KR100401176B1

KR100401176B1 - 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기

Info

Publication number: KR100401176B1
Application number: KR10-2000-0043868A
Authority: KR
Inventors: 유성권
Original assignee: 유성권
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2003-10-10
Also published as: KR20000063661A

Abstract

본 발명은 운동(진동)에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기에 관한 것으로써, 본 발명은 가동자가 상기 고정자를 따라서 이동함에 따라 상기 고정자의 자석봉에서 나오는 자력선에 의해서 가동자의 외주면과 관통공 사이에 대체로 고정자에 대하여 대체적으로 수직으로 평행하게 다수회 권회되어 있는 코일에 유도기전력이 발생되며, 상기 코일들이 직렬로 각각 접속되어 있어 이들 코일에 발생된 유도기전력에 의해서 전류가 브릿지 전파정류회로에서 전파정류된 전류가 리드선을 통해서 출력저항 및 레귤레이터로 흐르며, 이에 따라 캐패시터를 충전시키도록 구성되어 있다.

따라서, 본 발명은 간단한 구조로 운동(진동)에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 간단하여 제조 코스트를 저감시킬 수 있고, 또 배터리 대신에 전자제품에 장착하여 사용하면 배터리를 사용할 때와 같이 전원장치, 즉 배터리를 교체할 필요가 없다.

Description

운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기{A GENERATOR FOR CONVERTING FROM KINETIC ENERGY INTO ELECTRIC ENERGY}

본 발명은 운동(진동)에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기에 관한 것이다.

현재까지의 통상적인 발전기로는 수력을 이용해서 발전하는 수력발전기, 무연탄이나 가스를 연소시켜서 발전하는 화력발전기, 기류의 흐름을 이용해서 발전하는 풍력 발전기 또는 핵반응을 이용해서 발전하는 원자력 발전기 등이 널리 사용되고 있었다.

그런데, 이와 같은 종류의 발전기는 대량의 수력, 화력, 풍력 또는 핵반응에 의한 원자력을 사용하여 대용량의 전기를 발전하여야 하므로, 그 설비가 대형화되어 있고, 대형화됨에 따라 설치면적도 넓어야 하며, 구조가 복잡해질 뿐만 아니라, 구조가 복잡하여 제조 코스트가 비싸다는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 구조가 간단한 운동에너지(진동에너지)를 전기에너지로 변환하는 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조 코스트를 저감시킬 수 있는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배터리 대신에 전자제품에 장착하여 사용하면 배터리를 사용할 때와 같이 교체할 필요가 없는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케이스와, 상기 케이스의 개구부를 밀폐시키도록 덮는 커버와, 서로 일정 두께의 자석봉과 탄소봉이 교호로 적층되며 상기 케이스내에 절연고정부재를 개재해서 상ㆍ하부가 서로 평행하게 고정되는 다수개의 고정자와, 상기 각 고정자에 외감설치되어 상ㆍ하동 또는 좌ㆍ우로 수평이동되면서 상기 고정자의 자석에서 출력되는 자력선에 의해 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 유도기전력이 발생되도록 외주면과 관통공 사이에 코일이 다수회 권취되어 있는 다수개의 금속제 가동자와, 상기 각각의 금속제 가동자사이에 각각 설치되어 전기적으로 절연시키는 절연판과, 상기 각각의 금속제 가동자를 상기 고정자의 중앙부에 위치시키도록 상기 금속제 가동자의 양측 고정자에 각각 외감설치되는 한쌍의 탄성부재와, 상기 고정자의 자석봉과 금속제 가동자 사이를 절연시키도록 상기 고정자와 금속제 가동자 사이에 설치된 절연관을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 개략적으로 도시한 외관사시도,

도 2는 도 1의 화살표Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도,

도 3은 도 1에서 케이스의 앞부분을 제거하고 본 부분 정단면도,

도 4는 도 1에서 케이스의 좌측부분을 제거하고 본 부분 정단면도,

도 5는 도 1의 요부 분해사시도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기에 의해 발전한 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전파정류회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:케이스 12:커버

20:고정자 22:자석봉

24:탄소봉 26:절연고정부재

30:가동자 32:코일

40:절연판 50:탄성부재

60:절연관

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 발전기에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 개략적으로 도시한 외관사시도이고, 도 2는 도 1의 화살표Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이고, 도 3은 도 1에서 케이스의 앞부분을 제거하고 본 부분 정단면도이고, 도 4는 도 1에서 케이스의 좌측부분을 제거하고 본 부분 정단면도이고, 도 5는 도 1의 요부 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기에 의해 발전한 교류전원을 직류전원으로 변환하는 전파정류회로도이다.

도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 발전기(100)는 케이스(10)의 개구부를 커버(12)에 의해 밀폐시키도록 덮여 있고, 상기 커버(12)내에는 절연고정부재(26)를 개재해서 서로 일정 두께의 자석봉(22)과 탄소봉(24)이 교호로 적층된 다수개의 고정자(20)가 서로 평행하게 다수개 설치되어 있다.

그리고, 상기 각 고정자(20)에는 금속제의 블록으로 이루어진 금속제 가동자(30)가 상ㆍ하동(또는 좌ㆍ우로 수평이동)가능하게 절연관(60)을 개재하여 다수개 설치되어 있고, 상기 금속제 가동자(30)의 외주면과 관통공의 내주면 사이에는 상기 고정자(20)의 자석에서 출력되는 자력선에 의해 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 유도기전력이 발생되도록 에나멜선인 코일(32)이 각각 다수회 권취되어 있다.

상기 각각의 금속제 가동자(30)사이에는 상기 금속제 가동자(30)끼리를 전기적으로 절연시키도록 절연판(40)이 각각 설치되어 있고, 상기 각각의 금속제 가동자(30)를 상기 고정자(20)의 중앙부에 위치시키도록 상기 금속제 가동자(30)의 양측 고정자(20)에는 한쌍의 탄성부재(50)가 각각 외감설치되어 있다.

상기 고정자(20)의 자석봉(22)은 상기 자석봉(22)에서 나오는 자력의 힘을서로 상쇄시킴과 동시에, 상기 금속제 가동자(30)가 상기 고정자(20)에서 각각 자유롭게 이동되도록 인접하는 다른 고정자(20)의 자석봉(22)의 위치레벨이 △d만큼씩 편위되어 있는 것이 바람직하다.

상기 고정자(20)에 자석봉(22)과 탄소봉(24)을 교호로 적층한 이유는 금속제 가동자(30)가 상기 자석봉(22)에서 이동할 때에 상기 하나의 자석봉(22)의 N극에서 나오는 자력선에 의해 상기 금속제 가동자(30)를 밀어냄과 동시에, S극에서 잡아당김으로서 상기 금속제 가동자(30)의 이동을 가속시키고, 또한 상기 금속제 가동자(30)의 복귀시에 상기 금속제 가동자(30)의 복귀이동을 가속시킴으로써, 전기에너지의 발전을 증가시키기 위한 것이다.

다시 말하면, 상기 금속제 가동자(30)는 상기 고정자(20)에 절연관(60)을 개재하여 외감시킬 수 있도록 그 중앙에 관통공(부호 표시하지 않음)이 형성되어 있고, 상기 금속제 가동자(30)의 외주면과 관통공 내주면사이에는 코일(32)이 다수회 권회되어 있고, 상기 고정자(20)와 금속제 가동자(30) 사이에는 고정자(20)의 자석봉(22)과 금속제 가동자(30) 사이를 절연시키는 절연관(60)이 설치되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기에 대한 작용 및 효과를 설명한다.

먼저, 서로 일정 두께(높이)의 자석봉(22)과 상기 자석봉(22)들 사이에 각각 설치된 탄소봉(24)으로 이루어진 고정자(20)에 절연관(60)을 끼우고 상기 절연관(60)의 외주면에 도면에 도시한 바와 같이 금속제 가동자(30) 및 절연판(40)을 교호로 끼운다.

다음에, 상기 고정자(20)의 양측에서 코일스프링으로 이루어진 탄성부재(50)를 각각 끼워서 최상부 및 최하부의 금속제 가동자(30) 외측부에 위치시키고, 상기 절연고정부재(26)를 상기 고정자(20)의 양단부에 위치시키면서 상기 케이스(10)와 커버(12)내에 다수개의 고정자(20)를 서로 평행하게 위치고정시킨다.

이와 같이 조립되어 있는 본 발명의 일실시예에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 흔들어서 진동을 가하면, 상기 금속제 가동자(30)가 상기 고정자(20)에 이동가능하게 절연관(60)을 개재해서 외감되어 있으므로, 상기 금속제 가동자(30)가 상기 고정자(20)를 따라서 탄성부재(50)의 부세력에 대항하면서 화살표 또는 화살표 반대방향으로 이동하며, 진동력이 없어지면 상기 탄성부재(50)의 부세력에 의해 상기 금속제 가동자(30)가 상기 고정자(20)의 대체로 중앙부 근처에 위치하게 된다.

상기 금속제 가동자(30)가 상기 고정자(20)를 따라서 이동함에 따라 상기 고정자(20)의 자석봉(22)에서 나오는 자력선에 의해서 상기 금속제 가동자(30)의 외주면과 관통공 내주면사이에 상기 고정자(20)에 대해 대체적으로 평행하게 다수회 권회되어 있는 코일(32)에 유도기전력이 발생되며, 상기 코일(32)들이 직렬로 각각 접속되어 있어 이들 코일(32)에 발생된 유도기전력에 의해서 전류가 브릿지 전파정류회로(102)에서 전파정류된 전류가 리드선(a,b)을 통해서 출력저항(R1) 및 레귤레이터(103)로 흐르며, 이에 따라 캐패시터(C1)를 충전시키고, 상기 캐패시터(C1)에 충전된 전원을 전자회로에 부하에 전원을 공급한다.

상기 설명에 있어서, 상기 케이스(10)의 개구부를 커버(12)에 의해 밀폐시키는 구조를 가진 것을 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 상기 케이스(10)와 커버(12)를 일체적으로 성형해도 본 발명의 개념에 포함되는 것은 물론이다.

또한, 본 발명은 상기 케이스(10)내에 8개의 고정자(20)를 서로 평행하게 2열 횡대로 설치하고, 이들 각각의 고정자(20)에 4개의 금속제 가동자(30)를 이동가능하도록 설치한 것을 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 고정자(20)의 숫자 및 금속제 가동자(30)의 숫자는 발전할려고 하는 발전용량에 따라 줄이거나 늘릴 수 있는 것은 물론이다.

또한, 상기 설명에 있어서, 본 발명은 금속제 가동자(30), 상기 금속제 가동자(30)사이에 설치된 절연판(40) 및 한쌍의 탄성부재(50)가 각각 이동가능 또는 수축가능하게 외감된 고정자(20)를 상기 케이스(10)와 커버(12)내에 설치고정할 경우에, 고정자(20)의 양단부에 절연고정부재(26)를 각각 개재시켜서 설치고정하는 것을 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 케이스(10)와 커버(12)가 절연재질로 형성하였을 경우에는 상기 절연고정부재(26)는 사용할 필요가 없다.

또한, 상기 설명에 있어서, 고정자(20)와 금속제 가동자(30) 사이에는 고정자(20)의 자석봉(22)과 금속제 가동자(30) 사이를 절연시키도록 하나의 절연관(60)이 설치되어 있는 것을 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 각각의 가동자(30)의 내주면에 각각 절연관을 삽입해도 본 고안의 개념에 포함되는 것은 물론이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기에 의하면, 가동자가 상기 고정자를 따라서 이동함에 따라 상기 고정자의 자석봉에서 나오는 자력선에 의해서 가동자의 외주면과 관통공내주면 사이에 대체로 고정자에 대하여 대체적으로 수직으로 평행하게 다수회 권회되어 있는 코일에 유도기전력이 발생되며, 상기 코일들이 직렬로 각각 접속되어 있어 이들 코일에 발생된 유도기전력에 의해서 전류가 브릿지 전파정류회로에서 전파정류된 전류가 리드선을 통해서 출력저항 및 레귤레이터로 흐르며, 이에 따라 캐패시터를 충전시키도록 구성되어 있으므로, 간단한 구조로 운동(진동)에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 간단하여 제조 코스트를 저감시킬 수 있고, 또 배터리 대신에 전자제품에 장착하여 사용하면 배터리를 사용할 때와 같이 전원장치, 즉 배터리를 교체할 필요가 없다는 등의 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims

케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 개구부를 밀폐시키도록 덮는 커버(12)와, 서로 일정 두께의 자석봉(22)과 탄소봉(24)이 교호로 적층되며 상기 케이스(10)내에 절연고정부재(26)를 개재해서 상ㆍ하부가 서로 평행하게 고정되는 다수개의 고정자(20)와, 상기 각 고정자(20)에 외감설치되어 상ㆍ하동 또는 좌ㆍ우로 수평이동되면서 상기 고정자(20)의 자석에서 출력되는 자력선에 의해 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 유도기전력이 발생되도록 외주면과 관통공 내주면사이에 코일(32)이 다수회 권취되어 있는 다수개의 금속제 가동자(30)와, 상기 각각의 금속제 가동자(30)사이에 각각 설치되어 전기적으로 절연시키는 절연판(40)과, 상기 각각의 금속제 가동자(30)를 상기 고정자(20)의 중앙부에 위치시키도록 상기 금속제 가동자(30)의 양측 고정자(20)에 각각 외감설치되는 한쌍의 탄성부재(50)와, 상기 고정자(20)의 자석봉(22)과 금속제 가동자(30) 사이를 절연시키도록 상기 고정자(20)와 금속제 가동자(30) 사이에 설치된 절연관(60)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기.
제1항에 있어서, 상기 가동자(30)의 플랜지부(34)에는 상기 고정자(20)의 자석에서 출력되는 자력선에 의해 운동에너지를 전기에너지로 변환하여 유도기전력이 발생되도록 상기 고정자(20)에 대하여 대체적으로 평행하게 코일(32)이 각각 다수회 권취되어 있고, 이들 코일(32)은 서로 직렬로 접속되어 있고, 상기 고정자(20)의 자석봉(22)은 상기 자석봉(22)에서 나오는 자력의 힘을 서로 상쇄시킴과 동시에, 상기 금속제 가동자(30)가 상기 고정자(20)에서 각각 자유롭게 이동되도록 인접하는 다른 고정자(20)의 자석봉(22)의 위치레벨이 △d만큼씩 편위되어 있는 것을 특징으로 하는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기.