KR20020076962A - magnetic engine improved rotation torque - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자력엔진에 관한 것으로, 크랭크축, 플라이휠, 피스톤, 실린더, 실린더 블록 등을 포함하는 공지의 엔진 구조에 있어서, 원형의 케이싱(200)과,The present invention relates to a magnetic engine, in a known engine structure including a crankshaft, a flywheel, a piston, a cylinder, a cylinder block, etc., a circular casing (200),
그 내부로 형성한 방자부(200a)와, 상기 케이싱(200)에 원주상으로 설치되는 피스톤을 갖는 실린더 및 실린더 블록과, 상기 원주상으로 배열되는 실린더의 중심에 설치되는 크랭크 축과, 그리고 상기한 피스톤과 크랭크 축을 연결하는 컨넥팅 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.A cylinder and cylinder block having a magnetic shield portion 200a formed therein, a piston disposed circumferentially on the casing 200, a crank shaft provided at the center of the cylinder arranged circumferentially, and It characterized in that it comprises a connecting rod for connecting the piston and the crankshaft.
Description
본 발명은 회전 토오크를 배가시킨 자력을 이용한 엔진 장치에 관한 것이다The present invention relates to an engine device using a magnetic force doubled rotation torque.
그 동안 산업 현장과 운송 수단 등 각 분야의 동력원으로 사용되어진 엔진은 가솔린 엔진과 디젤 엔진이 주로 사용되어 왔으며, 그 동안 많은 연구에 의하여 그 성능 또한 매우 향상되었다.In the meantime, gasoline and diesel engines have been mainly used as power sources in various fields such as industrial sites and transportation vehicles, and performance has been greatly improved by many studies.
상기 내연기관은 실린더 내에서 피스톤의 운동에 의하여 흡입, 압축, 폭팔, 배기의 4 행정으로 이루어 지고 있으며 흡기 행정에서 혼합한 공기와 연료를 흡입하여 압축행정에서 혼합된 공기와 연료를 압축시킨후, 폭팔행정에서 점화 플러그를 이용하여 스파크를 발생시켜 혼합된 공기와 연료가 폭팔할 때, 폭팔 압력에 의하여 피스톤이 하강하며, 크랭크 축을 회전시키며 이때 크랭크 축에 발생하는 회전력을 동력원으로 이용하여 자동차 선박 산업기계 등 각종 기계를 가동시키고 있다.The internal combustion engine is composed of four strokes of intake, compression, explosion, and exhaust by the movement of the piston in the cylinder, and inhales the mixed air and fuel in the intake stroke to compress the mixed air and fuel in the compression stroke, In the explosive stroke, when the spark is generated by the spark plug and the mixed air and fuel are exploded, the piston descends due to the explosive pressure, and the crankshaft rotates, using the rotational force generated by the crankshaft as a power source. Various machines such as machines are operated.
그러나 최근 유가의 급등으로 개인 및 국가의 경제 사정이 악화되고 있을 뿐만 아니라 전세계적으로 내연기관의 배기가스로 인한 환경오염 문제가 크게 대두되고 있는 실정이다.However, the recent surge in oil prices is not only deteriorating the economic situation of individuals and countries, but also causing environmental pollution due to exhaust gas from internal combustion engines.
따라서 대체 에너지의 개발이 시급한 현 시점이다Therefore, development of alternative energy is urgent.
이의 한 방법으로, 자력에 의한 엔진의 동력발생장치가 실용신안등록 제 20-188699 호로 나온 것이 있다.As a method of this, a power generating device of an engine by magnetic force is disclosed in Utility Model Registration No. 20-188699.
여기에서는 실린더 헤드에 전자석을 구성하고, 피스톤 상단을 자석으로 구성하여, 상사점에서 자석이 반발하는 힘으로 피스톤을 하강시켜 하사점을 지나 다시 피스톤을 상사점까지 상승시키는 것으로 되어 있다.Here, an electromagnet is formed in the cylinder head, the upper end of the piston is made of a magnet, the piston is lowered by the force of the magnet repulsing at the top dead center, and the piston is raised to the top dead center again after passing through the bottom dead center.
그러나 이와 같은 종래의 장치는 자석의 특성상 많은 문제를 가지고 있다However, such a conventional device has many problems due to the characteristics of the magnet.
예들들어, 도 1 은 자석의 두께 3mm,9mm,18mm 의 3 종류를 가지고 실험한 것으로, 동일한 규격의 자석과 자석 사이에서 서로 밀어 내는 반발력을 자석과 자석 사이의 거리를 변화시키고 자석의 세기를 변화시킨 결과를 그래프로로 나타낸 것이다.For example, Figure 1 is an experiment with three kinds of magnet thickness 3mm, 9mm, 18mm, the repulsive force to push each other between the magnet and the magnet of the same size by changing the distance between the magnet and the magnet and the strength of the magnet The results are shown graphically.
본 그래프에서 보듯이, 자석의 세기 변화에 관계 없이 자석과 자석이 서로 밀어 내거나 당기는 힘은 두 자석 사이의 거리에 따라 비례하지 않고 거리가 멀어 갈수록 급격히 감소하는 것을 알 수 있다.As shown in this graph, regardless of the change in the strength of the magnet, the force pushing and pulling the magnet and each other is not proportional to the distance between the two magnets, it can be seen that the distance sharply decreases as the distance increases.
즉, 그래프에서 자석과 자석 간의 거리 변화에 따른 자력에 의해 발생하는 서로 밀어 내는 힘 즉, 반발력을 살펴보면, 두 자석 사이의 거리가 5mm 이하에서는 반발력이 크게 나타나고 있으나 두 자석 사이의 거리가 20mm 이상에서는 반발력이 매우 미약하여 자석 상호간에는 영향을 미칠 수 있으나 기계나 다른 작동 부분에 작용하는 힘으로 사용하기에 불가능하다.That is, in the graph, the repulsive force generated by the magnetic force caused by the change of distance between the magnet and the magnet, that is, the repulsive force, shows that the repulsive force is large when the distance between the two magnets is 5 mm or less, but when the distance between the two magnets is 20 mm or more The repulsive force is so weak that it can affect each other but is impossible to use as a force acting on a machine or other moving parts.
상기한 종래의 공개된 자력엔진에 의하면, 상사점에서 자석이 밀어 내는 힘, 즉 반발력만을 이용하여 피스톤을 하강 시킨 후, 피스톤이 하사점을 지나 상사점 가까이 상승해야만 끌어 당기는 힘이 작용하게 되어 있다.According to the conventional published magnetic force engine described above, after the piston is lowered using only the force pushed by the magnet at the top dead center, that is, the repulsive force, the pulling force only works when the piston rises near the top dead center through the bottom dead center. .
따라서 두 자석간의 거리가 5mm 이하에서 발생하는 반발력이 피스톤을 하강 시키는 힘으로 작용한다고 보아야 하기 때문에 일반적인 승용차의 상사점에서 하사점까지의 거리가 80-90mm 정도임을 감안한다면 상기의 공개된 내용은 상사점에서 자석이 서로 밀어내는 반발력에 의하여 피스톤을 하강시킨 후, 다시 하사점을 지나 피스톤을 상승시킬때, 피스톤이 움직이는 거리가 160mm-180mm 정도가 되기 때문에지속적인 회전에 대한 문제점과 크랭크 축 회전 속도의 변동율이 커져 진동을 유발시키는 문제가 발생하게 된다.Therefore, since the repulsive force generated when the distance between the two magnets is 5 mm or less acts as a force for lowering the piston, considering the distance from the top dead center to the bottom dead center of a general passenger car, the above disclosure is similar When the piston is lowered by the repulsive force pushed by the magnets at the point, and then the piston is raised again through the bottom dead center, the moving distance of the piston becomes about 160mm-180mm. The rate of change increases, causing a problem of vibration.
또한 상기 공지 자료는 피스톤 헤드 부분에 영구자석을 부착시켜, 작동이 되도록 하고 있으나, 실린더 블록의 재질이 주물 또는 주강 제품이 많은 점을 감안한다면, 실린더 내벽에 영구자석이 붙으려는 성질에 의하여 작동하는데 큰 저항을 받게 되며, 또한 각각의 실린더와 실린더 사이의 간격이 매우 작은 점을 감안하다면(예를들어, 티코 차량의 경우, 7mm) 인접 실린더 내의 피스톤에 부착된 자석과 자석이 상승, 하강 동작이 이루어 지는 과정에서 같은 극성끼리 밀어 내는 반발력과 다른 극성이 서로 끌어 당기는 간섭 현상을 피할 수 없기 때문에, 도 2a 내지 도 2c 에서 보듯이, 상사점에서 반발력에 의하여 하강하는 피스톤은 도 2a에 도시한 바와 같이, 인접 피스톤에 부착된 자석과 접근하면서 끌어 당기는 힘에 의한 1 차 간섭에 의한 저항을 받게 되어 실리더의 내벽 "가" 쪽 부위가 마찰이 심하게 되어 마모되고, 두 자석이 서로 같은 높이의 위치에서는 도 2b 에서와 같이, 옆으로 밀어 내는 힘에 의한 2 차 간섭을 받아 "나" 부위가 마찰이 심해지며, 도 2c 와 같이, 서로 멀어 지려고 할 때에는 도 2a 에 도시한 바와 같은 간섭을 받게 되어 힘의 손실이 많아 지게 되는 단점이 있다In addition, the above known data is attached to the piston head to the permanent magnet to operate, but considering the fact that the material of the cylinder block is cast or cast steel products, the operation of the permanent magnet to the inner wall of the cylinder Given the large resistance, and the very small gap between each cylinder (for example, 7 mm for a Tico car), the magnets attached to the pistons in the adjacent cylinders and the magnets Since the repulsive force pushing out the same polarity and the interference phenomenon in which the other polarities pull each other in the process of being made cannot be avoided, as shown in FIGS. 2A to 2C, the piston lowered by the repulsive force at the top dead center is shown in FIG. 2A. Similarly, the magnets attached to adjacent pistons are subject to resistance from primary interference by pulling forces as they approach. The inner wall of the cylinder is worn out due to severe friction, and when the two magnets are flush with each other, as shown in FIG. When the friction is increased, as shown in Figure 2c, when trying to move away from each other is subjected to interference as shown in Figure 2a there is a disadvantage that the loss of force increases.
이런 문제점은 자력에 의한 간섭이 일어 나지 않토록 차단물질을 자석이나 실린더에 삽입하면 가능할 것으로 보이나 자력은 모든 물질을 통과하여 자장을 형성하는 성질이 있어, 아직까지 자력을 완전 차단할 수 있는 물질은 없다고 할 수 있다This problem seems to be possible by inserting the blocking material into the magnet or cylinder so that interference by magnetic force does not occur, but the magnetic force passes through all the materials to form a magnetic field, so there is no material that can completely block the magnetic force. can do
그러나, 완전 차단은 불가능하다 하여도 일방향의 자력을 감소시켜, 자석간에 자력에 의한 간섭을 최소화할 수 는 있다.However, even if it is impossible to completely block, it is possible to reduce the magnetic force in one direction, thereby minimizing the interference by the magnetic force between the magnets.
따라서 본 발명의 목적은, 종래의 문제점을 완전 해결토록 한 로타리식 엔진을 제공하고, 또한 자력을 감소시킬 수 있는 방자체를 설치하여 인접 피스톤과 자력에 의한 간섭을 받지 않토록 한 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotary engine that completely solves a conventional problem, and to provide a magnetic shield that can reduce magnetic force so as not to interfere with adjacent pistons and magnetic force.
도 1 은 거리에 따른 자력의 힘을 살펴 보기 위한 도표1 is a diagram for examining the force of the magnetic force according to the distance
도 2a 내지 도 2c 는 종래 장치의 작동을 설명하는 도면2A-2C illustrate the operation of a conventional device.
도 3 은 본 발명에 따른 장치의 구성을 보여 주는 도면3 shows the configuration of a device according to the invention.
도 4a 는 도 3 을 크랭크축 방향에서 본 피스톤의 배열을 보여 주는 도면4A shows the arrangement of the piston as seen in the crankshaft direction of FIG. 3;
도 4b 는 케이싱을 전개하여 본 도면4B is an exploded view of the casing;
도 5a 내지 도6b 는 도 4 의 구성에 의한 동작 관계를 설명하기 위한 도면5A to 6B are diagrams for explaining the operation relationship by the configuration of FIG.
도 7 는 본 발명에 따른 다른 구성예7 is another configuration example according to the present invention;
도 8 은 방자층의 구성을 보여 주기 위하 도면8 is a view to show the configuration of the barrier layer
도 9a 내지 9b 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 피스톤의 배열을 예시하는 도면.9A-9B illustrate an arrangement of pistons in accordance with another embodiment of the present invention.
도 10 은 본 발명에 의한 센서부와 제어부와 그 출력부의 구성을 보여 주는 도시도10 is a view showing the configuration of a sensor unit, a control unit and an output unit according to the present invention;
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 크랭크축, 플라이휠, 피스톤, 실린더, 실린더 블록 등을 포함하는 공지의 엔진 구조에 있어서, 원형의 케이싱(200)과, 그 내부로 형성한 방자부(200a)와, 상기 케이싱(200)에 원주상으로 설치되는 피스톤을 갖는 실린더 및 실린더 블록과, 상기 원주상으로 배열되는 실린더의 중심에 설치되는 크랭크 축과, 그리고 상기한 피스톤과 크랭크 축을 연결하는 컨넥팅 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.The main configuration of the present invention for achieving the above object of the present invention, in the known engine structure including a crankshaft, a flywheel, a piston, a cylinder, a cylinder block, etc., a circular casing 200 and the inside A cylinder and a cylinder block having a magnetic shield portion 200a formed, a piston circumferentially installed in the casing 200, a crank shaft installed at a center of the cylinder arranged circumferentially, and the piston; It characterized in that it comprises a connecting rod for connecting the crank shaft.
또한, 엔진의 피스톤엔 양극을 갖는 전자석으로 구성하고, 실린더 헤드와 그에 대향하는 피스톤(2)의 하부엔 영구자석(10,40)을 형성하며, 하부 영구자석(40)의 아래쪽엔 방자부(300)를 형성하고, 상기한 피스톤의 외주엔 제 1,2,3 방자층(71,72,73)을 형성하며, 그리고 상기한 장치의 제어를 위하여, 악셀레이터, 브레이크, 엔진회전수, 크랭크축 회전각도를 감지하기 위한 센서들을 포함하는 센서부(100)와, 상기 센서부(100)를 제어하기 위한 제어부(20)와, 상기 제어부(20)의 제어에 의하여 작동하며, 전자석 출력전원(201), 엔진브레이크 작동을 위한 솔레노이드(202), 그리고 진공펌프(203)를 포함하는 출력부(200)를 포함하며, 상기한 전자석에서 공급되는 전압과 전류를 제어하여 회전수와 회전력을 제어토록 구성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the piston of the engine is composed of an electromagnet having an anode, and the lower portion of the cylinder head and the piston (2) opposite the permanent magnets (10, 40) are formed, the lower portion of the permanent magnet (40) 300, and the first, second, third magnetic shield layers 71, 72, and 73 are formed on the outer circumference of the piston, and for the control of the apparatus, the accelerator, the brake, the engine speed, the crankshaft. A sensor unit 100 including sensors for detecting a rotation angle, a control unit 20 for controlling the sensor unit 100, and operated by the control of the control unit 20, and an electromagnet output power source 201. ), The solenoid 202 for operating the engine brake, and an output unit 200 including a vacuum pump 203, and configured to control the rotational speed and the torque by controlling the voltage and current supplied from the electromagnet. Characterized in that.
또한, 상기한 피스톤(2)은 영구자석이 포함되게 구성하고, 상기한 실린더 헤드와 그와 대향하는 피스톤(2)의 하부엔 전자석을 배열 형성한 것을 특징으로 한다.In addition, the piston (2) is configured to include a permanent magnet, characterized in that the cylinder head and the lower portion of the piston (2) facing the array of electromagnets formed.
또한, 상기한 실린더는 2 개 이상 설치되는 것을 특징으로 하며, 실린더나 피스톤에 부착된 전자석의 극성이 엔진의 행정에 따라 변화도록 무접점 릴레이로 구성한 것을 특징으로 한다.In addition, the cylinder is characterized in that two or more are installed, characterized in that configured as a contactless relay so that the polarity of the electromagnet attached to the cylinder or the piston changes in accordance with the stroke of the engine.
또한, 컨넥팅 로드에 설치되는 베어링을 무급유 베어링 메탈로 구성한 것을 특징으로 하며, 피스톤 헤드 상부면과 실린더 헤드 하부면과의 간격을 5mm 이내로 한 것을 특징으로 한다.In addition, the bearing is installed in the connecting rod is characterized by consisting of a non-lubricated bearing metal, characterized in that the distance between the piston head upper surface and the cylinder head lower surface within 5mm.
상기한 특징 외 다른 특징 및 구성에 대하여 이어서 더욱 상세히 설명한다Other features and configurations than those described above will be described in more detail below.
본 발명은, 피스톤 주위를 방자제로 기본적으로 구성하되 이를 3 중 방자 구조로 형성하며, 각각의 물질을 겹쳐서 사용하거나 3 중 복합제로 제작하여 사용해도 무방하나 그 두께는 자력의 세기에 따라 가감된다The present invention basically constitutes a magnetic shielding around the piston, but forms a triple magnetic shielding structure, and may be used by overlapping each material or using a triple composite, but the thickness thereof is added or subtracted according to the strength of the magnetic force.
본 발명에서 방자제로 사용되는 물질은 3 가지가 있으며, 이를 제 1,2,3 방자제라 할 경우, 그의 화학 성분은 다음과 같다.In the present invention, there are three kinds of materials used as antiseptic agent, and when the first, second and third antimagnetic agents are used, the chemical composition thereof is as follows.
제 1 방자제는, C 0.16-0.25, Si 1.00 이하, Mn 1.00 이하, P 0.040 이하, S 0.030 이하, Ni 0.50 이하, Cr 12.00-14.00 으로 하고,The first antistatic agent is C 0.16-0.25, Si 1.00 or less, Mn 1.00 or less, P 0.040 or less, S 0.030 or less, Ni 0.50 or less, Cr 12.00-14.00,
제 2 방자제는, C 0.08이하, Si 1.00 이하, Mn 2.00 이하, P 0.045 이하, S 0.030 이하, Ni 8.00-10.50, Cr 18.00-20.00 으로 한다.The second antifouling agent is C 0.08 or less, Si 1.00 or less, Mn 2.00 or less, P 0.045 or less, S 0.030 or less, Ni 8.00-10.50, Cr 18.00-20.00.
즉, 상기의 제 1 물질 및 제 2 물질의 조직은 페라이트계나 오오스테나이트계, 또는 마르텐 사이트계 중 어느 하나로 만든다.That is, the structure of the first material and the second material is made of either ferrite, austenite, or martensite.
제 3 방자제는 불소 수지의 라이닝 재질로 한다 .The third antistatic agent is a lining material of fluororesin.
상기한 방자제를 이용한 본 발명의 바람직한 실시예 들을 이하 설명한다.Preferred embodiments of the present invention using the antifouling agent described above will be described below.
도 3 은 본 발명에 따른 장치의 개략 구성도이다3 is a schematic structural diagram of an apparatus according to the present invention.
도시한 바와 같이, 크랭크축(1)에 피스톤(2)이 설치되는 등의 기본 구성은 종래의 엔진 구조와 동일하다.As shown in the drawing, the basic configuration, such as the piston 2 being provided on the crankshaft 1, is the same as in the conventional engine structure.
본 발명의 한 실시예에서는, 여러개의 실린더가 설치되는 실린더 헤드(3) 전체를 영구자석으로 형성시킨다.In one embodiment of the present invention, the entire cylinder head 3, in which several cylinders are installed, is formed of permanent magnets.
또는 각각의 피스톤 (2) 상단에 형성되는 실린더 헤드 자체를 각각 독립적으로 원형상으로 영구 자석으로 만들 수 있다. 피스톤의 하단엔 또 다른 영구자석(40)을 설치한다.Alternatively, the cylinder heads themselves formed on the upper ends of the respective pistons 2 can be independently made into permanent magnets in a circular shape. At the bottom of the piston is installed another permanent magnet (40).
플라이휠(4)에는 시동모터(7)가 설치되고, 크랭크축(1)의 소정의 위치엔 크랭크축 회전 각도 감지센서(8)가 설치되어 제어부(20)와 연결된다.The starter motor 7 is installed at the flywheel 4, and a crankshaft rotation angle sensor 8 is installed at a predetermined position of the crankshaft 1 and connected to the control unit 20.
제어부(20)는 밧데리(21)가 연결되고 밧데리(21)는 발전기(22)와 연결된다. 발전기(22)는 크랭크축(1)에 연결하여 둔다.The controller 20 is connected to the battery 21 and the battery 21 is connected to the generator 22. The generator 22 is connected to the crankshaft 1.
실린더 헤드(3) 내엔 영구자석(10)을 형성하고, 그 외주로는 상기한 제 1,2,3 방자 물질로 이루어 지는 제 1,2,3 방자층을 형성시켜 자력 차폐가 이루어지게 한다.The permanent magnet 10 is formed in the cylinder head 3, and the magnetic shielding is performed by forming the first, second and third magnetic shield layers made of the first, second and third magnetic shielding materials.
피스톤의 내벽 역시 상기한 제 1,2,3 방자층이 형성되게 구성한다.The inner wall of the piston is also configured to form the first, second and third magnetic shield layers described above.
상부의 영구자석(10)엔 관통공(19)을 형성시키고 그 상단부엔 솔레노이드밸브(30)를 설치하여 작동시 엔진브레이크가 걸리도록 한다. 피스톤(2)의 상부(13) 및 하부(14) 부위는 전자석으로 구성하고, 전원코드(15)와 연결하여 그 코드를 외부로 빼어 도 1 에 도시한 제어부(21)와 연결되게 한다.The through-hole 19 is formed in the upper permanent magnet 10 and the solenoid valve 30 is installed at the upper end thereof so that the engine brake is applied during operation. The upper part 13 and the lower part 14 of the piston 2 are made of an electromagnet, connected to the power cord 15, and the cord is pulled out to be connected to the control unit 21 shown in FIG. 1.
피스톤(2)은 상하부(13,14) 만을 전자석으로 구성하거나 또는 피스톤(2)을 구성하는 전체를, 즉 상하부의 구분된 구성없이 전체를 전자석으로 만들 수도 있다.The piston 2 may comprise only the upper and lower parts 13 and 14 as an electromagnet, or the whole constituting the piston 2, that is, the whole may be made as an electromagnet without the divided configuration of the upper and lower parts.
도 3 에서 미설명 부호 5 는 컨넥팅 로드이고, 6 은 냉각을 위한 워터재킷이다.In FIG. 3, reference numeral 5 denotes a connecting rod, and 6 denotes a water jacket for cooling.
피스톤(2)의 외주 즉 실린더의 내벽엔 비자성물질로 이루어지는 라이너(16)를 내장하고 피스톤(2)의 상측 외주로는 비자성물질로 이루어 지는 가이드링(18)을 형성시키고, 그 외주는 이미 상술한 바와 같이 제 1,2,3 방자층(71,72,73)을 형성시킨다The outer circumference of the piston 2, that is, the inner wall of the cylinder has a liner 16 made of a nonmagnetic material, and the upper outer circumference of the piston 2 forms a guide ring 18 made of a nonmagnetic material. As described above, the first, second, and third magnetic shield layers 71, 72, and 73 are formed.
제 1,2,3 방자층(71,72,73)은 상부에 설치한 영구자석(10)과 피스톤의 외주를 감싸는 식으로 설치하여 영구자석(10)에 의한 자력의 영향을 받지 않게 구성한다.The first, second, and third magnetic shield layers 71, 72, and 73 are installed in such a manner as to surround the outer circumference of the permanent magnet 10 and the piston installed thereon, so as not to be affected by the magnetic force by the permanent magnet 10. .
상기한 구성에서 회전 토오크를 증대시킬 경우, 자력이 센 자석을 이용하는 방법과, 자석의 크기가 큰 것을 사용하는 방법과, 피스톤의 수를 증가시키는 방법그리고 전자석의 세기를 증대시키는 등 여러가지 방법이 있을 수 있다.In order to increase the rotational torque in the above-described configuration, there are various methods such as using a magnet with strong magnetic force, using a large magnet, increasing the number of pistons, increasing the strength of the electromagnet, and the like. Can be.
도 4a 는 도 3 에 도시한 피스톤과 실린더의 배열을 크랭크축(1)을 중심으로 본 도면이다.FIG. 4A is a view of the arrangement of the piston and the cylinder shown in FIG. 3 centered on the crankshaft 1. FIG.
도시한 바와 같이, 본 발명에서는 실린더(2)의 배열을 원주상으로 2-12개 정도 바람직하기로는 약 6 개 정도 배열한다. 케이싱(200)의 내주로는 방자층(200a)이 형성된다. 또 피스톤 하부의 영구자석(40) 아래엔 방자층(300)을 형성하여 크랭크 축으로의 자석의 영향이 없도록 하였고 또 그 아래엔 플렉시블 오일시일(40a)을 형성시켜, 윤활유가 실린더 내로 유입되는 것을 방지하였으며, 컨넥팅 로드와 크랭크축, 피스톤핀 사이에 사용되는 베어링 메탈은 무급유 베어링로 만들면 오일이 없어도 작동 가능하다.As shown in the figure, in the present invention, the arrangement of the cylinders 2 is arranged about 2-12, preferably about 6, in the circumference. As the inner circumference of the casing 200, a magnetic shield layer 200a is formed. In addition, the anti-magnetic layer 300 is formed under the permanent magnet 40 under the piston so that the magnet is not influenced by the crankshaft, and the flexible oil seal 40a is formed thereunder, so that the lubricating oil is introduced into the cylinder. The bearing metal used between the connecting rod, the crankshaft and the piston pin can be operated without oil if it is made of oil-free bearing.
본 배열에서 아라비아 숫자로 표기한 바와 같이, 1 번 피스톤이 상사점에 도달했을때 4 번 피스톤은 하사점 위치에서 동력을 같이 발생시키고, 다음은 2 번 피스톤이 상사점, 5 번 피스톤이 하사점 위치로, 이와 같이 축을 중심으로 대칭되게 출력이 발생하기 때문에 진동 발생을 최소화 하며, 각도 60 도 마다 동력이 발생하므로 크랭크축 회전 속도 변동율을 최소화 할 수 있다As indicated by the Arabic numerals in this arrangement, when piston 1 reaches top dead center, piston 4 generates power at the bottom dead center position, then piston 2 top dead center and piston 5 bottom dead center. In this way, since the output is symmetrically about the axis, vibration is minimized, and power is generated every 60 degrees, so the rate of change of the crankshaft rotation speed can be minimized.
도 4b 는 도 4a 에 나타낸 로타리식 엔진의 케이싱(200)을 펼쳐 본 전개도이다.FIG. 4B is an exploded view of the casing 200 of the rotary engine shown in FIG. 4A in an unfolded view.
도시한 바와 같이, 케이싱(200)을 전개하면 피스톤의 배열이 대각선 방향으로 배열된다As shown, when the casing 200 is deployed, the arrangement of the pistons is arranged diagonally.
대각선으로 가로로 조금씩 벌어 지는 이유는 배열시 크랭크 축 상호의 간섭을 없애기 위한 최소한의 이격거리로 컨넥팅 로드의 두께 거리만큼 이격되게 된다. 이와 같은 배열의 장점은 나란히 배열되는 것보다 피스톤끼리 더 먼거리로 이격되므로 상호 자력 간섭을 최소화 할 수 있고 또 엔진 길이를 최소화 할 수 있다The reason for the small gaps horizontally and horizontally is that they are spaced apart by the thickness of the connecting rod with a minimum distance to eliminate the crankshaft interference. The advantage of this arrangement is that pistons are spaced farther apart than arranged side by side, minimizing mutual magnetic interference and minimizing engine length.
도 5a 과 도 6a 는 본 발명에 의한 동작관계를 설명하기 위한 설명도이다5A and 6A are explanatory diagrams for explaining the operation relationship according to the present invention.
영구자석(10)으로 이루어진 실린더 헤드 부분이 항상 N 극일 경우, 전자석으로 구성된 피스톤(2)의 상부(13)가 상사점에 올라가면, 크랭크 축에 부착된 크랭크 축 회전 각도 감지 센서(8)의 작동에 의해, S 극에서 N 극으로 극성 변환된다.When the cylinder head portion made of permanent magnet 10 is always N pole, when the upper portion 13 of the piston 2 made of electromagnet rises to the top dead center, the operation of the crank shaft rotation angle detection sensor 8 attached to the crank shaft By this, the polarity is converted from the S pole to the N pole.
이 경우, 상하부에 리미트 스위치를 설치하거나 또는 센서를 설치하여 정확한 제어를 할 수도 있다.In this case, the upper and lower limit switches or sensors may be installed for accurate control.
그리고 상사점에서 서로 미는 힘이 작용하므로 피스톤(2)은 다시 내려온다. 이 경우, 하사점 위치엔 영구자석(40)이 N 극으로 형성되어 있어 당기는 힘이 작용하여 피스튼의 하강을 더욱 돕는다.And because the pushing force to each other at the top dead center piston 2 comes down again. In this case, at the bottom dead center position, the permanent magnet 40 is formed at the N pole, and thus a pulling force acts to further lower the piston.
도 5b 는 도 5 a 에 대한 작동을 설명하기 위한 즉, 극성 전환점을 설명하기 위한 도면이다FIG. 5B is a diagram for explaining the operation of FIG. 5A, that is, for explaining the polarity switching point.
도시한 바와 같이, 피스톤이 상사점(a)을 지나면 피스톤(2)의 상부(13)의 극성이 전환된다.As shown, when the piston passes the top dead center a, the polarity of the upper portion 13 of the piston 2 is switched.
그리고 하사점에 오기 직전 약 5 도 정도 또는 그 이상을 지나는 위치에서 전자석의 전원이 차단되고 하사점인 "b" 지점에 이르러 피스톤(2) 하부(14)의 전자석의 극성이 전환된다.Then, the power of the electromagnet is cut off at the position passing about 5 degrees or more immediately before coming to the bottom dead center, and the polarity of the electromagnet of the lower portion 14 of the piston 2 is switched when the bottom dead center “b” is reached.
그리고 도 6a 에서와 같이, 하부(14)가 동일 극으로 극성 전환 된 후엔, 그동일 극에 의해 피스톤(2)이 상승한다. 도 6b 는 이 상황에서의 전자석의 극성 전환 선도를 나타낸 것으로, 극성 전환 후, 다음 극성 전환 전 사이의 중간을 지나 약 5 도 선에서 전자석의 전원이 차단된다.And as in FIG. 6A, after the lower portion 14 is polarized to the same pole, the piston 2 is raised by the same pole. Fig. 6B shows the polarity switching diagram of the electromagnet in this situation, where the power of the electromagnet is cut off at a line of about 5 degrees after the polarity switching, passing through the middle before the next polarity switching.
전자석의 극성은 이미 상용화 되어 있는 무접점 릴레이 전자 회로를 이용하여 전자석에 공급하는 DC 전원의 플러스 마이너스를 바꾸어 주면 전자석의 극성은 바뀌게 된다.The polarity of the electromagnet is changed by changing the plus and minus of the DC power supplied to the electromagnet using a contactless relay electronic circuit that is already commercially available.
또는 플러스 마이너스의 극성 변화없이 코일의 감는 방향을 2 중 구조로 하여, 두 개중 어느 하나에 전원이 흐르면 플러스가되고 다른 하나에 흐르게 하면 마이너스가 되게 할 수도 있다 .Alternatively, the winding direction of the coil can be doubled without changing the polarity of the plus and minus, so that when one of the two powers flows, it is positive and the other is negative.
상기한 극성 전환시점과 전자석의 전원 차단 지점은 실험에 의하여 얼마든지 조절할 수 있는 것이므로 상기한 각도에 한정되는 것은 아니라 얼마든지 조절 가능하다.Since the polarity switching time and the power off point of the electromagnet can be adjusted as much as the experiment, it is not limited to the above angle, but can be adjusted as much as possible.
또한 전자석에서 공급되는 전압 및 전류의 세기를 제어 하여 엔진의 회전수와 회전력을 제어 할 수 있다In addition, by controlling the strength of the voltage and current supplied from the electromagnet, it is possible to control the engine speed and torque
상기한 상사점과 하사점에서 영구자석과 전자석 사이의 간격은 아주 미세한 틈을 두고 근접하도록 하여 끌어 당기고 밀어 내는 힘을 극대화 하여 최대의 회전 토오크를 얻도록 한다The gap between the permanent magnet and the electromagnet at the top dead center and the bottom dead center is close to a very fine gap to maximize the pulling and pushing force to obtain the maximum rotational torque.
도 7 는 도 4 에 대한 다른 실시예이다FIG. 7 is another embodiment of FIG. 4.
여기에서는 전자석(50,51)을 상하로 구성시키고, 그 중간에 피스톤(2)이 영구 자석이 되도록 하였다.Here, the electromagnets 50 and 51 were made up and down, and the piston 2 was made into the permanent magnet in the middle.
실린더 내벽의 라이너(16)는 비자성물질로 하고, 그 외측의 실린더 블록(52)은 제 1,2,3 방자층으로 3 겹으로 구성하여, 자력의 누설에 의한 자력 손실과 다른 실린더와의 간섭이 없도록 하였다.The liner 16 of the inner wall of the cylinder is made of a nonmagnetic material, and the outer cylinder block 52 is composed of three layers of the first, second, and third magnetic shielding layers, and the loss of magnetic force due to leakage of magnetic force and other cylinders. There was no interference.
도 8 는 상기한 피스톤(2)의 외주에 즉 실린더 내벽에 제 1,2,3 방자제로 이루어 지는 제 1,2,3 방자층(71,72,73)이 형성되는 순서를 단지 참고로 보여 주는 도면이다. 그러나 그 방자층의 형성 순서를 바꾸어, 안에서 부터, 제 3,1,2 방자층(73,71,72)의 순서로 할 수 도 있다.FIG. 8 shows by reference only the order in which the first 1,2,3 magnetic shield layers 71, 72, 73 made of the first 1,2,3 magnetic shields are formed on the outer periphery of the piston 2, that is, on the inner wall of the cylinder. It is a drawing. However, the order of formation of the magnetic shield layer may be reversed, and the order of the third, first and second magnetic shield layers 73, 71, and 72 may be changed from the inside.
그리하여 인접 피스톤에 설치된 자석의 간섭을 전혀 받지 않고 정상적인 작동을 보장 할 수 있다.Thus, normal operation can be guaranteed without any interference from magnets installed in adjacent pistons.
도 9a 는 본 발명의 다른 실시예로 피스톤(2)을 원형상으로 배열하지 않고 일자로 배열한 것으로, 도 9a 의 축 중심으로 보았을때, 크랭크 축의 각도가 90도 각도로 배열되게 구성할 수도 있다.FIG. 9A is an embodiment of the present invention in which the pistons 2 are arranged in a straight line rather than in a circular shape. When the piston 2 is viewed from the center of the axis of FIG. 9A, the angle of the crankshaft may be arranged at a 90 degree angle. .
도 10 는 전반적인 작동을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining the overall operation.
센서부(100)는 악셀레이터 패달 작동여부를 감지하는 페달작동감지센서(62)와, 페달작동정도를 감지하는 페달 작동정도감지 센서(60)와, 브레이크페달의 작동을 감지하는 브레이크페달감지센서(62), 엔진회전수감지센서(61), 그리고 크랭크축 회전각도 감지 센서(8)을 포함하여 구성한다.The sensor unit 100 includes a pedal operation sensor 62 for detecting whether the accelerator pedal is operated, a pedal operation degree sensor 60 for detecting the pedal operation degree, and a brake pedal sensor for detecting the operation of the brake pedal ( 62), the engine speed sensor 61, and the crankshaft rotation angle detection sensor (8).
이들은 제어부(20)와 연결되고, 제어부(20)는, 전자석출력전원(201), 엔진브레이크 작동을 위한 솔레노이드(202), 그리고 브레이크페달과 연결되어 설치되는 진공펌프(203)를 포함하여 구성되는 출력부(200)와 연결된다.These are connected to the control unit 20, the control unit 20 is configured to include an electromagnet output power 201, a solenoid 202 for operating the engine brake, and a vacuum pump 203 installed in connection with the brake pedal. It is connected to the output unit 200.
진공펌프(203)는 브레이크의 원활한 작동을 위하여 브레이크 배력 장치에 감압이 걸리도록 하기 위한 것이다.The vacuum pump 203 is for reducing the pressure on the brake power supply for smooth operation of the brake.
영구 자석의 자력은 매우 크므로 전자석 자력의 세기는 크게 하지 않아도 서로 끌어 당기고 밀어 내는 힘이 강하게 발생하기 때문에 엔진의 회전력에 의해 작동되는 제너레이터 즉, 발전기에서 발생시키는 전원의 일부만 이용하여도 엔진의 작동이 가능하며, 자력의 세기를 증대 시켜, 엔진 회전수가 빨라 지면 발전기에서 생산되는 전력양도 증가하므로 별도의 전원이나 밧데리가 필요 없이 자체의 발전기와 밧데리 상태로 운전이 충분하다.Since the magnetic force of the permanent magnet is very large, the strength of the electromagnet magnetic force does not increase, so the force of pulling and pushing each other is generated so that the engine can be operated by using only a part of the power generated by the generator, that is, the generator. It is possible to increase the strength of the magnetic force, as the engine speed increases the amount of power produced by the generator increases, so it is sufficient to operate in its own generator and battery state without the need for a separate power source or battery.
이때 운전 중, 전자석의 자력 세기 변화는 악셀레이터에 부착된 악셀레이터 페달작동정도 감지센서(60)에 의하여 제어부(20)에서 출력 전압과 전류를 증가시키거나 감소시켜 전자석의 세기를 조절하며, 악셀레이터를 밟지 않을 경우엔 750rpm 을 유지하도록 전원을 공급한다.At this time, the magnetic force change of the electromagnet is controlled by increasing or decreasing the output voltage and current in the control unit 20 by the accelerator pedal operation degree sensor 60 attached to the accelerator to adjust the strength of the electromagnet, and do not step on the accelerator. If not, supply power to maintain 750 rpm.
또한 공회전 상태에서 에어컨이나 전기 장치 등의 사용으로 엔진 부하량이 증가할 경우에는 엔진회전수 감지센서(61)에서 감지된 신호를 이용하여 제어부(20)에서 750rpm 이 되도록 전자석에 전원을 공급한다In addition, when the engine load increases due to the use of an air conditioner or an electric device in an idle state, the controller 20 supplies power to the electromagnet so that the controller 20 becomes 750 rpm using the signal detected by the engine speed sensor 61.
상기 제어 시스템은 이미 자동차에서 사용되고 있는 공지의 제어 방식으로 이 분야 종사자들이 간단히 전자 회로를 이용하여 제어부(20)를 구성할 수 있다.The control system is a known control method that is already used in automobiles so that those skilled in the art can simply configure the control unit 20 using an electronic circuit.
브레이크를 밟은 순간부터는 전자석에 인가되는 전원 공급을 차단시켜 엔진 브레이크가 작동되도록 하고 엔진회전수가 1000rpm 이하가 되면 정상적인 전원 공급을 하도록 제어, 즉 브레이크를 밟고 있으면, 도 1 및 도 2 에 도시한 솔레노이드밸브(30)가 일부 닫히고 엔진 회전수는 1000rpm 이상으로 상승하지 않는다.From the moment the brake is applied, the power supply applied to the electromagnet is cut off so that the engine brake is operated. When the engine speed is 1000 rpm or less, the control is performed to normal power supply, that is, if the brake is applied, the solenoid valve shown in FIGS. Part of the 30 is closed and the engine speed does not rise above 1000 rpm.
종래의 내연 엔진은 4 행정에 한번씩 폭발에 의하여 힘을 발생시키기 때문에 폭발 압력에 의한 진동과, 크랭크축 회전 속도 변동율로 인한 진동 때문에 실린더 수를 증가시키지 않는 한 엔진 작동시 진동에 의하여 각 기계 요소들의 수명이 짧아지고 승차감이 떨어지는 문제가 있었지만, 본 발명에 따른 로타리 엔진은 폭발에 의한 진동을 제거하고, 크랭크축 속도 변동율을 최소화하여 승차감을 향상시키며 엔진 출력을 배가시킬 수 있다.Conventional internal combustion engines generate force by explosion every four strokes, so the vibration of the mechanical components of the engine does not increase the number of cylinders due to the vibration caused by the explosion pressure and the vibration caused by the crankshaft rotational speed fluctuation rate. Although there was a problem that the life is shortened and ride comfort is reduced, the rotary engine according to the present invention can eliminate vibration caused by the explosion, minimize the crankshaft speed fluctuation rate to improve ride comfort and double the engine output.
또한, 본 발명에 의하면, 상사점과 하사점 두 위치에 설치되는 자석과 피스톤에 설치된 전자석 사이에서 서로 밀어 내는 힘과 끌어 당기는 힘을 발생시키기 때문에 피스톤이 상사점에서 두 자석 사이에서 발생하는 반발력에 의하여 하강을 시작하여 반발력이 약해짐과 동시에 하사점 위치에 있는 자석을 끌어 당기는 힘이 발생하기 때문에 피스톤은 힘을 유지하면서 하강을 계속하게 되며, 하사점에 가까워 질수록 끌어 당기는 힘이 강하여져 회전력이 다시 강하게 발생하게 되고 하사점을 지나는 순간 피스톤 전자석의 극성이 바뀌어 피스톤 자석과 하사점 위치의 자석은 서로 큰 반발력이 발생하여 크랭크 축에 강한 회전력을 유지시키며, 피스톤은 상사점으로 상승하게 된다. 피스톤이 상사점에 가까워지면 상사점 위치에 있는 자석의 끌어 당기는 힘에 의하여 크랭크 축에서는 지속적인 강한 회전력을 얻게 되는 바, 이는 상사점 위치에서만 자력을 이용하는 공지의 고안에 비하여 최소한 200% 이상의 출력 향상 결과를 가져 온다.In addition, according to the present invention, the piston is generated between the magnets installed in the top dead center and the bottom dead center and the electromagnet installed in the piston to generate a pushing force and a pulling force to each other to prevent the piston from repulsive force generated between the two magnets at the top dead center. By starting the descent, the repulsive force is weakened and the force to pull the magnet at the bottom dead center position is generated, so the piston continues to descend while maintaining the force, and the closer the bottom dead center, the stronger the pulling force is. This strong force is generated again and the polarity of the piston electromagnet changes as soon as it passes the bottom dead center, so that the piston magnet and the magnet at the bottom dead center position generate a large repulsion force to maintain a strong rotational force on the crankshaft, and the piston rises to the top dead center. As the piston approaches top dead center, a strong pull on the crankshaft is achieved by the pull force of the magnet in the top dead center position, which results in at least 200% increase in power over known designs that use magnetic force only at the top dead center position. Bring it.
다시 말해 종래 경우, 크랭크 축이 180 도를 돌아야 2 개의 피스톤에서 회전력을 발생시키는 반면, 본 발명은, 360 도를 6 등분한 60도를 회전할 때마다, 2 개의 피스톤에서 회전력을 발생시키므로 200%배 이상의 출력의 향상과 더불어, 크랭크축 회전속도 변동율이 매우 작아져 엔진의 진동을 방지하고 뛰어난 승차감을 얻을 수 있으며, 회전력의 지속성을 안정시킨다In other words, in the conventional case, the crankshaft must rotate 180 degrees to generate the rotational force in the two pistons, while the present invention generates the rotational force in the two pistons every time it rotates 60 degrees equal to sixty degrees of 360 degrees. In addition to more than double the power output, the crankshaft rotation speed fluctuation rate is very small, which prevents engine vibration and provides excellent riding comfort and stabilizes the sustained torque.
또한 본 발명에서는 행정만 줄이면 극히 소형화 시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, the present invention also has the advantage that can be extremely miniaturized by reducing the stroke.
또한 본 발명에 의하면, 기존의 내연기관에 비하면 흡입, 연소, 배기 등을 위한 부품들이 불필요 하므로 부품수를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage that the number of parts can be significantly reduced since parts for intake, combustion, exhaust, etc. are unnecessary as compared to the existing internal combustion engine.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020010017214A Ceased KR20020076962A (en) | 2001-03-31 | 2001-03-31 | magnetic engine improved rotation torque |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020076962A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210125617A (en) * | 2020-03-30 | 2021-10-19 | 숭실대학교산학협력단 | Device for Augmented Reality using micro lens |
-
2001
- 2001-03-31 KR KR1020010017214A patent/KR20020076962A/en not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210125617A (en) * | 2020-03-30 | 2021-10-19 | 숭실대학교산학협력단 | Device for Augmented Reality using micro lens |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20010331 |
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| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20030329 Patent event code: PE09021S01D |
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| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20031209 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20030329 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |