KR100496621B1

KR100496621B1 - 진동 에너지의 전력 변환 장치

Info

Publication number: KR100496621B1
Application number: KR10-2002-0021784A
Authority: KR
Inventors: 다케우치게사토시
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2005-06-20
Also published as: KR20020082140A; US20020172060A1; US7009315B2; JP2002320369A; DE10217562A1

Abstract

진동 에너지의 전력 변환 장치는, 발전코일(14)로 전원의 진동이 전달된 다음, 압축 코일 스프링(26)(28)을 통해 자석체(20)로 전달되므로, 관성에 의한 자석체(20)와 발전코일(14) 사이의 상대 이동을 유발하여, 자계의 변화가 발생한다. 기전력이 전자기 유도에 의해 발생되므로, 전선재료(18)로 전류가 흐르게 된다. 특히, 발전의 에너지로서 전원의 진동을 이용하여 에너지를 효율적으로 이용할 수 있다. 발전에 의한 전기 에너지의 획득은 또한 진동의 완화를 유도할 수도 있다.

Description

진동 에너지의 전력 변환 장치{APPARATUS FOR CONVERTING VIBRATION ENERGY INTO ELECTRIC POWER}

본 발명은 동력계의 구동 상태에서 발생하는 진동 에너지를 전기적으로 변환하기 위한 진동 에너지의 전력 변환 장치에 관한 것이다.

종래, 발전에는 다양한 종류의 에너지 변환 전력 발전기가 고려되고 있다.

예컨대, 풍력 발전장치는 문자 그대로 풍력을 이용한 전력 발전 방법이며, 효율 좋게 발전하기 위해서, 프로펠러형, 다리에우스형, 및 패들형과 같은 풍차 형태가 고안되었다.

또, 화력 발전, 원자력 발전 등은 대규모 발전 분야에 주류가 되고 있다.

한편, 태양전지는 광에너지를 직접 전력으로 변환하여 사용하는 것은, 소규모이지만, 전자계산기의 전원으로 사용되고 있다.

또한, 전기자동차는 연료 전지를 장착하는 모터를 구동하여 주행하는 것으로, 주행중에 가솔린 엔진 등과 같이 배출 가스를 발생하지 않고, 에너지 효율이 높다는 이점을 갖고 있다. 또, 상기 태양 전지와 전기 자동차를 결합한 태양열 자동차가 개발중이다.

실용적인 태양열 자동차는 용량 1000 w 정도의 태양전지를 탑재하고, 이들에서 발전된 전력을 차량에 탑재한 축전지에 충전하는 것으로 주행가능하게 된다.

차량, 특히 비교적 낮은 전력으로 구동되는 전동카트(전기 휠체어와 골프 카트 승용카트 등)에는, 전동모터를 구동하는 것으로, 차량을 구동하여 주행시키고 있다. 또, 전동카트로서, 전기 휠체어와 골프 카트의 승용카트의 예로 사용되지만, 본 발명에서 저속 차량에 한정하는 것이 아니며 전동모터를 이용한 이들 차량은 단지 본원에 예시라는 것에 주의하라. 따라서, 전기 자동차, 태양열 자동차 등은 왕복운동기관 또는 디젤기관을 갖는 차량을 대체할 수 있다.

이들 차량에 있어서, 주행 중에 진동하는 것은 당연하다. 이 진동은 승객에게 불쾌감을 주기 때문에, 현재로는 완충기와 코일 스프링 등의 완충수단에 의해 곧 감쇠된다.

그러나, 이 진동은 에너지의 한 종류이며, 감쇠시키는 것은 에너지를 유효하게 이용하지 않는 것이 된다.

이와 같이, 차량 등 동력계의 구동에 의해 발생하는 진동을 에너지원으로서, 상기 전동모터를 구동하는 전력으로서 이용하는 것은 확립되어 있지 않다.

본 발명은 상기 사정을 고려하고, 동력계의 구동에 의해 발생하는 진동을 진동에너지로 발전하는 것으로, 에너지의 유효이용과 진동의 감쇠를 양립시킬 수 있는 진동에너지의 전력변환장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 동력계의 구동상태에서 발생하는 진동에너지를 전기적으로 변환하기 위한 진동 에너지의 전력 변환 장치에 있어서, 상기 구동계의 구동상태에서의 진동이 전달되는 봉 형상 자석부와, 상기 자석부를 권취하도록 나선형으로 권취된 코일부와, 상기 자석부와 코일부 사이에 설치되고, 비진동 상태에서 상기 코일부의 나선형 내의 중립 위치에 유지하는 동시에, 진동 상태에서 상기 코일부로의 진동 전달을 감쇠시키는 완충부와, 상기 구동계의 진동에 의해 상기 자석부가 상기 코일부의 나선형 축선방향을 따라 왕복 이동할 때 발생하는 자계의 변화에 의해 상기 코일부의 권선으로 흐르는 전류를 취출하기 위한 전기배선부를 포함하고 있다.

본 발명에 의하면, 동력계가 비구동상태에서는, 코일부와 자석부와의 상대 이동은 없고, 자계의 변화가 발생하기 않기 때문에, 전기배선부의 권선에 전류가 흐르지 않는다. 여기서, 동력계가 구동하면, 이 동력계의 진동이 코일부와 자석부를 상대 이동시킨다. 이는 자석부를 코일부에 대해 완충부에 의해 유지하기 위한 관성력에 의해 진동에 대한 늦춤이 발생하는 것에 기인한다.

이 코일부와 자석부의 상대 이동에 의해 자계의 변화가 발생하고, 전자 유도에 의해 전기배선부의 권선에 전류가 흐른다. 이 전류에 의해 다른 전기부품을 동작시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 완충부가 스프링-매스 시스템의 원리에 의해, 상기 자석부를 코일부에 대해서 유지하고 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 진동에 대한 유효한 발전능력을 유지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 자석부가, 십자로 교차하고 있고, 해당 교차부의 일방에 관통공을 형성하고, 타방이 이 관통공을 관통하고 있는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 발전에 기여하는 진동의 방향을 확대할 수 있다.

(제1 실시 형태)

도 1에는 제1 실시 형태에 따른 전력 변환 장치(10)를 도시한다. 이 전력 변환 장치(10)는 도시하지 않는 베이스(지지체)에 부착물(12)을 통해 고정되어 있다.

부착물(12)에는 발전코일(14)이 부착되어 있다. 발전코일(14)은 원통형 철심(16)과 전선재료(18)로 구성되며, 상기 철심(16)의 외주에 전선재료(18)가 나선형으로 권취되어 있다. 전선재료(18)는 철심(16)에 대해서 모두 동일 방향으로 권취되어 있다.

철심(16)의 내주면에는 마찰 계수를 감소하기 위해 베어링(도시 생략)을 통해 원통형 자석체(20)가 삽입되어 있다. 이 자석체(20)는 철심(16)에 관해서 축선방향으로 마찰 계수가 거의 0로 미끄럼 이동할 수 있다.

자석체(20)는, 일방의 단부가 N극, 타방의 단부가 S극인 영구자석으로, 발전코일(14)과 상대적 위치 관계가 변화하지 않을 때에는 자계에 아무런 현상이 발생하지 않지만, 상기 축선이동하는 것으로 자계가 변화하며, 이 자계의 변화에 기초로, 소위 전자석 유도에 의한 기전력을 발생하고, 전선재료(18)로 흐르도록 한다. 전선재료(18)의 도시하지 않는 단자는, DC 모터 또는 스텝핑 모터의 구동원, 혹은 이들을 제어하는 제어장치로의 공급 전력으로서 이용할 수 있고, 전력원의 충전장치에 접속하는 것도 가능하다.

(발전 효과)

상기 자석체(20)의 양 단부에는 디스크형 플랜지(22)(24)가 형성되어 있다. 도 1의 상측의 플랜지(22)와 상기 발전코일(14)의 상단면 사이에, 압축 코일 스프링(26)이 개재되어 있다. 상기 발전코일(14)은 부착물(12)에 고정되기 때문에, 이 압축 코일 스프링(26)에 의해, 상기 플랜지(22)가 도 1 상방으로 상승하도록 부세한다.

한편, 도 1의 하측 플랜지(24)와 상기 발전코일(14)의 하단면 사이에는, 압축 코일 스프링(28)이 개재되어 있다. 상기 발전코일(14)은 부착물(12)에 의해 고정되기 때문에, 이 압축 코일 스프링(28)에 의해, 상기 플랜지(24)가 도 1의 하방으로 밀어내도록 가압한다.

상기 한 쌍의 압축 코일 스프링(26)(28)은 실제로 동일한 가압력을 가지므로, 종방향으로 자석체(20)의 중앙은 축방향으로 발전코일(14)의 중앙 위치에 중립적으로 유지된다. 엄격히 말해, 압축 코일 스프링(26)(28)의 가압력은 자석체(20)의 무게(질량)을 고려하여 결정된다.

상기 부착물(12)이 고정되는 베이스는 도시하지 않은 동력계를 구성하고, 해당 동력계가 구동을 개시하면 진동이 부착물(12)을 통해, 상기 발전코일(14)로 전달되도록 되어 있다.

이 때, 자석체(20)는 한 쌍의 압축 코일 스프링(26)(28)을 통해 유지되기 때문에, 관성의 법칙에 의해 발전코일(14)과의 사이에 상대 이동이 발생하고, 자계를 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 전자유도에 의해 기전력이 발생하고, 전선재료(18)로 전류를 흐르게 된다. 즉, 발전의 에너지로서 동력원의 진동을 이용하는 것으로, 에너지의 유효 이용을 도모할 수 있다. 또, 이 발전에 의한 전기 에너지의 취득에 의해, 진동을 완화하는 것도 연관되어 있다. 전선재료(18)의 양단을 다른 구동계(예컨대, 전동 모터 등)에 접속하는 것으로, 이 전동 모터를 구동시킬 수 있다.

이하, 제1 실시 형태의 효과를 설명한다.

동력계가 정지하고 있을 때, 부착물(12)을 통해 발전코일(14)로 진동이 전달되지 않기 때문에, 발전코일(14)과 자석체(20) 사이의 상대 위치에도 변화가 발생하지 않는다. 이 때문에, 자계에 아무런 변화를 발생하지 않고, 전류가 전선재료(18)로 흐르지 않게 된다.

여기서, 동력계가 작동을 개시할 때, 동력계에서 진동이 발생한다. 이 진동은 부착물(12)을 통해 발전코일(14)로 전달된다. 또, 동력계의 진동이 불균일한 경우, 예컨대, 액츄에이터의 주기적 동작에 따라 진동의 진폭이 큰 경우, 일부 손실을 각오하여 진동 전달계에 버퍼 등을 설치하여 진폭을 완화시켜도 좋다.

발전코일(14)로 진동이 전달될 때, 이 진동은 한 쌍의 압축 코일 스프링 (26)(28)을 통해 자석체(20)로 전달된다. 이 때문에, 자석체(20)는 관성의 법칙에 따라, 발전코일(14) 사이를 상대 이동한다. 또, 이 상대 이동시에 철심(16)의 내주에 미끄럼 이동되지만, 베어링 등으로 마찰 계수를 거의 O으로 할 수 있기 때문에 매끄럽게 미끄럼 이동한다.

이 발전코일(14)과 자석체(20)의 상대 이동에 의해, 자계에 변화가 발생한다. 자계의 변화가 발생하면 전자유도에 의한 기전력이 발생하고, 전류가 전선재료(18)로 흐르게 된다.

이 전류를, 예컨대, 전동모터에 접속하는 것으로, 전동모터를 구동시킬 수 있다.

또, 상기 제1 실시 형태에는, 발전코일(14)에 대해 자석체(20)를 유지하는 완충부로서 한 쌍의 압축 코일 스프링(26)(28)이 사용되지만, 도 2에 도시한 바와 같이, 발포수지 등의 완충흡수재(30)가 충진된 수용체(32)를 상기 플랜지(22)(24)와 발전코일(14)의 상단면과, 하단면 사이에 구비할 수도 있다.

또, 상기 진동에 의한 발전은 교류이기 때문에, 직류로 변환하여 사용하여도 좋다. 도 3에는, 상기 진동에 의해 발전된 전류를 정류하기 위한 정류회로(34)를 도시한다.

발전코일(14)에 권취된 전선재료(18)의 일 단에는 제1 다이오드(36)의 아노드측이 접속되어 있다. 이 제1 다이오드(36)의 캐소드측은, 일방의 전극(38)에 접속되어 있다. 또, 전선재료(18)의 타단에는 제2 다이오드(40)의 캐소드측이 연결되어 있다. 이 제2 다이오드(40)의 아노드측은 타방의 전극(42)에 접속되어 있다.

발전코일(14)과 제1 다이오드(36) 사이에는 제3 다이오드(44)의 캐소드측은 접속되어 있다. 이 제3 다이오드(44)의 아노드측은 상기 제2 다이오드(40)와 전극(42) 사이에 접속되어 있다.

발전코일(14)과 제2 다이오드(40) 사이에는 제4 다이오드(46)의 아노드측이 접속되어 있다. 이 제4 다이오드(46)의 캐소드측은 상기 제1 다이오드(36)와 일방의 전극(38) 사이에 접속되어 있다.

이에 의해, 한 쌍의 전극(38)(42) 사이에는 정류된 직류가 흐르게 된다(일방의 전극(38)이 +이지만, 타방의 전극(42)은 -이다).

이와 같이 정류하는 것으로, DC 모터 또는 스텝핑 모터의 구동원, 또는 이들을 제어하는 제어장치에 대한 공급 전력으로 사용될 수 있다. 또, 전력원으로 충전장치가 피드백될 수도 있다. 또, 한 쌍의 전극(38)(42) 사이에 전해 콘덴서를 개재할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태에는 동력원의 진동을 발전코일(14)로 전달하고, 이를 압축 코일 스프링(26)(28)을 통해 자석체(20)로 전달되기 때문에, 관성력에 의해 자석체(20)와 발전코일(14) 사이의 상대적인 이동을 발생하여, 자계의 변화가 발생한다. 이와 같이 전자기 유도에 의해 기전력이 발생되어, 전류가 전선재료(18)로 흐르게 된다. 특히, 발전 에너지원으로서 전원의 진동을 이용하여 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다. 발전에 의한 전기에너지의 획득은 또한 진동의 완화를 유도할 수 있다.

(제2 실시 형태)

이하에 본 발명의 제2 실시 형태에 관해서 설명한다. 도 4는 제2 실시 형태에 따른 전력 변환 장치(50)가 도시되어 있다. 이 전력 변환 장치(50)는, 베이스(지지부)에 부착물을 통해 고정되어 있다(이들 양자는 도시하지 않음).

부착물에는 발전코일(52)이 부착되어 있다. 발전코일(52)은, †자 원통형 철심(54)과, 전선재(56)로 구성되어 있다.

상기 철심(54)은, 4개의 파이프(54A)(54B)(54C)(54D) 일 단을 일 지점에 연결한 형상으로, 그 관로가 각각 연통하도록 구성된다. 즉, 상기 접속점의 관로가 †자로로 형성되어 있다.

상기 철심(54)의 파이프(54A)(54B)(54C)(54D)의 외주에는 각각 전선재(56)가 나선형으로 권취되어 있다. 전선재(56)는 각 파이프(54A)(54B)(54C)(54D)에 별개로 구비될 수도 있고, 또는 1개의 연속한 전선재(56)로 평균적이고 동일하게 권취될 수도 있다.

철심(54)을 구성하는 각 파이프(54A)(54B)(54C)(54D) 내주에는, 마찰 계수를 감소하기 위한 베어링(도시 생략)이 매설되어 있다.

또, 상기 철심(54)을 구성하는 4개의 파이프(54A)(54B) (54C)(54D) 중, 도 4의 상하방향으로 직선적으로 연속적으로 연결되는 파이프(54A)(54B) 내에는, 상기 베어링을 통해 제1 원통형 자석체(58)가 삽입되어 있다. 제1 자석체(58)는 파이프(54A)(54B)에 관해서, 축선방향으로(도 4의 상하방향) 거의 마찰계수가 없는 상태에서 미끄럼 이동가능하다.

또, 도 5에 도시한 바와 같이, 이 제1 자석체(58)의 축선방향 중앙부에는 장공(60)이 형성되어 있다. 이 길다란 구멍(60)은 상기 4개의 파이프(54A)(54B) (54C)(54D)의 접속점에 위치하고 있다.

또, 상기 철심(54)을 구성하는 4개의 파이프(54A)(54B) (54C)(54D) 중, 도 4의 좌우방향으로 직선적으로 연속된 파이프(54C)(54D) 내에는 상기 베어링을 통해 원통형 제2 자석체(62)가 삽입되어 있다. 이 제2 자석체(62)는 파이프(54C)(54D)에 대해서, 축선방향(도 4에서 좌우방향)으로 거의 마찰계수가 없는 상태에서 미끄럼 이동가능하다.

또, 이 제2 자석체(62)의 축선방향 중앙부는, 평행한 한 쌍의 접선으로부터 축선방향으로 절삭부(64)가 형성되어 있다. 이 절삭부(64)는 상기 길다란 구멍(60)을 통해 삽입되고, 이에 의해, 제1 자석(58)과의 간섭을 방지한다.

즉, 제1 자석체(58)는 도 4의 상하방향으로 미끄럼 이동하며, 제2 자석(62)은, 도 4의 좌우방향으로 미끄럼 이동한다. 또, 양 자석의 이동은 상호간에 그 이동을 방해하지 않고, 독립적일 수 있다.

제1 자석체(58) 및 제2 자석체(62)는, 일방이 N극이고 타방이 S극인 영구자석이며, 발전코일(52)과의 상대 위치 관계가 변화하지 않으면, 자계에 아무런 현상이 발생하지 않지만, 상기 축선이동에 의해, 자계가 변화하며 이 자계의 변화에 의해, 소위 전자 유도에 의한 기전력을 발생하므로, 전선재(56)로 전류가 흐르도록 한다(발전 작용).

상기 제1 자석(58) 및 제2 자석(62)의 자석체(62) 각각의 양 단부는, 디스크형 플랜지(64)(66), 및 (68)(70)가 형성되어 있다.

도 4의 상측 플랜지(64)와, 상기 발전코일(52)의 상단면 사이에는, 압축 코일 스프링(72)이 개재되어 있다. 상기 발전코일(52)은, 부착물에 의해 고정되기 때문에, 이 압축 코일 스프링(72)에 의해, 상기 플랜지(64)가 도 4의 상방으로 상승하도록 가압한다.

한편, 도 4의 하측의 플랜지와, 상기 발전코일(52)의 하단면 사이에는 압축 코일 스프링(74)이 개재되어 있다. 상기 발전코일(52)은 부착물에 의해 고정되기 때문에, 이 압축 코일 스프링(74)에 의해, 상기 플랜지(66)가 도 4의 하방으로 밀어 내도록 가압한다.

또, 도 4의 좌측 플랜지(68)와, 상기 발전코일(52)의 좌단면 사이에는, 압축 코일 스프링(76)이 추가로 개재되어 있다. 상기 발전코일(52)은 부착물에 의해 고정되기 때문에, 이 압축 코일 스프링(76)에 의해, 상기 플랜지(68)가 도 4의 좌측방으로 가압되도록 한다.

게다가, 도 4의 우측 플랜지(70)와 상기 발전코일(52)의 우단면 사이에는, 압축 코일 스프링(78)이 추가로 개재되어 있다. 상기 발전코일(52)은 부착물에 의해 고정되기 때문에, 이 압축 코일 스프링(78)에 의해, 상기 플랜지(70)가 도 4의 우측방으로 가압되도록 한다.

상기 직선형태로 대향하는 2쌍의 압축 코일 스프링(72, 74) 및 (76, 78)은 거의 동일한 가압력을 가지므로, 제1 전자석(58)과 제2 전자석(62)의 각각의 축방향 중앙을 발전코일(52)의 축선방향 중앙 위치에 중립적으로 유지된다. 또, 엄격히 말해, 도 4의 상하 위치 관계의 한 쌍의 압축 코일 스프링(72)(74)에 있어서는,제1 자석(58)의 무게(질량)을 고려하여, 한 쌍의 압축 코일 스프링(72, 74)의 가압력이 결정된다.

상기 부착물이 고정되는 베이스는, 도시하지 않은 동력계를 구성하는 부재이고, 해당 동력계가 동작을 개시할 때 진동이 부착물을 통해, 상기 발전코일(52)로 전달되도록 되어 있다.

이 때, 제1 자석(58)과 제2 자석(62)은, 2쌍의 압축 코일 스프링(72, 74) 및 (76, 78)을 통해 유지되기 때문에, 관성의 법칙에 의해 발전코일(52) 사이에 상대 이동이 발생한다. 이 상대 이동은, 상기 발전 작용과 등가이므로 전류가 전선재(56)로 흐르며, 전선재(56)의 양 단부를 다른 구동계(예컨대, 전동 모터 등)에 접속하는 것으로, 이 전동모터를 구동시킬 수 있다.

이하에 제2 실시 형태의 작용 설명한다. 동력계가 정지하고 있을 때, 부착물을 통해 발전코일(52)로 진동이 전달되지 않기 때문에, 발전코일(52)과 제1 자석체(58) 및 제2 자석체(62) 사이의 상대 위치에 변화가 발생하지 않는다. 이 때문에, 자계의 변화를 유발하지 않으므로, 전류가 전선재(56)로 흐르지 않는다.

여기서, 동력계가 동작을 개시할 때, 동력계에서 진동이 발생한다. 이 진동은 부착물을 통해 발전코일(52)로 전달된다.

또, 동력계의 진동이 불균일하게 발생하면, 예컨대, 액츄에이터의 주기적 작동에 따른 진동의 진폭이 크면, 일부 손실을 대비하여 진동을 완화하기 위해 진동 전달 장치에 버퍼 등이 구비될 수도 있다.

발전코일(52)로 진동이 전달될 때, 이 진동은, 2쌍의 압축 코일 스프링(72, 74), 및 (76, 78)을 통해 제1 자석체(58)로 전달된다. 이 때문에, 제1 자석체(58) 및 제2 자석체(62)는 관성의 법칙에 의해, 발전코일(52) 사이의 상대 이동한다. 또, 이 상대 이동에서, 철심(54)의 내주와 미끄럼 이동되는데, 베어링 등에서 마찰계수를 거의 없게 하기 때문에, 원활하게 미끄럼 이동한다. 또, 양자는 관통공(60)과 절삭부(64)에 의해 서로 간섭하지 않고 독립하여 미끄럼 이동할 수 있다.

이 발전코일(52)과 제1 자석(58) 또는 제2 자석(62) 사이의 상대 이동에 의해, 자계에 변화가 발생한다. 자계의 변화가 발생하면 전자유도에 의한 기전력을 발생시키므로, 전류가 전선재(56)로 흐르게 된다. 이 전류를, 예컨대 전동모터에 접속함으로써, 전동모터를 구동할 수 있다.

이 제2 실시 형태에서는 진동방향이 1방향이 아니고, 2방향 진동을 이용하여 발전할 수 있으므로, 발전 효율이 향상한다.

또, 상기 제1 실시 형태에는 1차원의 진동(1방향)을 이용되었고, 제2 실시 형태에는 2차원 진동(2방향)이 이용되었지만, 3차원 진동(3방향)의 진동이 이용될 수 있다. 예컨대, 차량의 주행시와 같이 주행시에 전후, 좌우 상하에 각각 진동하는 동력원의 경우에는, 삼차원 진동을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 1방향의 발전장치(10)(제1 실시 형태)와, 2방향의 진동 발전장치(50)와 조합될 수 있다.

또, 상기 제2 실시 형태에는, 발전코일(52)에 대해서 제1 자석체(58)와 제2 자석체(62)를 유지하는 완충부로서 2쌍의 압축 코일 스프링(72, 74), 및 (76, 78)이 이용되지만, 제1 실시 형태에서와 같이, 발포 수지 등의 완충흡수재로 채워진 수용체를 상기 플랜지(64, 66, 68, 70)와 발전코일(52)의 상단면, 하단면, 좌단면, 및 우단면 사이에 구비될 수도 있다(도 2 참조).

게다가, 이 제2 실시 형태에 있어서도, 전술한 정류회로(도 3 참조)를 적용하는 것도 가능하다.

또, 상기 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에는, 발전한 전력을 실시간으로 전동모터 등의 구동력으로 이용되지만, 도 6(A)에 도시한 바와 같이 직렬로 접속되는 충전기(80, 82, 84, ...)에 의해 충전될 수도 있다. 또한, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 병렬로 접속되는 충전기(86, 88, 90, ...)에 의해 충전될 수도 있다.

게다가, 상기 제1 및 제2 실시 형태에는, 자석체를 관성의 법칙에 따라, 발전코일의 상대 이동으로 자계 변화를 발생하므로, 전자유도에 의한 기전력을 발생시키지만, 이에 부가적으로, 혹은 대신으로, 자석체와 발전코일의 상대 이동시에 충격을 부여하여, 이 충격에 의해 기전력을 발생하는 압전소자를 이용할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에는 동력계의 구동에 의해 발생된 진동을 진동에너지로서 발전하므로, 에너지의 유효 이용과 진동의 감쇠를 양립시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 변형예에 따른 전력 변환 장치의 개략도이다.

도 3은 정류 회로의 회로도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 변환 장치의 개략도이다.

도 5는 제2 실시예에 따라 한 쌍의 자석이 연결된 상태를 도시하는 사시도이다.

도 6은 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따라 발생된 전력을 충전하기 위한 접속의 블록선도로서 (A)는 직렬 접속이고 (B)는 병렬 접속이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전력 변환 장치 12 : 부착물

14 : 발전코일 16 : 철심

18 : 전선재료 20 : 자석체

22 : 플랜지 26, 28 : 압축 코일 스프링

Claims

동력계의 구동상태에서 발생하는 진동에너지를 전기적으로 변환하기 위한 진동 에너지의 전력 변환 장치에 있어서,

상기 구동계의 구동상태에서의 진동이 전달되는 봉 형상 자석부와,

상기 자석부를 권취하도록 나선형으로 권취된 코일부와,

상기 자석부와 코일부 사이에 설치되고, 비진동 상태에서 자석부를 상기 코일부의 나선형 내의 축방향에 있어서의 중립 위치에 유지하는 동시에, 진동 상태에서 상기 코일부로의 진동 전달을 감쇠시키는 완충부와,

상기 구동계의 진동에 의해 상기 자석부가 상기 코일부의 나선형 축선방향을 따라 왕복 이동할 때 발생하는 자계의 변화에 의해 상기 코일부의 권선으로 흐르는 전류를 취출하기 위한 전기배선부를 포함하고,

자석의 양단에 각각 완충부가 있어, 이 완충부가 자석의 양단의 각각을, 자석이 코일부에 대하여 진동하도록, 지지하고 있고,

진동이 상기 코일부에 직접 가해지는 것을 특징으로 하는 진동 에너지의 전력 변환 장치.
제1항에 있어서, 상기 완충부가 스프링-매스 시스템의 원리에 의해, 상기 자석부를 코일부에 대해서 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 진동 에너지의 전력 변환 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자석부가, 십자로 교차하고 있고, 해당 교차부의 일방에 관통공을 형성하고, 타방이 이 관통공을 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 진동 에너지의 전력 변환 장치.