KR101096612B1 - 전원발생장치 - Google Patents

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KR101096612B1
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오일권
송현정
성태홍
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전남대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 압전소자를 구비하여 차륜의 회전에 의해 발생하는 진동 에너지로부터 전기 에너지를 발생시키는 전원발생장치에 관한 것이다. 본 발명의 전원발생장치에 의하면, 차륜의 회전에 따른 진동에너지를 이용하여 전기에너지를 발생시켜 타이어 압력 모니터링 시스템을 구성하는 센서나 송신기 등에 공급함으로써, 타이어 압력 모니터링 시스템은 배터리의 교체가 필요없이 장기적인 사용이 가능하게 되는 장점이 있다.
차륜, 타이어 압력 모니터링 시스템, 전원 발생, 차륜, TPMS

Description

전원발생장치{POWER GENERATING APPARATUS}
본 발명은 전원발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전소자를 구비하여 차륜의 회전에 의해 발생하는 진동 에너지로부터 전기 에너지를 발생시키는 전원발생장치에 관한 것이다.
타이어 압력 모니터링 시스템은 차량의 안정성에 밀접하게 연관이 있는 타이어의 압력, 상태 등을 체크하여 차량에 발생할 수 있는 심각한 상황을 미리 대비할 수 있도록 하는 역할을 한다.
이를 위하여, 종래의 타이어 압력 모니터링 시스템은 다수의 센서와 정류기 등을 구비하고 있고, 각각의 구동을 위해 적어도 하나 이상의 배터리와 같은 전원장치를 내장하고 있다. 이때, 전원장치는 공지된 배터리의 종류(이를테면, 리튬이온 배터리, 니켈수소 배터리 등) 중 하나가 사용되며 주로 타이어 내부에 설치되었다.
이러한 전원장치는 그 특성상 수명이 한정되어 있기 때문에 정기적인 교체가 필요한 번거로움이 있었다.
또한, 사용자나 기술자는 타이어 내부에 장착된 전원장치를 교체하기 위해 차륜에 필요한 시스템(타이어, 림, 니플 등)을 분리해야 하는 단점이 있었다.
아울러, 종래의 타이어 압력 모니터링 시스템의 전원장치는 타이어 내부에 설치된 상태이기 때문에 차륜의 회전 및 차륜 장치에 간섭 등을 줄 수 있어, 휠의 얼라이먼트 등의 성능에 있어 나쁜 영향을 끼칠 수 있는 가능성도 있었다.
이에 따라, 타이어 압력 모니터링 시스템의 전원 장치를 교체가 용이하거나 반영구적으로 사용할 수 있도록 하는 기술에 대한 필요성이 제기되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점 및 기술 개발의 필요성을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 타이어 압력 모니터링 시스템의 전원장치를 영구적으로 사용할 수 있도록 차륜의 회전에 따른 진동 에너지로부터 전기 에너지를 발생시키는 전원발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구비된 압전 소자에 가하는 압력의 효율을 높이기 위해 다양한 방법의 링크 수단 및 하중수단을 구비하여 패널의 변형률을 높임으로써 전기 에너지의 효과적인 발생을 도모하는 전원발생장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 본체; 상기 본체의 상 측에 배치되고, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널; 상기 본체와 상기 패널을 연결하며, 상기 본체의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단; 및 상기 패널의 일정부분에 설치되며, 상기 패널이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원발생장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 본체는 차륜의 림의 일정부분이거나 또는 상기 차륜의 림의 일정부분에 부착된 고정수단인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 또한 타이어의 압력을 측정하는 센서; 차륜의 림의 일정부분에 고정되며, 차륜의 회전시 전원을 발생시키는 전원발생 장치; 상기 전원발생장치에서 발생된 전원을 정류하는 정류기; 및 상기 정류기에서 정류된 직류전류를 충전하며, 상기 센서에 직류전류를 공급하는 배터리;를 포함하며, 상기 전원발생장치는 차륜의 림의 일정부분에 부착되는 본체; 상기 본체의 상 측에 배치되고, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널; 상기 본체와 상기 패널을 연결하며, 상기 본체의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단; 및 상기 패널의 일정부분에 설치되며, 상기 패널이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 모니터링 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 링크수단은 상기 본체와 상기 패널을 일정 간격으로 유지한 채 서로 연결하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 링크수단은 상기 본체의 일측과 상기 패널의 일측을 연결하는 제1링크수단과 상기 본체의 타측과 상기 패널의 타측을 연결하는 제2링크수단을 구비하며, 상기 제1링크수단은 일측이 상기 본체의 일측에 고정된 제1링크수단본체와 상기 제1링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널의 일측을 연결하는 제1핀으로 구성되며, 상기 제2링크수단은 제2링크수단본체와 상기 제2링크수단본체의 일측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널의 타측을 연결하는 제2핀과 상기 제2링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 본체의 타측을 연결하는 제3핀으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 링크수단은 상기 본체의 일측과 상기 패널 의 일측을 연결하는 제1링크수단과 상기 본체의 타측과 상기 패널의 타측을 연결하는 제2링크수단을 구비하며, 상기 제1링크수단은 일측이 상기 본체의 일측에 고정된 제1링크수단본체와 상기 제1링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널의 일측을 연결하는 제1핀으로 구성되며, 상기 제2링크수단은 일측이 상기 본체의 타측에 고정된 제2링크수단본체와 상기 제2링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전 및 수평이동 가능하도록 삽입되어 상기 패널의 타측을 연결하는 제2핀으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 패널은 일 측 또는 양측에 일정 질량을 가진 하중수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 전원발생장치에 의하면, 차륜의 회전에 따른 진동에너지를 이용하여 전기에너지를 발생시켜 타이어 압력 모니터링 시스템을 구성하는 센서나 송신기 등에 공급함으로써, 타이어 압력 모니터링 시스템은 배터리의 교체가 필요없이 장기적인 사용이 가능하게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전원발생장치는 다양한 형태의 링크수단을 구비하거나 혹은 다수의 전원발생장치를 차륜에 부착시킴으로써, 보다 많은 전력을 발생시키고 다양한 시스템에도 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전원발생장치는 차륜의 림의 일 측에 간단하게 장착됨에 따라, 전원발생장치의 장착 변경이 필요하거나 잔고장이 발생하는 경우 차륜에 필요 한 시스템을 모두 분리하지 않더라도 간편하게 교체할 수 있고 설치 위치변경이 용이한 장점도 있다.
아울러, 본 발명의 전원발생장치는 자동차뿐 아니라 진동이 발생하는 다른 장치(이를테면, 자전거, 기차, 비행기 등)에도 사용하여 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 전원발생장치의 정면도 및 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원발생장치가 부착된 차륜을 보여주는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 전원발생장치(100)는 본체(110)와, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널(120)과, 상기 본체(110)와 상기 패널(120)을 연결하며, 상기 본체(110)의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널(120)에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단(130)과, 상기 패널(120)이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자(140) 및 하중수단(150)으로 구성되어 있다.
먼저, 상기 본체(110)는 전원발생장치(100)를 차륜의 일정부분에 고정시키는 역할을 하며, 차륜이 회전함에 따라 함께 회전된다. 이때 상기 본체(110)는 회전하는 물체의 일부분 또는 회전하는 물체에 부착될 수 있다. 예를 들면, 상기 본체(110)는 차륜의 림의 일부분일 수 있으며, 또는 상기 차륜의 림의 일정부분에 부착된 고정수단일 수 있다.
상기 패널(120)은 일정 간격을 유지한 채 상기 본체(110)의 상 측에 배치되어 상기 링크수단(130)에 의해 연결되어 있다. 상기 패널(120)은 일정 부분 특히, 중앙부에 압전소자(140)를 구비하고 있으며, 상기 링크수단(130)을 통해 가해지는 힘에 의해 휘어지는 변형이 발생하게 되고, 이에 따라 상기 압전소자(140)에 소정의 압력을 가한다. 상기 패널(120)의 변형은 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 링크수단(130)에 의해 연결되는 경우에는 구부러지거나 펴지는 형태로 변형이 일어난다.
상기 압전 소자(170)는 가해지는 압력에 의해 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나 전압이 발생하는 공지된 압전 발전 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 패널(120)의 변형에 의해 가해지는 압력에 상응하여 전기 에너지를 발생시키는 역할을 한다.
이때, 상기 패널(120)의 재질은 소정의 탄성력을 가진 공지된 탄성 부재 중 하나가 될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 스틸 재질을 사용하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 링크 수단(130)은 상기 본체(110)와 상기 패널(120)을 연결 및 지탱하되, 차륜의 회전에 따라 진동 에너지가 발생하면 그 진동 에너지로 패널(120)이 변형되도록 해당 진동 에너지를 상기 패널(120)로 전달하는 역할을 한다.
이때, 상기 링크수단(130)은 상기 본체(110)의 일측과 상기 패널(120)의 일측을 연결하는 제1링크수단(131)과, 상기 본체(110)의 타측과 상기 패널(120)의 타측을 연결하는 제2링크수단(132)으로 구비될 수 있다.
상기 제1링크수단(131)은 제1링크수단본체(131-1)과 제1핀(131-2)로 구성되어 있다. 상기 제1링크수단본체(131-1)는 상기 본체(110)의 일측에 고정되어 있으며, 상기 제1핀(131-2)은 상기 제1링크수단본체(131-1)의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널(120)의 일측을 연결한다. 즉, 상기 패널(120)은 상기 제1핀(131-2)에 의해 회전운동만을 하도록 설치된다.
상기 제2링크수단(132)은 제2링크수단본체(132-1)와 제2핀(132-2) 및 제3핀(132-3)으로 구성되어 있다. 상기 제2핀(132-2)은 상기 제2링크수단본체(132-1)의 일측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널(120)의 타측을 연결하며, 상기 제3핀(132-3)은 상기 제2링크수단본체(132-1)의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 본체(110)의 타측을 연결한다. 즉, 상기 패널(120)은 상기 제3핀(132-3)에 의해 상기 본체(110)에 구속된 채 상기 제2핀(132-2)에 의해 회전운동을 하도록 설치된다. 상기 제2링크수단본체(132-1)는 필요할 경 우 복수 개로 구비하여 상기 패널(420)과 제2링크수단본체, 상기 본체(410)와 제2링크수단본체, 및 제2링크수단본체와 제2링크수단본체를 연결하여 설계할 수도 있다.
결국, 상기 패널(120)은 링크수단본체들과 상기 제1핀(131-2), 제2핀(132-2) 및 제3핀(132-3)의 연결구조에 의해 변형이 일어나게 되며, 상기 패널(120)의 중간부분 즉, 상기 압전소자(140)의 설치부분에서 최대의 변형을 하도록 설계된다.
즉, 상기 패널(120)은 링크수단(130)에 의해 상기 본체(110)와 일정간격을 사이에 두고 연결되어 있으며, 상기 본체(110)가 회전하여 진동 에너지가 발생하면 상기 링크수단(130)을 통해 진동 에너지가 상기 패널(120)로 전달되며, 상기 패널(120)은 진동 에너지에 의해 변형(구부러지거나 펴짐)되면서 상기 압전소자(140)에 압력을 가해게 되어 전기에너지가 발생하게 된다.
상기 하중수단(150)은 상기 패널(120)의 변형을 극대화시키기 위하여 상기 패널(120)의 양측 끝단에 설치하였으며, 일정 질량을 가진 다양한 재질(예를 들면, 철, 스틸 등)로 구현될 수 있다.
이때, 상기 본체(110)와, 상기 패널(120) 및 상기 링크수단(130)의 설치위치는 경계조건에서 에너지가 외부로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있는 구조 즉, 에너지 효율을 최대화할 수 있는 구조로 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 핀들의 위치를 상기 패널(120)의 변형되는 모드(mode) 중 공진모드의 노드(node)점에 위치시켜 에너지 효율을 최대화할 수 있다. 이러한 구조를 통해 상기 패널(120)의 변형을 최대화할 수 있으며, 이로 인해 상기 압전소자(140)에서 발생하는 전기 에너지를 최대로 할 수 있다. 또한, 에너지 효율을 최대화할 수 있는 구조 예를 들면, 고유진동수(f)와 전달률과의 관계에서 고유진동수(f)에서 작동할 수 있도록 상기 하중수단(m, 150)을 조절함으로써 발생하는 전기에너지를 최대로 할 수 있다. 자세한 설명은 도 5를 참조하기로 한다. 한편, 상기 본체(110)와, 상기 패널(120), 상기 링크수단(130), 상기 압전소자(140) 및 상기 하중수단(150)의 구조를 본 발명의 실시예에 한하지 않고 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 전원발생장치(100)는 자동차뿐 아니라 진동이 발생하는 다른 장치(이를테면, 자전거, 기차, 비행기 등)에도 사용하여 전원을 공급할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전원발생장치(100)가 차륜의 림에 부착된 구조를 보여주고 있다. 상기 전원발생장치(100)는 차륜의 니플에 연결되어 고정될 수도 있다. 한편, 상기 전원발생장치(100)는 길이방향이 차륜의 회전방향과 같도록 설치할 수 있으며, 길이방향이 차륜의 회전방향과 수직이 되도록 설치할 수도 있다. 즉, 상기 전원방생장치(100)는 차륜이 회전함에 따라 함께 회전되면서 전기에너지를 발생시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원발생장치를 포함한 타이어 압력 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 타이어 압력 모니터링 시스템은 전원발생장치(100), 정류기(20), 배터리(30), 센서(40) 및 송신기(50) 등으로 구성되어 있다.
상기 센서(40)는 타이어의 압력을 측정하는 센서로서 압력센서, 등 다양한 센서를 사용할 수 있다. 상기 송신기(50)는 상기 센서(40)로부터 측정된 타이어의 압력 등의 데이터를 송신하는 역할을 한다.
상기 전원발생장치(100)는 도 1a, 도 1b 및 도 2에서 살펴본 바와 같이, 차륜의 림의 일정부분에 고정되어 있으며, 차륜의 회전시 전원(전기에너지)을 발생시킨다. 이때, 상기 전원발생장치(100)는 차량의 림의 일 측(예를 들면, 외륜 표면)에 설치될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다른 측면이나 내륜, 타이어 등에도 부착 설치될 수 있다.
상기 정류기(20)는 상기 전원발생장치(100)에서 발생된 전원(전기에너지)을 공지된 정류 방법에 의거하여 직류전류로 정류한다.
상기 배터리(30)는 상기 정류기(20)에서 정류된 직류전류를 충전하며, 상기 센서(40)나 송신기(50) 등에 직류전류를 공급한다.
또한, 본 발명의 전원발생장치(100)는 차륜의 림의 일 측에 간단하게 장착됨에 따라, 전원발생장치(100)의 장착 변경이 필요하거나 잔고장이 발생하는 경우 차륜에 필요한 시스템을 모두 분리하지 않더라도 간편하게 교체할 수 있고 설치 위치의 변경도 용이하다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원발생장치의 사시도 및 정면도들이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 전원발생장치(400)는 본체(410)와, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널(420)과, 상기 본체(410)와 상기 패널(420)을 연결하며, 상기 본체(410)의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널(420)에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단(430)과, 상기 패널(420)이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자(440) 및 하중수단(450)으로 구성되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전원발생장치(400)는 도 1a, 도 1b 및 도 2에서 살펴본 전원발생장치(100)와 비교하여 상기 링크수단(430)의 구조만 차이가 있을 뿐 다른 구성요소를 동일하므로 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 링크 수단(430)은 상기 본체(410)와 상기 패널(420)을 연결 및 지탱하되, 차륜의 회전에 따라 진동 에너지가 발생하면 그 진동 에너지로 패널(420)이 변형되도록 해당 진동 에너지를 상기 패널(420)로 전달하는 역할을 한다.
이때, 상기 링크수단(430)은 상기 본체(410)의 일측과 상기 패널(420)의 일측을 연결하는 제1링크수단(431)과, 상기 본체(410)의 타측과 상기 패널(420)의 타측을 연결하는 제2링크수단(432)으로 구비될 수 있다.
상기 제1링크수단(431)은 제1링크수단본체(431-1)과 제1핀(431-2)로 구성되어 있다. 상기 제1링크수단본체(431-1)는 상기 본체(410)의 일측에 고정되어 있으며, 상기 제1핀(431-2)은 상기 제1링크수단본체(431-1)의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널(420)의 일측을 연결한다. 즉, 상기 패널(420)은 상기 제1핀(431-2)에 의해 회전운동만을 하도록 설치된다.
상기 제2링크수단(432)은 제2링크수단본체(432-1)와 제2핀(432-2)으로 구성되어 있다. 상기 제2링크수단본체(432-1)는 상기 본체(410)의 타측에 고정되어 있으며, 상기 제2핀(432-2)은 상기 제2링크수단본체(432-1)의 타측에 형성된 구멍에 서 회전 및 수평이동이 가능하도록 삽입되어 상기 패널(420)의 타측을 연결한다. 즉, 상기 패널(420)은 상기 제2핀(432-2)에 의해 상기 본체(210)에 구속된 채 상기 제2핀(432-2)에 의해 회전운동 및 수평운동을 하도록 설치된다.
결국, 상기 패널(420)은 링크수단본체들과 상기 제1핀(431-2) 및 제2핀(432-2)의 연결구조에 의해 변형이 일어나게 된다.
도 4a 및 도 4b와 같이 상기 패널(420)에 진동에너지가 가해지지 않으면, 상기 패널(420)은 변형이 일어나지 않으며 전기에너지도 발생하지 않는다. 이때, 상기 제2핀(432-2)는 상기 제2링크수단본체(432-1)의 타측에 형성된 구멍의 맨 끝부분에 위치하게 된다.
도 4c를 참조하면, 상기 본체(410)의 회전에 의해 발생한 진동에너지가 상기 패널(420)에 전달되어 상기 패널(420)에 변형이 일어나는 것을 알 수 있다. 이때 상기 패널(420)에 연결된 상기 제2핀(432-2)는 상기 제2링크수단본체(432-1)에 형성된 구멍에서 회전함과 함께 좌측으로 수평이동을 하게 됨으로써, 상기 패널(420)이 하부 방향으로 구부러지는 변형이 일어나게 됨을 알 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 패널(420)에 계속하여 진동에너지가 가해져 상기 패널(420)이 상부 방향으로 구부러지는 변형이 일어남을 보여주고 있다. 이때, 상기 패널(420)에 연결된 상기 제2핀(432-2)는 상기 제2링크수단본체(432-1)에 형성된 구멍에서 회전함과 함께 우측으로 수평이동하다가 다시 회전함과 함께 좌측으로 수평이동하게 됨으로써, 상기 패널(420)이 상부 방향으로 구부러지는 변형이 일어나게 됨을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 전원발생장치(400)는 차륜의 회전주기에 따라 상기 패널(420)이 진동하게 됨을 알 수 있다. 예를 들면, 차륜에서 10Hz의 진동원이 있는 경우, 상기 전원발생장치(400)에서는 1초당 10번의 진동이 가해지게 되며, 1초당 상기 패널(420)이 상부 및 하부 방향으로 10번의 진동이 발생하게 되어 전기에너지(전원)를 얻어낼 수 있다. 이때, 상기 패널(420)이 상부 방향으로 변형될 때 발생되는 최대전압을 +V라고 가정하면, 상기 패널(420)이 하부 방향으로 최대로 변형될 때 -V의 교류전압을 얻을 수 있으며, 정류기를 통해 직류전류를 얻을 수 있다.
도 5는 최대 전압을 발생시키기 위한 고유진동수와 전달률과의 관계를 나타낸 그래프이다. 즉 상기 패널(420)의 양 끝단에 상기 하중수단(450)이 구비되었을 경우의 고유진동수(f)와 전달률과의 관계를 설명하는 그래프이며, 첫번째 진동모드만을 고려하여 도시하였으며 두번째 이상의 진동모드에 대한 설명은 생략하였다.
여기서, 상기 전달률이라 함은 전원발생장치(400, 이하 시스템이라 함)에 입력된 진동량에 대한 출력의 진동량을 의미하는 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 전원발생장치(400)에서는 상기 전달률의 크기가 크면 발생되는 전압도 크게 된다.
도 5를 참조하면, 고유진동수 f1(전달률=10)으로 작동이 되는 시스템(실선에 해당)에서 f4의 주파수로 진동이 가해지게 되면 전달률(=0.2)이 낮아지게 되어 고유진동수 f1에서 작동할 때보다 높은 발생 전압을 기대하기 어렵다. 이는 가진 진동원 즉, 상기 패널(420)의 주파수가 고유진동수에 가까운 요소로 입력이 될 때 발생 전압이 높음을 의미한다. 여기서, 본 발명의 실시예와 같이 압전방식의 전원공 급장치(400)에 설치된 상기 하중수단(450)의 질량을 M1이라고 한다면, 상기 압전소자(440)가 설치된 상기 패널(420)의 첫번째 고유진동수는 f1이 되며, 상기 하중수단(450)의 질량을 작게(M2)하거나 또는 크게(M3) 조절하여 상기 시스템의 고유진동수를 조절할 수 있다. 이때 상기 하중수단(450)의 질량(M)과 고유진동수(f)와의 관계는 도 5에 도시된 바와 같으며, 다음과 같이 나타낼 수 있다. 상기 하중수단(450)의 질량(M)이 M2〈 M1〈 M3 일 경우, 고유진동수(f)는 f3〈 f1〈 f2이다. (이때, 하중수단 질량(M2)의 고유진동수는 f2, 하중수단 질량(M3)의 고유진동수는 f3임)
따라서 본 발명의 실시예에 따른 전원발생장치(400)는 전달률이 동일할 경우(감쇄비가 일정할 경우), 차종, 차량의 운행상태, 주요 노면조건 등을 고려하여 상기 하중수단(450)의 질량(M)을 조절하여 고유진동수(f)에서 작동할 수 있도록 조절함으로써 최대 전압을 얻을 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 전원발생장치의 정면도 및 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전원발생장치가 부착된 차륜을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전원발생장치를 포함한 타이어 압력 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전원발생장치의 사시도 및 정면도들이다.
도 5는 최대 전압을 발생시키기 위한 고유진동수와 전달률과의 관계를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 차륜의 림 100, 400 : 전원발생장치
110, 410 : 본체 120, 420 : 패널
130, 430 : 링크수단 140, 440 : 압전소자
150, 450 : 하중수단

Claims (8)

  1. 본체;
    상기 본체의 상 측에 배치되고, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널;
    상기 본체와 상기 패널을 연결하며, 상기 본체의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단; 및
    상기 패널의 일정부분에 설치되며, 상기 패널이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자;를 포함하며,
    상기 링크수단은
    상기 본체의 일측과 상기 패널의 일측을 연결하는 제1링크수단과
    상기 본체의 타측과 상기 패널의 타측을 연결하는 제2링크수단을 구비하며,
    상기 제1링크수단은 일측이 상기 본체의 일측에 고정된 제1링크수단본체와 상기 제1링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널의 일측을 연결하는 제1핀으로 구성되며,
    상기 제2링크수단은 제2링크수단본체와 상기 제2링크수단본체의 일측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널의 타측을 연결하는 제2핀과 상기 제2링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 본체의 타측을 연결하는 제3핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원발생장치.
  2. 본체;
    상기 본체의 상 측에 배치되고, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널;
    상기 본체와 상기 패널을 연결하며, 상기 본체의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단; 및
    상기 패널의 일정부분에 설치되며, 상기 패널이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자;를 포함하며,
    상기 링크수단은
    상기 본체의 일측과 상기 패널의 일측을 연결하는 제1링크수단과
    상기 본체의 타측과 상기 패널의 타측을 연결하는 제2링크수단을 구비하며,
    상기 제1링크수단은 일측이 상기 본체의 일측에 고정된 제1링크수단본체와 상기 제1링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전가능하도록 삽입되어 상기 패널의 일측을 연결하는 제1핀으로 구성되며,
    상기 제2링크수단은 일측이 상기 본체의 타측에 고정된 제2링크수단본체와 상기 제2링크수단본체의 타측에 형성된 구멍에서 회전 및 수평이동 가능하도록 삽입되어 상기 패널의 타측을 연결하는 제2핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전원발생장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링크수단은 상기 본체와 상기 패널을 일정 간격으로 유지한 채 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 전원발생장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 본체는 차륜의 림의 일정부분이거나 또는 상기 차륜의 림의 일정부분에 부착된 고정수단인 것을 특징으로 하는 전원발생장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패널은 일 측 또는 양측에 일정 질량을 가진 하중수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전원발생장치.
  6. 타이어의 압력을 측정하는 센서;
    차륜의 림의 일정부분에 고정되며, 차륜의 회전시 전원을 발생시키는 전원발생장치;
    상기 전원발생장치에서 발생된 전원을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기에서 정류된 직류전류를 충전하며, 상기 센서에 직류전류를 공급하는 배터리;를 포함하며,
    상기 전원발생장치는
    차륜의 림의 일정부분에 부착되는 본체;
    상기 본체의 상 측에 배치되고, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널;
    상기 본체와 상기 패널을 연결하며, 상기 본체의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단; 및
    상기 패널의 일정부분에 설치되며, 상기 패널이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자;를 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 링크수단은,
    일측이 상기 본체의 일측에 고정되고 타측이 상기 패널의 일측에 회전 가능하게 결합되는 제1 림크수단; 및
    일측이 상기 본체의 타측에 회전 가능하게 결합되고 타측이 상기 패널의 타측에 회전 가능하게 결합되는 제2 링크수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 모니터링 시스템.
  7. 타이어의 압력을 측정하는 센서;
    차륜의 림의 일정부분에 고정되며, 차륜의 회전시 전원을 발생시키는 전원발생장치;
    상기 전원발생장치에서 발생된 전원을 정류하는 정류기; 및
    상기 정류기에서 정류된 직류전류를 충전하며, 상기 센서에 직류전류를 공급하는 배터리;를 포함하며,
    상기 전원발생장치는
    차륜의 림의 일정부분에 부착되는 본체;
    상기 본체의 상 측에 배치되고, 전달되는 에너지에 의해 변형되는 패널;
    상기 본체와 상기 패널을 연결하며, 상기 본체의 회전시 발생하는 진동에너지를 상기 패널에 전달하는 적어도 하나 이상의 링크수단; 및
    상기 패널의 일정부분에 설치되며, 상기 패널이 변형함에 따라 발생하는 압력에 상응하여 전기에너지를 발생시키는 압전소자;를 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 링크수단은,
    일측이 상기 본체의 일측에 고정되고 타측이 상기 패널의 일측에 회전 가능하게 결합되는 제1 림크수단; 및
    일측이 상기 본체의 타측에 회전 가능하게 결합되고 타측이 상기 패널의 타측에 회전 및 수평이동 가능하게 결합되는 제2 링크수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 모니터링 시스템.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 링크수단은 상기 본체와 상기 패널을 일정 간격으로 유지한 채 서로 연결하는 것을 특징으로 하는 타이어 압력 모니터링 시스템.
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