KR20220144953A

KR20220144953A - 순환식 해머를 포함하는 회전체

Info

Publication number: KR20220144953A
Application number: KR1020210051476A
Authority: KR
Inventors: 하태관
Original assignee: 하태관
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-28

Abstract

회전체는, 회전 중심이 되는 중심축, 상기 중심축을 중심으로 배치되는 휠, 상기 중심축으로부터 소정의 거리로 이격되어, 상기 휠에 배치되는 회전축, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 해머들, 유체가 내부로 유입되는 유입부 및 상기 유체가 외부로 배출되는 토출부를 포함하고, 상기 중심축에 고정되도록 연결되고 상기 휠을 둘러싸는 하우징, 상기 휠에 부착되고 상기 유체가 주입되거나 토출될 수 있는 개구부가 형성된 복수의 버킷들, 상기 하우징에 기울어져 부착되는 제1 자성 부재들, 상기 휠에 부착되되, 일 단이 곡면의 형상을 갖는 제2 자성 부재들, 상기 각 버킷에 부착되는 제3 자성 부재들, 및 상기 각 해머에 부착되는 제4 자성 부재들을 포함하되, 상기 각 해머는, 상기 회전축에 연결된 제1 파이프 및 상기 제1 파이프보다 두께가 두꺼운 복수의 제2 파이프들을 포함하고, 상기 제1 자성 부재는, 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제1 극성을 갖는 제1 서브 자성 부재들 및 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제2 극성을 갖는 제2 서브 자성 부재들을 포함하고, 상기 제1 서브 자성 부재와 제2 서브 자성 부재의 분포 비율을 서로 다르다.

Description

순환식 해머를 포함하는 회전체{ROTATING BODY INCLUDING HAMMER}

본 개시는 순환식 해머를 포함하는 회전체에 관한 것이다. 자세하게는, 회전체 내부에 포함된 순환식 해머가 회전함에 따른 무게 이동으로 인한 원심력, 및 회전체 내부와 외부에 포함된 영구자석에 의한 자기력을 이용해 회전체의 회전 상태를 최대한 유지시킬 수 있는 회전체에 관한 것이다.

회전체를 회전시키기 위한 순간적인 외력을 가하면, 소정의 시간동안 회전 상태가 유지되다 회전이 멈추게 된다. 일반적으로 상기 외력(예, 동력)을 발생시키는 원동기로서 모터, 수차, 내연기관, 증기터빈 등이 사용된다. 이들 원동기는 전기나 물의 위치 에너지나 화석 에너지를 이용해 동력을 발생시킨다. 회전력을 증폭시키는 방법으로는 가해주는 입력을 증가시키는 방법이 있다. 입력보다 더 큰 출력을 발생시키는 원동기는 존재하지 않으므로, 주어진 입력을 최대한 활용하는 방법이 필요하다.

발전 장치는 유체의 낙차를 이용하여 발전을 행할 수 있다. 발전 장치는 물레 또는 수력 발전을 위한 수차를 회전시킴으로써, 발전을 한다. 발전 장치의 효율을 높이기 위하여는 유체의 위치에너지를 최대한 누락 없이 발전 에너지로 변환하는 것이 중요하다. 일반적으로 발전 장치는, 유체가 낙하하면서 회전체의 버킷에 담기고, 버킷에 담긴 유체의 중량으로 인해 회전체가 회전함으로써, 발전이 이루어지게 된다. 따라서, 발전 장치의 효율을 높이기 위해서는 회전체의 회전력이 높아져야 한다. 즉, 같은 양의 유체가 낙하할 때, 회전체가 보다 빨리 회전하거나 더 오래 회전해야 한다.

회전체의 회전력 즉, 회전체가 보다 빨리 회전하거나 더 오래 회전하기 위해서는, 팽이치기와 같이 회전 방향으로 힘이 가해져야 한다. 회전 방향으로 가해지는 힘은, 마찰력을 상쇄시킬 수 있다. 이후, 남는 알짜 힘을 회전체에 미침으로써, 회전 상태 유지에 도움을 줄 수 있다.

본 개시의 실시예들에 따른 과제는 회전체의 회전 상태를 최대한 유지시킬 수 있는 구조를 가진 회전체를 제공하는 것이다.

본 개시의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 회전체는, 회전 중심이 되는 중심축, 상기 중심축을 중심으로 배치되는 휠, 상기 중심축으로부터 소정의 거리로 이격되어, 상기 휠에 배치되는 회전축, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 해머들, 유체가 내부로 유입되는 유입부 및 상기 유체가 외부로 배출되는 토출부를 포함하고, 상기 중심축에 고정되도록 연결되고 상기 휠을 둘러싸는 하우징, 상기 휠에 부착되고 상기 유체가 주입되거나 토출될 수 있는 개구부가 형성된 복수의 버킷들, 상기 하우징에 기울어져 부착되는 제1 자성 부재들, 상기 휠에 부착되되, 일 단이 곡면의 형상을 갖는 제2 자성 부재들, 상기 각 버킷에 부착되는 제3 자성 부재들, 및 상기 각 해머에 부착되는 제4 자성 부재들을 포함하되, 상기 각 해머는, 상기 회전축에 연결된 제1 파이프 및 상기 제1 파이프보다 두께가 두꺼운 복수의 제2 파이프들을 포함하고, 상기 제1 자성 부재는, 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제1 극성을 갖는 제1 서브 자성 부재들 및 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제2 극성을 갖는 제2 서브 자성 부재들을 포함하고, 상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재의 분포 비율을 서로 다르되 주기적으로 배치된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 회전체는, 회전 중심이 되는 중심축, 상기 중심축을 중심으로 배치되는 휠, 상기 중심축으로부터 소정의 거리로 이격되어, 상기 휠에 배치되는 회전축, 상기 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 해머들, 유체가 내부로 유입되는 유입부 및 상기 유체가 외부로 배출되는 토출부를 포함하고, 상기 중심축에 고정되도록 연결되고 상기 휠을 둘러싸는 하우징, 상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 중심축에 동력을 전달하는 엔진, 상기 하우징에 기울어져 부착되는 제1 자성 부재들, 및 상기 휠에 부착되되, 일 단이 곡면의 형상을 갖는 제2 자성 부재들을 포함하되, 상기 제1 자성 부재는, 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제1 극성을 갖는 제1 서브 자성 부재들 및 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제2 극성을 갖는 제2 서브 자성 부재들을 포함하고, 상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재의 분포 비율을 서로 다르되 주기적으로 배치되고, 상기 각 제2 자성 부재의 길이는 상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재가 구성하는 일 주기의 배치 길이 이상이다.

본 개시의 실시예들에 따르면, 해머의 회전 및 영구자석에 의한 자기력(인력 및 척력)으로 인해, 회전체의 회전 상태를 최대한 유지시킬 수 있다.

실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 일 측면도이다.
도 2는 도 1에서 일부 구성 요소를 투영하여 도시한 투영 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 일 측면도이다.
도 4는 도 3에서 일부 구성 요소를 투영하여 도시한 투영 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해머의 일부 구성 요소를 투영하여 도시한 투영 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해머의 사시도이다.
도 7은 본 발명에 일 실시예에 따른 해머로 인해 회전 유지 기간을 최대화하는 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체에서 유체에 의해 회전력이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체에서 자성 부재에 의해 회전력이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전체의 투영 측면도이다.
도 12는 도 11의 실시예에 따른 회전체에서 자성 부재에 의해 회전력이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전체의 투영 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명의 순환식 해머장치는 에너지 절감형 새개념의 불균형 회전체로 원동기엔진의 보조장치이다. 또는 순환식 해머장치는 에너지 절감형 불균형 회전체인 자중 물레방아 장치이다. 즉, 순환식 해머장치는 상기 두 가지 용도의 불균형 회전체 해머장치이다. 본 발명에서는 균형체 회전체인 플라이휠을 개선하였다. 본 발명의 순환식 해머장치를 발명하는 과정에서 중력을 이용할 수 있게 불균형 회전체로 만들어 소실된 관성을 더 찾아냈다.

본 발명의 순환식 해머장치는 에너지 절감 또는 증폭장치로 원동기 엔진의 보조장치이고, 물레방아의 물의 양을 줄이되 성능은 같게 만드는 절감장치이다. 중력을 이용함에 있어 낙하하는 힘은 유용하나, 반대로 들어올리는 상승에서 손실될 수 있다. 균형체에서 고정상태의 볼록 상태를 일반캠이라 한다. 상기 고정형 볼록은 한바퀴 회전에서 1회 중력을 이용한다. 그것도 크기를 10% 이상 사용하면, 기계적 흔들림이 강해서 장치가 손상될 수 있다. 본 발명의 순환식 해머장치는 33.33%까지 사용 가능하고, 해머장치를 6개 구비하는 경우, 한바퀴 회전에서 6번의 중력을 이용할 수 있다.

일반캠은 회전 시 상부 0˚ 및 180˚에서 45˚ 방향으로 관성이 유지되고, 방향 전환을 하기위해 360˚(즉, 0˚)까지 들어올리는 손실이 발생한다. 본 발명의 해머장치는 0˚에서 탄성반작용으로 찾아낸 관성으로 인하여 270˚까지 연장된다. 해머장치를 6개 구비하는 경우, 6번 모두 연장하게 된다. 본 발명의 해머장치의 방향 전환은 270˚에서 이루어진다. 이에 따라, 들어올리는 손실이 줄어들 수 있다.

또한, 본 발명의 순환식 해머장치는 고속회전에 적합하게 구성되어 있다. 원동기 엔진은 속도와 기울기를 작동해야 하는 주력동력 장치로 필수적이다. 자중 물레방아에서는 위치에너지의 물이 주 동력원이 된다.

탄성력을 이용한 반작용이란, 예를 들어 장대높이뛰기의 장대 휨의 반작용을 탄성개념으로 보면 되고, 수영선수의 덤블링의 널판지를 탄성 개념으로 보면 된다. 그 기능이 해머장치의 타원형 스프링(예, 도 5의 510)과 삼각 기둥(예, 도 3의 120)에서 미적인 디자인 기능을 갖춘 삼각기둥 탄성 스프링 기능이다.

이것에 성능을 더욱 개선하기 위해, 영구 자석의 단점인 균형정지 에너지를 불균형으로 설정해 자성 에너지를 25%까지 사용할 수 있게 비대칭 패턴으로 배열했다. 이것은 예를 들어 줄다리기의 원리가 적용될 수 있다. 양쪽서 같은 힘으로 당기고 있는 정지된 힘을, 해머장치의 관성력과 엔진원동기의 주력 동력을 이용해서 25%만 밀어주면 나머지 75%는 회전에 보탬이 되는 원리이다. 예를 들어, 이는 줄을 당기고 있는 한쪽이 힘을 더 보태든지 빼든지 하면 한쪽으로 쏠림이 일어나는 현상이 보자력을 이용하는 개념이다. 보자력이란, 예를 들어, 튜브에 에너지가 가득 찬 응집덩어리 이에 바늘로 찌르는 주동력과 해머충격력을 쓰면 주동력을 빼고도 튜브의 에너지는 발산시켜 쓸 수 있게 된다. 그 효율성 자석 배열이 비대칭성 배열 패턴이다. 이것을 알짜힘이라 표현할 수 있다.

불균형 구조도 상당한 기술적 조치가 없으면 원심력에 의해 해머의 단부가 바깥으로 뻗어 나갈 수 있다. 예를 들어, 물통의 물을 절반 넣고 병목을 잡고 돌리면 물은 외곽에서 멈춰 돈다. 이것이 원심력에 의해 외부로 작동하는 힘이다. 힘이 강한 해머를 시계방향 우측방향으로 낙하하면 시계 우측 위치는 중력과 주엔진의 힘이 합쳐지는 구간이다. 상기 구간은 낙하 힘이 강한곳이라, 자동적으로 해머가 팔을 뻗는(예, 회전 지름이 증가하는) 작동을 한다. 들어올리는 좌상측 부분(도 7 참조) 원심력에 의해 해머꼬리가 바깥으로 펼쳐질 수 있다. 그래서 해머구조가 공기저항을 받아 꼬리부분이 중심축 쪽으로 돌아가지 않는 기능을 만들었다.

이것을 전체 회전체 프레임을 보면, 언제나 시계 방향 우측이 볼록모양 불균형이 유지하게 하였다. 그것은 중력을 지속적으로 이용하게 한 것이다. 순환식 해머장치의 특성은 반복적으로 무게중심을 변화하므로 기계적 흔들림을 일반캠 보다 상당히 줄일 수 있다. 예를 들어, 상기 기능은 사람이 걸을 때 팔을 앞뒤로, 다리를 앞뒤로 흔드는 동작이 순환식 해머장치의 원리에 적용될 수 있으며, 지구가 달에 의해 바닷물을 순차적으로 볼록하게 당기는 썰물의 원리에 적용될 수 있다. 즉, 상기 원리는 회전방향으로 무게중심을 볼록하게 쏠리도록 하는 원리이다. 이는 쏠림 현상으로 집중 하중을 만드는 이유이다. 예를 들어, 사람이 두 다리로 얼음을 밟고 있다가 한쪽 발을 들어올리면 얼음을 깰 수 있다. 무게중심이 한쪽발로 단면적에 좁은 집중하중을 받으니 얼음이 깨진다. 이는 목적에 맞게 집중하중으로 에너지를 이용하는 것이다. 중력은 24시간 일정하고 무게와 상관없이 일정하게 작동한다. 과거 이러한 원리를 이용하지 못한 것은 들어올리는 힘을 줄이지 못한 것이기 때문이다.

본 발명은 고속회전 해머장치로 충격력과 여러가지 장치로 효과를 높인 구조이다. 예를 들어, 균형체 플라이 휠이 일정하게 흐르는 강물이라면, 불균형 회전체는 이를 칸막이로 막아 진폭을 크게 만드는 개념이 적용되는 순환식 해머장치이다.

예를 들어, 수력 댐의 총높이에 수압이 비례한다. 수차의 터빈은 터치방식으로, 수압으로 터치하여 발전기를 연결하여 발전한다. 자중 버킷(예, 도 4의 250)에서 회전체 크기에 수압이 비례할 수 있다. 이것은 댐의 높이에 대한 상술한 내용이 적용될 수 있다. 버킷 방식은 아래에서 물을 버릴때 지속되는 직경의 높이에 담긴 물이 회전축에 압력을 가하는 방식이다. 전부 버리지 않는 자중 버킷 내의 물의 잔량도 해머장치의 기능처럼 일 방향(예, 시계방향)으로 볼록 상태를 유지시킬 수 있다. 물을 전부 비우지 않으므로, 자중 버킷도 소정의 무게가 유지되어 관성력이 그대로 유지되는 원리이다. 이것에 기초하여 더 발전한 기술이 순환식 해머장치의 기계적으로 소형화 고속장치로 발전된 것이다.

순환식 해머장치는 기능적으로 찾아낸 알짜기능을 발전기를 연결하면 발전기가 되는 것이고, 주동력에 연결하면 보조동력이 부착된 효과가 되도록 구성했다. 예를 들어, 상기 효과는 평지를 달렸던 자동차를 일정한 구간만큼은 비탈 내리막 길을 만들어 달리게 하는 자동차에 적용되는 유사한 효과일 수 있다. 즉, 본 발명의 순환식 해머장치는 에너지 절감장치이다. 주동력 원동기 엔진의 속도가 빠를 수록 해머장치의 성능도 증가한다. 중력 가속도는 약 1/2×9.8×속도²이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호를 사용한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 일 측면도이다. 도 2는 도 1에서 일부 구성 요소를 투영하여 도시한 투영 측면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체의 일 측면도이다. 도 4는 도 3에서 일부 구성 요소를 투영하여 도시한 투영 측면도이다. 예를 들어, 도 1 및 도 2는 정면도, 도 3 및 도 4는 측면도일 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예로, 회전체(10)는 하우징(110), 지지 프레임(120), 중심축(130), 휠(210), 해머(240), 회전축(220), 중심 필러(230), 송풍팬(150), 버킷(250), 자성 부재들(310, 320, 330, 340) 및 베어링들(410, 420, 530)을 포함할 수 있다.

하우징(110)과 지지 프레임(120)은 회전체(10)의 외관을 결정할 수 있다. 일 실시예로, 하우징(110)은 원통형의 형상으로, 중심축(130)이 관통하는 두 개의 원판의 사이가 비어있는 형태일 수 있다.

지지 프레임(120)은 하우징(110)을 지면으로부터 소정의 높이로 띄워 고정되도록 지지할 수 있다. 일 실시예로, 지지 프레임(120)은 지면에 지지하는 지지부(121) 및 지지부(121)에 의해 고정되고 하우징(110)이 연결되는 기둥부(122)를 포함할 수 있다. 일 실시예로, 기둥부(122)는 소정의 탄성력을 가질 수 있다. 기둥부(122)에는 하우징(110)의 각 원판에 연결되는 고정부(122a)가 형성되어 있을 수 있다.

일 실시예로, 하우징(110)은 내부의 비어있는 공간에 휠(210) 및 해머(240) 등을 수용할 수 있다. 일 실시예로, 하우징(110)은 휠(210) 등이 회전하더라도 움직이지 않고, 지지 프레임(120)에 고정될 수 있다.

일 실시예로, 하우징(110)은 유체(30)가 투입될 수 있는 유입부(111) 및 유체(30)가 배출될 수 있는 토출부(112)를 포함할 수 있다. 일 예로, 유입부(111)는 외부(예, 20)에서 제공되는 유체(30)가 하우징(110) 내부로 유입될 수 있도록 하는 홀을 포함하는 깔때기의 형태를 가질 수 있다. 유입부(111)는 하우징(110)의 상단부에 형성되어 있을 수 있다. 일 예로, 토출부(112)는 하우징(110) 내부에 일시적으로 저장된 유체(30)가 하우징(110) 외부로 배출될 수 있도록 하는 홀을 포함하는 깔때기의 형태를 가질 수 있다. 토출부(112)의 깔때기의 폭은 유입부(111)의 깔때기의 폭보다 넓을 수 있다. 토출부(112)는 하우징(110)의 하단부에 형성되어 있을 수 있다. 다만, 유입부(111)와 토출부(112)의 형태가 실시예에 제한되는 것은 아니다.

일 실시예로, 지지 프레임(120)과 하우징(110)은 각각 단단한 금속물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지 프레임(120)과 하우징(110)은 각각 알루미늄(A1), 알루미늄 합금, 스테인리스강, 탄소강, 내후성강, 구리(Cu), 구리 합금 또는 카본 파이버 등의 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

중심축(130)은 일단과 타단이 각각 지지 프레임(120)의 기둥부(122)에 연결될 수 있다. 일 실시예로, 중심축(130)은 일 방향 또는 양 방향으로 회전할 수 있다. 중심축(130)은 회전체(10)의 회전 중심이 될 수 있다. 중심축(130)은 중심축(130)에 고정되는 구성 요소들을 중심축(130)의 회전과 함께 회전시킬 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 몇몇 실시예에서 중심축(130)은 일단과 타단이 각각 지지 프레임(120)의 기둥부(122)에 고정되어 회전하지 않을 수도 있다.

중심 필러(230)는 중심축(130)을 중심으로 하는 원통일 수 있다. 중심 필러(230)는 중심축(130) 방향으로 일단 및 타단에서 휠(210)과 결합할 수 있다. 일 실시예로, 중심 필러(230)는 실질적으로 회전체(10)의 기둥을 이룰 수 있다. 중심축(130)이 회전하는 경우, 중심 필러(230)는 중심축(130)과 휠(210)에 고정되어 중심축(130)과 함께 회전할 수 있다. 다른 실시예로, 회전체(10)가 지지 프레임(120)에 고정되어 회전하지 않는 경우, 중심 필러(230)는, 중심축(130)이 지나는 관통홀을 포함할 수 있으며, 중심 필러(230)는 중심축(130)에 연결되지 않고, 휠(210)에 고정될 수 있다.

휠(210)은 중심축(130)을 중심으로 배치될 수 있다. 휠(210)은 소정의 거리로 이격되어 평행하게 배치된 두 개의 원형 프레임의 형태를 가질 수 있다. 각 원형 프레임은 원주를 구성하는 제1 프레임(211) 및 원의 중심을 지나고 일단과 타단이 제1 프레임(211)에 연결되는 복수의 제2 프레임(212)들로 구성될 수 있다. 원 예를 들어, 휠(210)에서 평행하게 배치된 각 원형 프레임은 마차의 바퀴 모양일 수 있다. 휠(210)은 원형 프레임을 수직으로 연결하는 복수의 제3 프레임(213)들을 더 포함할 수 있다. 일 실시예로 각 제3 프레임(213)들은 일단이 두 제1 프레임(211)들 중 하나에 연결되고, 타단이 두 제1 프레임(211)들 중 다른 하나에 연결되도록 구성될 수 있다.

회전축(220)은 해머(240)의 회전중심이 될 수 있다. 회전축(220)은 일단과 타단이 이격된 휠(210)의 두 원형 프레임의 각 제2 프레임(212)에 연결되도록 구성될 수 있다. 휠(210) 사이에는 복수개의 회전축(220)들이 배치될 수 있다. 회전축(220)들은 해머(240)가 중심 필러(230)에 접하지 않도록 휠(210)의 윈주와 중심 사이의 공간에 연결될 수 있다. 예를 들어, 회전축(220)들과 상술한 제3 프레임(213)들은 각각 평행하게 배치될 수 있다.

해머(240)는 회전축(220)을 중심으로 회전할 수 있다. 일 실시예로, 회전체(10)는 복수 개의 해머(240)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 것과 같이 회전체(10)는 6개의 해머(240)를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 실시예에 따라, 회전체(10)는 2개 내지 24개의 해머(240)를 포함할 수도 있다. 명확히 도시하진 않았지만, 일 실시예로, 각 해머(240) 마다 회전하는 공간을 정의하는 원통(예, 도 1의 대쉬(dash)선 참조)이 회전축(220) 또는 휠(210)에 고정되어 설치되어 있을 수 있으며, 해머(240)는 상기 원통 내부에서 회전축(220)을 중심으로 회전할 수 있다.

송풍팬(150)은 중심축(130) 또는 휠(210)에 배치될 수 있다. 일 실시예로, 회전체(10)는 휠(210)을 사이에 두고 2개의 송풍팬(150)이 구비될 수 있다. 일 실시예로, 송풍팬(150)은 회전축(220)이 회전하면서 함께 회전할 수 있다. 날개 형태를 가지는 송풍팬(150)이 회전함에 따라 하우징(110) 내부의 공기를 배출시키거나, 순환시킬 수 있다.

일 실시예로, 송풍팬(150)은 주위의 기체 흐름에 대해 비방향성일 수 있다. 예를 들어, 송풍팬(150)의 각 날개는 직사각 형상일 수 있다. 또한, 송풍팬(150)의 각 날개는 철(Fe) 물질을 포함하며, 평평한 면(예, 직사각 형상)과 소정의 두께를 가질 수 있다. 송풍팬(150)은 회전 시 송풍팬(150) 주위로 기체벽을 형성시킬 수 있다. 송풍팬(150)은 송풍팬(150)을 기준으로 일측과 타측의 공기를 차단하는 칸막이 기체벽을 형성시킬 수 있다.

즉, 송풍팬(150)은 하우징 외부와 하우징 내부 공간 사이에 에어 커튼(에어 칸막이)을 형성시킬 수 있다. 송풍팬(150)은 하우징 외부와 하우징 내부 공간 사이의 공기흐름을 최대한 차단시킬 수 있다. 송풍팬(150)은 하우징 내부 공간이 최대한 진공 상태와 가까운 상태를 유지시키기 위한 기능을 포함할 수 있다. 또한, 송풍팬(150)은 회전축(220) 및 회전축(220)에 결합된 구성 요소들에 형성시킨 윤활유 등이 압력차에 의해 누유되는 것을 방지시키는 기능을 포함할 수 있다.

버킷(250)은 휠(210)의 외각을 따라 복수 개 배치될 수 있다. 예를 들어, 각 버킷(250)은 각 제3 프레임(213) 외측에 연결될 수 있다. 버킷(250)에는 낙차 에너지를 갖는 유체(30)가 채워질 수 있다. 유체(30)는 외부로부터 제공되고, 하우징(110)에 형성된 유입부(111)를 통해 유입부(111)에 인접한 버킷(250)에 공급(보관)될 수 있다. 휠(210)이 회전하는 동안, 버킷(250)에 낙차 에너지를 갖는 유체(30)가 공급되고 유체(30)의 일부가 비워지는 동작이 주기적으로 수행될 수 있다. 일 실시예로, 버킷(250)으로부터 유체(30)가 비워질 때, 유체(30)의 일부는 버킷(250) 내 남겨질 수 있다.

일 실시예로, 버킷(250)은 사각 기둥형 또는 원통형일 수 있다. 예를 들어, 버킷(250)은 둘레 면에 유체(30)가 주입되고 배출되는 개구부를 포함할 수 있다.

자성 부재들(310, 320, 330, 340)은 하우징(110)에 연결되는 제1 자성 부재들(310), 휠(210)에 연결되는 제2 자성 부재들(320), 버킷(250)에 연결되는 제3 자성 부재들(330) 및 해머(240)에 연결되는 제4 자성 부재들(340)을 포함할 수 있다.

각 자성 부재(310, 320, 330, 340)는 일단이 제1 극성을 가지고 타단이 제2 극성을 가지도록 구성될 수 있다. 제1 극성은 N극 또는 S극이고, 제2 극성은 제1 극성과 다른 극성이다.

일 실시예로, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)은 제1 극성을 갖는 일단이 하우징(110)의 인접한 외측을 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)은 각각 제2 극성을 갖는 타단이 휠(210) 및 버킷(250)에 부착되도록 구성될 수 있다.

일 실시예로, 휠(210)에 부착된 제2 자성 부재들(320)에서 각각 외측을 향하는 일측 단부는 볼록한 곡면일 수 있다. 제2 자성 부재들(320)에서 상기 일측 단부가 볼록한 곡면으로 형성되는 경우, 휠(210)의 회전을 유지하는데 도움을 줄 수 있다.

일 실시예로, 제4 자성 부재들(340)은 제1 극성을 갖는 일단이 해머(240)의 외측(회전축(220)으로부터 멀어지는 방향)을 향하도록 배치될 수 있다. 즉, 제4 자성 부재들(340)은 각각 제2 극성을 갖는 타단이 해머(240)의 최외측 단부에 부착되도록 구성될 수 있다.

제1 자성 부재들(310)은 하우징(110)의 외측 또는 내측에 배치될 수 있다. 제1 자성 부재들(310)은 하우징(110)의 내측 중심을 향해 제1 극성과 제2 극성이 비균일하게 분포되도록 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 극성을 가진 일단이 하우징(110)의 내측 중심을 향해 배치된 제1 자성 부재들(310)(제1 서브 자성 부재(311))와 제2 극성을 가진 타단이 하우징(110)의 내측 중심을 향해 배치된 제1 자성 부재들(310)(제2 서브 자성 부재(312))의 비율은 2:1 또는 3:1 등일 수 있다. 예를 들어, 도시된 것과 같이, 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 비율이 2:1이 되도록 제1 자성 부재들(310)이 배치되는 경우, 하우징(110)의 둘레를 따라 2개의 제1 서브 자성 부재(311)들이 배치되고, 그 다음 1개의 제2 서브 자성 부재(312)가 배치되고, 그 다음 2개의 제1 서브 자성 부재(311)들이 배치되고, 그 다음 1개의 제2 서브 자성 부재(312)가 배치되는 것과 같이, 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)는 규칙적(주기적, 반복적)으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 자성 부재들(310)은 일 주기에 먼저 2개의 제1 서브 자성 부재(311)들이 배치되고 그 다음 1개의 제2 서브 자성 부재(312)를 배치되도록 일 주기를 구성하고, 상기 일 주기를 반복적으로 배치하도록 구성될 수 있다.

일 실시예로, 제1 자성 부재들(310)은 소정의 각도로 경사지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 자성 부재들(310)은 회전 방향으로 기울어지도록 배치될 수 있다. 제1 자성 부재들(310)이 비스듬히 배치되는 경우, 휠(210)의 회전을 유지하는데 도움을 줄 수 있다.

실시예에 따라, 제1 자성 부재들(310)은 하우징(110)에 형성된 유입부(111) 및 토출부(112)의 각 주위에는 형성되지 않을 수 있다.

베어링들(410, 420, 530)은 중심축(130)을 일정한 위치에서 지지하여 자유롭게 움직이게 하는 기능을 포함하는 제1 베어링(410), 및 회전축(220)을 일정한 위치에서 지지하여 자유롭게 움직이게 하는 기능을 포함하는 제2 베어링(420)을 포함할 수 있다. 베어링들(410, 420, 530)은 해머(240)를 일정한 위치에서 지지하여 자유롭게 움직이게 하는 기능을 포함하는 제3 베어링(530)을 더 포함할 수 있고, 제3 베어링(530)에 대한 설명은 도 5 및 도 6에서 후술하기로 한다.

제1 베어링(410)은 중심축(130)과 하우징(110) 사이 및/또는 중심축(130)과 지지 프레임(120) 사이에 배치될 수 있다. 제1 베어링(410)은 중심축(130)이 회전하는데 있어 마찰을 최소화할 수 있다. 제2 베어링(420)은 회전축(220)과 제2 프레임(212) 사이에 배치될 수 있다. 제2 베어링(420)은 회전축(220)이 회전하는데 있어 마찰을 최소화할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 해머의 일부 구성 요소를 투영하여 도시한 투영 측면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해머의 사시도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 해머(240)는 회전축(220)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 해머(240)는 회전축(220)을 중심으로 회전축(220)의 RPM과 다른 RPM으로 독립적으로 회전하거나, 또는 회전축(220)에 고정되어 회전축(220)과 동일한 RPM으로 회전할 수 있다.

해머(240)는 제1 파이프(510) 및 제1 파이프(510)의 일측에 결합된 적어도 하나의 제2 파이프(520)를 포함할 수 있다.

제1 파이프(510)는 회전축(220)에 연결될 수 있다. 일 실시예로 제1 파이프(510)의 단면은 타원 형상일 수 있다. 예를 들어, 제1 파이프(510)는 철(Fe) 또는 이의 합금을 포함할 수 있다.

제1 파이프(510)에는 회전축(220)이 지나갈 수 있는 홀이 형성되어 있을 수 있다. 홀은 제1 파이프(510)의 단면 형상을 이루는 타원의 장축(가상의 장축)을 포함하도록 형성될 수 있다. 홀이 형성된 위치는 장축 상에서 장축의 중심과 소정의 거리 이격된 위치일 수 있다. 홀의 직경은 회전축(220)의 두께보다 클 수 있다. 홀은 해머(240)가 회전할 때 회전축(220)으로부터 충격을 완충하는 제1 공간(501)을 제공할 수 있다.

제1 파이프(510) 내부에는 제3 베어링(530)이 형성되어 있을 수 있다. 제3 베어링(530)은 회전축(220)을 일정한 위치에서 지지하여 헤머를 자유롭게 움직이게 할 수 있다. 제3 베어링(530)은 회전축(220)과의 마찰을 최소화시킬 수 있다. 제3 베어링(530)은 복수개의 구슬들 또는 유체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 각 구슬을 구성하는 물질(예, 철(Fe))의 비중이 7.8 내지 7.9일 수 있다. 제3 베어링(530)은 비중 1을 갖는 물 보다 부피를 줄여 소형화에 기여할 수 있다.

상기 홀은 제1 파이프(510) 내부에 형성된 제3 베어링(530)의 내측으로 정의될 수 있다. 제3 베어링(530)은 제1 파이프(510) 내부에서 일측에 치우쳐 형성될 수 있다. 제3 베어링(530)의 일부 영역이 제1 파이프(510)의 내측 일부 영역과 접할 수 있다. 제3 베어링(530)에서 제1 파이프(510)와 접하지 않는 노출된 외측 영역과 제1 파이프(510) 사이에 제2 공간(502)이 형성될 수 있다.

일 실시예로, 제1 공간(501) 및 제2 공간(502)은 진공 상태일 수 있다. 제1 공간(501)과 제2 공간(502)은 진공 상태로 형성되어 공기 기류의 저항을 최소화할 수 있다.

적어도 하나의 제2 파이프(520)는 제1 파이프(510)의 장축의 중심을 기준으로 제3 베어링(530)이 형성된 위치와 반대되는 위치의 제1 파이프(510)의 외측에 접하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 파이프(520)는 원기둥 또는 타원기둥의 형상일 수 있다. 제2 파이프(520)의 내측에 공간이 형성될 수 있다. 제2 파이프(520)의 두께는 제1 파이프(510)의 두께보다 두꺼울 수 있다.

일 실시예로, 제2 파이프(520)에는 제2 파이프(520)의 내측 공간(제3 공간(503))을 적어도 일부 채우는 필링 부재(540)가 형성되어 있을 수 있다. 예를 들어, 필링 부재(540)는 환봉 및/또는 유체(예, 물)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 파이프(510)와 적어도 하나의 제2 파이프(520)는 용접 방식으로 결합될 수 있다.

각 제2 파이프(520)의 외측에 제4 자성 부재들(340)이 배치될 수 있다.

다음으로, 회전체(10)가 회전력을 최대한 유지하는 원리에 대해 설명하기로 한다.

회전체(10)는(정확하게는, 휠(210)은) 소정의 시간동안 외력을 가해 회전시킨 이후, 외력의 제공이 멈춘 후 소정의 시간 후에 회전이 멈출 수 있다. 이하에서, 휠(210)에 외력의 제공이 멈춘 후 휠(210)의 회전이 멈출 때까지의 기간을 회전 유지 기간이라고 한다. 해머(240), 유체(30) 및 자성 부재들(310, 320, 330, 340)로 인해, 본 실시예에서 회전 유지 기간은 해머(240), 유체(30) 또는 자성 부재들(310, 320, 330, 340)이 비형성된 회전체(10)에 비해 길 수 있다.

도 7은 본 발명에 일 실시예에 따른 해머로 인해 회전 유지 기간을 최대화하는 방법에 대해 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 도면에서 두 해머(240)들과 상기 두 해머(240)를 연결한 가상의 연결바를 도시했다. 도면들은 가상의 연결바(610)의 일단 및 타단에 제1 해머(241)와 제2 해머(242)가 연결된 모습을 도시했다. 가상의 연결바(610)는 상술한 휠(210)의 제2 프레임(212)의 일부일 수 있다. 두 해머(240)들과 상기 두 해머(240)를 연결한 가상의 연결바(610)에 대해 이하에서 해머 구조라 칭하기로 한다.

하우징 내부에서 헤머(240)들이 회전하는 공간에 최대한 진공 상태를 유지시키려 하지만, 실제 하우징 내부에는 미소의 공기가 존재할 수 있다. 따라서, 회전체(10)에 외력의 제공이 멈춘 후 소정의 시간 동안 해머 구조에는 주로 원심력과 내부의 공기 저항이 작용하게 된다.

헤머(240)들이 회전하는 공간에서 외력이 작용하면, 중심축(130)(및/또는 회전축(220))이 회전하게 된다. 회전 속도가 느릴 때는 중심축(130)과 중심 필러(230)의 공극 사이로 공기의 흐름이 가역적일 수 있다. 회전 속도가 증가에 따라 해머(240)가 회전하거나, 또는 송풍팬(150)이 고속으로 작동하면, 豫를 들어, 해머(240)가 제공하는 주위의 공기 압축력에 의해 내부 기체가 외부로 빠질 수 있다. 회전 속도가 더 증가하면, 송풍팬(150)의 공기 압축력도 증가하게 되고, 중심축(130)과 중심 필러(230)의 공극 사이로 내부로 들어오려는 기체가 송풍팬(150)에 의해 주위에서 회전하게 될 수 있다. 그 공기 압축력이 커져서 외부에서 내부로 들어올 수 없는 기압차이가 생길 수 있다. 헤머(240)에 의한 압력은 헤머(240)의 운동이 큰 지름을 갖는 원운동이므로, 내벽에 주위에서 압축력이 높아지게 될 수 있다. 이에 따라, 외부 기체가 내부로 들어오면 순환이 안되기 때문에 내부의 공기 밀도는 낮아질 수 있다. 따라서, 헤머(240)들이 회전하는 공간은 마치 진공 상태와 가까운 상태로 유지될 수 있다.

S110 단계는 회전체(10)에 가해진 동력이 중단된 직후 소정의 미소한 기간 이내에 제1 해머(241)와 제2 해머(242)가 수평 방향으로 배열된 상태를 도시했다. S110 단계는 해머(240) 구조가 기준축(620)을 중심으로 360˚이상 회전한 후 일 상태를 나타낸 단계이다. 예를 들어, S110 단계는 연결바(610)가 수평 방향으로 배치되고, 제1 해머(241)가 연결바(610)의 우측, 제2 해머(242)가 연결바(610)의 좌측에 배열된 순간의 상태를 나타낸다.

이하에서 설명의 편의를 위해 각 해머(240)에서 제1 파이프(510)로부터 두 제2 파이프(520) 사이를 지나가는 방향을 해머(240)의 지시 방향인 것으로 지칭하도록 한다.

제1 해머(241)는 연결바(610)와 나란하게 외측 방향(우측 방향)을 지시하도록 놓일 수 있다. 제2 해머(242)는 연결바(610)와의 관계에서 둔각(예, 170˚ 내지 180˚)을 이룰 수 있다. 제1 해머(241) 자체의 무게로 인한 중력이 하측 방향으로 작용하지만 그에 반대되는 힘인 공기 저항(상측 방향으로 작용)과 평형을 이룰 수 있다.

제2 해머(242)는 우하측 방향을 지시하도록 놓일 수 있다. 제2 해머(242)는 연결바(610)와의 관계에서 예각을 이룰 수 있다. 좌측 방향으로 작용하는 공기 저항과 제2 해머(242) 자체의 무게, 제2 해머(242)의 관성력으로 인해 좌하측 방향을 지시하도록 놓일 수 있다. 즉, 제2 해머(242)의 지시 방향은 연결바(610)가 수평 방향으로 형성되지 않고, 특히 좌측 방향으로 작용하는 공기 저항에 의해 좌하측 방향을 지시하도록 꺽일 수 있다.

S110 단계에서 제1 해머(241)와 제2 해머(242)의 놓인 위치로 인해, 기준축(620)을 중심으로 제1 해머(241) 쪽에 순간적으로 더 큰 토크가 발생하게 된다.

S120 단계는 S110 단계로부터 연결바(610)가 약 70˚ 내지 80˚ 더 회전한 상태를 나타낸다.

S120 단계에서, 제1 해머(241)는 우하측을 지시하도록 놓이고, 제2 해머(242)는 좌상측을 지시하도록 놓일 수 있다.

S120 단계에서 제1 해머(241)에는 중력보다 공기 저항과 관성력이 더 크게 작용하므로, S110 단계에 비해 연결바(610)의 회전보다 덜 회전할 수 있다.

S110 단계에서 제1 해머(241)에 더 큰 토크가 작용하므로 이에 대한 탄성반작용이 S120단계에서 제2 해머(242)에 전달될 수 있다. 제2 해머(242)에는 탄성반작용이 관성력과 공기 저항보다 더 크게 발생하므로, 제2 해머(242)는 연결바(610)와의 관계가 둔각이 되도록 연결바(610) 보다 순간적으로 더 회전할 수 있다.

S120 단계의 특정 부분에서 제1 해머(241)와 제2 해머(242)에 가해지는 각 토크가 평형을 이룰 수 있다.

S130 단계는 S110 단계로부터 연결바(610)가 약 100˚ 내지 110˚ 더 회전한 상태를 나타낸다.

S130 단계에서, 제1 해머(241)는 우하측 내지 하측 방향을 지시하도록 놓이고, 제2 해머(242)는 상측 내지 좌상측 방향을 지시하도록 놓일 수 있다.

S130 단계에서 제1 해머(241)에는 공기저항이 관성력보다 크게 작용하므로, 제1 해머(241)는 연결바(610) 보다 덜 회전할 수 있다. 제2 헤머에는 탄성반작용이 공기 저항보다 더 크나, 제2 헤머에는 탄성반작용이 점점 줄어들어 저항과 평형을 이루게 된다.

제1 해머(241) 및 제2 해머(242)를 통해 휠(210)에는 회전 방향과 동일한 방향으로 순간적인 토크가 작용하므로, 휠(210)의 회전은 최대한 유지될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체에서 유체에 의해 회전력이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 회전체(10)의 상측에서 유체(30)가 제공되고 회전체(10)의 하측으로 유체(30)의 일부가 배출된다. 예를 들어, 회전체(10)의 상측에 놓인 버킷(250)에는 유체(30)가 채워지고, 우측에 놓인 버킷(250)에는 유체(30)가 최대로 담겨있으며, 하측에 놓인 버킷(250)에는 유체(30)가 배출되고, 좌측에 놓인 버킷(250)에는 유체(30)가 최소로 담겨 있다. 즉, 유체(30)는 좌측과 우측 버킷(250)에 비대칭으로 담겨 있다.

유체(30)는 버킷(250)으로 유입되는 힘이 휠(210)의 회전에 도움을 줄 수 있다. 또한, 버킷(250)에 가득 담긴 유체(30)의 위치 에너지 전환으로, 휠(210)의 회전에 도움을 줄 수 있다. 또한, 유체(30)가 상술한 해머(240)의 기능을 유사하게 수행하므로, 휠(210)의 회전에 도움을 줄 수 있다.

버킷(250)들은 담긴 유체(30)의 양이 다른 것을 포함하므로, 버킷(250)들에 의한 무게 중심 쏠림 현상이 발생할 수 있다. 버킷(250)들에 의한 무게중심 쏠림은 회전 방향으로 낙하하는 버킷(250)들에 작용할 수 있다.

유체(30)를 통해 휠(210)에는 회전 방향과 동일한 방향으로 토크가 지속적으로 작용하므로, 휠(210)의 회전은 최대한 유지될 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체에서 자성 부재에 의해 회전력이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 9 내지 도 10을 참조하면, 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 비율 배치 조정을 통해 부상(부양)효과를 높일 수 있다. 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)에 의해 자기장의 너울(390)이 형성될 수 있다.

제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 자기장은 법선 방향으로 가장 크게 형성될 수 있다. 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)가 모두 진행 방향으로 기울여진 경우, 제1 자성 부재들(310)의 합력은 진행 방향으로 기울여지므로, 제2 자성 부재에 작용하는 합력(척력)은 진행(회전)방향 측으로 작용할 수 있다. 제1 자성 부재들(310)의 합력은 제3 자성 부재들(330) 및 제4 자성 부재들(340)에도 작용할 수 있다. 제1 자성 부재들(310)은 제2 자성 부재들(320), 제3 자성 부재들(330) 및 제4 자성 부재들(340)에게 회전 방향으로 척력을 제공하므로, 휠(210)의 회전에 도움을 줄 수 있다.

각 제2 자성 부재(320)는 진행(회전)방향에 따라 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)에 의해 형성된 자기장의 너울(390)을 지나갈 수 있다. 각 제2 자성 부재(320)에서 제1 서브 자성 부재(311) 및 제2 서브 자성 부재(312)와 마주하는 일측 단부가 볼록한 곡면이고, 상기 곡면(볼록면)은 자기장의 너울(390)에 직접적으로 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 보트(boat)가 파도를 타거나 넘는 것과 같이, 각 제2 자성 부재(320)는 자기장의 너울(390)을 타거나 넘을 수 있다.

본 도면에서 명확히 도시하진 않았지만, 제3 자성 부재들(330) 또한 제2 자성 부재들(320)과 같이, 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)에 의해 형성된 자기장의 너울(390)을 지나갈 수 있다.

일 실시예로, 자기장의 너울(390)을 용이하게 지나갈 수 있도록, 제2 자성 부재들(320)의 각 길이(또한, 제3 자성 부재들(330)의 길이)는 제1 자성 부재들(310)에 배치된 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 일 주기에 해당하는 배치 길이 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 제2 자성 부재들(320)은 일 주기에 해당하는 2개의 제1 서브 자성 부재(311)들과 그 다음 1개의 제2 서브 자성 부재(312)가 배치되는 길이 이상의 길이를 갖도록 구성될 수 있다.

제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)에 제1 서브 자성 부재(311)로부터 작용하는 척력은 제2 서브 자성 부재(312)에 의해 작용하는 인력에 의해 적어도 일부 상쇄될 수 있다. 따라서, 이하의 설명에서, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)에 작용하는 부상력만 고려한다.

제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)의 단부가 볼록 곡면의 형상이므로, 부상력이 거리에 의해 약해져도, 부상력은 인력보다 약 1.5배 이상 크게 작용할 수 있다. 도 10에서 도시된 것과 같이, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)가 외부에 고정되지 않았다고 가정하면, 제1 자성 부재들(310)에 의해 공중에 떠있는 상태로 정지된 상태일 수 있다. 예를 들어, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)의 상태는 보트가 파도가 치는 바닷물에 떠있는 부력과 유사한 원리가 적용될 수 있다. 일 배치 주기에서 시작하는 제1 서브 자성 부재(311)와 다음 주기에서 시작하는 제1 서브 자성 부재(311)의 관계는 도형상으로 대칭일 수 있다. 다만, 보자력을 이용하려는 원리는 대칭상태의 상쇄조건을 불균형으로 만들기 위해서이다. 예를 들어, 25%의 외력을 가하면 균형이 깨질 수 있다.

설명의 편의를 위해 상술한 원리에 대해 줄다리기의 원리를 적용하여 표현하고자 한다. 각 팀당 100명의 인원을 두개의 팀으로 구성하여 줄을 서로 당기고 있는 조건이 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)에 의해 작용하는 조건일 수 있다. 그런데, 줄다리기에서, 이중 한 팀이 25명 당기는 줄을 놓고 빠지면 100명이 채워진 다른 팀 쪽으로 쓰러지게(넘어지게) 된다. 처음은 서서히 넘어지지만 절반을 넘으면 빠르게 뒤로 모두 쓰러진다. 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)도 25%를 해머(240) 또는 외력이 가해지면, 한쪽으로 움직이게 된다. 순수하게 외력으로부터 힘이 가해졌으니, 이에 대한 25%를 빼고 나면, 50%가 남는다. 그렇게 단순한 이론으로 보면, 보자력 50%를 꺼내 쓸 수가 있는데, 실험에서 테스트해보니, 해머(240)를 달고 자유회전으로 1회 외력을 가해서 40회 회전수가 나왔는데 자성 부재들을 설치하고 적용해보니 회전수가 25% 증가하였다. 실제 25% 보자력은 꺼내 쓸 수 있다.

제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 분포 비율이 2:1, 3:1, 4:1까지가 적합한 이유를 설명한다. 일 배치 주기에서 시작하는 제1 서브 자성 부재(311)와 다음 주기에서 시작하는 제1 서브 자성 부재(311)의 배치가 가깝게 배치되면, 서로 당기는 인력이 증가하므로, 서로 잡고 있는 상태가 되어 부하가 크게 발생하므로, 효과가 줄어들 수 있다. 일 배치 주기에서 시작하는 제1 서브 자성 부재(311)와 다음 주기에서 시작하는 제1 서브 자성 부재(311)의 배치가 멀게 배치되면 척력은 양쪽에서 상쇄가 되고, 인력에 의해 회전체를 회전하게 된다. 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312) 전부를 단락할 수 없으므로, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)의 상태가 부상해서 떠있는 상태가 되도록 하는 조건에 맞도록 제1 자성 부재들(310)을 배치할 수 있다. 일반 전자석 모터의 경우, 회전체가 쇠덩어리이므로 모두 S극과 N극을 인력으로만 사용한다. 잡아두려는 정지 상태는 전원을 단락한다. 정류자에 의해 전자석이 없는 상태로 회전을 지속한다. 그래서 본 실시예는 전자석 모터와 원리가 다르다. 따라서, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)의 각 길이가 제1 자성 부재들(310)에 배치된 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 일 주기에 해당하는 배치 길이 이상을 가지도록 구성될 수 있다. 만약, 제2 자성 부재들(320) 및 제3 자성 부재들(330)의 각 길이가 제1 자성 부재들(310)에 배치된 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312)의 일 주기에 해당하는 배치 길이 미만인 경우, 제1 자성 부재들(310)의 자석 성질에 따라 척력 상쇄와 인력이 작동하여 진동도 크게 발생하고, 부상력 효과도 줄어들 수 있다. 예를 들어, 큰 파도에 요동치는 작은 보트와 같아진다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전체의 투영 측면도이다. 도 12는 도 11의 실시예에 따른 회전체에서 자성 부재에 의해 회전력이 유지되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 11 내지 도 12를 참조하면, 앞선 실시예 대비 제1 서브 자성 부재(311)와 제2 서브 자성 부재(312_1)는 서로 반대 방향으로 기울어진 점에서 그 차이가 있다. 제1 서브 자성 부재(311)는 회전 방향으로 기울어지고, 제2 서브 자성 부재(312_1)는 회전 방향과 반대 방향으로 기울어지도록 형성시킬 수 있다.

제2 서브 자성 부재(312_1)는 제2 자성 부재들(320), 제3 자성 부재들(330) 및 제4 자성 부재들(340)에게 회전 방향으로 인력을 제공하므로, 휠(210)의 회전에 도움을 줄 수 있다.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회전체의 투영 측면도이다.

도 7 및 도 11 내지 도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 회전체(10)는 앞선 실시예 대비 버킷들이 생략되고, 엔진(600)을 더 포함할 수 있다.

본 명세서에서, '엔진'은 모터 계통, 내연 기관, 터빈 등을 포괄하는 의미로 사용된다.

일 실시예로, 엔진(600)은 중심축(130)에 동력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 엔진(600)은 하우징(110) 외부로 돌출된 중심축(130)에 연결되어, 중심축(130)에 동력을 전달할 수 있다.

상기 엔진(600)의 동력이 중심축에 전달을 멈춘 직후, 또는 상기 엔진(600)의 동력이 중심축(130)에 전달되는 동안, 해머(240) 및 자성 부재들(310, 320)로 인해, 회전체(10)의 회전 유지 기간을 최대한 지속시킬 수 있다.

회전체의 회전을 최대한 유지하는 방법은 해머(240)의 관성을 예를 들어, 45˚ 연장하는 기술을 적용하는 것이다. 기본적으로 해머(240)의 낙하에서 엔진(600)으로 부터 최소 힘이 가해지면, 해머(240)에는 180˚에서 45˚ 관성이 작용할 수 있다.

엔진(600)으로 부터 최소 힘이 가해져 자유 회전할 때 해머(240)에 270˚까지 관성이 작동하면, 엔진(600)이 고속으로 작동하여도 같은 결과로 회전수가 증가하고, 잃어버린 관성과 이용가능한 보자력까지 활용하면 에너지 효율이 절감될 수 있다. 반대는 증폭이다. 예를 들어, 에너지 보존법칙에서 엔진으로부터 1의 힘을 다른 힘과 함께 가하여 총 1의 결과를 얻을 수 있는데, 엔진으로부터 0.5의 힘을 다른 힘과 함께 가하여 총 1을 얻으면, 이를 에너지 효율의 절감 또는 증폭이라 표현할 수 있다.

여기서 관성을 45˚ 더 연장하여 270˚까지 들어올리는 방법을 여러가지 장치 기능으로 잃어버린 관성을 찾기 위해 해머(240)가 적용되었다. 관성을 연장한다는 것은 낙하하는 직선운동에서 회전운동으로 바뀌면서 수직 힘과 수평 힘으로 나누어 이들의 합력으로 각도를 틀어 원운동을 발생하는 것이다. 방향을 틀 때 충돌과 방향전환이 있게 되는데, 이때 발생하는 힘을 탄성체를 이용해서 회전방향으로 힘을 보태서 관성을 45˚ 더 연장하게 되면 자연스럽게 회전수도 증가하고 에너지 효율도 높아질 수 있다. 그 탄성의 원리가 해머의 타원형 스프링(예, 제1 파이프(510))과 프레임(120)에 작용할 수 있다. 프레임(120)에 수직으로 해머(240)의 충격이 전달되면, 프레임(120)의 양 빗변(예, 기둥부(122))에 힘을 가하게 되고, 주저 앉아지는 처짐에서 들어올리는 탄성으로 회전체 전체를 튕겨 올려서 해머가 쉽게 9시 방향 쪽으로 들어올려지는 탄성력 작용하게 된다.

또한, 충돌이 발생할 때 에너지가 비균형적으로 변화하게 될 수 있다. 그것을 빠르게 균형적으로 돌려놓기 위해, 해머(240)에 제3 베어링(530)을 적용하고, 충격을 완충하는 제1 공간(501)을 주어 진동 충격을 완화할 수 있다. 또한, 해머(240) 내부에 충격이 왔을 때, 제3 공간(503)에서 필링 부재(540)가 사방으로 튀어 빠른 안정을 유지케하여, 회전의 지속성에서 흔들림을 안정시켜 줄 수 있다. 이는 예를 들어, 높은 곳에서 물이 채워진 공을 던지면 멀리 튀어오르지 않는 현상을 장치화 한 것이다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 개시가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.

10: 회전체 110: 하우징
120: 지지 프레임 130: 중심축
150: 송풍팬 210: 휠
211: 제1 프레임 212: 제2 프레임
213: 제3 프레임 220: 회전축
230: 중심 필러 240: 해머
250: 버킷 310: 제1 자성 부재들
311: 제1 서브 자성 부재 312: 제2 서브 자성 부재
320, 330, 340: 제2 내지 제4 자성 부재들
410: 제1 베어링 420: 제2 베어링
501: 제1 공간 502: 제2 공간
510: 제1 파이프 520: 제2 파이프
530: 제3 베어링 540: 필링 부재
610: 연결바 620: 기준축
600: 엔진

Claims

회전 중심이 되는 중심축;
상기 중심축을 중심으로 배치되는 휠;
상기 중심축으로부터 소정의 거리로 이격되어, 상기 휠에 배치되는 회전축;
상기 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 해머들;
유체가 내부로 유입되는 유입부 및 상기 유체가 외부로 배출되는 토출부를 포함하고, 상기 중심축에 고정되도록 연결되고 상기 휠을 둘러싸는 하우징;
상기 휠에 부착되고 상기 유체가 주입되거나 토출될 수 있는 개구부가 형성된 복수의 버킷들;
상기 하우징에 기울어져 부착되는 제1 자성 부재들;
상기 휠에 부착되되, 일 단이 곡면의 형상을 갖는 제2 자성 부재들;
상기 각 버킷에 부착되는 제3 자성 부재들; 및
상기 각 해머에 부착되는 제4 자성 부재들을 포함하되,
상기 각 해머는, 상기 회전축에 연결된 제1 파이프 및 상기 제1 파이프보다 두께가 두꺼운 복수의 제2 파이프들을 포함하고,
상기 제1 자성 부재는, 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제1 극성을 갖는 제1 서브 자성 부재들 및 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제2 극성을 갖는 제2 서브 자성 부재들을 포함하고,
상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재의 분포 비율을 서로 다르되 주기적으로 배치되는, 회전체.
제1 항에 있어서,
상기 제1 파이프는 단면상 타원형이고, 상기 회전축이 지나갈 수 있는 홀이 형성된, 회전체.
제1 항에 있어서,
상기 각 해머는, 제1 파이프 내부에서 상기 회전축을 둘러싸는 베어링을 포함하고, 상기 베어링의 외측 공간과 내측 공간은 진공 상태인, 회전체.
제3 항에 있어서,
상기 베어링의 비중은 7.8 내지 7.9인, 회전체.
제1 항에 있어서,
상기 각 해머는 상기 제2 파이프의 내부 공간을 적어도 일부 채우는 필링 부재를 포함하는, 회전체.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 버킷들은 모두 소정의 양의 상기 유체를 보관하되, 다른 양의 상기 유체를 보관하는 버킷을 포함하는, 회전체.
제1 항에 있어서,
상기 제1 서브 자성 부재들과 상기 제2 서브 자성 부재들은 서로 다른 방향으로 기울어진, 회전체.
제1 항에 있어서,
상기 각 제2 자성 부재의 길이는 상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재가 구성하는 일 주기의 배치 길이 이상인, 회전체.
제8 항에 있어서,
상기 각 제3 자성 부재의 길이는 상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재가 구성하는 일 주기의 배치 길이 이상인, 회전체.
회전 중심이 되는 중심축;
상기 중심축을 중심으로 배치되는 휠;
상기 중심축으로부터 소정의 거리로 이격되어, 상기 휠에 배치되는 회전축;
상기 회전축을 중심으로 회전하는 복수의 해머들;
유체가 내부로 유입되는 유입부 및 상기 유체가 외부로 배출되는 토출부를 포함하고, 상기 중심축에 고정되도록 연결되고 상기 휠을 둘러싸는 하우징;
상기 하우징의 외부에 배치되고, 상기 중심축에 동력을 전달하는 엔진;
상기 하우징에 기울어져 부착되는 제1 자성 부재들; 및
상기 휠에 부착되되, 일 단이 곡면의 형상을 갖는 제2 자성 부재들을 포함하되,
상기 제1 자성 부재는, 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제1 극성을 갖는 제1 서브 자성 부재들 및 상기 하우징의 내부 중심을 향하는 일단이 제2 극성을 갖는 제2 서브 자성 부재들을 포함하고,
상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재의 분포 비율을 서로 다르되 주기적으로 배치되고,
상기 각 제2 자성 부재의 길이는 상기 제1 서브 자성 부재와 상기 제2 서브 자성 부재가 구성하는 일 주기의 배치 길이 이상인, 회전체.