KR102554068B1 - Rotational Energy Conversion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전 에너지 변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전력을 필요로 하는 모든 기계, 구조에 설치되어 회전자계로부터 발생하는 척력을 이용하여 출력되는 회전력을 로그형태에 가까운 방식으로 변환시켜 높은 회전력을 제공하는 회전 에너지 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotational energy conversion device, and more particularly, is installed in all machines and structures that require rotational force, and converts the outputted rotational force in a logarithmic manner using a repulsive force generated from a rotating magnetic field to achieve high rotational power. It relates to a rotational energy converter that provides.
Description
본 발명은 회전 에너지 변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전력을 필요로 하는 모든 기계, 구조에 설치되어 회전자계로부터 발생하는 척력을 이용하여 출력되는 회전력을 로그형태에 가까운 방식으로 변환시켜 효율적인 회전력을 제공하는 회전 에너지 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rotational energy conversion device, and more particularly, is installed in all machines and structures that require rotational force, and converts the outputted rotational force in a logarithmic manner using a repulsive force generated from a rotating magnetic field to provide efficient rotational power. It relates to a rotational energy converter that provides.
일반적으로 발전기를 포함하는 각종 회전장치는 전기, 수력, 풍력, 화석 및 핵 등의 연료 및 에너지를 통해 회전작동에 필요한 동력을 전달하여 발생한 회전력을 통해 에너지를 발전 및 생산하거나 운송수단, 비행체의 동력 등으로 다양한 환경적 요소에 맞춰 필수적으로 사용하고 있다.In general, various rotating devices including generators transmit the power required for rotational operation through fuel and energy such as electricity, hydroelectric power, wind power, fossil fuel, and nuclear power, and generate and produce energy through the generated rotational force or power of vehicles and aircraft. It is used as a necessity in accordance with various environmental factors.
근래에 와서는 지구 온난화 방지를 위해 탄소중립정책이 세계적으로 시행되고 있어 탄소배출을 규제하고 있다.In recent years, carbon neutrality policies have been implemented worldwide to prevent global warming, thereby regulating carbon emissions.
이에 따라, 친환경 에너지를 이용하는 운송수단, 비행수단과 드론, 선박 및 항공우주 등 운송 및 에너지 관련분야에 적용할 수 있는 다양한 기술이 필요하다.Accordingly, various technologies that can be applied to transportation and energy-related fields such as transportation means using eco-friendly energy, flight means and drones, ships and aerospace are required.
이러한 관련분야에서 에너지 및 동력을 발생하기 위해 필수적으로 회전장치가 설치되어 회전력을 통해 동력 발생 및 전달하거나 에너지를 생산하고 있다.In order to generate energy and power in these related fields, a rotating device is essentially installed to generate and transmit power or produce energy through rotational force.
따라서 회전력의 전달시 다양한 방식을 통해 회전력을 효율적으로 사용할 수 있는 기술이 개발되고 있다.Therefore, technologies capable of efficiently using the rotational force through various methods are being developed when transmitting the rotational force.
이러한 기술로는, 회전력의 전달시 낭비되는 에너지를 효율적으로 사용할 수 있는 자가발전, 회생제동 등의 기술과 회전력을 증폭시켜 에너지를 절약하는 증폭장치 등의 기술이 개발되고 있다.As such technologies, technologies such as self-power generation and regenerative braking that can efficiently use energy wasted during transmission of rotational force and technologies such as amplification devices that save energy by amplifying rotational force have been developed.
이때, 증폭장치는 영구자석과 전자석을 통해 전기를 방생시켜 구동에너지로 이용할 수 있도록 이루어진다.At this time, the amplification device is made to generate electricity through a permanent magnet and an electromagnet to be used as driving energy.
이러한 종래기술로, 한국등록특허 "자력을 이용한 동력증폭장치"가 제시된 바 있다.As such a prior art, a Korean registered patent "power amplification device using magnetic force" has been proposed.
종래기술은, 동력원(POWER SOURCE)으로부터 전달되는 회전력을 외부의 특정의 장치로 전달하기 위한 것으로서, 자력에 의한 힘을 다발적으로 이용하여 외부로 출력되는 출력을 향상시키는 동시에 동력원의 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하는 특징이 있는 자력을 이용한 동력증폭장치에 관한 것이다.The prior art is for transferring rotational force transmitted from a power source to a specific external device, and by using force due to magnetic force multiple times to improve output output to the outside and at the same time reduce energy consumption of the power source. It relates to a power amplifier using magnetic force, which has a characteristic that enables
즉, 종래기술은, 편심 회전에 의해 자성체 간에 접근과 멀어짐이 다발적으로 작용하여 자력에 의해 출력회전체의 회전력을 대폭 높임으로써, 출력축으로 출력되는 동력을 증폭시킬 수 있다.That is, in the prior art, the power output to the output shaft can be amplified by greatly increasing the rotational force of the output rotational body by magnetic force due to the frequent approach and distance between magnetic bodies due to eccentric rotation.
하지만, 종래기술은 동력원을 통해 구동회전체가 편심회전하여 출력회전체를 회전시킴에 따라 증폭되는 에너지가 한계가 있으며, 출력회전체에 가해지는 마찰 및 하중이 큰 경우 원활한 회전이 어려운 문제가 있다.However, in the prior art, there is a limit to the energy amplified as the drive rotating body rotates eccentrically through the power source to rotate the output rotating body, and smooth rotation is difficult when the friction and load applied to the output rotating body are large.
또한, 회전방향을 변경할 수 없어 다양한 기계장치, 동력장치 및 운송장치 등 사용이 제한된다.In addition, since the direction of rotation cannot be changed, the use of various mechanical devices, power devices, and transportation devices is limited.
그리고 다수개의 구동회전체에 동력원의 동력을 전달하고 있어 부피가 증가되어 설치제약이 많이 발생하고, 동력원의 동력을 구동회전체에 전달시 에너지 손실이 발생하는 문제가 있다.In addition, since the power of the power source is transmitted to a plurality of driving rotating bodies, the volume is increased, resulting in a lot of installation restrictions, and there is a problem in that energy loss occurs when the power of the power source is transmitted to the driving rotating body.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 회전력을 통해 출력을 발생시키는 산업기계, 운송수단, 드론 등 다양한 장치에 설치하여 발생되는 출력을 변환시킬 수 있는 회전 에너지 변환장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, to provide a rotational energy conversion device capable of converting the output generated by installing in various devices such as industrial machines, vehicles, drones, etc. that generate output through rotational force there is
본 발명의 또 다른 목적은, 변환된 출력을 통해 회전속도를 효율적으로 유지시키거나, 변환된 에너지를 저장하여 다양하게 사용할 수 있는 회전 에너지 변환장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a rotational energy converter that can efficiently maintain rotational speed through converted output or store converted energy and use it in various ways.
본 발명의 또 다른 목적은, 출력을 변환시켜 효율적인 출력을 유지할 수 있어 사용되는 에너지를 절약하고, 동력원의 출력을 다양한 효율적인 설계를 통해 폭 넓게 사용할 수 있는 회전 에너지 변환장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to convert the output to maintain an efficient output to save energy used, power source output The aim is to provide a rotational energy converter that can be widely used through a variety of efficient designs.
본 발명의 또 다른 목적은 직경, 개수 등을 사용목적에 맞춰 다양하게 설계하여 변환되는 출력을 제어 및 조절할 수 있는 회전 에너지 변환장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a rotary energy converter capable of controlling and adjusting the converted output by designing various diameters, numbers, etc. according to the purpose of use.
본 발명의 또 다른 목적은, 좁은 공간에서 출력을 변환시켜 다양한 기계요소에 효율적으로 적용할 수 있는 회전 에너지 변환장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a rotational energy converter that can convert output in a narrow space and efficiently apply it to various mechanical elements.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 회전력의 발생하는 회전축에 결합되어 척력을 통해 회전력을 변환시키는 회전 에너지 변환장치에 있어서, 상기 회전축에 형성되는 중심자석과, 상기 중심자석과 반대되는 자성에 의해 상기 중심자석의 외주면에 밀착되며, 상기 중심자석의 회전력에 의해 회전하여 발생하는 척력을 통해 회전력을 변환시키는 서브자석으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a rotational energy conversion device coupled to a rotational shaft generating rotational force and converting rotational force through a repulsive force, a center magnet formed on the rotational shaft, and a magnet opposite to the center magnet It is characterized in that it is made of a sub-magnet that is in close contact with the outer circumferential surface of the central magnet and converts the rotational force through a repulsive force generated by rotation by the rotational force of the central magnet.
상기 서브자석은, 상기 중심자석의 외주면에 일정한 간격으로 다수개 배치되어 회전력에 의해 발생하는 척력이 상기 중심자석의 회전력을 변환시키며, 인접한 상기 서브자석과 상기 서브자석 간의 발생하는 척력을 통해 수직항력 및 구름마찰력에 의한 손실을 줄일 수 있는 것이 바람직하다.A plurality of sub-magnets are arranged at regular intervals on the outer circumferential surface of the central magnet so that the repulsive force generated by the rotational force It is preferable to reduce losses due to normal drag and rolling friction by converting the rotational force of the central magnet and repulsive force generated between the adjacent sub-magnets and the sub-magnets.
상기 서브자석은,The sub-magnet,
상기 중심자석과 동일한 직경 또는 작은 직경으로 이루어지는 것이 바람직하다.It is preferable to have the same diameter as the central magnet or a smaller diameter.
상기 중심자석과 동일한 자성을 가지며, 상기 서브자석의 외주면에 밀착되는 링 형태로 배치되고 상기 서브자석의 회전력을 전달받아 상기 중심자석의 중심을 기준으로 회전하여 척력을 발생시키는 제1가속자석과, 상기 서브자석과 동일한 자성을 가지며, 상기 제1가속자석의 외주면에 밀착되도록 배치되어 상기 제1가속자석의 회전력을 전달받아 회전하여 척력을 발생시키는 제2가속자석으로 이루어지는 것이 바람직하다.A first accelerating magnet having the same magnetism as that of the central magnet, disposed in a ring shape in close contact with the outer circumferential surface of the sub-magnet, receiving rotational force of the sub-magnet and generating a repulsive force by rotating about the center of the central magnet; It is preferable to include a second acceleration magnet that has the same magnetism as the sub-magnet and is placed in close contact with the outer circumferential surface of the first acceleration magnet to generate a repulsive force by receiving rotational force of the first acceleration magnet and rotating.
상기 회전축에 회전력을 전달하는 동력원이 설치된 지지케이스와, 상기 중심자석의 외주면에 링 형상으로 배치되며, 내부에는 일정한 간격으로 이격되어 상기 서브자석이 회전가능하게 설치되는 다수개의 제1삽입홈이 형성된 제1회전케이스와, 상기 제1회전케이스의 외주면에 회전가능하도록 링 형상으로 배치되며, 내부에 상기 제1가속자석이 설치되는 제2삽입홈이 형성되어 상기 제1회전케이스 외주면에서 링형태로 회전하는 제2회전케이스와, 상기 제2회전케이스의 외주면에 회전가능하도록 링 형상으로 배치되며, 내부에는 일정한 간격으로 이격되어 상기 제2가속자석이 회전가능하게 설치되는 다수개의 제3삽입홈이 형성된 제3회전케이스로 이루어지는 것이 바람직하다.A support case in which a power source for transmitting rotational force to the rotating shaft is installed, and a plurality of first insertion grooves arranged in a ring shape on the outer circumferential surface of the central magnet and spaced apart at regular intervals therein, into which the sub-magnets are rotatably installed, are formed. A first rotating case and a second insertion groove are formed on the outer circumferential surface of the first rotating case in a ring shape so as to be rotatable, and the first accelerating magnet is installed therein, forming a ring shape on the outer circumferential surface of the first rotating case. A rotating second rotating case, and a plurality of third insertion grooves arranged in a ring shape to be rotatable on an outer circumferential surface of the second rotating case, spaced apart at regular intervals, and into which the second acceleration magnets are rotatably installed. It is preferable to consist of a formed third rotation case.
본 발명에 따른 회전 에너지 변환장치에 따르면, 회전력을 전달받은 중심자석과 서브자석이 회전시 발생되는 척력을 통해 회전력을 변환시켜, 회전속도의 효율적인 유지와 변환된 회전력의 에너지를 저장하여 다양하게 사용할 수 있는 효과가 있다.According to the rotational energy converter according to the present invention, the rotational force is converted through the repulsive force generated when the central magnet and the sub-magnet receiving the rotational force rotate, efficiently maintaining the rotational speed and storing the energy of the converted rotational force to be used in various ways. There are possible effects.
본 발명에 따르면, 회전력을 변환시킬 수 있어 효율적인 회전력의 유지를 통해 출력을 발생하는 산업기계, 운송수단, 드론 등 다양한 장치 및 기계에 용이하게 적용하여 적은 에너지로 높은 효율을 유지시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since rotational force can be converted, it has the advantage of maintaining high efficiency with little energy by easily applying it to various devices and machines such as industrial machines, vehicles, and drones that generate output through efficient maintenance of rotational force. there is.
본 발명에 따르면, 회전축의 외주면에 간편하게 설치하는 구성을 통해 공간을 효율적으로 사용하여, 부피 및 설계를 통해 설치공간을 효율적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage in that the installation space can be efficiently used through the volume and design by efficiently using the space through a configuration that is easily installed on the outer circumferential surface of the rotating shaft.
본 발명에 따르면, 중심자석과 서브자석의 직경비율 및 개수를 통해 변환되는 에너지를 제어 및 조절하여 사용용도 및 목적에 맞춰 효율적인 변환효과를 가질 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect of having an efficient conversion effect according to the use and purpose by controlling and adjusting the energy converted through the diameter ratio and number of the central magnet and the sub-magnet.
본 발명에 따르면, 동력원에서 발생되는 출력을 변환시켜 효율적으로 출력을 유지할 수 있어 사용되는 에너지를 절약하고, 필요 출력보다 낮은 동력원을 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, There is an advantage in that energy can be saved by efficiently maintaining the output by converting the output generated from the power source, and cost can be reduced by using a power source lower than the required output.
본 발명에 따르면, 출력을 변환시킬 수 있어 사용되는 에너지를 절약하고, 한정된 용량을 공급하는 배터리 등을 통해 동력공급시 장기간 사용할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, It has the advantage of being able to convert the output, which saves energy, and can be used for a long time when power is supplied through a battery that supplies a limited capacity.
본 발명의 또 다른 목적은 제1 및 제2 가속자석과 같은 구조적인 배치를 통해 중심자석에 전달되는 척력을 변환시켜 에너지를 효율적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.Another object of the present invention is to have an effect of efficiently maintaining energy by converting a repulsive force transmitted to a central magnet through a structural arrangement such as first and second accelerating magnets.
도 1은 본 발명에 따른 회전 에너지 변환장치를 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 정지상태의 중심자석과 서브자석 사이에 작용하는 힘을 나타낸 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 회전상태의 중심자석과 서브자석 사이에 작용하는 힘을 나타낸 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 회전수에 따른 회전속도의 변환상태를 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 서브자석의 다수개 배치된 상태를 도시한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 서브자석과 서브자석 사이의 수직항력과 구름마찰력을 나타낸 개념도,
도 7은 본 발명에 따른 서브자석의 크기에 따른 다수개 배치된 상태를 도시한 개념도,
도 8은 본 발명에 따른 중심자석과 서브자석 간의 지름비율에 따른 속도 및 에너지 비율을 도시한 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 중심자석과 서브자석의 지름 비율 및 개수에 따른 에너지 비율을 도시한 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 제1 및 제2 가속자석을 도시한 개념도,
도 11은 본 발명에 따른 케이스를 도시한 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 케이스에 각 자석이 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 실 제품을 도시한 사진,
도 14는 본 발명에 따른 케이스에 설치된 자석의 회전상태를 도시한 작동도이다.1 is a conceptual diagram showing a rotational energy converter according to the present invention;
2 is a conceptual diagram showing the force acting between the central magnet and the sub-magnet in a stationary state according to the present invention;
3 is a conceptual diagram showing the force acting between the central magnet and the sub-magnet in a rotating state according to the present invention;
4 is a graph showing the conversion state of the rotation speed according to the number of rotations according to the present invention;
5 is a conceptual diagram showing a state in which a plurality of sub-magnets are arranged according to the present invention;
6 is a conceptual diagram showing normal force and rolling friction between sub-magnets according to the present invention;
7 is a conceptual diagram showing a state in which a plurality of sub-magnets are arranged according to the size of the present invention;
8 is a graph showing the speed and energy ratio according to the diameter ratio between the central magnet and the sub-magnet according to the present invention;
9 is a graph showing the energy ratio according to the diameter ratio and number of the center magnet and the sub-magnet according to the present invention;
10 is a conceptual diagram showing first and second accelerating magnets according to the present invention;
11 is a perspective view showing a case according to the present invention;
12 is a cross-sectional view showing a state in which each magnet is installed in a case according to the present invention;
13 is a photograph showing a seal product according to the present invention;
14 is an operation diagram showing a rotational state of a magnet installed in a case according to the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 회전 에너지 변환장치에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a rotational energy converter according to the present invention will be described in detail along with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 회전 에너지 변환장치를 도시한 개념도이며, 도 2는 본 발명에 따른 정지상태의 중심자석과 서브자석 사이에 작용하는 힘을 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회전상태의 중심자석과 서브자석 사이에 작용하는 힘을 나타낸 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 회전수에 따른 회전속도의 변환상태를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 서브자석의 다수개 배치된 상태를 도시한 개념도이며, 도 6은 본 발명에 따른 서브자석과 서브자석 사이의 수직항력과 구름마찰력을 나타낸 개념도이고, 도 7은 본 발명에 따른 서브자석의 크기에 따른 다수개 배치된 상태를 도시한 개념도이며, 도 8은 본 발명에 따른 중심자석과 서브자석 간의 지름 비율에 따른 속도 및 에너지 비율을 도시한 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른 중심자석과 서브자석의 지름 비율 및 개수에 따른 에너지 비율을 도시한 그래프이며, 도 10은 본 발명에 따른 제1 및 제2 가속자석을 도시한 개념도이고, 도 11은 본 발명에 따른 케이스를 도시한 사시도이며, 도 12는 본 발명에 따른 케이스에 각 자석이 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도 13은 본 발명에 따른 실 제품을 도시한 사진이며, 도 14는 본 발명에 따른 케이스에 설치된 자석의 회전상태를 도시한 작동도이다.1 is a conceptual diagram showing a rotational energy conversion device according to the present invention, FIG. 2 is a conceptual diagram showing a force acting between a central magnet and a sub-magnet in a stationary state according to the present invention, and FIG. 3 is a rotation according to the present invention It is a conceptual diagram showing the force acting between the central magnet and the sub-magnet in the state, Figure 4 is a graph showing the conversion state of the rotational speed according to the number of rotations according to the present invention, Figure 5 is a plurality of sub-magnets according to the
도 1 내지 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명은 회전 에너지 변환장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전력을 필요로 하는 모든 기계, 구조에 설치되어 회전자계로부터 발생하는 척력을 이용하여 출력되는 회전력을 로그형태에 가까운 방식으로 변환시켜 효율적인 회전력을 유지하는 회전 에너지 변환장치에 관한 것이다.As shown in FIGS. 1 to 14, the present invention relates to a rotational energy converter, and more particularly, to a rotational energy converter installed in all machines and structures requiring rotational force to generate rotational force output using a repulsive force generated from a rotating magnetic field. It relates to a rotational energy converter that maintains an efficient rotational force by converting it in a logarithmic manner.
이를 위해 본 발명은 회전력의 발생하는 회전축(1)에 결합되어 척력을 통해 회전력을 변환시킬 수 있도록 중심자석(10)과 서브자석(20)으로 구성된다.To this end, the present invention is composed of a
상기 중심자석(10)은 상기 회전축(1)에 형성된다.The
상기 서브자석(20)은 상기 중심자석(10)과 반대되는 자성에 의해 상기 중심자석(10)의 외주면에 밀착되며, 상기 중심자석(10)의 회전력에 의해 회전하여 발생하는 척력을 통해 회전력을 효율적으로 유지한다.The
따라서 상기 중심자석(10)은 상기 회전축(1)의 둘레에 원통형상으로 결합된다.Therefore, the
그리고 상기 서브자석(20)은 상기 중심자석(10)의 외주면에 자성에 의해 밀착되는 원통형상으로 이루어져, 상기 중심자석(10)의 중심축과 상기 서브자석의 중심축이 평행하게 배치된다.The sub-magnet 20 is formed in a cylindrical shape that is in close contact with the outer circumferential surface of the
또한, 상기 중심자석(10)이 N극의 자성을 가지면, 상기 서브자석(20)은 S극의 자성으로 이루어져 상호 서로 다른 극으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, when the
이를 통해 상기 중심자석(10)은 상기 회전축(1)과 같이 회전하면서 밀착된 상기 서브자석(20)을 인력에 의해 회전시킨다.Through this, the
이때, 상기 서브자석(20)은 상기 중심자석(10)의 역방향으로 회전하면서 일정속도 증가하면, 척력을 발생시켜 상기 중심자석(10)의 회전속도를 변환시킬 수 있다.At this time, when the sub-magnet 20 rotates in the opposite direction of the
이에 따른 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 자기쌍극자에 대한 힘의 작용을 수학적 원리를 통해 살펴보기로 한다.Accordingly, the action of the force on the magnetic dipoles of the
따라서 도 2에 도시된 바와 같이 정지상태의 자기쌍극자 사이에 작용하는 힘이 발생한다.Therefore, as shown in FIG. 2, a force acting between magnetic dipoles in a stationary state is generated.
즉, 두 자기쌍극자가 공간 위에 높여있는 경우, 두 쌍극자 사이의 거리 r, x축을 기준으로 이 둘 사이의 각도를 , 쌍극자 m1의 각도를 α, 쌍극자 m2의 각도를 β라고 할 때, 이 둘 사이에 작용하는 힘은 일반적으로,That is, if two magnetic dipoles are raised above the space, the distance r between the two dipoles and the angle between them based on the x-axis are , when the angle of dipole m 1 is α and the angle of dipole m 2 is β, the force acting between the two is generally
[수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이 표현된다.It is expressed as [Equation 1] and [Equation 2].
따라서 이 두 쌍극자 간 거리 방향으로 [수학식 1]과 같은 힘(Fr)이 작용하고 [수학식 2]와 같이 쌍극자 m1을 방향으로 돌리는 힘()이 작용한다. Therefore, in the direction of the distance between these two dipoles, the same force (F r ) as in [Equation 1] acts, and the dipole m 1 as in [Equation 2] force turning in the direction ( ) works.
이를 통해 정지상태에서 공간 위에 놓인 상태에서 발생하는 쌍극자간의 힘의 작용을 확인할 수 있다.Through this, it is possible to confirm the action of the force between the dipoles that occurs in the state of being placed on the space in the stationary state.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)이 쌍극자 방향으로 회전하는 상황에서 쌍극자 사이에 작용하는 힘이 발생한다.And, as shown in FIG. 3, when the
따라서 상기 중심자석(10)은 반지름 R의 외면에 N극의 자성을 가지며, 상기 서브자석(20)은 반지름 R'의 외면에 S극 자성의 형성되어 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)을 접근시키면 인력이 작용하여 상호 맞붙는다.Therefore, the
이때, 상기 중심자석(10)을 각속도로 회전시키면, 상기 서브자석(20)은 반대방향의 각속도 로 회전한다.At this time, the angular velocity of the
이와 같이 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)이 정반대로 회전운동을 할 경우, 상기 중심자석(10)이 주변에 만드는 자기장의 분포를 해석하고, 해당 자기장 공간 내에 존재하는 상기 서브자석(20)의 자석 내 위치별 자기쌍극자가 받는 회전하는 힘(구면좌표계 방향 힘)을 분석하였다.In this way, when the
이에 앞서, 분석을 기술하기 위해 도 3에 도시된 바와 같은 벡터들은 다음과 같이 이루어진다.Prior to this, the vectors as shown in FIG. 3 to describe the analysis are made as follows.
[수학식 3]은 상기 중심자석(10)의 반지름 R인 자석의 특정 위치에 놓인 자기쌍극자 의 위치벡터를 로 표시하고 구면좌표계를 사용하여 표현하였다.[Equation 3] is a magnetic dipole placed at a specific position of a magnet having a radius R of the
[수학식 4]는 [수학식 3]과 동일한 방식을 통해 상기 서브자석(20)의 반지름 R'인 자석의 특정 위치에 놓인 자기쌍극자 의 위치벡터를 로 표현하였다.[Equation 4] is a magnetic dipole placed at a specific position of a magnet having a radius R 'of the sub-magnet 20 through the same method as [Equation 3]. the position vector of expressed as
[수학식 5]는 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 중심위치 간 거기를 이라고 가정하였고, 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 중심까지의 위치벡터 를 표현하였다.[Equation 5] calculates the distance between the central positions of the
[수학식 6]은 상기 기재된 수학식 3 내지 5를 통해 설정된 벡터 , , 를 바탕으로 각각의 자석 위에서 회전하고 있는 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 자기쌍극자 과 사이의 변위 로 표현된다.[Equation 6] is a vector set through
[수학식 7]은 상기 중심자석(10)의 공간 내 자기쌍극자 가 만드는 자기장 로 표현된다.[Equation 7] is the magnetic dipole in the space of the
이때, [수학식 7]의 도 3의 s와 같이 쌍극자로부터 떨어진 어느 지점을 의미하므로,At this time, since it means a point away from the dipole as shown in s of FIG. 3 in [Equation 7],
[수학식 8]과 같이 상기 중심자석(10)의 쌍극자 이 상기 서브자석(20)의 쌍극자 의 위치에 만든 자기장 을 기술된다.As shown in [Equation 8], the dipole of the
[수학식 9]는 상기 중심자석(10)이 쌍극자 의 위치에 만든 [수학식 8]의 자기장 에 공간적분을 통해 도출할 수 있다.[Equation 9] shows that the
이를 통해 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)은 의 자기장으로 표현할 수 있으며, 이때, 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)이 서로 어긋나 결합되지 않으면, Br은 0이므로, 와 같이 도출된다.Through this, the
또한, 자기장은 θ방향 성분만 작용하며. 이 상황을 근사하면 θ = 90°, θ‘ = 90°로 두고 계산할 수 있다.In addition, the magnetic field acts only on the θ direction component. Approximating this situation, it can be calculated by setting θ = 90° and θ’ = 90°.
따라서 [수학식 9]의 3중 적분식을 풀기 위해서 테일러전개를 통해 변수 및 여러 차례 3차 근사식 등의 근사식을 활용하여 정리하면,Therefore, in order to solve the triple integral equation of [Equation 9], by using Taylor expansion variables and approximation equations such as cubic approximation several times,
[수학식 10]과 같은 자기장을 얻을 수 있다.A magnetic field such as [Equation 10] can be obtained.
이때, 상기 중심자석(10)의 자기장은 부피적분을 통해 상기 중심자석(10)의 쌍극자에 걸리는 힘을 확인할 수 있다.At this time, the magnetic field of the
그리고 은 [수학식 11]과 같이 표현되며,and is expressed as in [Equation 11],
[수학식 12]는 자기장으로부터 쌍극자 가 받는 자기력 의 방향 성분 힘, 즉 상기 중심자석(10)의 회전방향으로 작용하는 힘을 라고 하고 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 중심위치가 하나의 평면 위에 있을 때,[Equation 12] is the dipole from the magnetic field magnetic force received by of The directional component force, that is, the force acting in the rotational direction of the
[수학식 13]과 같이 가 기술된다.As in [Equation 13] is described
아울러, [수학식 13]은 파이방향 등 다양한 변수를 가만하여 산출하고, 는 에 대한 미분을 의미한다.In addition, [Equation 13] calculates various variables such as the pie direction, Is means the derivative of
이를 통해 상기 회전축(1)의 회전력을 가하는 힘의 작용하는 동안 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 각속도는 지속적으로 올라가며, 이에 따라 회전하는 상기 중심자석(10)의 회전출력이 효율적으로 유지된다.Through this, the angular velocity of the
[수학식 14]의 는 시간에 따라 증가하는 위상으로, 의 함수로 나타나게 하는 변수이다.[Equation 14] is the phase that increases with time, It is a variable that appears as a function of .
따라서 상기 회전축의 회전이 정지한 시간이 지날수록 및 시간이 지속될수록 는 점차 감소하여 회전속도가 증가량이 점차 줄어들게 된다.Therefore, as the time when the rotation of the rotating shaft is stopped passes and as time continues, is gradually reduced, so that the rotational speed increases gradually.
또한, 시간이 많이 흘러 상기 중심자석(10)의 회전이 가 거의 0인 상황에서 상기 회전축(1)에 추가적인 에너지 공급이 중단되면, 상기 중심자석(10)은 구름마찰력으로 인한 에너지 손실로 속도가 천천히 줄어들다가 멈추게 된다.In addition, as time passes, the rotation of the
따라서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 중심자석(10) 및 상기 서브자석(20)의 각속도에 따른 회전속도를 다음과 같이 측정하였다.Therefore, as shown in FIG. 4, the rotational speed according to the angular velocity of the
먼저, 상기 중심자석(10)은 반경 3cm의 원형으로, 상기 서브자석(20)은 반경 2cm의 반경으로 형성되며, 동력원(2)의 회전력은 18.85m/s를 [수학식 13]에 적용하여 상기 중심자석(10)의 회전력과 회전속도를 확인하였다.First, the
그 결과, 도 4에 도시된 바와 같이 나타났다.As a result, it appeared as shown in FIG. 4 .
즉, 일정시간 동안 동력원(2)이 공급하는 초기속도 18.85m/s, 200Hz, 12,000RPM으로 구동되다가 1분의 시간이 경과한 후, 약 107.66m/s 1,142Hz, 68,537RPM으로 동작되는 것을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that it is driven at the initial speed of 18.85 m/s, 200 Hz, and 12,000 RPM supplied by the
따라서 상기 회전축(1)은 1분간 회전속도가 약 5.7배 증가하는 것을 알 수 있으며, 회전력의 지속시간이 길어질수록 회전속도가 더 빨라진다.Therefore, it can be seen that the rotational speed of the
이는, 운동에너지는 mv2/2이므로 속도의 제곱에 비례한다.This is proportional to the square of the velocity because kinetic energy is mv 2 /2.
따라서 상기 중심자석(10) 및 상기 서브자석(20)을 사용하지 않아 추가적인 회전력을 받지 않을 경우의 운동에너지(mvc 2/2)라고 하고 회전력을 받아 상승한 속도를 v라고 하면 증가된 운동에너지는 와 같이 추가적으로 더 얻어지게 된다.Therefore, if the
이를 통해 추가적으로 발생된 회전에너지를 전환하여 배터리 등에 저장하여 다양한 용도로 사용할 수 있으며, 상기 중심자석(10) 및 상기 서브자석(20)을 활용하기 않고 상기 동력원(2)을 작동하는 것보다 더 많은 에너지를 생산 및 활용할 수 있다.Through this, the additionally generated rotational energy can be converted and stored in a battery or the like to be used for various purposes. energy can be produced and utilized.
그리고 상기 서브자석(20)은 상기 중심자석(10)의 외주면에 일정한 간격으로 다수개 배치되어 회전력에 의해 발생하는 척력이 증가하여 상기 중심자석(10)의 회전력을 변환시키며, 인접한 상기 서브자석(20)과 상기 서브자석(20) 간의 발생하는 척력을 통해 수직항력 및 구름마찰력에 의한 손실을 줄일 수 있다.In addition, a plurality of
이러한 상기 서브자석(20)은 상기 중심자석(10)의 외주면에 맞춰 다수개 배치할 수 있다.A plurality of the sub-magnets 20 may be arranged according to the outer circumferential surface of the
따라서 상기 중심자석(10) 1개와 다수개의 상기 서브자석(20)이 맞물려 돌아가는 경우, 1개의 상기 서브자석(20)을 통해 변환되는 회전력보다 더 많이 변환시킬 수 있다.Therefore, when one
아울러, 상기 중심자석(10)이 회전력이 변환되면 변환된 회전력 만큼 상기 서브자석(20)을 변환시켜 에너지 변환효과 역시 상기 서브자석(20)의 수에 비례하여 추가적으로 상승할 수 있다. In addition, when the rotational force of the
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 중심자석(10)의 외주면에 일정한 간격으로 다수개의 상기 서브자석(20)이 배치된다.That is, as shown in FIG. 5 , a plurality of
이때, 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 인접한 상기 서브자석(20)과 상기 서브자석(20)이 밀착되는 것을 방지하며, 상기 중심자석(10)에 의해 회전할 수 있도록 이루어진다.At this time, as shown in (a) and (b) of FIG. 5 ,
또한, 도 5의 (a) 및 (b)의 상기 서브자석(20)과 같이 다양한 개수로 설치할 수 있다.In addition, various numbers of
이를 통해 상기 중심자석(10)의 주변에 배치된 다수개의 상기 서브자석(20)은 상기 중심자석의 회전력에 의해 회전하면서 척력을 통해 상기 중심자석의 회전을 변환시킨다.Through this, the plurality of
이때, 상기 서브자석(20)의 수에 비례하여 상기 중심자석(10)의 회전력을 효율적으로 변환시킬 수 있다.At this time, the rotational force of the
또한, 각 상기 서브자석(20) 간의 회전방향과 극방향이 동일하여 상호 간에 회전하는 힘을 상한을 높여 출력과 속도를 변환시킬 수 있다.In addition, since the rotational direction and polar direction of each of the sub-magnets 20 are the same, the power and speed can be changed by increasing the upper limit of the mutually rotating force.
따라서 도 5의 (a)보다 도 5의 (b)와 같이 상기 서브자석(20)이 많이 배치될 수록 속도 및 회전출력을 효율적으로 변환시킬 수 있으며, 상기 서브자석(20) 간의 간격이 줄어들어 회전하는 상기 서브자석(20)간의 힘의 크게 받을 수 있다.Therefore, as shown in (b) of FIG. 5 rather than (a) of FIG. 5, the more sub-magnets 20 are disposed, the more efficiently the speed and rotational output can be converted, and the distance between the sub-magnets 20 decreases to rotate. can receive a large force between the sub-magnets 20.
즉 상기 서브자석(20) 간의 간격이 좁아지면서 상기 서브자석(20)에서 발생되는 척력이 강하게 작용되어 상기 서브자석(20)과 상기 서브자석(20) 간의 가 크게 작용한다.That is, as the distance between the sub-magnets 20 narrows, the repulsive force generated from the sub-magnets 20 is strongly acted on, so that the gap between the sub-magnets 20 and the sub-magnets 20 has a big effect
이를 통해 상기 서브자석(20)간의 척력이 커지면 회전하였을 때 자기 관성에 의해 회전시 발생하는 손실을 줄일 수 있다.Through this, when the repulsive force between the sub-magnets 20 increases, loss generated during rotation due to magnetic inertia when rotating can be reduced.
즉, 상기 서브자석(20) 간에 상호 밀어주어 감속을 늦출 수 있으며, 회전방향에 맞춰 상기 서브자석(20)간에 상호 밀어주는 큰 관성을 갖게 되어 고출력 회전을 지속시키는 시간을 향상시킬 수 있다.That is, the deceleration can be slowed down by pushing each other between the sub-magnets 20, and the time for sustaining high-powered rotation can be improved because the sub-magnets 20 have a large inertia that pushes each other according to the direction of rotation.
이에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 상기 서브자석(20)이 다수개 배치된 상태에서 상기 서브자석(20)과 상기 서브자석(20) 간에 발생하는 척력을 통해 수직항력과 구름마찰력을 저감시킬 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 6, in a state where a plurality of
즉, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 서브자석(20) #1과 #2 및 #2와 #3사이에 발생하는 수직항력 Fg는 와 같이 도출되며, 구름마찰력 는 와 같이 도출된다.That is, as shown in FIG. 6, the normal force Fg generated between #1 and #2 and #2 and #3 of the sub-magnets 20 is It is derived as, rolling friction Is is derived as
여기서 k는 구름마찰계수이다.where k is the coefficient of rolling friction.
이를 통해 인접한 상기 서브자석(20) 간에는 척력이 작용하여 수직항력을 줄여주어 최종적으로 구름마찰력을 줄일 수 있다.Through this, a repulsive force acts between the
이때, 구름마찰력이 줄어들면, 상기 서브자석(20)의 회전력을 최대한 오래 받아 최종 종단속도를 높일 수 있으며, 마찰에 의한 손실을 줄여 고출력을 지속적으로 유지시킬 수 있다.At this time, if the rolling frictional force is reduced, the final terminal speed can be increased by receiving the rotational force of the sub-magnet 20 for a long time, and high output can be maintained continuously by reducing loss due to friction.
그리고 상기 서브자석(20)은, 상기 중심자석(10)과 동일한 직경 또는 작은 직경으로 이루어진다.And, the sub-magnet 20 has the same diameter as the
즉, 도 7의 (a) 도시된 바와 같이 상기 중심자석(10)과 동일한 직경의 상기 서브자석(20)이 배치되며, 도 7의 (b) 내지 (i)에 도시된 바와 같이 상기 중심자석(10) 보다 작은 직경의 상기 서브자석(20)이 배치된다.That is, as shown in (a) of FIG. 7, the sub-magnet 20 having the same diameter as the
이때, 상기 서브자석(20)은 단일로 배치되는 것보다 다수개 배치되어 변환에너지를 향상시키는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the sub-magnets 20 be arranged in multiples rather than singly to improve conversion energy.
또한, 상기 서브자석(20)은 직경에 맞춰 상기 중심자석의 외주면에 다수개 배치되되, 상기 서브자석(20)의 직경이 작아질 수록 상기 중심자석(10)의 외주면에 많은 수가 배치될 수 있다.In addition, a plurality of
이는, 상기 중심자석(10)의 외주면의 면적이 한정적으로 제한됨에 따라, 상기 서브자석(20)의 직경이 큰 만큼 차지하는 면적이 증가하여 개수가 줄어들고, 직경이 작아지면 차지하는 면적이 감소하여 더 많은 개수를 배치할 수 있다.This is because, as the area of the outer circumferential surface of the
이를 통해 상기 중심자석(10)의 직경이 3cm인 경우, 상기 서브자석(20)은 상기 도 7의 (b) 내지 (i)와 같이 직경이 3cm에서 3mm까지 변경이 가능하다.Through this, when the diameter of the
그리고 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)은 동일한 크기로 형성하는 것이 최고의 변환효과를 가질 수 있으며, 사용용도 및 변환에너지는 상기 서브자석(20)의 직경변화를 통해 조절 및 제어할 수 있다.In addition, forming the
또한 상기 서브자석(20)을 고려하여 에너지배율을 계산하면, 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20) 간의 반경비율이 클수록 더 많은 에너지를 변환할 수 있다.In addition, when the energy magnification is calculated in consideration of the sub-magnet 20, more energy can be converted as the radius ratio between the
이를 통해 상기 서브자석(20)은 상기 중심자석(10)과 동일한 직경과 가까우면서 많은 수가 배치될수록 에너지 비율이 더 많이 변환되는 것을 확인할 수 있다.Through this, it can be confirmed that the more the sub-magnets 20 have the same diameter as the
따라서 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)은 직경비율, 상기 서브자석(20)의 개수 등을 조절하여 원하는 변환에너지를 발생시킬 수 있도록 [수학식 13]을 통해 도출하여 설계가 가능하다.Therefore, the
아울러 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 물성, 자석의 세기 등을 고려하여 회전속도 및 에너지 변환량을 사용용도 및 목적에 맞춰 설계할 수 있다.In addition, the rotational speed and the amount of energy conversion can be designed according to the use and purpose in consideration of the physical properties of the
이때, 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)은 회전수, 자석의 녹는점, 내마모성, 자성유지 및 온도 등의 제약조건에 맞춰 올바른 설계가 가능하다.At this time, the
그리고 상기 서브자석(20)의 외주면에 다층구조를 가지도록 제1가속자석(30)과 제2가속자석(40)을 통해 변환에너지를 향상시킬 수 있다.In addition, conversion energy can be improved through the
상기 제1가속자석(30)은 상기 중심자석(10)과 동일한 자성을 가지며, 상기 서브자석(20)의 외주면에 밀착되는 링 형태를 가지도록 배치되고 상기 서브자석(20)의 회전력을 전달받아 상기 중심자석의 중심을 기준으로 회전하여 척력을 발생시킨다.The first accelerating
즉, 상기 제1가속자석(30)은 다양한 형상의 자석을 링형태로 구속하여 상기 제1가속자석(30)의 외주면에 배치한다.That is, the
따라서 상기 서브자석(20)의 회전시, 상기 제1가속자석(30)이 회전할 수 있다.Therefore, when the sub-magnet 20 rotates, the
상기 제2가속자석(40)은 상기 서브자석(20)과 동일한 자성을 가지며, 상기 제1가속자석(30)의 외주면에 밀착되도록 배치되어 상기 제1가속자석(30)의 회전력을 전달받아 회전하여 척력을 발생시킨다.The
이러한 상기 제2가속자석(40)은 상기 제1가속자석(30)의 외주면에 배치되되, 상기 서브자석(20)과 동일한 구성으로 이루어진다.The
따라서 상기 제1 및 상기 제2가속자석(40)은 상기 중심자석(10)의 외주면에 배치할 수 있는 상기 서브자석(20)이 제한됨에 따라 더 많은 자석을 배치할 수 있는 구조로 이루어진다.Therefore, the first and second accelerating
여기서 상기 제1가속자석(30)을 링 자석 또는 다수개를 링 형태로 회전할 수 있도록 구성하여 상기 서브자석(20)을 통해 상기 중심자석(10)과 같은 구성으로 회전할 수 있도록 이루어진다.Here, a ring magnet or a plurality of first accelerating
즉, 상기 제1가속자석(30)은 링 형상의 단일 자석 또는 다수개의 원통형의 자석을 링 형태로 배치할 수 있다.That is, as the first accelerating
따라서 상기 제1가속자석(30)은 상기 서브자석(20)의 회전력을 전달받아 회전하여 상기 제2가속자석(40)을 회전시킨다.Therefore, the
이때, 상기 제2가속자석(40)은 상기 서브자석(20)과 동일한 구성을 통해 상기 제1가속자석(30)의 회전력을 변환시키며, 변환된 상기 제1가속자석(30)은 상기 서브자석(20)을 변환시켜 속도를 효율적으로 유지시킬 수 있다.At this time, the
이와 같이 상기 제1가속자석(30)과 상기 제2가속자석은 직경의 변화에 맞춰 다층화 구조를 가지도록 확장 가능하다.In this way, the
따라서 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 지름비율을 고려하여 외주면으로 확장되는 공간에 맞춰 다층화 배치하여 상기 중심자석(10)의 출력을 변환시킬 수 있다.Accordingly, the output of the
다음으로는 상기 중심자석(10), 상기 서브자석(20), 상기 제1가속자석(30) 및 상기 제2가속자석(40)을 상기 기재된 구성에 맞춰 회전할 수 있도록 보호 및 배치할 수 있도록 지지케이스(50), 제1회전케이스(60), 제2회전케이스(70) 및 제3회전케이스(80)로 구성된다.Next, the
상기 지지케이스(50)는 상기 회전축(1)에 회전력을 전달하는 동력원(2)이 설치된다.The
따라서 상기 지지케이스(50)는 내부에 상기 동력원(2)이 구비되며, 상기 동력원(2)은 상기 회전축(1)이 형성 또는 연결되어 회전력을 전달한다.Therefore, the
이때, 상기 회전축(1)에 상기 중심자석(10)이 형성된다.At this time, the
또한, 상기 지지케이스(50)는 설치 목적에 맞춰 다양한 위치에 안정적으로 고정되어 상기 동력원(2) 및 상기 회전축(1)의 회전시 발생하는 흔들림 및 진동을 방지할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the
상기 제1회전케이스(60)는 상기 중심자석(10)의 외주면에 링 형상으로 배치되며, 내부에는 일정한 간격으로 이격되어 상기 서브자석(20)이 회전가능하게 설치되는 다수개의 제1삽입홈(61)이 형성된다.The first
이러한 상기 제1회전케이스(60)는 링 형상을 통해 상기 중심자석(10)의 외주면을 감싸도록 배치되며, 링 형상의 내부에는 상기 회전축(1)과 동일한 축방향에 맞춰 일정한 간격으로 다수개 형성되어 하나 또는 다수개의 상기 서브자석(20)이 삽입되는 상기 제1삽입홈(61)이 형성된다.The first
이때, 상기 제1삽입홈(61)은 내주면 또는 외주면을 향해 개방되어 배치된 상기 서브자석(20)을 노출시켜, 상기 중심자석(10)과 상기 제1가속자석(30)과 밀착될 수 있다. At this time, the
또한, 상기 제1삽입홈(61)은 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)의 직경비율에 따라 직경 및 개수를 설계하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to design the diameter and number of the
아울러, 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)만 배치되는 경우, 상기 지지케이스(50) 및 상기 제1회전케이스(60)만 구비하여 상기 중심자석(10)과 상기 서브자석(20)을 회전가능하게 보호할 수 있다.In addition, when only the
그리고 상기 제1삽입홈(61)에는 베어링 등을 부가적으로 설치하여 상기 서브자석(20)이 상기 제1삽입홈(61) 내에서 회전 시, 마찰력을 감소시키는 것이 바람직하다.Further, it is preferable to additionally install a bearing or the like in the
상기 제2회전케이스(70)는 상기 제1회전케이스(60)의 외주면에 회전가능하도록 링 형상으로 배치되며, 내부에 상기 제1가속자석(30)이 설치되는 제2삽입홈(71)이 형성되어 상기 제1회전케이스(60) 외주면에서 링 형태로 회전한다.The second
따라서 상기 제2회전케이스(70)는 상기 서브자석(20)과 상기 제1가속자석(30)을 통해 회전하되, 상기 중심자석(10)의 중심축선상에 맞춰 회전 링 형태가 회전한다.Accordingly, the second
이때, 상기 제2삽입홈(71)은 일정한 간격으로 다수개 배치되며, 상기 제1가속자석(30)이 고정설치되어 링형태를 이루거나, 링 형상을 가지는 상기 제1가속자석(30)이 삽입 고정될 수 있도록 다양한 형태로 이루어진다.At this time, the plurality of
상기 제3회전케이스(80)는 상기 제2회전케이스(70)의 외주면에 회전가능하도록 링 형상으로 배치되며, 내부에는 일정한 간격으로 이격되어 상기 제2가속자석(40)이 회전가능하게 설치되는 다수개의 제3삽입홈(81)이 형성된다.The
이러한 상기 제3회전케이스(80)는 상기 제1회전케이스(60)와 동일한 구성을 가지되, 상기 제2회전케이스(70)의 외주면에서 상기 제2가속자석(40)이 회전할 수 있도록 이루어진다.The third
또한, 상기 제2회전케이스(70) 및 상기 제3회전케이스(80)는 상기 제1 및 제2 가속자석(30, 40)의 설치여부에 맞춰 추가 또는 제거할 수 있다.In addition, the second
이를 통해 상기 지지케이스(50), 상기 제1회전케이스(60), 상기 제2회전케이스(70) 및 상기 제3회전케이스(80)를 통해 상기 중심자석(10), 상기 서브자석(20), 상기 제1가속자석(30) 및 상기 제2가속자석(40)을 안정적으로 지지 및 회전하여 에너지 변환이 가능하도록 지지한다.Through this, the
아울러, 상기 제1 내지 제3 삽입홈(61, 71, 81)은 상기 서브자석(20), 제1 및 제2 가속자석(30, 40)의 직경 및 개수와 고정 및 회전 가능한 설계에 맞춰 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the first to
또한, 상기 지지케이스(50), 상기 제1회전케이스(60), 상기 제2회전케이스(70) 및 상기 제3회전케이스(80)는 상기 중심자석(10), 상기 서브자석(20), 상기 제1가속자석(30) 및 상기 제2가속자석(40)의 회전력을 견디며, 전기가 흐르지 않는 카본 등의 단단한 소재로 형성되며, 회전력에 의한 충격 및 파손을 방지할 수 있는 두께, 소재 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the
이에 따라 도 13에 도시된 바와 같이 상기 지지케이스(50), 상기 제1회전케이스(60), 상기 제2회전케이스(70) 및 상기 제3회전케이스(80)에 상기 중심자석(10), 상기 서브자석(20), 상기 제1가속자석(30) 및 상기 제2가속자석(40)을 설치한 후 실제 변환효과를 확인하기 위한 실험을 진행하였다.Accordingly, as shown in FIG. 13, the
이때, 변환 실험을 진행하기 위해 상기 지지케이스(50), 상기 제1회전케이스(60), 상기 제2회전케이스(70) 및 상기 제3회전케이스(80)를 플라스틱 소재로 제작하고, 변압기, 배터리 등 필요에 따라 설치하였다.At this time, in order to conduct the conversion experiment, the
그리고 설계조건에 맞춰 상기 중심자석(10)은 반경 1.25cm 서브자석(20)은 반경 0.5일때, 상기 동력원(2)은 공급 주파수 200Hz 이루어진다.In accordance with the design conditions, when the
또한, 상기 서브자석(20)은 10개, 상기 제1가속자석(30)은 16개, 상기 제2가속자석(40)은 22개로 구성하였다.In addition, the number of
여기서 상기 제1가속자석(30) 16개는 상기 제2회전케이스(70)를 통해 링형태로 회전할 수 있도록 설치되며, 상기 서브자석(20) 및 상기 제2가속자석(40)은 상기 제1 및 제 2삽입홈(61, 71)에 회전가능하게 설치하였다.Here, 16 of the
그리고 상기 동력원(2)은 일반적인 RC카 모터를 이용하여 일정 수준 이상의 회전수와 토크를 발생하고 추가적인 가속이 발생하지 않는 것을 확인하였다.In addition, it was confirmed that the
이를 통해 측정한 결과, 1분 후 상기 동력원(2)에서 제공하는 회전속도보다 상대적으로 더 큰 회전속도가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.As a result of the measurement through this, it was confirmed that a relatively higher rotational speed than the rotational speed provided by the
또한, 실제 실험 시 시간 안에 로그형태에 가까운 방식의 급가속 단계가 나타나는 것을 소리를 통해 확인하고, 급가속 때마다 상하방향 진동의 증가현상을 발견하였다.In addition, during the actual experiment, it was confirmed through sound that a rapid acceleration step in a logarithmic form appeared within time, and an increase in vertical vibration was found at each rapid acceleration.
이를 통해 서로 맞물려 돌아가는 상기 서브자석(20), 상기 제1 및 제2 가속자석(30, 40)이 개수 증가와 상호 맞물려지는 방식이 다양하므로 상기 회전축(1) 및 상기 중심자석(10)의 회전속도가 더욱 급격하게 단계별로 증가하는 것을 알 수 있다.Through this, since the number of the sub-magnets 20 and the first and second accelerating
또한, 드론, 모터 프로펠러 등 회전을 통한 작동시 적은 에너지로 높은 출력을 유지시켜 출력의 동력원을 통해 효율적인 출력을 유지하고, 경량화 할 수 있다.In addition, it maintains high output with less energy when operating through rotation such as drones and motor propellers. Through the power source of output, it is possible to maintain efficient output and reduce weight.
그리고 에너지소모를 절약하거나, 변환된 에너지를 통해 발전하여 한정된 배터리를 효율적으로 사용하여 장기간 사용할 수 있다.In addition, it can be used for a long period of time by saving energy consumption or by efficiently using limited batteries by generating power through converted energy.
마지막으로, 전기자동차, 모빌리티 및 하이브리드 등 다양한 장치에 용이하게 설치할 수 있다.Finally, it can be easily installed in various devices such as electric vehicles, mobility and hybrid vehicles.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.As described above, the rights of the present invention are defined by what is described in the claims, not limited to the embodiments described above, and various modifications and adaptations within the scope of rights described in the claims by those skilled in the art in the field of the present invention It is self-evident that you can do
1: 회전축
2: 동력원
10: 중심자석
20: 서브자석
30: 제1가속자석
40: 제2가속자석
50: 지지케이스
60: 제1회전케이스 61: 제1삽입홈
70: 제2회전케이스 71: 제2삽입홈
80: 제3회전케이스 81: 제3삽입홈1: axis of rotation
2: power source
10: center magnet
20: sub magnet
30: first accelerating magnet
40: second accelerating magnet
50: support case
60: first rotation case 61: first insertion groove
70: second rotation case 71: second insertion groove
80: third rotation case 81: third insertion groove
Claims (5)
상기 회전축(1)에 형성되는 중심자석(10)과,
상기 중심자석(10)과 반대되는 자성에 의해 상기 중심자석(10)의 외주면에 밀착되며, 상기 중심자석(10)의 회전력에 의해 회전하여 발생하는 척력을 통해 회전력을 변환시키는 서브자석(20)으로 이루어지고,
상기 서브자석(20)은,
상기 중심자석(10)의 외주면에 일정한 간격으로 다수개 배치되어 회전력에 의해 발생하는 척력이 변환하여 상기 중심자석(10)의 회전력을 변환시키며, 인접한 상기 서브자석(20)과 상기 서브자석(20) 간의 발생하는 척력을 통해 수직항력 및 구름마찰력에 의한 손실을 줄일 수 있고,
상기 중심자석(10)과 동일한 자성을 가지며, 상기 서브자석(20)의 외주면에 밀착되는 링 형태로 배치되고 상기 서브자석(20)의 회전력을 전달받아 상기 중심자석(10)의 중심을 기준으로 회전하여 척력을 발생시키는 제1가속자석(30)과,
상기 서브자석(20)과 동일한 자성을 가지며, 상기 제1가속자석(30)의 외주면에 밀착되도록 상기 제1가속자석(30)의 회전력을 전달받아 회전하여 척력을 발생시키는 제2가속자석(40)으로 이루어지고,
상기 회전축(1)에 회전력을 전달하는 동력원(2)이 설치된 지지케이스(50)와,
상기 중심자석(10)의 외주면에 링 형상으로 배치되며, 내부에는 일정한 간격으로 이격되어 상기 서브자석(20)이 회전가능하게 설치되는 다수개의 제1삽입홈(61)이 형성된 제1회전케이스(60)와,
상기 제1회전케이스(60)의 외주면에 회전가능하도록 링 형상으로 배치되며, 내부에 상기 제1가속자석(30)이 설치되는 제2삽입홈(71)이 형성되어 상기 제1회전케이스(60)의 외주면에서 링형태로 회전하는 제2회전케이스(70)와,
상기 제2회전케이스(70)의 외주면에 회전가능하도록 링 형상으로 배치되며, 내부에는 일정한 간격으로 이격되어 상기 제2가속자석(40)이 회전가능하게 설치되는 다수개의 제3삽입홈(81)이 형성된 제3회전케이스(80)로 이루어지고,
상기 제1삽입홈(61)에는 상기 서브자석(20)이 상기 제1삽입홈(61) 내에서 회전 시 마찰력을 감소시키기 위한 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 변환장치.In the rotational energy conversion device coupled to the rotating shaft 1 generating the rotational force to convert the rotational force through a repulsive force,
A central magnet 10 formed on the rotating shaft 1,
A sub-magnet 20 that is adhered to the outer circumferential surface of the center magnet 10 by a magnet opposite to the center magnet 10 and converts rotational force through a repulsive force generated by rotation by the rotational force of the center magnet 10 made up of,
The sub-magnet 20,
A plurality of them are arranged at regular intervals on the outer circumferential surface of the center magnet 10 to convert the repulsive force generated by the rotational force to convert the rotational force of the center magnet 10, and the adjacent sub-magnet 20 and the sub-magnet 20 ) can reduce losses due to normal drag and rolling friction through the repulsive force generated between the
It has the same magnetism as the center magnet 10 and is arranged in a ring shape in close contact with the outer circumferential surface of the sub magnet 20, receives the rotational force of the sub magnet 20, and is based on the center of the center magnet 10 A first accelerating magnet 30 that rotates to generate a repulsive force;
The second acceleration magnet 40 has the same magnetism as the sub-magnet 20 and rotates by receiving the rotational force of the first acceleration magnet 30 so as to be in close contact with the outer circumferential surface of the first acceleration magnet 30 to generate a repulsive force. ),
A support case 50 in which a power source 2 for transmitting rotational force to the rotation shaft 1 is installed;
The first rotating case is disposed in a ring shape on the outer circumferential surface of the central magnet 10 and has a plurality of first insertion grooves 61 spaced apart at regular intervals and rotatably installed in the sub magnet 20 therein ( 60) and,
It is arranged in a ring shape on the outer circumferential surface of the first rotating case 60 to be rotatable, and a second insertion groove 71 in which the first accelerating magnet 30 is installed is formed therein so that the first rotating case 60 ) And a second rotating case 70 rotating in a ring shape on the outer circumferential surface of the
A plurality of third insertion grooves 81 disposed in a ring shape to be rotatable on the outer circumferential surface of the second rotating case 70 and spaced apart at regular intervals therein, in which the second acceleration magnets 40 are rotatably installed. It consists of a third rotating case 80 formed thereon,
Rotational energy conversion device, characterized in that the bearing for reducing the frictional force when the sub-magnet (20) is rotated in the first insertion groove (61) is installed in the first insertion groove (61).
상기 서브자석(20)은,
상기 중심자석(10)과 동일한 직경 또는 작은 직경으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 에너지 변환장치.
According to claim 1,
The sub-magnet 20,
Rotational energy converter, characterized in that made of the same diameter or smaller diameter as the center magnet (10).
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