KR101043441B1 - 고감도 진동에너지 발전기 및 발전방법 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 코일과 자석 간의 유도전류 현상을 응용하여 외부에서 전달되는 진동에 의해 진동하게 되는 진동자의 진동에 따라 전기를 얻고자 하는 진동에너지 발전기에 관한 것이다.

더욱 상세하게 본원의 발전기는 다수 개의 자석이 가운데의 코일을 둘러싼 형태로 설치되고 추가로 코일의 하단에 하나의 자석이 설치되되, 코일은 외부의 진동에 의해 상하로 왕복운동을 할 수 있는 구조로 제공되고, 상기 코일을 둘러싸는 자석은 코일쪽으로 같은 극을 향하도록 하며, 코일 하단의 자석이 코일쪽으로 바라보는 극은 코일을 둘러싼 자석의 극과 반대되는 극이 되도록 구성되는 진동에너지 발전기 및 그 발전방법에 관한 것이다.

이하 본원에서는 외통프레임 내부로 유도코일이 권취된 진동자가 내삽되는 진동에너지 발전기에 있어서, 상기 외통프레임은 속이 빈 원기둥 또는 다각 기둥 형태로 진동자의 주변위치에 발전용 자석이 내장되고 상기 발전용 자석은 진동자 쪽으로 같은 극을 향하도록 배치되며, 상기 외통프레임의 내부 중앙에 위치하는 진동자의 상단과 하단에는 고정판이 각각 설치되고 상기 고정판과 진동자 사이에 각각 스프링이 설치되어 진동자가 진동할 수 있도록 하며, 상기 진동자와 고정판의 중심축을 관통하는 안내봉이 설치되고, 상기 안내봉에는 진동자의 상단과 하단위치에 각각 고정돌기가 형성되어 스프링의 이탈을 방지하면서 진동자와 안내봉이 고정연결되도록 하며, 상기 안내봉의 최하단에는 부상용 자석이 설치되되, 상기 부상용 자석은 발전용 자석이 진동자 쪽을 향하는 극의 반대되는 극이 진동자 쪽으로 향하도록 함으로써, 부상용 자석과 발전용 자석간의 인력에 의해 진동자가 중력의 반대방향으로 부상하도록 하는 진동에너지 발전기 및 그 구조에 관한 기술사상이 개시된다.

진동에너지, 발전기, 전기, 부상력, 유도전류

Description

고감도 진동에너지 발전기 및 발전방법{high-sensitive electric generator and the generating method}

본원 발명은 코일과 자석 간의 유도전류 현상을 응용하여 외부에서 전달되는 진동에 의해 진동하게 되는 진동자의 진동에 따라 전기를 얻고자 하는 진동에너지 발전기 및 발전방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 다수 개의 자석이 가운데의 코일을 둘러싼 형태로 설치되고 추가로 코일의 하단에 하나의 자석이 설치되되, 상기 코일은 외부의 진동에 의해 상하로 왕복운동을 할 수 있는 구조로 제공되고, 코일을 둘러싸는 상기 자석은 코일쪽으로 같은 극을 향하도록 하며, 코일 하단의 자석이 코일쪽으로 바라보는 극은 코일을 둘러싼 자석의 극과 반대되는 극이 되도록 구성되는 진동에너지 발전기 및 발전방법에 관한 것이다.

코일 하단의 자석이 코일을 둘러싼 자석의 극과 반대되는 극으로 구성한다는 것은, 예를 들어 코일을 둘러싼 자석들이 코일쪽으로 N극을 향하도록 설치되어 있다면 코일의 하단에 있는 자석은 코일쪽으로 S극을 향하도록 하고, 코일을 둘러싼 자석들이 코일쪽으로 S극을 향하도록 설치되어 있다면 코일의 하단에 있는 자석은 코일 쪽으로 N극을 향하도록 함으로써, 코일의 외면을 둘러싼 자석과 코일의 하단 에 위치한 자석이 코일쪽으로 서로 다른 극을 향하도록 한다는 것이다.

진동에너지 발전기란 외통 내부 중앙에 스프링 등을 이용하여 상하로 진동운동을 할 수 있도록 진동자를 내장시키고 외부에서 전해오는 진동에 의해 발전기 내부의 진동자를 진동시킴으로써, 진동자의 진동에 의해 코일과 자석간의 유도전류 현상을 유발하여 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 생성하는 장치이다.

진동에너지 발전기는 일반적으로 두 가지 타입으로 구분되는데, 외통에 코일이 권취되고 내부 진동자에는 자석이 부착됨으로써 진동자에 부착되어 있는 자석의 위치변화에 따라 전기를 생성하는 방식과, 외통에 자석이 부착되고 내부 진동자에 코일이 권취됨으로써 진동자에 권취된 코일의 위치변화에 따라 전기를 생성하는 방식으로 분류될 수 있다.

다수 개의 진동에너지 발전기를 배치하여 사용하고자 할 경우, 외통에 코일이 감겨 고정되고 내부 자석이 진동하는 방식은 근접하여 배치된 발전기들 내부의 자석들이 상호 자력의 영향을 받아 진동이 제한되므로 효율이 떨어지게 되나, 외통에 자석이 배치되어 고정되고 내부 진동자에 코일이 권취되어 진동하는 방식은 코일의 움직임이 자력에 의해 영향을 받지 않아 발전효율이 떨어지지는 않는다는 장점이 있다.

그러나 발전효율을 높이기 위해서 진동자에 감기는 코일의 권취수를 높이는 경우에는 진동자의 중량이 올라가고 진동자를 받쳐주는 스프링에 가해지는 힘도 커 져 진동자가 정위치보다 아래쪽으로 내려앉게 됨으로써 진동자의 진동폭이 제한되어 발전효율이 떨어지게 된다.

또한 진동자의 중량을 견딜 수 있도록 스프링의 강성을 높이면 진동자가 발전기의 정위치에 계속 위치되도록 할 수 있으나 스프링의 강성이 높아진 만큼 진동자가 외부의 진동에 둔감하게 되어 발전효율이 떨어지게 되는 문제점을 갖는다.

이에 본원 발명은 외부에 자석이 장착되고 진동자에 코일이 감겨진 형태의 진동에너지 발전기에 있어서, 진동자의 하단에 부상용 자석이 추가로 구비되어 진동자에 가해지는 중력을 상쇄시킬 수 있는 부상력을 진동자에 제공해줌으로써 진동자에 상당히 많은 코일이 감겨지는 경우에도 아무런 문제가 되지 않는 진동에너지 발전기 및 그 발전방법을 제공하고자 하는 목적을 갖는다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 이하 본원에서는 속이 빈 외통 내부 중앙에 진동자가 위치하고 상기 진동자의 상단과 하단에 각각 스프링이 설치되어 진동자를 외통 내부 중앙에 위치하면서 진동가능하게 하고, 상기 외통에는 외통 내부 진동자 쪽으로 같은 극을 향하도록 발전용 자석이 둘러싸고 있는 형태를 갖고, 상기 진동자에는 코일이 권취되어 발전용 자석과의 유도전류 현상을 이용하여 전기를 생성할 수 있도록 하며, 특히 상기 진동자의 하단에 상기 진동자를 부상시키는 부상자석이 상기 진동자와 일체로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 진동에너지 발전기에 관한 기술사상이 개시된다.

특히 상기 발전용 자석은 내부 진동자 쪽으로 같은 극을 향하도록 하고, 상기 부상용 자석은 발전용 자석의 극과 반대되는 극이 진동자 쪽으로 향하도록 함으로써, 발전용 자석과 부상용 자석 간의 인력에 의해 부상용 자석 및 상기 부상용 자석과 일체로 연결된 진동자를 중력의 반대방향으로 밀어올리는 기술사상이 개시된다.

본원은 외통프레임 내부로 유도코일이 권취된 진동자가 내삽되어 외부에서 전해지는 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 진동에너지 발전시스템을 제공하고자 하는 것으로, 외통프레임은 속이 빈 원기둥 또는 다각 기둥 형태로 진동자의 주변위치에 발전용 자석이 다수 개 내장되는 구조를 이루되, 상기 발전용 자석은 진동자 쪽으로 같은 극을 향하도록 배치되며, 상기 진동자에 권취된 유도코일에서 전선이 외통프레임 상부와 하부로 각각 연결되며, 상기 외통프레임의 내부 중앙에 위치하는 진동자의 상단과 하단에는 고정판이 각각 설치되고 상기 고정판과 진동자 사이에 각각 스프링이 설치됨으로써 진동자가 진동할 수 있도록 제공되며, 또한, 상기 진동자와 고정판의 중심축을 관통하도록 안내봉이 마련되고, 상기 안내봉에는 진동자의 상단과 하단위치에 각각 고정돌기가 형성되어 스프링의 이탈을 방지하면서 진동자와 안내봉이 고정/연결되도록 하며, 상기 안내봉의 최하단에는 부상용 자석이 설치되되, 상기 부상용 자석은 발전용 자석이 진동자 쪽을 향하는 극의 반대되는 극이 진동자 쪽으로 향하도록 함으로써 부상용 자석과 발전용 자석 간의 인력에 의해 진동자가 중력의 반대방향으로 부상하는 진동에너지 발전시스템이 제공될 수 있다.

또한 본원의 발전용 자석 다수 개를 효과적으로 배열하여 보다 효율적으로 전기를 생성할 수 있는 발전방법에 대한 기술사상이 개시된다.

본원에서 제공되는 진동에너지 발전기는 코일이 권취된 진동자가 중력에 의해 아래로 처지는 현상을 방지할 수 있어서 그로 인한 효율 저하가 나타나지 않는 효과를 갖는다.

또한 모듈타입으로 제공되어 발전기 각각을 독립적으로 사용하거나 또는 직렬/병렬로 임의대로 연결하여 사용할 수 있는 효과를 갖는다.

특히 본원의 진동에너지 발전기 다수 개를 설치할 때 서로 다른 극성을 바라보는 발전기를 교차적으로 배열하여 설치함으로써 각 발전기간의 간섭을 최소화하면서 발전효율을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.

본원의 기술사상을 구현하기 위한 발명의 실시내용을 기재하기에 앞서, 본 출원의 명세서나 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 될 것이며, 본원의 보호범위는 본원발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 할 것이며, 본 명세서에 기재된 예시는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 구성예에 불과할 뿐이고 본원의 기술사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

이하 본원 발명의 바람직한 실시 구성 예와 시뮬레이션 결과를 첨부된 도면을 겸하여 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본원에서 제공하는 진동에너지 발전기의 외형을 나타낸 것으로서, 도 1a는 사각기둥 형태의 진동에너지 발전기(10) 외부 케이스(11)를 도시하고 있고, 도 1b는 원기둥 형태의 진동에너지 발전기(10') 외부 케이스(11')를 도시하고 있다.

본원의 진동에너지 발전기의 외통에는 발전기 중앙으로 같은 극을 바라보며 감싸도록 발전용 자석이 설치된다. 그러므로 발전용 자석이 몇 개가 내장되느냐에 따라 발전기의 외통프레임이 달라질 수 있으며, 상기 외통프레임을 감싸는 외부케이스도 외통프레임의 형태를 따르는 것이 바람직하다. 예를 들면, 발전기 중앙을 감싸는 발전기 자석이 3개라면 삼각기둥 형태의 외통프레임이, 4개라면 사각기둥 형태의 외통프레임이 바람직하며, 발전기의 외형도 외통프레임의 형태에 따라 삼각기둥이나 사각기둥 등의 다각 기둥 형태를 가지는 것이 바람직하다.

즉, 본원의 진동에너지 발전기는 도 1a와 같이 사각기둥 형태의 외형을 가지거나 도 1b와 같이 일반적인 건전지 형태의 외형을 가질 수 있으며, 또는 다각기둥 형태의 외통프레임을 감싸는 케이스를 원기둥 형태로 함으로써, 내부로는 다각기둥 형태를 취하고 외부로은 원기둥 형태를 취하는 진동에너지 발전기를 제작할 수 있다.

그러나 본원의 진동에너지 발전기 다수 개를 배열하여 사용하고자 하는 경우 삼각기둥 형태 또는 도 1a의 사각기둥 형태로 발전기의 외형을 구성하는 것이 효과적이다.

도 2는 본원 진동에너지 발전기의 내부 구조를 나타낸 것으로서, 도 2a는 사 각기둥 형태의 발전기의 내부를 도시한 사시단면도이고, 도 2b는 그 정단면도로서 도 1a에 제시된 진동에너지 발전기에서 외부케이스를 제외하고 외통프레임(20)과 진동자(30), 스프링(40), 안내봉(50)간의 유기적 구성관계를 나타내고 있다.

외통프레임(20)은 속이 빈 기둥 형태로 내부로 진동자(30)가 내삽되는 공간을 가지며, 진동자의 위치에 대응하는 외통프레임의 측벽에는 발전용 자석(21, 21')이 내장된다. 발전용 자석이 내장되는 갯수는 다각 기둥 형태의 외통프레임의 측면의 갯수와 동일한 것이 바람직하다. 즉 삼각기둥 형태의 외통프레임에는 3개의 발전용 자석이 외통프레임의 3개 측벽에 각각 내장되고 사각기둥 형태에서는 4개의 발전용 자석이 4개 측벽에 각각 내장되도록 한다.

이때 상기 발전용 자석은 외통프레임 내부로 같은 극을 바라보도록 배치하는 것이 중요하다. 도 2에 예시된 바와 같이 모든 발전용 자석이 내부로 N극을 향하도록 배치함으로써 외통프레임 내부로 발전용 자석간의 척력에 의해 자기장을 형성하도록 한다.

상기 외통프레임의 내부 중앙에는 진동자(30)가 위치한다. 상기 진동자에는 유도코일(31)이 권취되어 있어 외통프레임의 측벽에 내장된 발전용자석(21, 21')에 의해 형성된 자기장 내에서 위치변화를 통해 전기를 생성할 수 있게 된다.

상기 진동자의 상단과 하단에는 각각 고정판(22, 22')이 외통프레임과 맞물리도록 끼워진다. 상기 고정판(22, 22')은 진동자(30)쪽으로 각각 고정돌기(23, 23')가 형성되고 스프링(40)의 일측 끝단이 고정돌기(23, 23')에 끼워진 채로 진동자(30)를 받쳐 지탱하면서 외부에서 전해지는 진동에 의해 진동자가 진동할 수 있 도록 한다.

안내봉(50)은 수직바 형태로 제공되어 상기 고정판(22, 22')과 진동자(30)의 중심축을 관통하여 진동자가 상하로만 진동, 왕복운동을 할 수 있도록 하며, 상기 안내봉은 진동자의 상부와 하부의 위치에 고정돌기(51, 51')가 형성되어 있어 진동자를 고정연결시키고, 또한 스프링(40)의 끝단이 상기 안내봉에 형성된 고정돌기(51, 51')에 끼워져 스프링의 이탈을 방지하도록 한다.

특히 상기 안내봉(50)의 최하단에는 부상용자석(55)이 설치된다. 상기 부상용자석(55)은 발전용 자석이 진동자 쪽을 향하는 극의 반대되는 극, 예를 들어 도 2에서 발전용 자석(21, 21')이 진동자(30) 쪽으로 N극을 향하게 되어 있으므로 부상용 자석(55)은 진동자 쪽이 S극을 향하도록 배치한다.

발전용 자석이 진동자 쪽으로 N극을 향해 있고 부상용 자석이 진동자 쪽으로 향해 있는 극은 그 반대인 S극이므로 발전용 자석과 부상용 자석간에 인력이 발생하여 부상용 자석이 진동자 방향, 즉 중력의 방향과 반대방향으로 올라가게 되는 힘이 발생하며, 이로 인해 유도코일이 권취된 진동자와 안내봉이 모두 올라가게 된다.

부상용 자석이 없는 경우에는 시간이 지나감에 따라 진동자의 하단에 위치한 스프링(40')이 진동자의 중량에 의해 탄성력을 잃게 되어 진동자가 점점 정위치보다 아래로 처지게 되지만, 부상용 자석이 상기 진동자에 가해지는 중력과 동일한 힘으로 대항하도록 함으로써 스프링(40')에 가해지는 중력을 최소화화여 장시간 사용하여도 진동자가 아래로 처지지 않게 된다.

또한 진동자에 코일이 많이 권취되어 무게가 증가하여도 부상용 자석의 세기를 조절하여 주면 스프링(40')에 부하를 주지 않고 항상 진동자를 외통 하우징 중앙 정위치에 놓일 수 있도록 구성하는 것이 가능해진다.

도 2c는 진동자에 권취된 유도코일에서 발생되는 유도전류를 외부로 전달하기 위한 전선(53, 53')이 있음을 나타내고 있다. 이때 스프링(40, 40')이 전도체이면 스프링도 전선의 일부로 사용될 수 있다.

도 3은 발전기의 주요 부품을 개별적으로 도시한 사시도로서, 도 3a는 사각기둥 형태의 외통프레임을 나타낸 부분사시도이고, 도 3b는 진동자의 사시도이며, 도 3c는 안내봉의 사시도이다.

도3a에 도시된 외통프레임(20)은 측벽에 발전용 자석(21, 21')을 내장하고 상기 발전용 자석은 외통프레임 내부, 즉 진동자가 위치하는 쪽으로 같은 극을 가지도록 배치된다. 또한 외통프레임의 내부 중앙 진동자가 위치하는 장소의 상부와 하부에 각각 고정판(22, 22')이 끼워지는 구조를 갖는다. 상기 고정판은 안내봉(50)이 관통하여 끼워지는 위치에 구멍이 뚫려 있으며 또한 스프링을 고정시켜 이탈을 방지하는 고정돌기(23, 23')가 형성되어 있다.

도 3b에 도시된 진동자(30)는 유도코일(31)이 감겨 권취되는 내부 축(32)과 유도코일이 외부로 나가지 않도록 방지하는 방지판(33)으로 구성되며 내부축(32)에는 안내봉이 관통하여 지나갈 수 있도록 구멍이 뚫려 있다.

도 3c에 도시된 안내봉(50)은 고정돌기(51, 51')의 사이로 진동자가 끼워지며 상부 고정돌기(51)의 상단으로 상부스프링(40)이 끼워지고 하부 고정돌기(51') 의 하단으로 하부스프링(40')이 끼워지는 구조를 가지며, 안내봉 최하단에는 부상용 자석(55)이 고정 설치되어 있다. 상기 부상용 자석은 진동자가 위치하는 방향쪽으로 향하는 발전용 자석의 반대극이 향하도록 배치된다.

고정돌기(51, 51')가 형성된 안내봉에 진동자가 끼워지는 것과 고정판(22, 22')이 외통프레임에 끼워져 고정되는 구조에 대해서는 본원 기술의 특징적 부분이 아니므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 4는 부상용 자석의 유무에 따른 자기장의 상태를 분석한 그래프로서, 도 4a는 부상용 자석이 없을 때의 자기장의 상태를 나타내고 있으며 도 4b는 부상용 자석이 있을 때의 자기장의 상태를 나타내고 있다.

발전용 자석의 표면 중앙에서 진동자 위치에 수직으로 나오는 자기력선은 진동자의 진동방향과 수직이 되므로 전기를 발생시키기에 효과적이다. 특히 진동부의 진동방향과 수직인 자기력선은 발전기 중앙에서 급격하게 구부러짐으로써 진동부의 이동축 방향과 평행하게 되므로 안내봉에 부착된 부상용 자석과 효과적으로 인력을 발생시킨다. 또한 부상용 자석에 의해 자기장 분포 형태가 차이가 미비할 정도로 변화가 없어 발전 효율이 떨어지지 않는다.

도 5는 본원에서 제공되는 외통프레임이 내장설치되는 발전용 자석의 갯수에 따라 다양한 형태로 제공될 수 있음을 예시한 평단면도로서, 도 5a는 사각기둥 형태의 외통프레임을 갖는 진동에너지 발전기를 도시하고 있고, 도 5b는 삼각기둥 형태의 외통프레임을 갖는 진동에너지 발전기의 단면을 도시하고 있으며, 도 5c는 오각기둥 형태의 외통프레임을 갖는 진동에너지 발전기의 단면을 도시하고, 도 5d는 원기둥 형태의 외통프레임을 갖는 진동에너지 발전기의 내부 사시도를 나타내고 있는바, 본원에서의 외통프레임(20)은 3각~8각 형태의 외통프레임 중에서 선택되어 제공되거나 또는 원기둥 형태의 외통프레임으로 제공될 수 있음도 물론이다.

도 5a는 도 2에서 예시된 사각기둥 형태의 외통프레임(20)의 평면단면도로서, 4개의 발전용 자석(21a, 21b, 21c, 21d)이 외통프레임의 각 측벽에 내장되어 있고 그 중앙으로 원 형태의 진동자(30)와 부상용 자석(55)이 끼워져 있음을 나타내고 있으며, 도 5b는 삼각기둥 형태의 외통프레임에 3개의 발전용 자석이 내장되고 그 중앙으로 삼각형 진동자(30')가 끼워짐을 나타내고 있다. 진동자의 방지판(33)은 반드시 도 3b와 같이 원판 형태가 아니라 외통프레임의 형태에 맞춰서 다각 판 형태로 구성될 수 있음을 나타내고 있다.

도 5c는 오각기둥 형태의 외통프레임에 5개의 발전용 자석이 내장되어 있음을 나타내고 있으며, 도 5d는 원기둥 형태의 외통프레임에 4개의 발전용 자석이 내장되어 있음을 나타내고 있다. 발전용 자석의 갯수에 따라 외통프레임을 다각 기둥 형태를 취할 수 있지만 발전용 자석의 갯수를 무시하고 원기둥 형태의 외통프레임으로 구성할 수도 있음을 나타내고 있다.

도 6은 유도코일이 권취된 진동자(30)의 위치에 대응되는 안내봉의 일부분을 강자성체 재질로 변경할 수 있음을 나타내고 있다.

도 7은 안내봉의 중심부가 강자성체 축으로 구성되었을 때의 자기장의 상태를 분석한 그래프를 나타내고 있는바, 강자성체 물질에 의해 외통프레임 내부 자기장의 분포가 진동자 중앙쪽으로 더욱 집중되는 것을 알 수 있으며, 자기장이 집중 분포될 수록 진동자의 작은 진동에도 더욱 많은 양의 전력을 생산할 수 있게 된다.

도 8은 다수 개의 진동에너지 발전기를 배열한 상태를 예시한 예시도로서, 도 8a는 진동에너지 발전기를 수직으로 설치하였을 때를 도시하고 있고, 도 8b는 수평으로 설치하였을 때를 도시하고 있으며, 도 8c는 외통프레임을 일체형으로 구성하여 설치한 진동에너지 발전기를 도시하고 있다.

본원의 진동에너지 발전기는 발전용 자석이 진동자 쪽으로 N극을 향해 있는 N타입과, S극을 향해있는 S타입으로 구분될 수 있다. 도 8a와 같이 본원의 진동에너지 발전기를 수직으로 연결할 때에는 같은 타입의 발전기를 연결하는 것이 효과적이다. 특히 상부에 있는 발전기(20a)의 부상용 자석(55)은 하부 발전기(20b)의 발전용 자석과 척력이 발생하여 부상력을 더욱 높일 수 있게 된다.

도 8b는 다수 개의 사각기둥 형태 진동에너지 발전기(20a, 20b, 20c, 20d)를 수평으로 나란히 설치할 때의 배열을 나타낸 것으로서 N타입의 발전기와 S타입의 발전기가 각각 교차적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 이때 발전기의 발전용 자석끼리 서로 인력이 발생하여 더욱 용이하게 밀착시킬 수 있으며 발전기 간의 자기장 간섭도 발생하지 않는다.

도 8c는 도 8b의 배열 상태를 이용하여 다수 개의 부상용 자석이 하나의 외통프레임(20)에 연결되어 있는 일체형 진동에너지 발전기를 나타내고 있다. 도 8b의 수평연결된 4개의 진동에너지 발전기와 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 본원에서 제시하는 진동에너지 발전기 구조가 반드시 하나의 외통프레임에 하나의 진동자와 부상용 자석이 있는 것이 아니라 다양하게 변형하여 구성하여 실시할 수 있음을 나타내고 있다.

도 8d는 다수 개의 삼각기둥 형태 진동에너지 발전기(20'a, 20'b, 20'c, 20'd, 20'e, 20'f)를 수평으로 나란히 설치할 때의 배열을 나타낸 것으로서 N타입의 발전기와 S타입의 발전기가 각각 교차적으로 배열되어 있는 또 다른 실시예이다. 진동에너지 발전기를 수평으로 다수개 배치할 때에는 삼각기둥 형태나 사각기둥 형태의 진동에너지 발전기를 이용하는 것이 N타입의 발전기와 S타입의 발전기가 각각 교차적으로 배치할 수 있어 효과적임을 나타내고 있다.

도 1은 본원에서 제공하는 진동에너지 발전기의 외형을 도시한 사시도.

도 2는 진동에너지 발전기의 내부 구조를 나타낸 구성도.

도 3은 발전기의 주요 부품을 개별적으로 도시한 사시도.

도 4는 부상용 자석의 유무에 따른 자기장의 상태를 분석한 그래프.

도 5는 외통프레임에 내장설치되는 발전용 자석의 갯수에 따른 외통프레임의 형태를 예시한 평단면도.

도 6은 강자성체 축이 추가된 진동에너지 발전기의 단면도.

도 7은 강자성체 축이 추가되었을 때의 자기장의 상태를 분석한 그래프.

도 8은 다수 개의 진동에너지 발전기를 배열한 상태를 예시한 예시도.

********** 도면의 주요 부호에 대한 설명 **********

10 : 진동에너지 발전기 11 : 외부 케이스

20 : 외통프레임 21 : 발전용 자석

22 : 고정판 23 : (고정판)고정돌기

30 : 진동자 31 : 유도코일

40 : 스프링 50 : 안내봉

51 : (안내봉)고정돌기 53 : 전선

55 : 부상용 자석

Claims (6)

1. 외통프레임 내부로 유도코일이 권취된 진동자가 내삽되어 외부에서 전달되는 진동에너지를 전기에너지로 변환시키기 위한 진동발전기에 있어서,

   상기 외통프레임(20)은 속이 빈 기둥형태로 제공되어 진동자의 주변위치에 발전용 자석(21)이 다수 개 내장되되, 상기 발전용 자석은 진동자 쪽으로 같은 극을 향하도록 배치되며,

   상기 진동자(30)에 권취된 유도코일에서 전선(53)이 외통프레임 상부와 하부로 각각 연결되며,

   상기 외통프레임의 내부 중앙에 위치하는 진동자의 상단과 하단에는 고정판(22, 22')이 각각 설치되고 상기 고정판(22, 22')과 진동자(30) 사이에 각각 스프링(40, 40')이 설치되어 진동자가 진동할 수 있도록 하며,

   상기 진동자(30)와 고정판(22, 22')의 중심축을 관통하도록 수직바 형태의 안내봉(50)이 설치되되, 안내봉은 진동자의 상단과 하단위치에 각각 고정돌기(51, 51')를 갖고 진동자와 안내봉이 고정연결되면서 스프링 이탈을 방지하는 구조로 제공되고,

   상기 안내봉(50)의 최하단에는 부상용 자석(55)이 설치되되, 부상용 자석은 발전용 자석이 진동자 쪽을 향하는 극의 반대되는 극이 진동자 쪽으로 향하도록 설치됨으로, 부상용 자석과 발전용 자석 간의 인력에 의해 진동자가 중력의 반대방향으로 부상하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 진동발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 외통프레임(20)은 3각 ~ 8각 기둥 형태나 원기둥 형태 중에서 하나가 선택되어 외통프레임으로 제공되는 것을 특징으로 하는 진동발전기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수직바 형태의 안내봉은 진동자가 위치하는 일정 부위가 강자성체 재질로 제공되는 것을 특징으로 하는 진동발전기.
4. 외통프레임 내부로 유도코일이 권취된 진동자가 내삽되어 외부에서 전달되는 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 진동발전기를 이용한 발전방법에 있어서,

   상기 외통프레임(20)은 속이 빈 원기둥 또는 다각 기둥 형태로 진동자의 주변위치에 다수 개의 발전용 자석(21)이 내장되는 구성으로 제공되되 상기 발전용 자석은 진동자 쪽으로 같은 극을 향하도록 배치하는 단계;

   상기 외통프레임의 내부 중앙에 위치하는 진동자의 상단과 하단에는 고정판(22, 22')이 각각 설치되고 상기 고정판과 진동자 사이에 각각 스프링(40, 40')이 설치되어 진동자가 진동할 수 있도록 제공되는 단계;

   상기 진동자(30)와 고정판(22, 22')의 중심축을 관통하도록 안내봉(50)이 설치되고, 상기 안내봉에는 진동자의 상단과 하단위치에 각각 고정돌기(51, 51')가 형성되어 스프링의 이탈을 방지하면서 진동자와 안내봉이 고정연결되는 단계;

   상기 안내봉(50)의 최하단에는 부상용 자석(55)이 설치되되, 상기 부상용 자석은 발전용 자석이 진동자 쪽을 향하는 극의 반대되는 극이 진동자 쪽으로 향하도록 제공되는 단계;

   를 포함하여 제공됨으로 부상용 자석과 발전용 자석간의 인력에 의해 진동자가 중력의 반대방향으로 부상하도록 하는 구성을 포함하여 제공되는 것을 특징으로 하는 진동발전기를 이용한 발전방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 진동발전기 다수 개가 수직연결 구조로 배열될 때, 상기 진동발전기 내의 발전용 자석이 중앙 진동자쪽으로 향하는 극이 모두 동일한 진동발전기들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진동발전기를 이용한 발전방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 진동발전기 다수 개가 수평연결 구조로 배열될 때, 상기 진동발전기 내의 발전용 자석이 N극을 진동자쪽으로 향하도록 한 진동발전기와 S극을 진동자쪽으로 향하도록 한 진동발전기가 교차적으로 배열된 진동발전기들로 이 루어지는 것을 특징으로 하는 진동발전기를 이용한 발전방법.

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