KR100934773B1 - 전자석을 이용한 동력발생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 샤프트(110) 상에 다수의 내부전자석(130)을 배치하여 회전부(120)를 구성하고, 회전부(120)의 외측으로 다수의 외부전자석(160)을 배치하여 고정부(150)를 구성하는 동력기(100); 상기 동력기(100)를 초기 기동하기 위한 스타트모터(210)를 구비하는 보조기(200); 및 상기 회전부(120)의 회전 위치를 포토센서(320)로 검출하여 대응된 위치의 전자석(130)(160)에 통전하는 제어부(300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 동력기(100)의 회전부(120)는 방사형판(122)의 외주면에 고정되는 내부지지대(125) 상에 내부전자석(130)을 균일 간격으로 배치하고, 상기 동력기(100)의 고정부(150)는 링형판(152)의 외주면에 고정되는 외부지지대(155) 상에 외부전자석(160)을 균일 간격으로 배치한다.
이에 따라, 전자석 동력기의 회전운동으로부터 지속적인 동력이 발생되면서 동일전력으로 위상차를 줄여 출력을 배가하는 효과가 있다.
전자석, 자력(척력), 동력기, 회전부, 고정부, 스타트모터, 제어부
Description
본 발명은 전자석을 이용한 동력발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동력기 상에 일정 위상차를 갖는 다수 개의 전자석을 교번으로 설치함으로써, 내부 및 외부전자석에 발생하는 자력(척력)에 의하여 전자석 동력기가 일정 속도 이상의 회전을 장시간 유지하고, 제어부를 통하여 순차적으로 내부 및 외부전자석의 제어가 가능하여 위상차를 줄이고, 배열을 늘림으로 회전력을 증가시키며, 에너지 손실을 줄일 수 있는 전자석을 이용한 동력발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화력발전이나 원자력발전의 경우에 천연자원의 연소나 핵반응에 의하여 발생되는 열을 이용하여 발전기를 가동시키게 되므로 열역학 제2법칙에 따른 열 에너지 손실로 인하여 발전 에너지 변환효율이 저하될 뿐만 아니라 연료의 연소에 따른 이산화탄소의 발생으로 인한 지구의 온난화 및 핵반응에 따른 방사능 누출, 핵폐기물의 처리 문제 등 발전에 부수되는 많은 환경 관련 문제점 등이 대두되고 있는 실정이다.
또한 석탄, 석유등과 같은 대표적 화석연료인 천연자원의 매장량도 일정한 한계가 있어 그 이용 가능한 에너지의 양이 거의 고갈되어 새로운 대체에너지를 개발하거나 에너지 효율이 뛰어난 동력기의 개발이 절실히 요구되고 있다.
선행기술에 있어서, 한국 공개특허 제1987-0006313호는 전자석을 이용하여 동력을 발생하려는 시도가 있지만 발명의 완성도가 낮아 실현 가능성 및 효용성이 기대되지 않는다. 이 보다 진보된 형태로서 한국 등록특허 제0816421호는 『인접한 회전체(30)의 자장 영향권 내에 설치되어 회전체(30)를 자력의 인력 또는 반발력으로 구동시키는 전자석(40)과, 각 전자석(40)에 순차적으로 여자(勵磁)되도록 하는 제어부(50)를 포함』하는 구성을 개시한다. 그러나 이는 저렴한 생산 단가를 목적으로 하는 일종의 모터에 해당하므로 회전속도-토크 제어의 신뢰성을 보장하기 곤란한 단점이 있다.
종래기술의 문헌정보
[문헌1] 한국 공개특허 제1987-0006313호 "전자식 엔진"
[문헌2] 한국 등록특허 제0816421호 "자력회전장치"
또한 석탄, 석유등과 같은 대표적 화석연료인 천연자원의 매장량도 일정한 한계가 있어 그 이용 가능한 에너지의 양이 거의 고갈되어 새로운 대체에너지를 개발하거나 에너지 효율이 뛰어난 동력기의 개발이 절실히 요구되고 있다.
선행기술에 있어서, 한국 공개특허 제1987-0006313호는 전자석을 이용하여 동력을 발생하려는 시도가 있지만 발명의 완성도가 낮아 실현 가능성 및 효용성이 기대되지 않는다. 이 보다 진보된 형태로서 한국 등록특허 제0816421호는 『인접한 회전체(30)의 자장 영향권 내에 설치되어 회전체(30)를 자력의 인력 또는 반발력으로 구동시키는 전자석(40)과, 각 전자석(40)에 순차적으로 여자(勵磁)되도록 하는 제어부(50)를 포함』하는 구성을 개시한다. 그러나 이는 저렴한 생산 단가를 목적으로 하는 일종의 모터에 해당하므로 회전속도-토크 제어의 신뢰성을 보장하기 곤란한 단점이 있다.
종래기술의 문헌정보
[문헌1] 한국 공개특허 제1987-0006313호 "전자식 엔진"
[문헌2] 한국 등록특허 제0816421호 "자력회전장치"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은동력기 상에 일정 위상차를 갖는 다수 개의 전자석을 교번으로 설치함으로써, 내부 및 외부전자석에 발생하는 자력(척력)에 의하여 전자석 동력기가 일정 속도 이상의 회전을 장시간 유지하고, 제어부를 통하여 순차적으로 내부 및 외부전자석의 제어가 가능하여 위상차를 줄이고, 배열을 늘림으로 회전력을 증가시키며, 에너지 손실을 줄일 수 있는 전자석을 이용한 동력발생 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 샤프트 상에 다수의 내부전자석을 배치하여 회전부를 구성하고, 회전부의 외측으로 다수의 외부전자석을 배치하여 고정부를 구성하는 동력기; 상기 동력기를 초기 기동하기 위한 스타트모터를 구비하는 보조기; 및 상기 회전부의 회전 위치를 포토센서로 검출하여 대응된 위치의 전자석에 통전하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 동력기의 샤프트는 전선을 수용하기 위한 배선구, 키홈, 중심턱, 볼트산을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 회전부는 방사형판의 외주면에 고정되는 내부지지대 상에 내부전자석을 균일 간격으로 배치하고, 상기 동력기의 고정부는 링형판의 외주면에 고정되는 외부지지대 상에 외부전자석을 균일 간격으로 배치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 고정부는 축방향으로 홀수열의 외부전자석과 짝수열의 외부전자석을 교호로 일정한 위상차로 배치하되, 상기 위상차는 반경방향의 피치각도의 1/2로 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기는 내부전자석과 외부전자석의 간격을 0.3∼15㎜ 범위로 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기는 내부전자석과 외부전자석에서 대응하는 철심의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성하고, 키와 볼트를 이용하여 고정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기는 구리브러쉬와 카본브러쉬를 대응시킨 전원 연결부를 개재하여 내부전자석에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 전자석은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 내부전자석은 반경방향으로 4, 8, 16, 32개소 중 하나의 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 내부지지대, 외부지지대는 자력에 영향을 주지 않고 전류가 잘 통하는 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 전자석은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 외부전자석은 반경방향으로 16, 32, 64, 128, 256개소 중 하나의 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 보조기의 스타트모터는 DC 모터인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어부의 포토센서는 고정판 상에 외부전자석의 반경방향 위상차에 해당하는 간격으로 설치되고, 샤프트에 연결되는 회전감지판의 인덱스홈에 의해 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력기의 샤프트는 전선을 수용하기 위한 배선구, 키홈, 중심턱, 볼트산을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어부는 포토센서의 신호에 대응하여 각열의 전자석에 단계적으로 동시에 통전하여 샤프트가 1회전시 2사이클 순차제어를 수행하되, 각 단계에서 드라이버IC와 IGBT를 개재하여 DC 전원공급부의 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는 제1그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 1, 9, 17번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제1단계와, 제2그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 2, 10, 18번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제2단계와, 제3그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 3, 11, 19번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제3단계와, 제4그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 4, 12, 20번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제4단계와, 제5그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 5, 13, 21번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제5단계와, 제6그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 6, 14, 22번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제6단계와, 제7그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 7, 15, 23번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제7단계와, 제8그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 8, 16, 24번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제8단계와, 상기 제1그룹 내지 제8그룹은 드라이버IC U1~U8번으로 각각 신호를 받아 IGBT Q1~Q8까지 전류를 보내어 IGBT의 게이트를 ON, OFF 시켜 DC 전원공급부에서의 전류를 통전하여 내부 및 외부전자석에 전류를 순차적으로 공급하는 제9단계; 등을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부에서 홀수번 포토센서는 일측 경로 상에서 드라이버IC U9번과 IGBT Q9번을 거쳐 내부전자석 홀수열에 동시에 전원을 공급하도록 연결되고, 짝수번 포토센서는 타측 경로 상에서 드라이버IC U10번과 IGBT Q10번을 거쳐 내부전자석 짝수열에 동시에 공급하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어부는 전자석에 연결되는 드라이버IC와 출력단 IGBT와 함께 역기전류를 방지하는 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부의 DC 전원공급부는 DC12∼1200V 범위의 전원을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 스타트모터에 의하여 시동된 전자석 동력기가 회전함과 동시에 상기 전자석 동력기의 회전 상태를 감지한 신호의 제어에 의해 상기 전자석 동력기의 전자석이 순차적으로 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 전자석 동력기의 회전을 강하게 추진시키고, 상기 전자석 동력기가 동작 중에는 상기 각 전자석에 공급하는 전류의 순차적 제어에 의해 회전을 더 증가시키거나 상기 전자석 동력기가 일정 주기 시간 동안에 일정 속도 이상의 회전을 유지하고, 전자석 동력기가 내부 및 외부 전자석에 순차적으로 전류가 공급되면 스타트모터의 마그네트 클러치에서 전류를 차단하여 스타트모터의 구동을 중단하도록 한다.
또한 상기 동력기의 샤프트는 전선을 수용하기 위한 배선구, 키홈, 중심턱, 볼트산을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 회전부는 방사형판의 외주면에 고정되는 내부지지대 상에 내부전자석을 균일 간격으로 배치하고, 상기 동력기의 고정부는 링형판의 외주면에 고정되는 외부지지대 상에 외부전자석을 균일 간격으로 배치한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 고정부는 축방향으로 홀수열의 외부전자석과 짝수열의 외부전자석을 교호로 일정한 위상차로 배치하되, 상기 위상차는 반경방향의 피치각도의 1/2로 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기는 내부전자석과 외부전자석의 간격을 0.3∼15㎜ 범위로 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기는 내부전자석과 외부전자석에서 대응하는 철심의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성하고, 키와 볼트를 이용하여 고정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기는 구리브러쉬와 카본브러쉬를 대응시킨 전원 연결부를 개재하여 내부전자석에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 전자석은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 내부전자석은 반경방향으로 4, 8, 16, 32개소 중 하나의 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 내부지지대, 외부지지대는 자력에 영향을 주지 않고 전류가 잘 통하는 소재를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 동력기의 전자석은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 외부전자석은 반경방향으로 16, 32, 64, 128, 256개소 중 하나의 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 보조기의 스타트모터는 DC 모터인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어부의 포토센서는 고정판 상에 외부전자석의 반경방향 위상차에 해당하는 간격으로 설치되고, 샤프트에 연결되는 회전감지판의 인덱스홈에 의해 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 동력기의 샤프트는 전선을 수용하기 위한 배선구, 키홈, 중심턱, 볼트산을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어부는 포토센서의 신호에 대응하여 각열의 전자석에 단계적으로 동시에 통전하여 샤프트가 1회전시 2사이클 순차제어를 수행하되, 각 단계에서 드라이버IC와 IGBT를 개재하여 DC 전원공급부의 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는 제1그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 1, 9, 17번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제1단계와, 제2그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 2, 10, 18번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제2단계와, 제3그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 3, 11, 19번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제3단계와, 제4그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 4, 12, 20번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제4단계와, 제5그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 5, 13, 21번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제5단계와, 제6그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 6, 14, 22번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제6단계와, 제7그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 홀수열 중 7, 15, 23번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제7단계와, 제8그룹의 포토센서에서 신호가 발생하면 짝수열 중 8, 16, 24번, … 위치의 외부전자석을 작동하는 제8단계와, 상기 제1그룹 내지 제8그룹은 드라이버IC U1~U8번으로 각각 신호를 받아 IGBT Q1~Q8까지 전류를 보내어 IGBT의 게이트를 ON, OFF 시켜 DC 전원공급부에서의 전류를 통전하여 내부 및 외부전자석에 전류를 순차적으로 공급하는 제9단계; 등을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부에서 홀수번 포토센서는 일측 경로 상에서 드라이버IC U9번과 IGBT Q9번을 거쳐 내부전자석 홀수열에 동시에 전원을 공급하도록 연결되고, 짝수번 포토센서는 타측 경로 상에서 드라이버IC U10번과 IGBT Q10번을 거쳐 내부전자석 짝수열에 동시에 공급하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상기 제어부는 전자석에 연결되는 드라이버IC와 출력단 IGBT와 함께 역기전류를 방지하는 다이오드를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부의 DC 전원공급부는 DC12∼1200V 범위의 전원을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 상기 스타트모터에 의하여 시동된 전자석 동력기가 회전함과 동시에 상기 전자석 동력기의 회전 상태를 감지한 신호의 제어에 의해 상기 전자석 동력기의 전자석이 순차적으로 전류를 공급받아 자기장을 발생시켜 상기 전자석 동력기의 회전을 강하게 추진시키고, 상기 전자석 동력기가 동작 중에는 상기 각 전자석에 공급하는 전류의 순차적 제어에 의해 회전을 더 증가시키거나 상기 전자석 동력기가 일정 주기 시간 동안에 일정 속도 이상의 회전을 유지하고, 전자석 동력기가 내부 및 외부 전자석에 순차적으로 전류가 공급되면 스타트모터의 마그네트 클러치에서 전류를 차단하여 스타트모터의 구동을 중단하도록 한다.
본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력발생장치는 전자석 동력기 상에 일정 위상차를 갖도록 다수 개의 전자석을 교번으로 배열하여 설치함으로써, 외부 전원에 의한 에너지 공급으로 일정 주기 시간 동안에 전자석 동력기의 회전운동으로부터 지속적인 동력이 발생되면서 동일전력으로 위상차를 줄여 출력을 배가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전자석을 이용한 동력발생장치는 포토센서에서 보낸 신호를 순차적으로 제어부에서 제어하여 내부 및 외부 전자석상에 동시에 순차적으로 전류를 공급하여 에너지효율의 향상에 따른 환경오염 및 소음 방지에 기여하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 전자석을 이용한 동력발생장치는 포토센서에서 보낸 신호를 순차적으로 제어부에서 제어하여 내부 및 외부 전자석상에 동시에 순차적으로 전류를 공급하여 에너지효율의 향상에 따른 환경오염 및 소음 방지에 기여하는 효과가 있다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 장치의 동력기 골격을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 동력기에서 회전부의 골격을 나타내는 사시도, 도 3은 도 1의 회전부의 방사형판의 다양한 실시예를 나타내는 구성도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 동력기에서 고정부의 골격을 나타내는 구성도, 도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 전자석의 배치 상태를 나타내는 구성도, 도 7은 본 발명에 의한 동력기의 전자석을 확대하여 나타내는 사시도, 도 8은 본 발명에 의한 동력기 회전부의 샤프트를 나타내는 사시도, 도 9는 본 발명에 의한 브러쉬 전원 연결부를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력발생장치는 동력기(100), 보조기(200), 제어부(300)를 주요 구성품으로 하고 DC 전원공급부(220)와 스타트모터(210), 동력전달기어(250)를 보조적으로 포함하여 구성된다.
본 발명의 동력기(100)는 샤프트(110) 상에 다수의 내부전자석(130)을 배치하여 회전부(120)를 구성하고, 회전부(120)의 외측으로 다수의 외부전자석(160)을 배치하여 고정부(150)를 구성하는 방식이다. 고정부(150)의 외부전자석(160)이 반경방향으로 배치된 상태는 도 5 및 도 6을 참조하면 보다 명확하다. 후술하는 것처럼 회전부(120)와 함께 회전하는 내부전자석(130)은 전원 연결부(170)와 샤프트(110)를 통하여 전원과 전선으로 연결된다.
또한, 본 발명의 보조기(200)는 상기 동력기(100)를 초기 기동하기 위한 스타트모터(210)를 구비한다. 상기 스타트모터(210)는 고토크를 발생하는 형식을 사용하며, 회로구성의 효율성 측면에서 DC 모터를 사용함이 바람직하다. 이와 같이 DC 모터를 사용하는 것은 초기 외부 전원에 의하여 상기 전자석 동력기(100)를 시동한 이후에 상기 전자석 동력기(100)가 일정 회전 속도로 회전하게 되면 상기 스타트모터(210)의 전원의 연결을 차단하기 용이하게 하기 위함이다. 이때, 상기 스타트모터(210)의 일정 회전속도는 200 내지 1000rpm 정도의 범위인 것이 바람직하다. 이때, 스타트모터(210)는 동력기(100)의 외부전자석(160)의 위상차를 좁히거나 전자석의 배열을 늘려 사용하여 출력 및 토크가 우수할 경우 배제하여 사용할 수도 있다.
한편, 동력기(100)에서 발생된 동력은 동력전달기어(250)를 통하여 알터네이터(미도시) 및 제네레이터(미도시)를 통하여 전원으로 사용될 수도 있고, 다른 장치를 직접 기계적으로 구동하여 출력으로 활용할 수도 있다. 이때, 동력전달기어(250)는 스타트모터(210)와 내부에 형성되도록 도시되었지만 링형판(152)의 외부에 설치하여 샤프트(110)와 연결되도록 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(300)는 상기 회전부(120)의 회전 위치를 포토센서(320)로 검출하여 대응된 위치의 전자석(130)(160)에 통전하는 기능을 수행한다. 제어부(300)는 상기 전자석 동력기(100)가 회전함과 동시에 이하에서 설명할 포토센서(320)로부터 회전을 감지하는 신호를 입력받아 제어부(300)에서 순차적으로 제어하여 이에 대응하는 상기 전자석 동력기(100)에 구비된 각 전자석(130)(160)에 상기 DC 전원공급부(220)로부터 IGBT(360)를 거쳐 순차적으로 전류를 공급하도록 제어하여 자기장을 형성하도록 함으로써 상기 전자석 동력기(100)의 회전속도-토크를 제어하여 높은 효율로 수행하는 역할을 한다.
도 1에서, 미설명 부호 152a는 동력전달기어(250)를 통하여 알터네이터(미도시) 및 다른장치(예 기어박스, 트랜스미숀)를 보조적으로 결합하여 사용할 수 있는 구멍이고, 부호 152b는 스타트모터(210), 포토센서(320), 전원 연결부(170)상에 전선을 연결하기 위한 구멍이다.
도 2에서, 본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 회전부(120)는 방사형판(122)의 외주면에 볼트로 고정되는 내부지지대(125) 상에 내부전자석(130)을 균일 간격으로 배치한다. 도 5에서, 상기 동력기(100)의 고정부(150)는 링형판(152)의 외주면에 볼트로 고정되는 외부지지대(155) 상에 외부전자석(160)을 균일 간격으로 배치한다. 상기 링형판(152)은 도면상에 64면으로 구성하였지만, 사용용도에 따라 개수의 차이는 발생할 수 있으며, 개수를 제한하는 것은 아니다. 그리고, 방사형판(122)은 직경방향으로 균일한 각도 간격으로 벌어지는 형태이며, 외주면에 동일한 길이의 일자형 판재인 내부지지대(125)를 볼트로 결합한다. 방사형판(122)의 설치수량은 동력기(100)의 용량과 관련되는 것으로 3개가 무난하지만 설계용량에 따라 증감할 수 있다. 내부전자석(130)은 이러한 내부지지대(125) 상에 위상차 없이 균일한 간격으로 중복되도록 설치된다. 미설명부호인 배선홀(126), 고정볼트홀(127), 키홀(128), 고정홀(129)에 대해서 설명하면, 먼저 배선홀(126)은 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)과 IGBT(360)를 연결하는 전선이 통과할 수 있도록 하고, 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)의 접지선을 외부의 볼트(180)상에 통과하여 연결할 수 있도록 형성되는 역할을 수행한다. 그리고, 고정볼트홀(127)은 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)을 내부지지대(125)와 외부지지대(155)에 각각 고정하기 위한 역할을 수행한다. 또한, 키홀(128)은 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)이 키(138, 168)와 결합하여 외부로 이탈 및 틀어짐을 방지하는 역할을 수행한다.
도 3에서, 회전부(120)의 방사형판(122)은 (a)처럼 4개소, (b)처럼 8개소, (c)처럼 16개소로 분기되는 형태로 할 수 있다. 어느 형태의 방사형판(122)에 있어서나 외주면에는 내부지지대(125)가 볼트에 의해 고정되고, 상기 방사형판(122)의 중심에는 샤프트가 삽입되는 샤프트홀(123)을 구비하고, 상기 샤프트홀(123)상에 사프트(110)의 일측에 고정되도록 키홈(112a)을 구비하며, 방사형판(122)의 분기 지점마다 각각 하나씩의 내부전자석(130)이 설치된다.
도 4에서, 고정부(150)의 링형판(152)에 베어링(111)이 설치된 상태를 도시한다. 베어링(111)은 회전부(120)의 샤프트(110)를 안정적으로 회전시키고, 지지하는 역할을 수행한다. 미설명 부호 152c는 외부지지대(155)를 개재하여 외부전자석(160)을 고정하기 위한 볼트홀이다. 링형판(152)의 설치수량도 동력기(100)의 용량과 관련되는 것으로 4∼8개가 무난하지만 설계용량에 따라 증감할 수 있다.
도 5 및 도 6에서, 상기 동력기(100)의 고정부(150)는 축방향으로 홀수열의 외부전자석(160)과 짝수열의 외부전자석(160)을 교호로 일정한 위상차(φ)로 배치하되, 상기 위상차(φ)는 반경방향의 피치각도의 1/2로 유지한다. A1, A2, A3, A4, A5열와 같은 홀수열의 고정부(150)는 동일한 위상과 간격으로 형성되고, B1, B2, B3, B4, B5열와 같은 짝수열의 고정부(150)는 동일한 위상과 간격으로 형성된다. 다만, 홀수열 고정부(150) 군과 짝수열 고정부(150) 군은 수직의 중심선(CL)을 기준으로 위상차(φ)를 두도록 배치한다. 피치각도는 특정의 열에서 고정부(150) 들이 배치된 각도 간격을 의미한다. 홀수열 고정부(150) 군과 짝수열 고정부(150) 군의 위상차(φ)는 피치각도의 1/2를 하는 바, 이는 후술하는 실시예를 참조하면 명확하게 이해할 수 있다.
고정부(150)의 홀수열 및 짝수열에 설치되는 64개 외부전자석(160)의 배치를 보다 상세하게 나타내면 [표 1]과 같다.
외부전자석(160)은 홀수열 32면과 짝수열 32면으로 설치되어 있으며 위상차는 회전 반경의 피치각도 1/2인 점은 설명하였다. 외부전자석(160)의 1번과 내부전자석(130)의 1번이 마주쳤을 때 홀수열의 내ㆍ외부 전자석(130)(160)이 마주보는 8면에 전류가 동시에 공급되고 64면의 외부전자석(160) 홀수열인 A1, A2, A3, A4, A5열 중에서 1번, 9번, 17번, 25번, 33번, 41번, 49번, 57번에 전류가 동시에 공급되므로 상기 번호를 제1그룹이라고 하고, 외부전자석(160)의 짝수열인 B1, B2, B3, B4, B5열 중에서 2번, 10번, 18번, 26번, 34번, 42번, 50번, 58번에 전류가 동시에 공급되므로 상기 번호를 제2그룹이라고 한다.
이와 같은 내ㆍ외부 전자석(130)(160)과 포토센서(320)의 연계에 의한 세부 작동은 후술한다.
상기 샤프트(200)에 설치된 회전부(120)의 일측 방사형판(122)에는 내부전자석(130)의 접지선을 고정시키는 접지볼트탭(미도시)과 내부지지대(125)를 고정시키는 볼트탭(미도시)를 구비한다. 그리고 외부전자석(160)은 볼트(180)상에 접지하여 사용한다.
도 7에서, 상기 동력기(100)는 내부전자석(130)과 외부전자석(160)의 간격을 0.3∼15㎜ 범위로 구성하고, 전자석 철심(132,162)에 감는 코일의 시작부분을 접지로 연결하고, 철심(132,162)에 감는 코일의 끝부분과 IGBT(360)를 연결하여 척력이 이루어지도록 서로 같은 극으로 형성하도록 한다.
내부전자석(130)과 외부전자석(160)에서 대응하는 철심(132)(162)의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성한다. 본 발명의 전자석(130)(160)은 통상의 것과 같이 철심(132)(162), 코일(134)(164) 및 외부 커버(136)(166)로 구성된다. 외부 커버(136)(166)는 자력에 영향을 끼치지 아니하는 재질로 구성하도록 하며, 일예로 알루미늄이나 스테인레스강, 플라스틱 등으로 구성할 수 있다. 이처럼 각 구성요소를 고정시키기 위한 볼트나 너트 등도 동일한 재질로 구성함이 바람직하다. 내부전자석(130)과 외부전자석(160)의 간격이 적절한 범위는 0.3∼15㎜이며 15㎜를 초과할 경우 효율이 급격하게 저하된다. 부호 132a는 내부전자석(130)의 철심(132)에 형성되는 볼록형 곡면이고, 부호 162a는 외부전자석(160)의 철심(162)에 형성되는 오목형 곡면이다. 철심(132)(162)의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성하는 것은 회전부(120)가 회전시 방사형으로 형성되어 자력(척력)이 퍼져나가기 용이하여 회전력이 증가할 수 있고, 마주하는 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)이 작용력을 오래 유지하여 토크를 최대한 많이 발생하도록 하기 위함이다. 즉, 전류가 입력되어 자기장이 생기면 상호 힘에 의한 척력으로 서로 밀어내고, 내부전자석(130)이 반시계 방향으로 회전하여 다음의 전류가 흐르지 않는 외부전자석(160)에 다가갈 경우에는 철심(132)(162)에 인력이 작용하게 되어 회전을 증가 또는 유지시키게 한다. 이러한 철심(132)(162)은 키(138)(168)와 볼트(180)를 이용하여 내부지지대(130) 및 외부지지대(160)상에 고정하여, 회전이 지속되는 동안 진동에 의한 요동이나 이탈현상을 방지하도록 한다. 이때, 내부전자석(130)과 외부전자석(160)에서 서로 대응하는 철심(132)(162)의 끝단이 굴곡되도록 하는 형태는 내부전자석(130)이 회전반경의 각도와 동일한 형태로 형성하여 회전력과 반발력이 증가하도록 형성하는 것이다.
도 8에서, 본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 샤프트(110)는 전선을 수용하기 위한 배선구(115), 키홈(112), 중심턱(117), 볼트산(118)을 구비한다. 물론 샤프트(110)는 양단에서 베어링을 개재하여 회전가능하도록 설치된다. 회전부(120)를 구성하는 샤프트(110)는 배선구(115) 상에 내부전자석(130)으로 전원을 공급하기 위한 전선을 수용한다. 배선구(115)는 축방향으로 절개된 홈형태이며 대칭적인 위치에 복수로 형성하는 것이 좋다. 이외에도 샤프트(110)는 회전부(120)의 방사형판(122), 스타트모터(210)의 회전자, 회전감지판(312), 하우징(174)을 고정하기 위해 키홈(112)을 구비한다. 그리고, 키홈(112)은 방사형판(122)이 고정하여 회전할 수 있도록 하고, 중심턱(117)은 상기 방사형판(122)이 외부로 이탈을 방지하도록 반대측에는 너트를 결합하여 고정시킨다. 또한, 키홈(112)은 방사형판(122)과 회전감지판(312), 하우징(174), 스타트모터(210)의 회전자, 동력전달기어(250)와 샤프트(110)의 동시 회전을 유도하기 위한 역할을 수행한다. 그리고, 볼트산(118)은 방사형판(122) 및 회전감지판(321), 하우징(174), 스타트모터(210)의 회전자, 동력전달기어(250)의 간격을 유지하기 위하여 허버링을 삽입하고, 외부 이탈을 방지하기 위하여 너트로 고정한다. 그리고, 샤프트(110)의 양측에 형성되는 베어링턱(113)은 상기 베어링(111)이 결착하여 샤프트(110)의 회전시 축방향의 이탈 및 유격을 방지하는 역할을 수행한다.
이때, 도 9에서 본 발명의 상기 동력기(100)는 구리브러쉬(172)와 카본브러쉬(176)를 대응시킨 전원 연결부(170)를 개재하여 내부전자석(130)에 전원을 공급하는 구조이다. 2개의 링 형상으로 구성되는 구리브러쉬(172)는 절연체로 형성되는 하우징(174)을 개재하여 샤프트홀(123)과 키홈(112b)을 구비하여 샤프트(110)의 일측에 설치되며, 샤프트(110)와 함께 회전하면서 내부전자석(130)의 홀수열과 짝수열에 전원 공급이 이루어지도록 배선구(115)에 수용되는 전선과 전기적으로 각각 연결된다. 카본브러쉬(176)는 상기 구리브러쉬(172)의 회전을 구속하지 않도록 절연체로 형성되는 홀더(178)의 스프링 탄력으로 인해 접촉식으로 연결되고, 상기 제어부(300)에 의해 DC 전원공급부(220)로부터 IGBT(360)의 Q9, Q10을 거쳐 내부전자석(130)의 홀수열, 짝수열에 전류를 공급한다. 구리브러쉬(172)와 카본브러쉬(176)는 맞물린 상태로 전원을 공급하므로 마모시 교체의 용이성을 고려하여 하우징(174)과 홀더(178)를 볼트, 너트로 고정시킨다. 이때, 미설명부호인 홀더고정홈(179)은 홀더(178)가 링형판(152)상에 볼트로 고정하기 위한 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 동력기(100)의 내부지지대(125), 외부지지대(155)는 자력에 영향을 주지 않고 전류가 잘 통하는 소재를 사용한다. 이러한 소재로는 알루미늄 합금, 황동, 스테인레스강 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 내부전자석(130)은 반경방향으로 4, 8, 16, 32개소 중 하나의 형태로 배치된다. 본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 외부전자석(160)은 반경방향으로 16, 32, 64, 128, 256개소 중 하나의 형태로 배치된다. 일예로, 도 5 및 도 6을 통하여 전자석(130)(160)이 10열(A1~B5)로 배치되고, 내부전자석(130)이 8개소에 배치되고, 외부전자석(160)이 홀수열 32개소, 짝수열 32개소에 배치되는 구조가 개시된다. 외부전자석(160)이 32개소에 배치되면 피치각도는 11.25°이나, 위상차(φ)는 반경방향의 피치각도의 1/2이므로 5.625°로 된다. 즉, 각각의 홀수열 및 짝수열의 외부전자석(160)은 모두 11.25°의 피치각도를 유지하지만 도 6(b)처럼 상호 교호로 5.625°로 어긋나는 위상차(φ)를 유지한다.
물론, 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열 이상으로 설치될 수도 있고, 각열의 내부전자석(130)은 반경방향으로 4, 8, 16, 32 등으로 연장되도록 설치될 수도 있다. 전자석(130)(160)의 축방향 및 반경방향 배치수량이 증가할수록 구조와 제어가 복잡화되는 반면 부드러운 회전력을 유지하거나 대출력을 발생하는 측면에서 유리하다. 이때, 내부, 외부전자석(130,160)이 10열로(A1~B5) 배치되어 전류를 공급하는 것을 도시하고 있지만, 10열 이상 배치할 경우 10열 또는 20열, 30열 단위로 묶어(예 10열, 10열, 10열...20열, 20열, 20열... 30열, 30열, 30열...) 각각의 10열, 20열, 30열 단위로 전류를 각각 공급할 수 있고, 10열, 20열, 30열 단위로 위상차를 주어 회전력을 증가하고, 토크를 더욱더 향상시킬 수 있다.
한편, 전원 연결부(170), 스타트모터 회전자(도면부호 미부여), 동력전달기어(250), 회전감지판(312)의 설치 간격을 유지하기 위해 허버링을 개재하는 것이 좋다.
도 10a는 본 발명에 의한 동력기의 포토센서 배치상태를 나타내는 구성도, 도 10b는 본 발명에 의한 동력기의 회전감지판의 인덱스홈을 나타내는 구성도, 도 11은 본 발명에 의한 장치의 개략적 회로구성을 나타내는 블록도, 도 12 내지 도 15는 본 발명에 의한 장치의 제어부에 대한 세부 회로도이다.
본 발명에 의하면 상기 제어부(300)의 포토센서(320)는 고정판(314) 상에 외부전자석(160)의 반경방향 위상차(φ)에 해당하는 간격으로 설치되고, 샤프트(110)에 연결되는 회전감지판(312)의 인덱스홈(316)에 의해 신호를 발생하는 기능을 수행한다. 상기 회전감지판(312)은 도 10b에 도시된 바와 같이 중심에는 샤프트(110)가 삽입되는 샤프트홀(123)과 키홈(112c)을 구비한다. 이때, 고정판(314)은 링형판(152)에 볼트에 의해 고정된다. 상기에서 전술한 구성처럼 위상차(φ)가 5.625°인 경우 64개 지점에서 위치를 검출하므로 고정판(314) 상에 64개의 포토센서(320)를 설치해야 하지만 설치공간이 협소해지는 문제를 해소하기 위해 32개의 포토센서(320)를 사용하며 32개의 포토센서(320)를 사용하기 위해 도 10b에 도시된 바와 같이 샤프트(110)와 연동하는 회전감지판(312)의 인덱스홈(316)을 180° 간격으로 2개소에 설치하는 것이 필요하다. 도 10a처럼, 부호 320-1에서 반시계 방향으로 부호 320-31까지 홀수 간격으로 16개의 포토센서(320)가 설치되고, 다시 부호 320-2에서 반시계 방향으로 부호 320-32까지 짝수 간격으로 16개의 포토센서(320)가 설치된다. 부호 320-1에서 신호가 검출된 후 샤프트(110)가 위상차(φ)인 5.625° 각도만큼 회전하면 부호 320-2에서 신호가 검출된다. 이에 따라, 샤프트(110)가 1/2 회전하는 동안 32개의 포토센서(320)에서 신호가 발생하여 외부전자석(160)이 홀수열 및 짝수열 64개의 위치 파악이 되고, 다시 나머지 1/2 회전하는 동안 32개의 포토센서(320)에서 신호가 발생되므로 홀수열 및 짝수열 64개의 위치 파악이 가능하다. 또한, 전자석 동력기(100)의 용량에 따라 포토센서(320)의 갯수를 다양하게 할 수 있다.
이때, 상기 전자석 동력기(100)의 회전 시작점은 도 6에 도시된 A1열의 내, 외부 전자석(130,160) 1번과 33번이 대응되는 중심선(CL)을 중심으로 도 10a에 도시된 포토센서(320) 1번의 중심과 도 10b의 한 쌍의 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)과 도 8에 도시된 중심 샤프트(110)의 키홈(112)의 중심과 수직선상으로 일치한 위치에 있다. 또한, 한쌍의 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)은 중심선(CL)에서 어긋난 위치에 형성되고, 상기 어긋난 위치만큼 감지끝점(E) 또한 뒤로 연장하여 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 포토센서(320)의 신호가 끊김없이 연속적으로 이어지도록 하고, 내, 외부전자석(130,160)이 일치하였을 때, 동시에 순차적으로 전류를 공급하기 위함이다. 그리고, 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)을 중심선(CL)에서 어긋나도록 형성한 것은 전자석 동력기(100)의 회전부(120)가 정방향이 아닌 역방향으로 회전하는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 이때, 상술한 감지시작점(S)와 감지끝점(E)은 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)이 포토센서(320)의 중심점(CL)과 일치하였을 때, 감지를 시작하여 인텍스홈(316)의 감지끝점(E)과 일치하였을 때, 감지가 완료된다.
이와 같은 구성은 샤프트(110)가 1회전할 때, 각각의 내부 및 외부 전자석(130)(160)에 2번의 전원을 공급하도록 함으로써 회전속도를 높일 뿐만 아니라 토크를 향상시키고, 회전속도의 저하를 막는 효과가 있다.
한편, 도 10a는 샤프트(110)가 반시계 방향으로 회전할 경우에 대한 실시 예를 도시한 것으로, 상기 샤프트(110) 및 내부전자석(130)의 회전 위치에 대하여 정해진 알고리즘으로 구동을 제어한다. 인덱스홈(316) 2개와 마주치는 숫자 중 1개(높은 숫자)를 제외시켜 고정판(314)의 한쪽면에 설치되는 포토센서(320) 320-1부터 320-31까지의 홀수번호는 도 12 내지 도 15에서 J1부터 J31번에 해당하고, 반대편 한쪽면에 설치되는 포토센서(320) 320-2부터 320-32까지의 짝수번호는 도 12 내지 도 15의 J2부터 J32번에 해당한다.
본 발명에 의하면, 상기 제어부(300)는 포토센서(320)의 신호에 대응하여 각열의 전자석(130)(160)에 단계적으로 동시에 통전하여 샤프트(110)가 1회전시 2사이클 순차제어를 수행하되, 각 단계에서 드라이버IC(350)와 IGBT(360)를 개재하여 DC 전원공급부(220)의 전원을 인가하는 기능을 수행한다. 도 11에서, 제어부(300)는 내부전자석(130)을 제어하기 위한 제1제어부로 구성되고, 외부전자석(160)을 제어하기 위한 제2제어부로 구성된다. 그리고 드라이버IC(350) 외에 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터; Insulated gate bipolar transistor)가 포함된다. 개략적으로 도 11과 도 12 내지 도 15를 연계하여 설명하면, 대부분의 IGBT(Q1 내지 Q8)는 외부전자석(160)에 전원을 공급하도록 연결되는 반면 2개의 IGBT(Q9, Q10)는 내부전자석(130)에 전원을 공급하도록 연결된다. 미설명 부호 225는 도 12 내지 도 15의 회로도에 안정적인 12V를 제공하는 DC정전압부이고, 부호 215는 스타트모터(210)의 기동전후 연결을 단속하기 위한 마그네트 클러치(215)이다.
하기의 [표 2]를 이용하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하는 바, 전술한 도 5 및 도 6에 의한 구성을 기반으로 한다.
[표 1]과 연계하여 설명하면, 제1그룹 내지 제8그룹의 좌측칸으로 각각 4개씩 구분되는 숫자가 포토센서(320) 번호이다. 각 포토센서(320) J1번, J9번, J17번, J25번에서 신호가 발생하면 A1, A2, A3, A4, A5열의 외부전자석(160) 1번, 9번, 17번, 25번, 33번, 41번, 49번, 57번에 전류가 동시에 공급되고, 각 포토센서(320) J2번, J10번, J18번, J26번에서 신호가 발생하면 B1, B2, B3, B4, B5열의 외부전자석(160) 2번, 10번, 18번, 26번, 34번, 42번, 50번, 58번에 전류가 동시에 공급됨을 알 수 있다.
본 발명에 따른 상기 제어부(300)는 제1그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 1, 9, 17번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제1단계와, 제2그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 2, 10, 18번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제2단계와, 제3그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 3, 11, 19번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제3단계와, 제4그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 4, 12, 20번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제4단계와, 제5그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 5, 13, 21번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제5단계와, 제6그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 6, 14, 22번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제6단계와, 제7그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 7, 15, 23번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제7단계와, 제8그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 8, 16, 24번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제8단계; 등을 시컨스로 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부(300)에서 홀수번 포토센서(320)는 일측 경로 상에서 드라이버IC(350) U9번과 IGBT(360) Q9번을 거쳐 내부전자석(130) 홀수열에 동시에 전원을 공급하도록 연결되고, 짝수번 포토센서(320)는 타측 경로 상에서 드라이버IC(350) U10번과 IGBT(360) Q10번을 거쳐 내부전자석(130) 짝수열에 동시에 공급하도록 연결된다.
물론 이는 도 5 및 도 6에 의한 구성을 기반으로 하므로 전자석(130)(160)의 설치 수량에 따라 동일한 방식으로 변동된다.
이에 따라, 상기 전자석 동력기(100)의 다수 개의 포토센서(320)에서 회전을 감지하여 각 위치에 해당하는 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)에 전류를 입력되도록 제어신호를 발생하고, 상기 제어신호에 의하여 해당하는 위치에 있는 내부 및 외부 전자석에 전류가 동시에 입력됨으로써 자기장(척력)을 형성하여 내부전자석(130) 및 샤프트(110)를 회전시키되 더 강하게 회전시키거나 회전속도를 유지되도록 한다. 이때, 상기 각 전자석(130)(160)에 입력되는 전류 크기는 내부 및 외부전자석(130,160)의 코일의 굵기와 철심(162)에 코일을 감는 횟수에 따라 자력의 세기가 달라지고, 제어부(300)의 알고리즘에 따라 인가되도록 한다.
도 12 내지 도 15에서, 각각의 단자(J1 내지 J32)는 포토센서(320)에 연결하는 부분이며, DC 전원공급부(220)(일실시 예로 12V 및 24V를 도시하였으나 이보다 높게 1200V까지 구성할 수도 있음)로부터 공급된 전류는 IGBT(Q1 내지 Q10)를 통하여 내부 전자석(130) 및 외부 전자석(160)으로 순차적으로 통전하여 입력된다. 또한, 부호 IN1 내지 IN8은 제1그룹 내지 제8그룹을 표시한 것이며, 드라이버IC(350) U1번에서 U8번과 IGBT(360) Q1번에서 Q8번을 거쳐 통전한 전류를 외부전자석(160) 홀수열과 짝수열에 순차적으로 공급한다. 이러한 기능은 제2제어부에서 담당한다. 제1제어부는 IN9번에 홀수열 그룹의 신호가 발생할 때 부호 M1부터 부호 M31번의 홀수 신호를 IN9번에 동시에 보내어 드라이버IC(350) U9번과 IGBT(360) Q9번을 거쳐 내부전자석(130) 홀수열에 동시에 전원을 공급하고, IN10번은 짝수열 그룹의 신호가 발생할 때 부호 M2번부터 M32번의 짝수 신호를 동시에 보내어 드라이버IC(350) U10번과 IGBT(360) Q10번을 거쳐 통전한 전류를 내부전자석(130) 짝수열에 동시에 공급한다. 한편, 드라이버IC(350)의 구동을 위해 10개의 드라이버IC 각각의 개별 전원공급부(355)가 부호 T1번 내지 T10번으로 표시되고, 제어부에 DC 12V의 전원을 공급하는 DC정전압부(225)가 부호 U19로 표시된다.
이때, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 D30~D127번은 LED(luminescent diode)이고, 각각의 포토센서(320) J1~J32번이 감지 신호를 보낼 때, LED(D30~D127)가 순차적으로 점등된다. 이는, 제어부(300)에서 포토센서(320)의 작동을 확인하기 위하여 형성되었다. 이때, 도 14에 미설명된 U11 및 U12는 드라이버IC버퍼이며 이러한 드라이버IC버퍼(U11,U12)는 제어부(300)에서 오는 신호를 증폭시켜 순차적으로 드라이버IC(350)를 구동시키는 역할을 수행한다. 또한, 도 15에 미설명된 U17은 스위칭IC(SMPS)이며 이러한 스위칭IC(U17)는 신호에 의해 드라이버IC(350)의 개별 전원공급부(T1~T10)를 ON, OFF 시키는 역할을 수행한다.
전체적 작동에 있어서, 자동차의 동력발생장치 키와 같은 전원 입력스위치(미도시)의 전원 온(ON) 상태가 되면, 상기 DC 전원공급부(220)의 전원이 상기 스타트모터(210) 및 제어부(300)에 인가된다. 이후에 샤프트(110)가 회전하는 동안 상기의 표와 같은 순차적인 제어가 수행되는데, 도 6a 및 도 6b에서 하나의 내부전자석(130)이 각각의 홀수열 4칸씩 4단계(한칸의 위상차 11.25°) , 짝수열 4칸씩 4단계(한칸의 위상차 11.25°)로 샤프트(110)의 반회전시 1사이클로 이루어지되, 샤프트(110)가 1회전을 마치면 2사이클이 이루어 진다. 샤프트(110)의 최초의 위치에서 부호 320-1의 포토센서(J1)가 신호를 발생하면 홀수열에 있는 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49, 57번 위치의 외부전자석(160)을 모두 온하는 동시에 홀수열 내부전자석(130)에 동시에 전원을 공급한다. 다음으로 샤프트(110)가 위상차 5.625°를 회전하여 부호 320-2의 포토센서(J2)가 신호를 발생하면 짝수열에 있는 2, 10, 18, 26, 34, 42, 50, 58번 위치의 외부전자석(160)을 모두 온하는 동시에 짝수열 내부전자석(130)에 동시에 전원을 공급하여 회전을 이어간다. 이와 같은 방식으로 부호 320-8의 포토센서(J8)가 신호를 발생하는 8칸(홀수열4칸,짝수열4칸이 각각 1단계)을 거치면 샤프트(110)는 위상차(φ) 5.625°의 8배인 45°를 회전한다. 이후에는 상기한 순차제어를 반복함에 따라 총 64칸(4단계)를 거치거나 또는, 32칸(8단계)로 하되, 홀수열 16칸(4단계), 짝수열 16칸(4단계)을 거치면서 샤프트(110)의 1/2회전이 완료되어 1싸이클이 이루어지고, 상기 사프트(110)가 1회전이 완료되면 2사이클이 이루어지게 된다. 물론 이는 도 5 및 도 6에 의한 구성을 기반으로 하는 것이므로 전자석(130)(160)의 수량이 달라지면 시컨스가 변화하고 이를 제어부(300)에 입력하여야 한다. 이때, 전자석 동력기(100)가 일정 RPM이 되면 스타트모터(210)의 전원을 OFF 시키게 된다.
이때, 본 발명의 상기 제어부(300)는 전자석(130)(160)에 연결되는 드라이버IC(350)와 출력단 IGBT와 함께 역기전류를 방지하는 다이오드(365)를 사용한다. IGBT는 고전류 전자석(130)(160)에 대비한 것으로 안정적인 출력 상태를 유지하는데 유리하다. 다이오드(365)는 전자석(130)(160)에서 발생하는 역기전력을 차단하는 것으로 회로손상 및 오작동을 방지하는데 유리하다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 제어부(300)의 DC 전원공급부(220)는 DC12∼1200V 범위의 전원을 제공한다. 이것은 전자석(130)(160)의 수량 및 세기에 따라 동력용량이 증감되는 것을 고려함이다.
한편, 상기 스타트모터(210)는 전자석 동력기(100)를 적어도 200∼1000 rpm의 범위 정도로 구동시킬 수 있도록 구성함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력발생 장치는 이동식 소형발전기를 포함한 발전기, 일반차량이나 골프카와 같은 전기자동차, 이동식 소형콤프레셔를 포함한 에어콤프, 가정용이나 공업용 전원 공급장치, 소형 발전소용 발전기, 가로등이나 통신시설 또는 등대나 전동지게차 등의 전력 공급장치 등에 적용될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 장치의 동력기 골격을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 동력기에서 회전부의 골격을 나타내는 사시도, 도 3은 도 1의 회전부의 방사형판의 다양한 실시예를 나타내는 구성도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 동력기에서 고정부의 골격을 나타내는 구성도, 도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 전자석의 배치 상태를 나타내는 구성도, 도 7은 본 발명에 의한 동력기의 전자석을 확대하여 나타내는 사시도, 도 8은 본 발명에 의한 동력기 회전부의 샤프트를 나타내는 사시도, 도 9는 본 발명에 의한 브러쉬 전원 연결부를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력발생장치는 동력기(100), 보조기(200), 제어부(300)를 주요 구성품으로 하고 DC 전원공급부(220)와 스타트모터(210), 동력전달기어(250)를 보조적으로 포함하여 구성된다.
본 발명의 동력기(100)는 샤프트(110) 상에 다수의 내부전자석(130)을 배치하여 회전부(120)를 구성하고, 회전부(120)의 외측으로 다수의 외부전자석(160)을 배치하여 고정부(150)를 구성하는 방식이다. 고정부(150)의 외부전자석(160)이 반경방향으로 배치된 상태는 도 5 및 도 6을 참조하면 보다 명확하다. 후술하는 것처럼 회전부(120)와 함께 회전하는 내부전자석(130)은 전원 연결부(170)와 샤프트(110)를 통하여 전원과 전선으로 연결된다.
또한, 본 발명의 보조기(200)는 상기 동력기(100)를 초기 기동하기 위한 스타트모터(210)를 구비한다. 상기 스타트모터(210)는 고토크를 발생하는 형식을 사용하며, 회로구성의 효율성 측면에서 DC 모터를 사용함이 바람직하다. 이와 같이 DC 모터를 사용하는 것은 초기 외부 전원에 의하여 상기 전자석 동력기(100)를 시동한 이후에 상기 전자석 동력기(100)가 일정 회전 속도로 회전하게 되면 상기 스타트모터(210)의 전원의 연결을 차단하기 용이하게 하기 위함이다. 이때, 상기 스타트모터(210)의 일정 회전속도는 200 내지 1000rpm 정도의 범위인 것이 바람직하다. 이때, 스타트모터(210)는 동력기(100)의 외부전자석(160)의 위상차를 좁히거나 전자석의 배열을 늘려 사용하여 출력 및 토크가 우수할 경우 배제하여 사용할 수도 있다.
한편, 동력기(100)에서 발생된 동력은 동력전달기어(250)를 통하여 알터네이터(미도시) 및 제네레이터(미도시)를 통하여 전원으로 사용될 수도 있고, 다른 장치를 직접 기계적으로 구동하여 출력으로 활용할 수도 있다. 이때, 동력전달기어(250)는 스타트모터(210)와 내부에 형성되도록 도시되었지만 링형판(152)의 외부에 설치하여 샤프트(110)와 연결되도록 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제어부(300)는 상기 회전부(120)의 회전 위치를 포토센서(320)로 검출하여 대응된 위치의 전자석(130)(160)에 통전하는 기능을 수행한다. 제어부(300)는 상기 전자석 동력기(100)가 회전함과 동시에 이하에서 설명할 포토센서(320)로부터 회전을 감지하는 신호를 입력받아 제어부(300)에서 순차적으로 제어하여 이에 대응하는 상기 전자석 동력기(100)에 구비된 각 전자석(130)(160)에 상기 DC 전원공급부(220)로부터 IGBT(360)를 거쳐 순차적으로 전류를 공급하도록 제어하여 자기장을 형성하도록 함으로써 상기 전자석 동력기(100)의 회전속도-토크를 제어하여 높은 효율로 수행하는 역할을 한다.
도 1에서, 미설명 부호 152a는 동력전달기어(250)를 통하여 알터네이터(미도시) 및 다른장치(예 기어박스, 트랜스미숀)를 보조적으로 결합하여 사용할 수 있는 구멍이고, 부호 152b는 스타트모터(210), 포토센서(320), 전원 연결부(170)상에 전선을 연결하기 위한 구멍이다.
도 2에서, 본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 회전부(120)는 방사형판(122)의 외주면에 볼트로 고정되는 내부지지대(125) 상에 내부전자석(130)을 균일 간격으로 배치한다. 도 5에서, 상기 동력기(100)의 고정부(150)는 링형판(152)의 외주면에 볼트로 고정되는 외부지지대(155) 상에 외부전자석(160)을 균일 간격으로 배치한다. 상기 링형판(152)은 도면상에 64면으로 구성하였지만, 사용용도에 따라 개수의 차이는 발생할 수 있으며, 개수를 제한하는 것은 아니다. 그리고, 방사형판(122)은 직경방향으로 균일한 각도 간격으로 벌어지는 형태이며, 외주면에 동일한 길이의 일자형 판재인 내부지지대(125)를 볼트로 결합한다. 방사형판(122)의 설치수량은 동력기(100)의 용량과 관련되는 것으로 3개가 무난하지만 설계용량에 따라 증감할 수 있다. 내부전자석(130)은 이러한 내부지지대(125) 상에 위상차 없이 균일한 간격으로 중복되도록 설치된다. 미설명부호인 배선홀(126), 고정볼트홀(127), 키홀(128), 고정홀(129)에 대해서 설명하면, 먼저 배선홀(126)은 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)과 IGBT(360)를 연결하는 전선이 통과할 수 있도록 하고, 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)의 접지선을 외부의 볼트(180)상에 통과하여 연결할 수 있도록 형성되는 역할을 수행한다. 그리고, 고정볼트홀(127)은 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)을 내부지지대(125)와 외부지지대(155)에 각각 고정하기 위한 역할을 수행한다. 또한, 키홀(128)은 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)이 키(138, 168)와 결합하여 외부로 이탈 및 틀어짐을 방지하는 역할을 수행한다.
도 3에서, 회전부(120)의 방사형판(122)은 (a)처럼 4개소, (b)처럼 8개소, (c)처럼 16개소로 분기되는 형태로 할 수 있다. 어느 형태의 방사형판(122)에 있어서나 외주면에는 내부지지대(125)가 볼트에 의해 고정되고, 상기 방사형판(122)의 중심에는 샤프트가 삽입되는 샤프트홀(123)을 구비하고, 상기 샤프트홀(123)상에 사프트(110)의 일측에 고정되도록 키홈(112a)을 구비하며, 방사형판(122)의 분기 지점마다 각각 하나씩의 내부전자석(130)이 설치된다.
도 4에서, 고정부(150)의 링형판(152)에 베어링(111)이 설치된 상태를 도시한다. 베어링(111)은 회전부(120)의 샤프트(110)를 안정적으로 회전시키고, 지지하는 역할을 수행한다. 미설명 부호 152c는 외부지지대(155)를 개재하여 외부전자석(160)을 고정하기 위한 볼트홀이다. 링형판(152)의 설치수량도 동력기(100)의 용량과 관련되는 것으로 4∼8개가 무난하지만 설계용량에 따라 증감할 수 있다.
도 5 및 도 6에서, 상기 동력기(100)의 고정부(150)는 축방향으로 홀수열의 외부전자석(160)과 짝수열의 외부전자석(160)을 교호로 일정한 위상차(φ)로 배치하되, 상기 위상차(φ)는 반경방향의 피치각도의 1/2로 유지한다. A1, A2, A3, A4, A5열와 같은 홀수열의 고정부(150)는 동일한 위상과 간격으로 형성되고, B1, B2, B3, B4, B5열와 같은 짝수열의 고정부(150)는 동일한 위상과 간격으로 형성된다. 다만, 홀수열 고정부(150) 군과 짝수열 고정부(150) 군은 수직의 중심선(CL)을 기준으로 위상차(φ)를 두도록 배치한다. 피치각도는 특정의 열에서 고정부(150) 들이 배치된 각도 간격을 의미한다. 홀수열 고정부(150) 군과 짝수열 고정부(150) 군의 위상차(φ)는 피치각도의 1/2를 하는 바, 이는 후술하는 실시예를 참조하면 명확하게 이해할 수 있다.
고정부(150)의 홀수열 및 짝수열에 설치되는 64개 외부전자석(160)의 배치를 보다 상세하게 나타내면 [표 1]과 같다.
외부전자석(160)은 홀수열 32면과 짝수열 32면으로 설치되어 있으며 위상차는 회전 반경의 피치각도 1/2인 점은 설명하였다. 외부전자석(160)의 1번과 내부전자석(130)의 1번이 마주쳤을 때 홀수열의 내ㆍ외부 전자석(130)(160)이 마주보는 8면에 전류가 동시에 공급되고 64면의 외부전자석(160) 홀수열인 A1, A2, A3, A4, A5열 중에서 1번, 9번, 17번, 25번, 33번, 41번, 49번, 57번에 전류가 동시에 공급되므로 상기 번호를 제1그룹이라고 하고, 외부전자석(160)의 짝수열인 B1, B2, B3, B4, B5열 중에서 2번, 10번, 18번, 26번, 34번, 42번, 50번, 58번에 전류가 동시에 공급되므로 상기 번호를 제2그룹이라고 한다.
이와 같은 내ㆍ외부 전자석(130)(160)과 포토센서(320)의 연계에 의한 세부 작동은 후술한다.
상기 샤프트(200)에 설치된 회전부(120)의 일측 방사형판(122)에는 내부전자석(130)의 접지선을 고정시키는 접지볼트탭(미도시)과 내부지지대(125)를 고정시키는 볼트탭(미도시)를 구비한다. 그리고 외부전자석(160)은 볼트(180)상에 접지하여 사용한다.
도 7에서, 상기 동력기(100)는 내부전자석(130)과 외부전자석(160)의 간격을 0.3∼15㎜ 범위로 구성하고, 전자석 철심(132,162)에 감는 코일의 시작부분을 접지로 연결하고, 철심(132,162)에 감는 코일의 끝부분과 IGBT(360)를 연결하여 척력이 이루어지도록 서로 같은 극으로 형성하도록 한다.
내부전자석(130)과 외부전자석(160)에서 대응하는 철심(132)(162)의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성한다. 본 발명의 전자석(130)(160)은 통상의 것과 같이 철심(132)(162), 코일(134)(164) 및 외부 커버(136)(166)로 구성된다. 외부 커버(136)(166)는 자력에 영향을 끼치지 아니하는 재질로 구성하도록 하며, 일예로 알루미늄이나 스테인레스강, 플라스틱 등으로 구성할 수 있다. 이처럼 각 구성요소를 고정시키기 위한 볼트나 너트 등도 동일한 재질로 구성함이 바람직하다. 내부전자석(130)과 외부전자석(160)의 간격이 적절한 범위는 0.3∼15㎜이며 15㎜를 초과할 경우 효율이 급격하게 저하된다. 부호 132a는 내부전자석(130)의 철심(132)에 형성되는 볼록형 곡면이고, 부호 162a는 외부전자석(160)의 철심(162)에 형성되는 오목형 곡면이다. 철심(132)(162)의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성하는 것은 회전부(120)가 회전시 방사형으로 형성되어 자력(척력)이 퍼져나가기 용이하여 회전력이 증가할 수 있고, 마주하는 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)이 작용력을 오래 유지하여 토크를 최대한 많이 발생하도록 하기 위함이다. 즉, 전류가 입력되어 자기장이 생기면 상호 힘에 의한 척력으로 서로 밀어내고, 내부전자석(130)이 반시계 방향으로 회전하여 다음의 전류가 흐르지 않는 외부전자석(160)에 다가갈 경우에는 철심(132)(162)에 인력이 작용하게 되어 회전을 증가 또는 유지시키게 한다. 이러한 철심(132)(162)은 키(138)(168)와 볼트(180)를 이용하여 내부지지대(130) 및 외부지지대(160)상에 고정하여, 회전이 지속되는 동안 진동에 의한 요동이나 이탈현상을 방지하도록 한다. 이때, 내부전자석(130)과 외부전자석(160)에서 서로 대응하는 철심(132)(162)의 끝단이 굴곡되도록 하는 형태는 내부전자석(130)이 회전반경의 각도와 동일한 형태로 형성하여 회전력과 반발력이 증가하도록 형성하는 것이다.
도 8에서, 본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 샤프트(110)는 전선을 수용하기 위한 배선구(115), 키홈(112), 중심턱(117), 볼트산(118)을 구비한다. 물론 샤프트(110)는 양단에서 베어링을 개재하여 회전가능하도록 설치된다. 회전부(120)를 구성하는 샤프트(110)는 배선구(115) 상에 내부전자석(130)으로 전원을 공급하기 위한 전선을 수용한다. 배선구(115)는 축방향으로 절개된 홈형태이며 대칭적인 위치에 복수로 형성하는 것이 좋다. 이외에도 샤프트(110)는 회전부(120)의 방사형판(122), 스타트모터(210)의 회전자, 회전감지판(312), 하우징(174)을 고정하기 위해 키홈(112)을 구비한다. 그리고, 키홈(112)은 방사형판(122)이 고정하여 회전할 수 있도록 하고, 중심턱(117)은 상기 방사형판(122)이 외부로 이탈을 방지하도록 반대측에는 너트를 결합하여 고정시킨다. 또한, 키홈(112)은 방사형판(122)과 회전감지판(312), 하우징(174), 스타트모터(210)의 회전자, 동력전달기어(250)와 샤프트(110)의 동시 회전을 유도하기 위한 역할을 수행한다. 그리고, 볼트산(118)은 방사형판(122) 및 회전감지판(321), 하우징(174), 스타트모터(210)의 회전자, 동력전달기어(250)의 간격을 유지하기 위하여 허버링을 삽입하고, 외부 이탈을 방지하기 위하여 너트로 고정한다. 그리고, 샤프트(110)의 양측에 형성되는 베어링턱(113)은 상기 베어링(111)이 결착하여 샤프트(110)의 회전시 축방향의 이탈 및 유격을 방지하는 역할을 수행한다.
이때, 도 9에서 본 발명의 상기 동력기(100)는 구리브러쉬(172)와 카본브러쉬(176)를 대응시킨 전원 연결부(170)를 개재하여 내부전자석(130)에 전원을 공급하는 구조이다. 2개의 링 형상으로 구성되는 구리브러쉬(172)는 절연체로 형성되는 하우징(174)을 개재하여 샤프트홀(123)과 키홈(112b)을 구비하여 샤프트(110)의 일측에 설치되며, 샤프트(110)와 함께 회전하면서 내부전자석(130)의 홀수열과 짝수열에 전원 공급이 이루어지도록 배선구(115)에 수용되는 전선과 전기적으로 각각 연결된다. 카본브러쉬(176)는 상기 구리브러쉬(172)의 회전을 구속하지 않도록 절연체로 형성되는 홀더(178)의 스프링 탄력으로 인해 접촉식으로 연결되고, 상기 제어부(300)에 의해 DC 전원공급부(220)로부터 IGBT(360)의 Q9, Q10을 거쳐 내부전자석(130)의 홀수열, 짝수열에 전류를 공급한다. 구리브러쉬(172)와 카본브러쉬(176)는 맞물린 상태로 전원을 공급하므로 마모시 교체의 용이성을 고려하여 하우징(174)과 홀더(178)를 볼트, 너트로 고정시킨다. 이때, 미설명부호인 홀더고정홈(179)은 홀더(178)가 링형판(152)상에 볼트로 고정하기 위한 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 동력기(100)의 내부지지대(125), 외부지지대(155)는 자력에 영향을 주지 않고 전류가 잘 통하는 소재를 사용한다. 이러한 소재로는 알루미늄 합금, 황동, 스테인레스강 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 내부전자석(130)은 반경방향으로 4, 8, 16, 32개소 중 하나의 형태로 배치된다. 본 발명에 의하면 상기 동력기(100)의 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 외부전자석(160)은 반경방향으로 16, 32, 64, 128, 256개소 중 하나의 형태로 배치된다. 일예로, 도 5 및 도 6을 통하여 전자석(130)(160)이 10열(A1~B5)로 배치되고, 내부전자석(130)이 8개소에 배치되고, 외부전자석(160)이 홀수열 32개소, 짝수열 32개소에 배치되는 구조가 개시된다. 외부전자석(160)이 32개소에 배치되면 피치각도는 11.25°이나, 위상차(φ)는 반경방향의 피치각도의 1/2이므로 5.625°로 된다. 즉, 각각의 홀수열 및 짝수열의 외부전자석(160)은 모두 11.25°의 피치각도를 유지하지만 도 6(b)처럼 상호 교호로 5.625°로 어긋나는 위상차(φ)를 유지한다.
물론, 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열 이상으로 설치될 수도 있고, 각열의 내부전자석(130)은 반경방향으로 4, 8, 16, 32 등으로 연장되도록 설치될 수도 있다. 전자석(130)(160)의 축방향 및 반경방향 배치수량이 증가할수록 구조와 제어가 복잡화되는 반면 부드러운 회전력을 유지하거나 대출력을 발생하는 측면에서 유리하다. 이때, 내부, 외부전자석(130,160)이 10열로(A1~B5) 배치되어 전류를 공급하는 것을 도시하고 있지만, 10열 이상 배치할 경우 10열 또는 20열, 30열 단위로 묶어(예 10열, 10열, 10열...20열, 20열, 20열... 30열, 30열, 30열...) 각각의 10열, 20열, 30열 단위로 전류를 각각 공급할 수 있고, 10열, 20열, 30열 단위로 위상차를 주어 회전력을 증가하고, 토크를 더욱더 향상시킬 수 있다.
한편, 전원 연결부(170), 스타트모터 회전자(도면부호 미부여), 동력전달기어(250), 회전감지판(312)의 설치 간격을 유지하기 위해 허버링을 개재하는 것이 좋다.
도 10a는 본 발명에 의한 동력기의 포토센서 배치상태를 나타내는 구성도, 도 10b는 본 발명에 의한 동력기의 회전감지판의 인덱스홈을 나타내는 구성도, 도 11은 본 발명에 의한 장치의 개략적 회로구성을 나타내는 블록도, 도 12 내지 도 15는 본 발명에 의한 장치의 제어부에 대한 세부 회로도이다.
본 발명에 의하면 상기 제어부(300)의 포토센서(320)는 고정판(314) 상에 외부전자석(160)의 반경방향 위상차(φ)에 해당하는 간격으로 설치되고, 샤프트(110)에 연결되는 회전감지판(312)의 인덱스홈(316)에 의해 신호를 발생하는 기능을 수행한다. 상기 회전감지판(312)은 도 10b에 도시된 바와 같이 중심에는 샤프트(110)가 삽입되는 샤프트홀(123)과 키홈(112c)을 구비한다. 이때, 고정판(314)은 링형판(152)에 볼트에 의해 고정된다. 상기에서 전술한 구성처럼 위상차(φ)가 5.625°인 경우 64개 지점에서 위치를 검출하므로 고정판(314) 상에 64개의 포토센서(320)를 설치해야 하지만 설치공간이 협소해지는 문제를 해소하기 위해 32개의 포토센서(320)를 사용하며 32개의 포토센서(320)를 사용하기 위해 도 10b에 도시된 바와 같이 샤프트(110)와 연동하는 회전감지판(312)의 인덱스홈(316)을 180° 간격으로 2개소에 설치하는 것이 필요하다. 도 10a처럼, 부호 320-1에서 반시계 방향으로 부호 320-31까지 홀수 간격으로 16개의 포토센서(320)가 설치되고, 다시 부호 320-2에서 반시계 방향으로 부호 320-32까지 짝수 간격으로 16개의 포토센서(320)가 설치된다. 부호 320-1에서 신호가 검출된 후 샤프트(110)가 위상차(φ)인 5.625° 각도만큼 회전하면 부호 320-2에서 신호가 검출된다. 이에 따라, 샤프트(110)가 1/2 회전하는 동안 32개의 포토센서(320)에서 신호가 발생하여 외부전자석(160)이 홀수열 및 짝수열 64개의 위치 파악이 되고, 다시 나머지 1/2 회전하는 동안 32개의 포토센서(320)에서 신호가 발생되므로 홀수열 및 짝수열 64개의 위치 파악이 가능하다. 또한, 전자석 동력기(100)의 용량에 따라 포토센서(320)의 갯수를 다양하게 할 수 있다.
이때, 상기 전자석 동력기(100)의 회전 시작점은 도 6에 도시된 A1열의 내, 외부 전자석(130,160) 1번과 33번이 대응되는 중심선(CL)을 중심으로 도 10a에 도시된 포토센서(320) 1번의 중심과 도 10b의 한 쌍의 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)과 도 8에 도시된 중심 샤프트(110)의 키홈(112)의 중심과 수직선상으로 일치한 위치에 있다. 또한, 한쌍의 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)은 중심선(CL)에서 어긋난 위치에 형성되고, 상기 어긋난 위치만큼 감지끝점(E) 또한 뒤로 연장하여 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 포토센서(320)의 신호가 끊김없이 연속적으로 이어지도록 하고, 내, 외부전자석(130,160)이 일치하였을 때, 동시에 순차적으로 전류를 공급하기 위함이다. 그리고, 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)을 중심선(CL)에서 어긋나도록 형성한 것은 전자석 동력기(100)의 회전부(120)가 정방향이 아닌 역방향으로 회전하는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 이때, 상술한 감지시작점(S)와 감지끝점(E)은 인텍스홈(316)의 감지시작점(S)이 포토센서(320)의 중심점(CL)과 일치하였을 때, 감지를 시작하여 인텍스홈(316)의 감지끝점(E)과 일치하였을 때, 감지가 완료된다.
이와 같은 구성은 샤프트(110)가 1회전할 때, 각각의 내부 및 외부 전자석(130)(160)에 2번의 전원을 공급하도록 함으로써 회전속도를 높일 뿐만 아니라 토크를 향상시키고, 회전속도의 저하를 막는 효과가 있다.
한편, 도 10a는 샤프트(110)가 반시계 방향으로 회전할 경우에 대한 실시 예를 도시한 것으로, 상기 샤프트(110) 및 내부전자석(130)의 회전 위치에 대하여 정해진 알고리즘으로 구동을 제어한다. 인덱스홈(316) 2개와 마주치는 숫자 중 1개(높은 숫자)를 제외시켜 고정판(314)의 한쪽면에 설치되는 포토센서(320) 320-1부터 320-31까지의 홀수번호는 도 12 내지 도 15에서 J1부터 J31번에 해당하고, 반대편 한쪽면에 설치되는 포토센서(320) 320-2부터 320-32까지의 짝수번호는 도 12 내지 도 15의 J2부터 J32번에 해당한다.
본 발명에 의하면, 상기 제어부(300)는 포토센서(320)의 신호에 대응하여 각열의 전자석(130)(160)에 단계적으로 동시에 통전하여 샤프트(110)가 1회전시 2사이클 순차제어를 수행하되, 각 단계에서 드라이버IC(350)와 IGBT(360)를 개재하여 DC 전원공급부(220)의 전원을 인가하는 기능을 수행한다. 도 11에서, 제어부(300)는 내부전자석(130)을 제어하기 위한 제1제어부로 구성되고, 외부전자석(160)을 제어하기 위한 제2제어부로 구성된다. 그리고 드라이버IC(350) 외에 IGBT(절연 게이트 양극성 트랜지스터; Insulated gate bipolar transistor)가 포함된다. 개략적으로 도 11과 도 12 내지 도 15를 연계하여 설명하면, 대부분의 IGBT(Q1 내지 Q8)는 외부전자석(160)에 전원을 공급하도록 연결되는 반면 2개의 IGBT(Q9, Q10)는 내부전자석(130)에 전원을 공급하도록 연결된다. 미설명 부호 225는 도 12 내지 도 15의 회로도에 안정적인 12V를 제공하는 DC정전압부이고, 부호 215는 스타트모터(210)의 기동전후 연결을 단속하기 위한 마그네트 클러치(215)이다.
하기의 [표 2]를 이용하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명하는 바, 전술한 도 5 및 도 6에 의한 구성을 기반으로 한다.
[표 1]과 연계하여 설명하면, 제1그룹 내지 제8그룹의 좌측칸으로 각각 4개씩 구분되는 숫자가 포토센서(320) 번호이다. 각 포토센서(320) J1번, J9번, J17번, J25번에서 신호가 발생하면 A1, A2, A3, A4, A5열의 외부전자석(160) 1번, 9번, 17번, 25번, 33번, 41번, 49번, 57번에 전류가 동시에 공급되고, 각 포토센서(320) J2번, J10번, J18번, J26번에서 신호가 발생하면 B1, B2, B3, B4, B5열의 외부전자석(160) 2번, 10번, 18번, 26번, 34번, 42번, 50번, 58번에 전류가 동시에 공급됨을 알 수 있다.
본 발명에 따른 상기 제어부(300)는 제1그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 1, 9, 17번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제1단계와, 제2그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 2, 10, 18번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제2단계와, 제3그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 3, 11, 19번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제3단계와, 제4그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 4, 12, 20번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제4단계와, 제5그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 5, 13, 21번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제5단계와, 제6그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 6, 14, 22번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제6단계와, 제7그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 홀수열 중 7, 15, 23번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제7단계와, 제8그룹의 포토센서(320)에서 신호가 발생하면 짝수열 중 8, 16, 24번, … 위치의 외부전자석(160)을 작동하는 제8단계; 등을 시컨스로 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제어부(300)에서 홀수번 포토센서(320)는 일측 경로 상에서 드라이버IC(350) U9번과 IGBT(360) Q9번을 거쳐 내부전자석(130) 홀수열에 동시에 전원을 공급하도록 연결되고, 짝수번 포토센서(320)는 타측 경로 상에서 드라이버IC(350) U10번과 IGBT(360) Q10번을 거쳐 내부전자석(130) 짝수열에 동시에 공급하도록 연결된다.
물론 이는 도 5 및 도 6에 의한 구성을 기반으로 하므로 전자석(130)(160)의 설치 수량에 따라 동일한 방식으로 변동된다.
이에 따라, 상기 전자석 동력기(100)의 다수 개의 포토센서(320)에서 회전을 감지하여 각 위치에 해당하는 내부전자석(130) 및 외부전자석(160)에 전류를 입력되도록 제어신호를 발생하고, 상기 제어신호에 의하여 해당하는 위치에 있는 내부 및 외부 전자석에 전류가 동시에 입력됨으로써 자기장(척력)을 형성하여 내부전자석(130) 및 샤프트(110)를 회전시키되 더 강하게 회전시키거나 회전속도를 유지되도록 한다. 이때, 상기 각 전자석(130)(160)에 입력되는 전류 크기는 내부 및 외부전자석(130,160)의 코일의 굵기와 철심(162)에 코일을 감는 횟수에 따라 자력의 세기가 달라지고, 제어부(300)의 알고리즘에 따라 인가되도록 한다.
도 12 내지 도 15에서, 각각의 단자(J1 내지 J32)는 포토센서(320)에 연결하는 부분이며, DC 전원공급부(220)(일실시 예로 12V 및 24V를 도시하였으나 이보다 높게 1200V까지 구성할 수도 있음)로부터 공급된 전류는 IGBT(Q1 내지 Q10)를 통하여 내부 전자석(130) 및 외부 전자석(160)으로 순차적으로 통전하여 입력된다. 또한, 부호 IN1 내지 IN8은 제1그룹 내지 제8그룹을 표시한 것이며, 드라이버IC(350) U1번에서 U8번과 IGBT(360) Q1번에서 Q8번을 거쳐 통전한 전류를 외부전자석(160) 홀수열과 짝수열에 순차적으로 공급한다. 이러한 기능은 제2제어부에서 담당한다. 제1제어부는 IN9번에 홀수열 그룹의 신호가 발생할 때 부호 M1부터 부호 M31번의 홀수 신호를 IN9번에 동시에 보내어 드라이버IC(350) U9번과 IGBT(360) Q9번을 거쳐 내부전자석(130) 홀수열에 동시에 전원을 공급하고, IN10번은 짝수열 그룹의 신호가 발생할 때 부호 M2번부터 M32번의 짝수 신호를 동시에 보내어 드라이버IC(350) U10번과 IGBT(360) Q10번을 거쳐 통전한 전류를 내부전자석(130) 짝수열에 동시에 공급한다. 한편, 드라이버IC(350)의 구동을 위해 10개의 드라이버IC 각각의 개별 전원공급부(355)가 부호 T1번 내지 T10번으로 표시되고, 제어부에 DC 12V의 전원을 공급하는 DC정전압부(225)가 부호 U19로 표시된다.
이때, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 D30~D127번은 LED(luminescent diode)이고, 각각의 포토센서(320) J1~J32번이 감지 신호를 보낼 때, LED(D30~D127)가 순차적으로 점등된다. 이는, 제어부(300)에서 포토센서(320)의 작동을 확인하기 위하여 형성되었다. 이때, 도 14에 미설명된 U11 및 U12는 드라이버IC버퍼이며 이러한 드라이버IC버퍼(U11,U12)는 제어부(300)에서 오는 신호를 증폭시켜 순차적으로 드라이버IC(350)를 구동시키는 역할을 수행한다. 또한, 도 15에 미설명된 U17은 스위칭IC(SMPS)이며 이러한 스위칭IC(U17)는 신호에 의해 드라이버IC(350)의 개별 전원공급부(T1~T10)를 ON, OFF 시키는 역할을 수행한다.
전체적 작동에 있어서, 자동차의 동력발생장치 키와 같은 전원 입력스위치(미도시)의 전원 온(ON) 상태가 되면, 상기 DC 전원공급부(220)의 전원이 상기 스타트모터(210) 및 제어부(300)에 인가된다. 이후에 샤프트(110)가 회전하는 동안 상기의 표와 같은 순차적인 제어가 수행되는데, 도 6a 및 도 6b에서 하나의 내부전자석(130)이 각각의 홀수열 4칸씩 4단계(한칸의 위상차 11.25°) , 짝수열 4칸씩 4단계(한칸의 위상차 11.25°)로 샤프트(110)의 반회전시 1사이클로 이루어지되, 샤프트(110)가 1회전을 마치면 2사이클이 이루어 진다. 샤프트(110)의 최초의 위치에서 부호 320-1의 포토센서(J1)가 신호를 발생하면 홀수열에 있는 1, 9, 17, 25, 33, 41, 49, 57번 위치의 외부전자석(160)을 모두 온하는 동시에 홀수열 내부전자석(130)에 동시에 전원을 공급한다. 다음으로 샤프트(110)가 위상차 5.625°를 회전하여 부호 320-2의 포토센서(J2)가 신호를 발생하면 짝수열에 있는 2, 10, 18, 26, 34, 42, 50, 58번 위치의 외부전자석(160)을 모두 온하는 동시에 짝수열 내부전자석(130)에 동시에 전원을 공급하여 회전을 이어간다. 이와 같은 방식으로 부호 320-8의 포토센서(J8)가 신호를 발생하는 8칸(홀수열4칸,짝수열4칸이 각각 1단계)을 거치면 샤프트(110)는 위상차(φ) 5.625°의 8배인 45°를 회전한다. 이후에는 상기한 순차제어를 반복함에 따라 총 64칸(4단계)를 거치거나 또는, 32칸(8단계)로 하되, 홀수열 16칸(4단계), 짝수열 16칸(4단계)을 거치면서 샤프트(110)의 1/2회전이 완료되어 1싸이클이 이루어지고, 상기 사프트(110)가 1회전이 완료되면 2사이클이 이루어지게 된다. 물론 이는 도 5 및 도 6에 의한 구성을 기반으로 하는 것이므로 전자석(130)(160)의 수량이 달라지면 시컨스가 변화하고 이를 제어부(300)에 입력하여야 한다. 이때, 전자석 동력기(100)가 일정 RPM이 되면 스타트모터(210)의 전원을 OFF 시키게 된다.
이때, 본 발명의 상기 제어부(300)는 전자석(130)(160)에 연결되는 드라이버IC(350)와 출력단 IGBT와 함께 역기전류를 방지하는 다이오드(365)를 사용한다. IGBT는 고전류 전자석(130)(160)에 대비한 것으로 안정적인 출력 상태를 유지하는데 유리하다. 다이오드(365)는 전자석(130)(160)에서 발생하는 역기전력을 차단하는 것으로 회로손상 및 오작동을 방지하는데 유리하다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 제어부(300)의 DC 전원공급부(220)는 DC12∼1200V 범위의 전원을 제공한다. 이것은 전자석(130)(160)의 수량 및 세기에 따라 동력용량이 증감되는 것을 고려함이다.
한편, 상기 스타트모터(210)는 전자석 동력기(100)를 적어도 200∼1000 rpm의 범위 정도로 구동시킬 수 있도록 구성함이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에 따른 전자석을 이용한 동력발생 장치는 이동식 소형발전기를 포함한 발전기, 일반차량이나 골프카와 같은 전기자동차, 이동식 소형콤프레셔를 포함한 에어콤프, 가정용이나 공업용 전원 공급장치, 소형 발전소용 발전기, 가로등이나 통신시설 또는 등대나 전동지게차 등의 전력 공급장치 등에 적용될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 장치의 동력기 골격을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 동력기에서 회전부의 골격을 나타내는 사시도,
도 3은 도 1의 회전부의 방사형판의 다양한 실시예를 나타내는 구성도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 동력기에서 고정부의 골격을 나타내는 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 전자석의 배치 상태를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 의한 동력기의 전자석을 확대하여 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명에 의한 동력기 회전부의 샤프트를 나타내는 사시도,
도 9는 본 발명에 의한 브러쉬 전원 연결부를 분해하여 나타내는 사시도,
도 10a은 본 발명에 의한 동력기의 포토센서 배치상태를 나타내는 구성도,
도 10b는 본 발명에 의한 동력기의 회전감지판의 인덱스홈을 나타내는 구성도,
도 11은 본 발명에 의한 장치의 개략적 회로구성을 나타내는 블록도,
도 12 내지 도 15는 본 발명에 의한 장치의 제어부에 대한 세부 회로도이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
100: 동력기 110: 샤프트
111: 베어링 112,112a,112b,112c: 키홈
113: 베어링턱 115: 배선구
120: 회전부 122: 방사형판
125: 내부지지대 126: 배선홀
127: 고정볼트홀 128: 키홀
130: 내부전자석 132, 162: 철심
138,168: 키 150: 고정부
152: 링형판 152c: 볼트홀
155: 외부지지대 160: 외부전자석
170: 전원 연결부 172: 구리브러쉬
176: 카본브러쉬 178: 홀더
179: 홀더고정홈 200: 보조기
210: 스타트모터 220: DC 전원공급부
240: 알터네이터 250: 동력전달기어
300: 제어부 312: 회전감지판
314: 고정판 320: 포토센서
350: 드라이버IC 360: IGBT
A1∼A5: 홀수열 B1∼B5: 짝수열
S: 감지시작점 E: 감지끝점
도 2는 본 발명에 의한 동력기에서 회전부의 골격을 나타내는 사시도,
도 3은 도 1의 회전부의 방사형판의 다양한 실시예를 나타내는 구성도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 동력기에서 고정부의 골격을 나타내는 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 전자석의 배치 상태를 나타내는 구성도,
도 7은 본 발명에 의한 동력기의 전자석을 확대하여 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명에 의한 동력기 회전부의 샤프트를 나타내는 사시도,
도 9는 본 발명에 의한 브러쉬 전원 연결부를 분해하여 나타내는 사시도,
도 10a은 본 발명에 의한 동력기의 포토센서 배치상태를 나타내는 구성도,
도 10b는 본 발명에 의한 동력기의 회전감지판의 인덱스홈을 나타내는 구성도,
도 11은 본 발명에 의한 장치의 개략적 회로구성을 나타내는 블록도,
도 12 내지 도 15는 본 발명에 의한 장치의 제어부에 대한 세부 회로도이다.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *
100: 동력기 110: 샤프트
111: 베어링 112,112a,112b,112c: 키홈
113: 베어링턱 115: 배선구
120: 회전부 122: 방사형판
125: 내부지지대 126: 배선홀
127: 고정볼트홀 128: 키홀
130: 내부전자석 132, 162: 철심
138,168: 키 150: 고정부
152: 링형판 152c: 볼트홀
155: 외부지지대 160: 외부전자석
170: 전원 연결부 172: 구리브러쉬
176: 카본브러쉬 178: 홀더
179: 홀더고정홈 200: 보조기
210: 스타트모터 220: DC 전원공급부
240: 알터네이터 250: 동력전달기어
300: 제어부 312: 회전감지판
314: 고정판 320: 포토센서
350: 드라이버IC 360: IGBT
A1∼A5: 홀수열 B1∼B5: 짝수열
S: 감지시작점 E: 감지끝점
Claims (17)
- 샤프트(110) 상에 다수의 내부전자석(130)을 배치하여 회전부(120)를 구성하고, 회전부(120)의 외측으로 다수의 외부전자석(160)을 배치하여 고정부(150)를 구성하는 동력기(100);상기 동력기(100)를 초기 기동하기 위한 스타트모터(210)를 구비하는 보조기(200); 및상기 회전부(120)의 회전 위치를 포토센서(320)로 검출하여 대응된 위치의 전자석(130)(160)에 통전하는 제어부(300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)의 샤프트(110)는 전선을 수용하기 위한 배선구(115), 키홈(112), 중심턱(117), 볼트산(118)을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)의 회전부(120)는 방사형판(122)의 외주면에 고정되는 내부지지대(125) 상에 내부전자석(130)을 균일 간격으로 배치하고, 상기 동력기(100)의 고정부(150)는 링형판(152)의 외주면에 고정되는 외부지지대(155) 상에 외부전자 석(160)을 균일 간격으로 배치한 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 동력기(100)의 고정부(150)는 축방향으로 홀수열의 외부전자석(160)과 짝수열의 외부전자석(160)을 교호로 일정한 위상차(φ)로 배치하되, 상기 위상차(φ)는 반경방향의 피치각도의 1/2로 유지하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)는 내부전자석(130)과 외부전자석(160)의 간격을 0.3∼15㎜ 범위로 구성하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)는 내부전자석(130)과 외부전자석(160)에서 대응하는 철심(132)(162)의 끝단을 넓고 굴곡지게 형성하고, 키(138)와 볼트(180)를 이용하여 고정하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)는 구리브러쉬(172)와 카본브러쉬(176)를 대응시킨 전원 연 결부(170)를 개재하여 내부전자석(130)에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)의 내부지지대(125), 외부지지대(155)는 자력에 영향을 주지 않고 전류가 잘 통하는 소재를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)의 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 내부전자석(130)은 반경방향으로 4, 8, 16, 32개소 중 하나의 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 동력기(100)의 전자석(130)(160)은 축방향으로 4∼50열에 걸쳐 반복되는 구조로서, 각열의 외부전자석(160)은 반경방향으로 16, 32, 64, 128, 256개소 중 하나의 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 보조기(200)의 스타트모터(210)는 DC 모터인 것을 특징으로 하는 전자 석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제어부(300)의 포토센서(320)는 고정판(314) 상에 외부전자석(160)의 반경방향 위상차(φ)에 해당하는 간격으로 설치되고, 샤프트(110)에 연결되는 회전감지판(312)의 한쌍의 인덱스홈(316)에 의해 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제어부(300)는 포토센서(320)의 신호에 대응하여 각열의 전자석(130)(160)에 단계적으로 동시에 통전하여 샤프트(110)가 1회전시 2사이클 순차제어를 수행하되, 각 단계에서 드라이버IC(350)와 IGBT(360)를 개재하여 DC 전원공급부(220)의 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제어부(300)는 전자석(130)(160)에 연결되는 드라이버IC(350)와 출력단에 IGBT(360)와 함께 역기전력을 방지하는 다이오드(365)를 사용하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 제어부(300)의 DC 전원공급부(220)는 DC12∼1200V 범위의 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 전자석을 이용한 동력발생 장치.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090126180A KR20090126180A (ko) | 2009-12-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090043283A KR100934773B1 (ko) | 2008-06-03 | 2009-05-18 | 전자석을 이용한 동력발생 장치 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100934773B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106130265A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-11-16 | 长沙领杰智能科技有限公司 | 一种混合式直流电机系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998002302A1 (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-22 | Fiona Mackenzie | Peel-open package and method of making same |
| KR980006741A (ko) * | 1997-10-21 | 1998-03-30 | 류성춘 | 자석 동력 발전기(Magetic Motor generator) |
| KR20070082819A (ko) * | 2006-02-18 | 2007-08-22 | 심영숙 | 초효율 전동발전장치 |
-
2009
- 2009-05-18 KR KR1020090043283A patent/KR100934773B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998002302A1 (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-22 | Fiona Mackenzie | Peel-open package and method of making same |
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| KR20070082819A (ko) * | 2006-02-18 | 2007-08-22 | 심영숙 | 초효율 전동발전장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106130265A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-11-16 | 长沙领杰智能科技有限公司 | 一种混合式直流电机系统 |
| CN106130265B (zh) * | 2016-05-18 | 2019-06-18 | 长沙领杰智能科技有限公司 | 一种混合式直流电机系统 |
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|---|---|
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