 2, so that gravity or elasticity The downward movement of the center of gravity due to the restoring force disappears, and instead, the rotational force acting in the horizontal direction is expressed as the precession of the rotating rigid body. As a result, the power of precession is obtained by the elastic restoring force of the elastic body shaft.

이때, 세차 회전축(8)은 외부 장치와 연결되어 세차 회전축이 토오크를 받으면 이에 의해 외부 장치를 통해 이 토오크에 의한 회전력을 얻고, 사용할 수 있다.At this time, the car wash rotating shaft 8 is connected to an external device, and when the car washing rotating shaft receives a torque, a rotational force by this torque can be obtained and used through the external device.

한편, 이런 외부 장치의 이용과 내부적인 마찰 등은 본 발명의 세차 운동 시스템 혹은 동력 획득 장치에서의 세차 회전축을 중심으로 하는 회전강체의 세차 회전을 약화시킬 수 있으며, 이를 보상하기 위해 회전강체의 자전 회전력을 주기적으로 혹은 상태에 따라 보강시키는 것이 필요할 수 있다. On the other hand, the use of such an external device and internal friction may weaken the precession of the rotating rigid body about the precession axis of the precession system or the power acquisition device of the present invention, and in order to compensate for this, the rotation of the rotating rigid body may be weakened. It may be necessary to reinforce the torque periodically or depending on the condition.

이런 회전강체(2)의 자전 회전력의 보강은 회전강체의 회전축과 결합된 자전동력공급장치인 전기모터(9)에 의해 이루어진다. 전기모터의 전력은 이미 앞서 언급하듯이 세차 회전축(8)에 설치되는 슬립링과 같은 회전체 전력전달 구조를 이용하여 외부로부터 이루어질 수 있다. The reinforcement of the rotational rotational force of the rotating rigid body 2 is made by the electric motor 9, which is a rotating power supply device coupled to the rotating shaft of the rotating rigid body. As already mentioned above, the power of the electric motor may be generated from the outside using a rotating body power transmission structure such as a slip ring installed on the car wash rotating shaft 8 .

따라서, 미시적으로 볼 때 회전강체(2)는 일정 범위에서 자전 각운동량이 변동될 수 있으며, 회전강체이 세차 운동 각운동량도 일정 범위에서 변동되는 양상을 보일 수 있다. 그리고, 회전강체 설치틀의 중심축과 회전강체 회전축이 이루는 각도가 변동가능하게 형성된 앞서 언급한 실시예에서는 이들 사이의 각도도 일정 범위에서 변동될 수 있다. Therefore, from a microscopic view, the rotational angular momentum of the rotating rigid body 2 may be varied within a certain range, and the precession of the rotating rigid body may also have a varying angular momentum within a certain range. And, in the above-mentioned embodiment in which the angle between the central axis of the rotating rigid body installation frame and the rotating rigid body rotating shaft is variably formed, the angle between them may also be varied within a certain range.

회전강체(2)는 가동 초기에 전기 모터(9)에 의해 회전이 개시되며, 외부 요인이 없는 한 아이디얼하게는 각운동량 보존의 법칙에 의해 자전 각운동량을 유지한다. 각운동량의 효과적 보존을 위해 회전강체와 전기 모터는 회전축이 자기베어링을 이용하여 설치될 수 있다. Rotational rigid body 2 is started to rotate by the electric motor 9 at the initial stage of operation, and ideally maintains rotational angular momentum according to the law of conservation of angular momentum unless there is an external factor. In order to effectively preserve angular momentum, the rotating rigid body and the electric motor can be installed using magnetic bearings on the rotating shaft.

도4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 4 shows another embodiment of the present invention.

여기서는 회전강체에 탄성복원력을 주는 별도의 탄성체축은 없고, 회전강체(2)와 모터가 일체를 이루고 있는 상태에서 이들을 세차 회전축에 결합시키는 회전강체 설치틀 혹은 모터탄성축(11) 자체가 탄성복원력(4)을 주는 탄성체로 이루어진다. Here, there is no separate elastic shaft that gives the elastic restoring force to the rotating rigid body, and the rotating rigid body 2 and the motor are integrally formed with the rotating rigid body installation frame or the motor elastic shaft 11 that couples them to the car wash rotating shaft as an elastic restoring force ( It is made of an elastic body giving 4).

그리고 여기서는 상부의 회전강체 설치틀(모터탄성축)은 하부의 회전강체를 아래쪽으로 미는 척력을 작용시키고, 하부의 회전강체 설치틀(모터탄성축)은 상부의 회전강체를 위쪽으로 미는 척력을 작용시키면서, 상부와 하부의 회전강체는 서로 접촉한 상태로 서로 반대 방향으로 회전하게 된다.And here, the upper rotating rigid body installation frame (motor elastic shaft) acts as a repulsive force to push the lower rotating rigid body downward, and the lower rotating rigid body mounting frame (motor elastic shaft) acts as a repulsive force to push the upper rotating rigid body upward. While doing this, the upper and lower rotating rigid bodies are in contact with each other and rotate in opposite directions.

즉, 여기서는 하부의 회전강체에 대해서는 상부의 회전강체 설치틀 및 상부의 회전강체가 앞선 도3의 실시예의 탄성체축 및 회전매개체의 역할을 하고, 상부의 회전강체에 대해서는 하부의 회전강체 설치틀 및 하부의 회전강체가 비록 방향은 다르지만 앞선 도3의 실시예의 탄성체축 및 회전매개체의 역할을 하게 된다.That is, here, for the lower rotating rigid body, the upper rotating rigid body installation frame and the upper rotating rigid body serve as the elastic body shaft and the rotating medium in the embodiment of FIG. 3 above, and for the upper rotating rigid body, the lower rotating rigid body installation frame and Although the lower rotating rigid body has a different direction, it serves as the elastic body shaft and the rotating medium of the embodiment of FIG. 3 above.

물론, 이런 구성을 위해 각각의 전기 모터의 회전방향은 회전강체의 회전 방향을 고려하여 설정되어야 하며, 따라서 상부의 전기 모터와 하부의 전기 모터의 회전 방향은 서로 반대가 되도록 한다.Of course, for this configuration, the rotation direction of each electric motor must be set in consideration of the rotation direction of the rotating rigid body, so that the rotation directions of the upper electric motor and the lower electric motor are opposite to each other.

여기서 척력도 서로 반대 방향이고 회전 방향도 서로 반대 방향이므로 상부 회전강체에 작용하는 토오크의 방향은 하부 회전강체에 작용하는 토오크의 방향과 서로 같다. 즉, 마이너스와 마이너스의 곱은 플러스가 되는 것과 같다.Here, since the repulsive forces are in opposite directions and the rotational directions are also opposite to each other, the direction of the torque acting on the upper rotating rigid body is the same as the direction of the torque acting on the lower rotating rigid body. In other words, the product of minus and minus equals to plus.

따라서, 상부의 회전강체 설치틀과 하부의 회전강체 설치틀의 탄성복원력을 조절하고, 상부 회전강체의 각운동량과 하부 회전강체의 각운동량을 조절하여 같은 정도로 한다면 회전강체가 상하로 배치되어 회전강체의 수가 늘어난 만큼 토오크가 증가하는 효과를 가져올 수 있다.Therefore, if the elastic restoring force of the upper rotating rigid body installation frame and the lower rotating rigid body installation frame is adjusted, and the angular momentum of the upper rotating rigid body and the angular momentum of the lower rotating rigid body are adjusted to the same degree, the rotating rigid body is arranged up and down and the number of rotating rigid bodies is An increase in torque may have the effect of increasing the torque.

이때, 상하 한쌍의 회전강체에 의해 발생되는 토오크는 세차 운동 이론에 따라 아래 식 2로 표현될 수 있다. In this case, the torque generated by the pair of upper and lower rigid rotating bodies can be expressed by Equation 2 below according to the precession theory.

T=(L1+L2)sinφ×Ωp=│^r1×^E1 + ^r2×^E2│ (식 2)T=(L1+L2)sinφ×Ωp=│^r1×^E1 + ^r2×^E2│ (Equation 2)

여기서, L1, L2는 각각 상층 및 하층의 회전강체에 의한 각운동량이며, 가동 초기 전기모터(10)들의 가동에 의해 얻어지는 값들이고, Ωp는 토크에 의한 세차운동의 각속도(각주파수)이며, ^r1, ^r2는 상층 및 하층 회전강체의 세차 회전축(3)으로부터의 팔의 변위(8) 백터이고, ^E1, ^E2는 상층 및 하층 회전강체에 작용하는 탄성복원력 백터이고, φ는 세차운동의 축과 각운동량 방향 사이의 각도, │~│는 ~의 크기를 나타낸다. Here, L1 and L2 are the angular momentum by the rotating rigid body of the upper and lower layers, respectively, the values obtained by the operation of the electric motors 10 at the initial stage of operation, Ωp is the angular velocity (angular frequency) of the precession by the torque, ^r1 , ^r2 is the arm displacement (8) vector from the precession axis (3) of the upper and lower rotating rigid bodies, ^E1, ^E2 are the elastic restoring force vectors acting on the upper and lower rotating rigid bodies, and φ is the vector of precession movement. The angle between the axis and the direction of angular momentum, │~│, represents the magnitude of .

물론, 여기서도 상부에는 회전강체가 세차 회전축을 둘러 같은 간격으로 복수 개가 설치되도록 하고, 하부에도 이에 따라 같은 복수 개가 설치되도록 하면, 전체 토오크는 상하 한쌍의 회전강체에 의한 토오크의 복수 배로 커지게 될 것이다. Of course, here too, if a plurality of rigid rotating bodies are installed at the same interval around the car wash rotating shaft at the upper part, and the same plurality are installed in the lower part accordingly, the total torque will be multiplied by multiple times of the torque by the pair of upper and lower rotating rigid bodies. .

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. In the above, the present invention has been described through limited examples, but these are only illustratively described to help the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these specific examples.

가령, 도3의 실시예와 도4의 실시예를 고려하면, 도3에서 상부의 탄성체축과 회전매개체 없이 아래쪽의 회전강체 및 모터를 잡아주는 회전강체 설치틀이 탄성체축의 역할을 하는 경우도 상정할 수 있을 것이다. For example, considering the embodiment of Fig. 3 and the embodiment of Fig. 4, in Fig. 3, it is also assumed that the elastic body shaft and the lower rotating rigid body without a rotating medium and the rotating rigid body mounting frame for holding the motor serve as the elastic body shaft. You can do it.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Accordingly, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various changes or application examples based on the present invention, and it is natural that such modifications or application examples belong to the appended claims.

1 : 회전매개체 (베어링) 2 : 회전강체 (스피너)
3 : 세차 회전축(세차 운동축) 4 : 탄성력(탄성복원력) E
5 : 모터
6 : 팔의 길이(세차회전축에서 회전강체까지의 팔의 길이 r)
7 : 탄성체축 11: 모터탄성축 1: Rotating medium (bearing) 2: Rotating rigid body (spinner)
3: Car wash rotation axis (precession movement axis) 4: Elastic force (elastic restoring force) E
5: motor
6: Length of arm (length of arm from precession axis to rotating rigid body r)
7: elastic body shaft 11: motor elastic shaft

Claims (8)

회전축 방향으로 서로 다른 자극을 가지는 자석을 포함하는 회전강체와, 상기 회전강체를 일정 자세 혹은 일정 범위의 자세로 잡아줄 수 있는 틀과, 상기 회전강체의 자전방향의 회전력을 줄 수 있는 자전동력 공급장치와, 상기 회전강체에 작용하여 상기 회전강체를 쓰러지게 하는 방향으로 탄성복원력이 미치도록 하는 탄성체를 구비하며,
상기 틀은 상기 회전강체의 회전축과 경사를 이루면서 상기 회전강체를 하나 이상 잡아줄 수 있는 세차 회전축을 구비하여, 상기 회전 강체를 잡은 상태에서 상기 회전강체는 자전과 함께 세차 각운동(세차 회전)이 자유롭게 이루어질 수 있고, 상기 자전동력 공급장치는 상기 회전강체가 자전 및 세차 각운동을 하는 상태에서도 자전동력을 공급할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치.A rotating rigid body including magnets having different magnetic poles in the direction of the axis of rotation, a frame capable of holding the rotating rigid body in a predetermined posture or an attitude of a predetermined range, and an autonomic power supply capable of providing rotational force in the rotational direction of the rotating rigid body A device and an elastic body that acts on the rotating rigid body to exert an elastic restoring force in a direction to collapse the rotating rigid body,
The frame includes a precession rotation shaft capable of holding one or more of the rotating rigid body while forming an inclination with the rotating shaft of the rotating rigid body. A power acquisition device using precession, characterized in that it can be freely made, and the autorotation power supply device is configured to supply autorotation power even when the rotating rigid body performs rotation and precession angular motion. 제 1 항에 있어서,
상기 회전강체는 회전축을 중심으로 대칭을 이루는 원형 평단면을 가지며,
상기 회전강체의 회전축 하단은 상기 자전동력 공급장치로서의 전기 모터의 회전축과 결합되고,
상기 전기모터는 상기 틀의 세차 회전축과 함께 회전하도록 고정 설치되며, 상기 세차 회전축에는 상기 세차 회전축이 회전 구동시에도 상기 전기모터에 전기를 공급할 수 있는 전기공급수단이 구비된 것을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치.The method of claim 1,
The rotating rigid body has a circular flat cross-section symmetrical about the axis of rotation,
The lower end of the rotating shaft of the rotating rigid body is coupled to the rotating shaft of the electric motor as the autoelectric power supply device,
The electric motor is fixedly installed to rotate together with the car wash rotary shaft of the frame, and the car wash rotary shaft is provided with an electricity supply means for supplying electricity to the electric motor even when the car wash rotary shaft is rotationally driven. power acquisition device using 제 1 항에 있어서,
상기 회전강체의 회전축은 상기 자전동력 공급장치로서의 전기모터의 회전축과 결합할 때 상기 세차 회전축에 대한 경사 각도가 일정 범위에서 변위될 수 있도록 결합되는 것임을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치.The method of claim 1,
Power acquisition device using precession, characterized in that when the rotating shaft of the rotating rigid body is coupled with the rotating shaft of the electric motor as the autorotation power supply device, the inclination angle with respect to the precession rotating shaft can be displaced within a certain range. 제 1 항에 있어서,
상기 회전강체는 복수 개가 상기 세차 회전축과 수직한 하나의 평면 내에 상기 세차 회전축을 둘러가면서 같은 중심각으로 이격 배열된 것임을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치.The method of claim 1,
A power acquisition device using precession movement, characterized in that a plurality of the rotating rigid bodies are spaced apart from each other at the same central angle while encircling the precession axis of rotation in one plane perpendicular to the axis of precession. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 탄성체는 상기 회전강체와 별개로 상기 세차 회전축에 설치되는 탄성체축을 구비하고, 상기 탄성체축과 상기 회전강체 사이를 매개하는 회전매개체가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치.6. The method of claim 1 or 5,
The elastic body includes an elastic shaft that is installed on the car wash rotation shaft separately from the rotation rigid body, and a rotation medium intermediate between the elastic shaft and the rotation rigid body is further provided. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 탄성체는 상기 자전동력 공급장치 및 회전강체를 상기 세차 회전축에 고정하기 위한 회전강체 설치틀을 이루거나, 상기 자전동력 공급장치 및 회전강체가 상기 세차 회전축에 탄성적으로 설치되도록 상기 자전동력 공급장치 및 회전강체에 내재되는 탄성축인 것을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치.6. The method of claim 1 or 5,
The elastic body forms a rotating rigid body installation frame for fixing the magnetoelectric power supply device and the rotating rigid body to the car wash rotation shaft, or the autorotation power supply device so that the autorotation power supply device and the rotating rigid body are elastically installed on the car washing rotating shaft And Power acquisition device using precession, characterized in that the elastic shaft inherent in the rotating rigid body. 제 6 항에 있어서,
상기 회전강체는 상기 세차 회전축의 위 아래로 서로 회전력을 전달할 수 있는 회전강체 쌍으로 이루어지며,
상대적으로 상부의 회전강체를 상기 세차 회전축에 고정시키는 회전강체 설치틀 혹은 탄성축은 상대적으로 하부의 회전강체의 회전축을 아래로 쓰러뜨리는 방향으로 탄성복원력을 작용시키고,
상대적으로 하부의 회전강체를 상기 세차 회전축에 고정시키는 회전강체 설치틀 혹은 탄성축은 상대적으로 상부의 회전강체의 회전축을 위로 밀어내는 방향으로 탄성복원력을 작용시키며,
상기 상부의 회전강체와 상기 하부의 회전강체의 회전 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 장치. 7. The method of claim 6,
The rotating rigid body consists of a pair of rotating rigid bodies capable of transmitting rotational force to each other up and down the car wash rotating shaft,
The rotating rigid body installation frame or elastic shaft for fixing the relatively upper rotating rigid body to the car wash rotating shaft applies an elastic restoring force in the direction of knocking down the rotating shaft of the lower rotating rigid body,
The rotating rigid body installation frame or elastic shaft for fixing the lower rotating rigid body to the car wash rotating shaft relatively acts an elastic restoring force in the direction of pushing the rotating shaft of the upper rotating rigid body upward,
Power acquisition device using precession, characterized in that the rotation direction of the upper rigid rotating body and the lower rotating rigid body are opposite to each other. 회전 강체에 작용하는 탄성복원력을 중력에 비해 크게 할 수 있도록 탄성체를 설치하고, 중력과 갈음하여 혹은 중력에 더하여 상기 회전강체가 상기 탄성복원력에 의해 수직 방향으로 작용하는 힘에 따른 토오크를 발생시켜 상기 토오크에 의한 세차운동을 일으키도록 하고,
상기 세차운동 혹은 상기 세차운동을 야기하는 토오크를 이용하여 상기 세차운동과 같은 회전방향의 회전 동력을 얻는 것을 특징으로 하는 세차운동을 이용한 동력 획득 방법An elastic body is installed so that the elastic restoring force acting on the rotating rigid body can be increased compared to gravity, and the rotating rigid body generates a torque according to the force acting in the vertical direction by the elastic restoring force in place of or in addition to the gravity. to cause precession by torque,
Power acquisition method using precession, characterized in that the precession or torque causing the precession is used to obtain rotational power in the same rotational direction as the precession
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