KR101401535B1 - System and method for charging battery using electrostatic - Google Patents

System and method for charging battery using electrostatic Download PDF

Info

Publication number
KR101401535B1
KR101401535B1 KR1020137003980A KR20137003980A KR101401535B1 KR 101401535 B1 KR101401535 B1 KR 101401535B1 KR 1020137003980 A KR1020137003980 A KR 1020137003980A KR 20137003980 A KR20137003980 A KR 20137003980A KR 101401535 B1 KR101401535 B1 KR 101401535B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
battery
static electricity
voltage
conductor
Prior art date
Application number
KR1020137003980A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130079487A (en
Inventor
손문수
Original Assignee
손문수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 손문수 filed Critical 손문수
Publication of KR20130079487A publication Critical patent/KR20130079487A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101401535B1 publication Critical patent/KR101401535B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/06—Influence generators
    • H02N1/08—Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 정전기를 이용하여 배터리를 충전하는 장치 및 그 방법에 관한 발명이다.
이를 위해, 모터의 운동 에너지를 정전기 에너지로 변환하고, 변환된 정전기를 모으고, 모은 정전기 전압의 크기를 조절하고, 조절된 전압에 의해 배터리를 충전하는 배터리 충전장치를 제공한다.
이를 통해, 모터의 회전으로 발생하는 운동에너지를 2차적으로 이용하여 새로운 에너지원으로 다시 활용할 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for charging a battery using static electricity.
To this end, there is provided a battery charging apparatus for converting kinetic energy of a motor into electrostatic energy, collecting the converted static electricity, adjusting the magnitude of the collected static electricity, and charging the battery by the regulated voltage.
Through this, the kinetic energy generated by the rotation of the motor can be used again as a new energy source.

Description

정전기를 이용한 배터리 충전장치 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CHARGING BATTERY USING ELECTROSTATIC}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and method for charging a battery using static electricity,

정전기를 이용하여 배터리를 충전하는 장치 및 그 방법에 관한 발명이다.An apparatus and method for charging a battery using static electricity.

전기 또는 전자 시스템에 대한 효율적으로 전원을 공급하기 위해서 소모되는 에너지를 활용하는 장치에 대한 개발이 최근에 이루어지고 있다. 즉, 전기 또는 전자 시스템에서 소모되는 비전기적 특성의 에너지원을 전기 에너지로 변환하는 장치들을 이용하기 위한 시도들이 이루어지고 있다.Devices have recently been developed that utilize the energy consumed to efficiently power an electrical or electronic system. That is, attempts have been made to utilize devices that convert energy sources of non-electrical characteristics consumed in electrical or electronic systems into electrical energy.

예를 들어, 모터를 이용하고 유도 발전기를 사용하여 전기 또는 전자 시스템에 전원을 제공하는 방법 및 장치가 있다. 이 장치에서는, 전자 시스템용 전원을 제공하기 위하여 모터 안의 로터의 기계적인 회전을 이용하는데, 이 로터의 회전은 스테이터 권선의 출력단에서 전자 시스템에 전원을 제공하기에 충분한 전기전압을 유도시키게 된다. 다만, 이런 장치들은 장치 자체가 장애물로 작용하게 된다. 또한, 모터가 상대적으로 큰 부피를 가지며 고가라는 점인데, 이로 인해 전원 공급장치들의 이용이 제한된다.For example, there are methods and apparatus that utilize motors and provide power to electrical or electronic systems using induction generators. In this device, mechanical rotation of the rotor in the motor is used to provide power for the electronic system, which leads to an electrical voltage sufficient to provide power to the electronic system at the output of the stator winding. However, these devices will act as obstacles themselves. Also, the motor is relatively bulky and expensive, which limits the use of power supplies.

또한, 회생 제동장치는 전동기를 발전기로서 작동시켜 운동 에너지를 전기 에너지로 변환해 회수하여 제동력을 발휘하는 전기 제동방법이다. 전력 회생 브레이크라고도 불린다. 발전시의 회전저항을 제동력으로서 이용할 수도 있으며, 전동기를 동력으로 하는 엘리베이터, 전동차, 자동차 등에 넓게 이용된다. 다만, 제동 시에만 소모되는 에너지를 이용한다는 점에서 제약이 존재한다.In addition, the regenerative braking device is an electric braking method in which an electric motor is operated as a generator to convert kinetic energy into electrical energy and recover the braking force. It is also called power recovery brake. The rotational resistance at the time of power generation can be used as a braking force, and it is widely used in an elevator, a motor vehicle, or an automobile powered by a motor. However, there are limitations in that the energy consumed only during braking is used.

본 발명의 일 측면에 따르면, 모터의 운동 에너지를 정전기 에너지로 변환하고, 변환된 정전기를 모으고, 모은 정전기 전압의 크기를 조절하고, 조절된 전압에 의해 배터리를 충전하는 배터리 충전장치를 제공하여 소모되는 운동에너지를 효율적으로 이용하고자 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery charging apparatus that converts kinetic energy of a motor into electrostatic energy, collects converted static electricity, adjusts the magnitude of the accumulated electrostatic voltage, and charges the battery with the adjusted voltage, The kinetic energies of the two components are effectively utilized.

본 발명의 일측면에 따르면, 배터리 충전장치는 모터; 모터의 운동 에너지를 정전기 에너지로 변환하는 변환부; 변환부에서 발생한 정전기를 모으는 포집부; 포집부에서 모은 정전기 전압의 크기를 조절하는 조절부; 조절부에 의해 조절된 전압에 의해 충전되는 배터리를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a battery charging apparatus includes a motor; A converter for converting kinetic energy of the motor into electrostatic energy; A collecting unit for collecting static electricity generated in the converting unit; An adjusting unit adjusting the magnitude of the electrostatic voltage collected by the collecting unit; And a battery that is charged by the voltage regulated by the regulator.

또한, 변환부는 모터의 회전축, 모터의 회전축에 결합된 제1부도체, 제1부도체와 마찰면을 가지는 제2부도체를 포함한다.Further, the converting section includes a rotating shaft of the motor, a first non-conducting body coupled to the rotating shaft of the motor, and a second non-conducting body having the first non-conducting body and the frictional face.

또한, 변환부는 모터의 회전 운동 에너지를 모터의 회전축에 결합된 제1부도체와 제2부도체의 마찰로 인해 발생하는 정전기 에너지로 변환한다.Further, the converting unit converts the rotational kinetic energy of the motor into the electrostatic energy generated by the friction between the first and second non-conductors coupled to the rotational axis of the motor.

또한, 조절부는 SMPS 또는 DC-DC 컨버터를 포함한다.Further, the regulating section includes an SMPS or a DC-DC converter.

또한, 배터리는 하나 이상이 될 수 있다.In addition, the battery may be more than one.

또한, 하나 이상의 배터리 중 하나의 배터리를 충전하고 다른 하나의 배터리를 모터를 구동시키는 전원으로 사용하기 위한 스위칭부를 더 포함한다.The apparatus further includes a switching unit for charging one of the at least one battery and using the other battery as a power source for driving the motor.

또한, DC-DC 컨버터는 정전기 전압을 승압 또는 감압한다.The DC-DC converter also boosts or reduces the electrostatic voltage.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 배터리 충전방법은 모터의 회전 운동 에너지를 마찰을 통해 정전기 에너지로 변환하고, 변환된 정전기를 포집하고, 포집된 정전기의 전압 크기를 조절하고, 조절된 전압을 통해 배터리를 충전한다.According to another aspect of the present invention, a battery charging method includes converting a rotational kinetic energy of a motor into electrostatic energy through friction, collecting the converted static electricity, adjusting a voltage magnitude of the collected static electricity, .

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치 및 그 방법은 모터의 운동에너지를 본래의 용도로 사용하는 것 이외에도, 2차적으로 모터의 운동에너지를 정전기 에너지로 변환하고, 변환된 정전기 에너지의 전압을 이용해 배터리를 충전하고, 충전된 배터리를 다시 모터의 전원으로 사용함으로서 환경오염 없이 고효율로 전원을 생성하고 사용할 수 있다.As described above, the apparatus for charging a battery using static electricity and the method thereof according to the present invention not only uses the kinetic energy of the motor as its original use, but also secondarily converts kinetic energy of the motor into electrostatic energy, By charging the battery using the voltage of the energy and using the charged battery as the power source of the motor again, it is possible to generate and use the power with high efficiency without polluting the environment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부를 도시한 단면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기를 이용하여 배터리 충전하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an apparatus for charging a battery using static electricity according to an embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing an apparatus for charging a battery using static electricity of an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional perspective view illustrating a conversion unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of charging a battery using static electricity according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram showing an apparatus for charging a battery using static electricity according to another embodiment of the present invention.
6 is a circuit diagram showing an apparatus for charging a battery using static electricity according to another embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 기초로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram showing an apparatus for charging a battery using static electricity according to an embodiment of the present invention.

전원 공급 장치(1)는 모터(10), 변환부(20), 포집부(30), 조절부(40), 배터리(55)를 포함한다.The power supply unit 1 includes a motor 10, a conversion unit 20, a collecting unit 30, a regulating unit 40, and a battery 55.

모터(10)는 바람직하게는 전기 에너지에 의해 구동되는 전기 모터이다. 이때 모터(10)에 인가되는 전원은 교류 또는 직류 전원이 될 수 있는데 바람직하게는 직류 전원이다. 또한, 모터(10)에 인가되는 전원은 3상 전원이 될 수 있다. 인가되는 전원에 의해 모터(10)가 구동되는데, 구동된 모터(10)의 회전을 전달하는 회전축(15)이 일측 또는 양측에 구비된다. 회전축(15)의 일측은 모터(10)를 이용해 동작시키고자 하는 디바이스(2)에 연결된다. 회전축(15)의 타측은 변환부(20)에 연결된다.The motor 10 is preferably an electric motor driven by electrical energy. At this time, the power source applied to the motor 10 may be an AC or DC power source, preferably a DC power source. Also, the power source applied to the motor 10 may be a three-phase power source. The motor 10 is driven by an applied power source, and a rotary shaft 15 for transmitting the rotation of the driven motor 10 is provided on one side or both sides. One side of the rotary shaft 15 is connected to the device 2 to be operated using the motor 10. And the other side of the rotary shaft 15 is connected to the conversion section 20. [

변환부(20)는 회전축(15)에 결합되는 제1부도체(23)와 제1부도체(23)와 마찰면을 가지도록 형성되는 제2부도체(27)를 포함한다. 제1부도체(23)는 회전축(15)에 결합되는데, 바람직하게는 회전축(15)과 일체화되어서 같이 회전한다. 제2부도체(27)는 제1부도체(23)와 마찰면을 가지도록 형성된다. 제2부도체(27)는 고정되어 있거나, 회전축(15)과 같이 회전하는 제1부도체(23)의 회전방향과 반대방향으로 회전할 수 있다. 회전축(15)과 같이 회전하는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)와의 마찰이 일어나고 이 마찰에 의해 정전기가 발생한다. 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 재질은 상호간의 마찰에 의해 발생하는 정전기의 전압이 소정의 전압을 갖도록 하는 물질로 이루어진다.The converting unit 20 includes a first non-conductor 23 coupled to the rotating shaft 15, a first non-conductor 23, and a second non-conductor 27 formed to have a frictional surface. The first insulator 23 is coupled to the rotary shaft 15, and preferably integrally rotates with the rotary shaft 15 and rotates together. The second insulator 27 is formed to have a friction surface with the first insulator 23. The second insulated conductor 27 is fixed or can rotate in a direction opposite to the rotating direction of the first non-conductor 23 rotating as the rotating shaft 15. The friction between the first non-conductor 23 rotating with the rotating shaft 15 and the second non-conductor 27 occurs, and static electricity is generated by this friction. The materials of the first nonconductor 23 and the second nonconductor 27 are made of a material such that the voltage of the static electricity generated by the mutual friction has a predetermined voltage.

일 예로, 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 재질은 PET(Polyethylene Terephthalate) 수지 또는 비닐(Vinyl) 수지가 될 수 있다. 소정의 전압은 바람직하게는 구동되는 디바이스(2)가 실제적으로 동작할 수 있는 요구 전압보다 큰 전압이다.For example, the material of the first insulator 23 and the second insulator 27 may be a PET (polyethylene terephthalate) resin or a vinyl resin. The predetermined voltage is preferably a voltage greater than the required voltage at which the driven device 2 can actually be operated.

제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 마찰에 의해 발생하는 정전기의 전압의 크기는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 재질 또는 마찰 면적 또는 공기 중의 습도에 영향을 받는다.The magnitude of the voltage of the static electricity generated by the friction between the first insulator 23 and the second insulator 27 affects the material or the friction area of the first insulator 23 and the second insulator 27 or the humidity in the air Receive.

제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 마찰 면적을 넓히면 발생하는 정전기의 전압이 상승하는데, 이를 위해 제1부도체(23) 또는 제2부도체(27)를 복수 개의 단위로 잘라서 마찰 면적을 넓힐 수 있다.The voltage of the static electricity generated when the friction area between the first insulator 23 and the second insulator 27 is widened is increased. To this end, the first insulator 23 or the second insulator 27 is cut into a plurality of units, .

이상에서 살펴본 정전기 발생의 조건을 반영하여 다음의 실험 예를 설명한다.The following experimental examples will be described in order to reflect the conditions of the above-described static electricity generation.

소정의 분당회전수(rpm)를 유지하는 모터(10)를 통해 제1부도체(23)가 회전하는데, 여기서 제1부도체(23)는 PET 수지이고, 제2부도체(27)는 비닐 수지이다. 또한 여기서 습도는 41％이다. 이러한 조건에서 두 부도체의 마찰로 인해서 발생하는 정전기는 피크(peak) 값이 1.2 ~ 38V 및 -22 ~ -1.4V이다. 또한, 정전기의 rms 값은 1.5 ~ 35V 및 -20 ~ -1.6V이다. 마찰하는 부도체 쌍의 수는 높은 전압을 발생시키기 위해 하나 이상이 구비될 수 있다.The first non-conductor 23 rotates through the motor 10 maintaining a predetermined number of revolutions per minute (rpm), wherein the first non-conductor 23 is PET resin and the second non-conductor 27 is vinyl resin. Also here the humidity is 41%. Under these conditions, the static charge generated by the friction of the two conductors has peak values of 1.2 to 38 V and -22 to -1.4 V. The rms value of the static electricity is 1.5 to 35 V and -20 to -1.6 V. The number of rubbing pairs of nonconductors can be provided more than one to generate a high voltage.

이러한 예에서 보듯이, 정전기에 의해 발생하는 전압의 값은 주변 습도와 마찰되는 부도체의 마찰 면적 및 재질에 따라 달라진다. 또한, 마찰되는 부도체의 개수에 따라서도 달라질 수 있다.As shown in this example, the value of the voltage generated by static electricity depends on the friction area and the material of the nonconductive material which rubs against the ambient humidity. It may also vary depending on the number of nonconducting rubbers.

변환부(20)는 포집부(30)를 연결하는 연결부(29)에 연결된다. 연결부(29)는 전선 또는 전기 전도도가 높은 물질로 이루어진다.The converting unit 20 is connected to the connecting unit 29 connecting the collecting unit 30. The connecting portion 29 is made of a wire or a material having a high electrical conductivity.

또한, 연결부(29)는 변환부(20)에서 제1부도체(23)와 제2부도체(27)가 마찰하는 하나 이상의 부위에 연결된다. 이는 제1부도체(23)와 제2부도체(27) 사이에 마찰로 인해 발생하는 정전기를 포집부(30)가 보다 효율적으로 포집하도록 하기 위함이다.The connecting portion 29 is connected to one or more portions where the first non-conducting portion 23 and the second non-conducting portion 27 are frictioned by the converting portion 20. This is to allow the collecting section 30 to more effectively collect the static electricity generated due to the friction between the first nonconductor 23 and the second nonconductor 27.

포집부(30)는 변환부(20)에서 생성된 정전기를 포집한다. 정전기는 높은 전압을 가지나 전류량이 낮은 정지된 전기이다. 포집부(30)는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 마찰에 의해 발생하는 정전기를 배터리 충전에 이용하기 위해서 주위로 방전되는 정전기를 최소화하여 포집한다.The collecting unit 30 collects the static electricity generated by the converting unit 20. [ Static electricity is static electricity with high voltage but low current. The collecting unit 30 collects and collects the static electricity discharged to the surroundings in order to use the static electricity generated by the friction between the first nonconductor 23 and the second nonconductor 27 for battery charging.

조절부(40)는 포집부(30)에서 포집된 정전기의 전압을 조절한다. 조절부(40)는 DC-DC 컨버터(43)를 포함할 수 있다. 조절부(40)는 인가되는 전압을 승압시키거나 감압시켜 출력한다.The controller (40) regulates the voltage of the static electricity collected by the collector (30). The regulator 40 may include a DC-DC converter 43. The regulator (40) boosts or reduces the voltage to be applied.

배터리(55)는 조절부(40)를 통해 전압의 크기가 조절된 정전기에 의해 충전이 이루어지는 부분이다. 배터리(55)는 하나 이상이 될 수 있다. 포집부(30)에서 정전기가 조절부(40)를 통해 원하는 크기의 전압을 가지고, 이러한 정전기를 배터리(55)에서 충전한다. 또한, 이러한 배터리(55)는 포집된 정전기를 일단 충전이라는 과정을 통해 저장해 놓고 쓰기 위한 장치이므로, 정전기를 저장하지 않고 바로 전원으로서 사용하는 경우에는 배터리(55)가 포함되지 않고 실시될 수 있다.The battery 55 is a part where charging is performed by the static electricity whose voltage is regulated in size through the regulating part 40. The battery 55 may be more than one. In the collecting section 30, the static electricity has a voltage of a desired magnitude through the regulating section 40, and the static electricity is charged in the battery 55. In addition, since the battery 55 is a device for temporarily storing and collecting the collected static electricity through a process of charging, when the battery 55 is directly used as a power source without storing the static electricity, the battery 55 may be omitted.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자동차의 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.2 is a circuit diagram showing an apparatus for charging a battery using static electricity of an electric vehicle according to another embodiment of the present invention.

전기 자동차의 정전기를 이용한 배터리 충전장치는 휠(5), 모터(10), 변환부(20), 포집부(30), 조절부(40), 충전부(50), 스위칭부(60)를 포함한다.The battery charging device using the static electricity of the electric vehicle includes the wheel 5, the motor 10, the converting unit 20, the collecting unit 30, the adjusting unit 40, the charging unit 50 and the switching unit 60 do.

모터(10)의 회전축(15) 일측에는 휠(5)이 구비되고, 회전축(15)의 타측에는 모터(10)의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 변환부(20)가 구비된다. 자세하게는 회전축(15)의 타측에는 변환부(20)의 제1부도체(23)가 결합되어 구비된다. 여기서, 모터(10)는 하나 이상의 휠(5)을 회전시킬 수 있다.A wheel 5 is provided on one side of the rotary shaft 15 of the motor 10 and a conversion unit 20 is provided on the other side of the rotary shaft 15 to convert rotational kinetic energy of the motor 10 into electric energy. Specifically, the first non-conductor 23 of the conversion unit 20 is coupled to the other side of the rotary shaft 15. Here, the motor 10 can rotate one or more wheels 5.

변환부(20)에 포함되는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 마찰에 의해 발생하는 정전기의 전압은, 바람직하게는 전기 자동차의 모터(10)를 구동시키는 전압인 10V 내지 20V 범위의 전압보다 크다. 마찰되는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 재질이 10V 내지 20V 범위의 정전기 전압보다 큰 전압을 발생시키는 재질로 이루어진다.The voltage of the static electricity generated by the friction between the first nonconductor 23 and the second nonconductor 27 included in the conversion unit 20 is preferably 10 V to 20 V which is a voltage for driving the motor 10 of the electric vehicle Range voltage. The materials of the first nonconductive material 23 and the second nonconductive material 27 to be rubbed are made of a material which generates a voltage higher than the electrostatic voltage in the range of 10V to 20V.

또한, 10V 내지 20V 범위의 정전기 전압보다 큰 전압을 발생시키는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)는 하나 이상으로 형성될 수 있다. 즉, 변환부(20)는 하나의 쌍을 형성하는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)를 복수 개 포함할 수 있다. 이를 통해 모터(10)를 구동시키는 전압보다 큰 전압을 생성할 수 있다.In addition, the first non-conductor 23 and the second non-conductor 27, which generate a voltage higher than the electrostatic voltage in the range of 10V to 20V, may be formed of one or more. That is, the conversion unit 20 may include a plurality of first non-conductors 23 and second non-conductors 27 forming one pair. Thereby generating a voltage larger than a voltage for driving the motor 10.

전기 에너지는 포집부(30)에 의해 포집되고, 조절부(40)에 포함되는 DC-DC 컨버터(43)와 가변저항(47)에 의해 전압과 전류가 조절된다. 여기서 가변저항(47)은 DC-DC 컨버터(43)에 포함되는 형태로 실시될 수 있다. 이때 조절되어 변환부(40)에서 출력되는 전압은 전기 자동차의 모터(10)를 구동시킬 수 있는 소정의 전압 범위를 가진다. 가변저항(47)은 회로와 연결되는 것으로 저항을 변경해서 회로 내에 흐르는 전류의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 가변 저항을 작게 하면, 회로와 연결되는 가변 저항 쪽으로 전류가 많이 흘러 회로 내의 전류의 크기를 작게할 수 있다.The electric energy is collected by the collecting section 30 and the voltage and the current are regulated by the DC-DC converter 43 and the variable resistor 47 included in the regulating section 40. Here, the variable resistor 47 may be embodied as being included in the DC-DC converter 43. At this time, the voltage outputted from the converting unit 40 is controlled to have a predetermined voltage range capable of driving the motor 10 of the electric vehicle. The variable resistor 47 is connected to the circuit so that the resistance can be changed to adjust the magnitude of the current flowing in the circuit. For example, when the variable resistance is made small, a large amount of current flows toward the variable resistor connected to the circuit, so that the magnitude of the current in the circuit can be reduced.

스위칭부(60)는 배터리(55)가 하나 이상인 경우, 배터리(55)를 번갈아가며 충전하기 위한 것이다. 따라서, 도 2에서와 달리 배터리(55)를 구비하지 않고 바로 정전기를 전원으로 사용하는 경우나, 배터리(55)가 하나인 경우에는 스위칭부(60)를 포함하지 않고 실시될 수 있다.The switching unit 60 is for alternately charging the battery 55 when the number of the batteries 55 is one or more. Therefore, unlike in FIG. 2, when the battery 55 is not provided and the static electricity is used as the power source, or when the battery 55 is one, the switching unit 60 can be omitted.

변환부(40)에서 출력되는 전압으로 배터리(55)를 충전하는데, 배터리(55)는 하나 이상이 구비될 수 있다. 도 2에서는 배터리(55)가 두 개인 경우를 도시하고 있다. 배터리(55)가 두 개인 경우에는 교대로 충전할 수 있다. 즉, 스위칭부(60)를 이용하여 두 개의 배터리(55) 중 하나의 배터리(55)를 변환부(40)에서 출력되는 전압으로 충전하는 동안 다른 배터리(55)는 모터(10)를 구동시키는 전원을 인가한다. 그 후 스위칭부(60)의 작동으로, 모터(10)를 구동시키는 배터리(55)가 방전되면 충전을 완료한 다른 배터리(55)를 통해서 모터(10)를 구동하고, 방전된 배터리(55)를 정전기의 전압을 이용해 다시 충전한다.One or more batteries 55 may be provided to charge the battery 55 with the voltage output from the converter 40. FIG. 2 shows the case where there are two batteries 55. FIG. When two batteries 55 are provided, they can be charged alternately. That is, while one of the two batteries 55 is charged with the voltage output from the converting unit 40 by using the switching unit 60, the other battery 55 drives the motor 10 Apply power. Thereafter, when the battery 55 for driving the motor 10 is discharged by the operation of the switching unit 60, the motor 10 is driven through the other charged battery 55, Is charged again using the voltage of the static electricity.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부를 도시한 단면 사시도이다.3 is a cross-sectional perspective view illustrating a conversion unit according to an embodiment of the present invention.

변환부(20)는 도 3에 도시된 것과 달리, 복수 개의 유닛으로 분할하여 형성시킬 수 있다. 즉, 변환부(20)와 결합된 제2부도체(27)를 일 방향(횡 또는 단 또는 대각선 방향)으로 분할하여 복수 개의 유닛으로 이루어지도록 할 수 있다. 이렇게 이루어진 복수 개의 유닛의 변환부(20) 또는 제2부도체(27)는 회전축(15) 및 제1부도체(23)의 회전으로 인해 각 유닛 마다 정전기가 발생하게 된다. 이렇게 각 유닛 마다 발생하는 정전기를 전기적으로 연결하여, 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 마찰에 의해 발생하는 정전기의 전압을 승압시킬 수 있다.The converting unit 20 can be formed by dividing into a plurality of units, unlike the one shown in Fig. That is, the second nonconductor 27 coupled with the conversion unit 20 can be divided into a plurality of units by dividing the first nonconductive unit 27 in one direction (transverse or diagonally). The rotation of the rotating shaft 15 and the first non-conductor 23 causes static electricity to be generated in each unit of the converting unit 20 or the second non-conducting unit 27 of the plurality of units. Thus, the static electricity generated in each unit can be electrically connected, so that the voltage of the static electricity generated by the friction between the first nonconductor 23 and the second nonconductor 27 can be increased.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 정전기를 이용하여 배터리 충전하는 과정을 도시한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a process of charging a battery using static electricity according to an embodiment of the present invention.

먼저 모터(10)에 전원을 인가한다(100). 바람직하게는 모터(10)는 전기 모터이고 인가되는 전원은 직류 전원이다.First, power is applied to the motor 10 (100). Preferably, the motor 10 is an electric motor and the power applied is a DC power source.

인가된 전원에 의해 모터(10)가 구동하고 모터(10)에 연결된 회전축(15)은 회전하고, 회전축(15)에 결합된 제1부도체(23)도 같이 회전한다(110).The motor 10 is driven by the applied power source and the rotary shaft 15 connected to the motor 10 rotates and the first non-conductor 23 coupled to the rotary shaft 15 also rotates (110).

회전축에 결합된 제1부도체(23)와, 제2부도체(27)의 마찰을 통해서 정전기를 발생시킨다(120). 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 마찰을 통해 발생하는 정전기 전압의 크기는 제1부도체(23)와 제2부도체(27)의 재질, 공기 중의 습도, 온도, 마찰 면적에 영향을 받는다.The first non-conductor 23 coupled to the rotating shaft and the second non-conductor 27 generate static electricity 120 through friction. The magnitude of the electrostatic voltage generated through the friction between the first insulated conductor 23 and the second insulated conductor 27 is influenced by the material of the first insulated conductor 23 and the second insulated conductor 27 and the humidity, .

발생된 정전기를 포집부(30)를 통해서 포집한다(130). 포집부(30)와 모터(10)의 회전 운동에너지가 정전기 에너지로 변환되는 변환부(20) 사이를 연결하는 연결부(29)는 발생한 정전기의 손실 없이 전달하기 위해서 전기 전도도가 높은 물질로 이루어진다.The generated static electricity is collected through the collecting unit 30 (130). The connecting portion 29 connecting between the collecting portion 30 and the converting portion 20 where the rotational kinetic energy of the motor 10 is converted into the electrostatic energy is made of a material having a high electrical conductivity in order to transmit the generated static electricity without loss.

포집된 정전기의 전압의 크기를 조절부(40)를 통해 조절한다(140). 전압의 크기는 DC-DC 컨버터(43)를 통해 조절할 수 있다. 일반적으로 DC-DC 컨버터(43)는 DC전압을 알맞게 낮추는 경우에 사용되는데(감압), DC전압을 높이는 경우에도 사용될 수 있다. 또한, 조절부(40)에 가변저항(47)을 포함시켜 회로에 흐르는 전류의 크기도 조절할 수 있다.The magnitude of the voltage of the collected static electricity is adjusted through the regulating unit 40 (140). The magnitude of the voltage can be adjusted through the DC-DC converter 43. In general, the DC-DC converter 43 is used when the DC voltage is suitably lowered (decompressed), and can also be used when the DC voltage is increased. In addition, the variable resistor 47 may be included in the adjustment unit 40 to adjust the magnitude of the current flowing in the circuit.

조절된 정전기의 전압으로 배터리를 충전한다(150). 조절된 정전기의 전압을 배터리(55)에 인가해줌으로써, 배터리(55)가 충전된다. 또한, 배터리(55)에 충전하는 과정 없이, 작동시키고자 하는 전기 시스템에 바로 정전기 에너지를 공급하는 형태로 실시될 수 있다.The battery is charged (150) with the regulated static voltage. By applying the regulated static voltage to the battery 55, the battery 55 is charged. Further, without charging the battery 55, it is possible to supply the electrostatic energy directly to the electric system to be operated.

충전된 배터리(55)를 모터(10)의 구동 전원으로 사용한다(160). 모터(10)의 초기 동작시에만 인가되는 전원이 필요하고, 이후에는 모터의 회전 운동 에너지를 이용해서 발생하는 정전기 에너지를 이용하여 배터리(55)를 충전하고 모터(10)의 새로운 구동 전원으로 사용할 수 있다. 이와 같이, 모터(10)의 회전 운동에너지를 2차적으로 활용함으로써 무한에 가까운 에너지를 생성하는 결과를 가져올 수 있다.The charged battery 55 is used as a driving power source for the motor 10 (160). The battery 55 is charged using the electrostatic energy generated by using the rotational kinetic energy of the motor and is used as a new driving power source for the motor 10 . As described above, by utilizing the rotational kinetic energy of the motor 10 in a secondary way, it is possible to produce energy close to infinite.

다음으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치에 대해 도 5 내지 도 6을 통해 설명한다. 도 5와 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 정전기를 이용한 배터리 충전장치를 도시한 회로도이다.Next, an apparatus for charging a battery using static electricity according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 6. FIG. 5 and 6 are circuit diagrams illustrating an apparatus for charging a battery using static electricity according to another embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 정전기를 이용한 배터리 충전장치의 변환부(120)는 도 1에 도시된 변환부(20)와 달리 제2부도체(127)가 제1부도체(123)을 감싸고 있는 모양이 아니고, 제1부도체(123)와 제2부도체(127)가 각각 원통형 막대에 감겨있고, 감긴 부분이 접촉되어 있는 형상이다.The conversion unit 120 of the battery charging apparatus shown in FIG. 5 differs from the conversion unit 20 shown in FIG. 1 in that the second nonconductor 127 does not surround the first nonconductor 123, The first non-conductor 123 and the second non-conductor 127 are each wound on a cylindrical rod, and the wound portion is in contact with each other.

또한, 제1부도체(123)가 감긴 원통형 막대는 모터의 회전축(115)이 회전함에 따라 회전한다. 제2부도체(127)는 고정된 형태이고 제1부도체(123)가 회전하면서 제2부도체(127)와 마찰된다.In addition, the cylindrical bar on which the first non-conductor 123 is wound rotates as the rotation shaft 115 of the motor rotates. The second insulator 127 is in a fixed form and the first insulator 123 rubs against the second insulator 127 while rotating.

또한, 여기서도 연결부(129)는 변환부(120)에서 제1부도체(123)와 제2부도체(127)가 마찰하는 하나 이상의 부위에 연결된다. 이는 제1부도체(123)와 제2부도체(127) 사이에 마찰로 인해 발생하는 정전기를 포집부(130)가 보다 효율적으로 포집하도록 하기 위함이다.Also, the connection portion 129 is also connected to at least one portion where the first non-conducting portion 123 and the second non-conducting portion 127 of the converting portion 120 are abraded. This is to allow the collecting unit 130 to collect static electricity generated by the friction between the first insulator 123 and the second insulator 127 more efficiently.

도 5에 도시된 실시예와 달리, 변환부(120)는 복수 개의 제1부도체(123)와 제2부도체(127)를 포함할 수 있다. 이에 대해서 도 6을 통해 설명한다.Unlike the embodiment shown in FIG. 5, the conversion unit 120 may include a plurality of first non-conductors 123 and a second non-conductor 127. This will be described with reference to FIG.

도 6에 도시된 바와 같이 변환부(220) 제1부도체(223)와 제2부도체(227)를 각각 하나 이상 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 제1부도체(223) 및 제2부도체(227)의 마찰을 통해 보다 높은 전압을 발생시킬 수 있다.As shown in FIG. 6, the converting unit 220 may include at least one first non-conducting material 223 and a second non-conducting material 227, respectively. That is, the higher voltage can be generated through the friction between the at least one first nonconductor 223 and the second nonconductor 227.

도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 제1부도체(223a, 223b, 223c)는 모터의 회전축(215)에 밸트 등(217)으로 연결될 수 있는데, 이와 다른 연결 방식도 물론 적용되어 실시될 수 있다. 또한, 나머지 복수 개의 제2부도체(227a, 227b, 227c)는 각각 대응하는 제1부도체(223a, 223b, 223c)에 접촉되는 형태로 설치되는데, 복수 개의 제2부도체(227a, 227b, 227c)는 변환부(220)에 고정된 형태로 설치된다.6, the plurality of first non-conductors 223a, 223b, and 223c may be connected to the rotation shaft 215 of the motor by a belt or the like 217, . The plurality of second non-conductors 227a, 227b, and 227c are disposed in contact with the corresponding first non-conductors 223a, 223b, and 223c, And is fixed to the conversion unit 220.

또한, 여기서도 연결부(229)는 변환부(220)에서 제1부도체(223)와 제2부도체(227)가 마찰하는 하나 이상의 부위에 연결된다. 이는 제1부도체(223)와 제2부도체(227) 사이에 마찰로 인해 발생하는 정전기를 포집부(230)가 보다 효율적으로 포집하도록 하기 위함이다.Also here, the connecting portion 229 is connected to at least one site where the first non-conducting portion 223 and the second non-conducting portion 227 in the converting portion 220 are abraded. This is to allow the collecting unit 230 to more efficiently collect the static electricity generated due to the friction between the first nonconductor 223 and the second nonconductor 227.

Claims (11)

모터;
상기 모터의 운동 에너지를 정전기 에너지로 변환하는 변환부;
상기 변환부에서 발생한 정전기를 모으는 포집부;
상기 포집부에서 모은 정전기 전압의 크기를 조절하는 조절부;
상기 조절부에 의해 조절된 전압에 의해 충전되는 배터리를 포함하는 배터리 충전장치.motor;
A converter for converting kinetic energy of the motor into electrostatic energy;
A collecting unit for collecting static electricity generated in the converting unit;
An adjusting unit adjusting the magnitude of the electrostatic voltage collected by the collecting unit;
And a battery that is charged by the voltage regulated by the regulator. 제1항에 있어서,
상기 변환부는 상기 모터의 회전축, 상기 모터의 회전축에 결합된 제1부도체, 상기 제1부도체와 마찰면을 가지는 제2부도체를 포함하는 배터리 충전장치.The method according to claim 1,
Wherein the conversion unit includes a rotation axis of the motor, a first non-conductor coupled to a rotation axis of the motor, and a second non-conductor having the first non-conductor and the friction surface. 제2항에 있어서,
상기 변환부는 상기 모터의 회전 운동 에너지를 상기 모터의 회전축에 결합된 제1부도체와 상기 제2부도체의 마찰로 인해 발생하는 정전기 에너지로 변환하는 배터리 충전장치.3. The method of claim 2,
Wherein the converting unit converts the rotational kinetic energy of the motor into the first non-conducting member coupled to the rotational axis of the motor and the electrostatic energy generated by the friction of the second non-conducting member. 제1항에 있어서,
상기 조절부는 SMPS 또는 DC-DC 컨버터를 포함하는 배터리 충전장치.The method according to claim 1,
Wherein the regulating unit includes an SMPS or a DC-DC converter. 제1항에 있어서,
상기 배터리는 하나 이상인 배터리 충전장치.The method according to claim 1,
Wherein the battery is at least one battery charger. 제5항에 있어서,
상기 하나 이상의 배터리 중 하나의 배터리를 충전하고 다른 하나의 배터리를 상기 모터를 구동시키는 전원으로 사용하기 위한 스위칭부를 더 포함하는 배터리 충전장치.6. The method of claim 5,
Further comprising a switching unit for charging one of the at least one battery and using the other battery as a power source for driving the motor. 제4항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는 상기 정전기 전압을 승압 또는 감압하는 배터리 충전장치.5. The method of claim 4,
Wherein the DC-DC converter boosts or reduces the electrostatic voltage. 제2항에 있어서,
상기 제1부도체는 상기 모터의 회전에 따라 회전하고, 상기 제2부도체는 상기 제1부도체를 감싸면서 마찰면을 형성하면서 고정되어 있는 배터리 충전장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first non-conductive member rotates in accordance with rotation of the motor, and the second non-conductive member is fixed while forming a friction surface while surrounding the first non-conductive member. 제2항에 있어서,
상기 제1부도체는 상기 모터의 회전에 따라 회전하는 원통에 소정의 횟수로 감겨서 설치되고, 상기 제2부도체는 상기 감겨서 설치된 제1부도체와 마찰면을 형성하면서 고정된 원통에 소정의 횟수로 감겨져 설치되어 있는 배터리 충전장치.3. The method of claim 2,
The first non-conductor is wound by a predetermined number of turns in a cylinder rotating according to the rotation of the motor, and the second non-conductor is wound on the fixed cylinder a predetermined number of times while forming a friction surface with the first non- Battery charger installed and wound. 제9항에 있어서,
상기 제1부도체가 설치되는 원통과 상기 제2부도체가 설치되는 원통은 하나 이상인 배터리 충전장치.10. The method of claim 9,
And the cylinder in which the first non-conductive body is installed and the cylinder in which the second non-conductive body is installed are at least one. 모터의 회전 운동 에너지를 마찰을 통해 정전기 에너지로 변환하고,
상기 변환된 정전기를 포집하고,
상기 포집된 정전기의 전압 크기를 조절하고,
상기 조절된 전압을 통해 배터리를 충전하는 배터리 충전방법.The rotational kinetic energy of the motor is converted into electrostatic energy through friction,
Collecting the converted static electricity,
Adjusting a voltage magnitude of the collected static electricity,
And charging the battery through the regulated voltage.
KR1020137003980A 2010-08-20 2011-08-18 System and method for charging battery using electrostatic KR101401535B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100080790 2010-08-20
KR1020100080790 2010-08-20
PCT/KR2011/006074 WO2012023813A2 (en) 2010-08-20 2011-08-18 Apparatus and method for charging a battery using static electricity

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130079487A KR20130079487A (en) 2013-07-10
KR101401535B1 true KR101401535B1 (en) 2014-06-03

Family

ID=45605570

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137003980A KR101401535B1 (en) 2010-08-20 2011-08-18 System and method for charging battery using electrostatic

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101401535B1 (en)
WO (1) WO2012023813A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210093533A (en) * 2020-01-20 2021-07-28 주식회사 이에스지케이 Smart band for measuring electrostatic of body

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105337322B (en) * 2014-06-30 2017-11-07 南京德朔实业有限公司 One kind charging combination
KR102481393B1 (en) * 2020-12-04 2022-12-27 주식회사 이에스지케이 Apparatus for generating static electricity
KR20230134075A (en) 2022-03-12 2023-09-20 주식회사 수이앤씨 Portable generator
US20230302923A1 (en) * 2022-03-25 2023-09-28 Lawrence Lavern Rosier Method for Powering Electric Vehicle with Electrostatic and AC Electricity

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61176382A (en) * 1985-01-31 1986-08-08 株式会社　タカラ Movable toy utilizing static electricity
US20030139859A1 (en) 2002-01-23 2003-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for energy storage device in motor vehicle
JP2009095119A (en) 2007-10-05 2009-04-30 Sanyo Electric Co Ltd Power supply device
JP2010075042A (en) 2008-09-16 2010-04-02 Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse Electrostatic motor having actuator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61176382A (en) * 1985-01-31 1986-08-08 株式会社　タカラ Movable toy utilizing static electricity
US20030139859A1 (en) 2002-01-23 2003-07-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for energy storage device in motor vehicle
JP2009095119A (en) 2007-10-05 2009-04-30 Sanyo Electric Co Ltd Power supply device
JP2010075042A (en) 2008-09-16 2010-04-02 Eta Sa Manufacture Horlogere Suisse Electrostatic motor having actuator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210093533A (en) * 2020-01-20 2021-07-28 주식회사 이에스지케이 Smart band for measuring electrostatic of body
KR102332498B1 (en) * 2020-01-20 2021-11-29 주식회사 이에스지케이 Smart band for measuring electrostatic of body

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012023813A2 (en) 2012-02-23
KR20130079487A (en) 2013-07-10
WO2012023813A3 (en) 2012-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101401535B1 (en) System and method for charging battery using electrostatic
US7646178B1 (en) Broad-speed-range generator
CN104242580B (en) A kind of automobile is with variable winding starting electromotor
CN204193389U (en) A kind of drag regulator of Spinning
KR101471784B1 (en) System for generating power
US8598733B2 (en) Power module and vehicle having the same
KR101312565B1 (en) System for charging battery
US20110227438A1 (en) Self Generating Motor-Generator Assembly
CN104838573A (en) power supply apparatus
KR102202513B1 (en) Method for discharging at least one capacitor of an electric circuit
Jadhav et al. Design and analysis of hub dynamo for electric vehicle
CN102638116A (en) Multi-phase permanent-magnet high-voltage wind driven generator and system thereof
US20140203766A1 (en) Smt system
CN1060598C (en) Permanent magnet rotor motor
CN111098963A (en) Device for converting kinetic energy into electric energy for electric vehicle
CN2338911Y (en) Permanent magnetic rotator motor
CN102842997A (en) Configuration of stator of rotating electric machine
CA2795781A1 (en) Motor-double alternator apparatus
KR20170048275A (en) How to configure an electric vehicle produce electricity internally 24 hours a day without external charge
WO2013082691A1 (en) Non-polluting electric generator
US20160065019A1 (en) Subterranean Magnetic Turbine System
WO2005039027A2 (en) Apparatus for generating sine waves of electromotive force
RU2696752C1 (en) Traction system of electric vehicle
KR102468632B1 (en) Systems and methods for power delivery
KR20220073698A (en) kinetic generator

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170524

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180523

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee