KR101427335B1 - 다축방향 전기 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 발생 장치에 관한 것으로서, 특히 영구자석의 다축 진동에 따라 발생되는 유도 전류를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 소규모의 다축방향 전기 발생 장치에 관한 것으로,
케이스와 상기 케이스의 외부를 감싸는 코일, 상기 케이스의 내면에 일단이 고정되고 타단은 영구자석에 결합된 스프링으로 이루어지며, 상기 영구자석은 상기 코일의 내면 위치에 대응되게 있으며, 상기 영구자석은 상기 코일에 직각 방향으로 움직이며, 한편, 상기 코일은 상기 케이스의 외부에 서로 다른 축 방향으로 다수 감싸지며, 이들 다수 감싸진 코일에 대응하는 다수의 스프링이 일단이 상기 케이스의 내면에 고정되며 타단은 상기 영구자석에 결합되고, 상기 영구자석의 극성 방향은 상기 스프링 방향과 일정 각도를 가지며, 다수 감싸진 상기 코일의 두께와 권선 횟수는 서로 상이하다.

Description

다축방향 전기 발생 장치 {Multi-axial electricity generator}

본 발명은 전기 발생 장치에 관한 것으로서, 특히 영구자석의 다축 진동에 따라 발생되는 유도 전류를 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 소규모의 다축방향 전기 발생 장치에 관한 것이다.

오늘날 산업중에서 전자산업의 발달로 인하여 다양한 휴대용 전자 기기가 사용되고 있으며, 이러한 다양한 휴대용 전자 기기의 사용에는 전기가 필요하다.

이러한 휴대용 전자 기기에 사용되는 전기는 일반적으로 휴대용 전자 기기와 결합되는 배터리를 통하여 필요 전기를 휴대용 전자 기기에 공급하게 되는데, 장시간 휴대용 전자 기기를 사용하는 경우에는 배터리가 전부 방전되어 휴대용 전자 기기를 사용하지 못하게 된다.

이러한 휴대용 전자 기기의 계속적 사용을 위해서 사용자는 충전된 추가적인 배터리의 교환이나 별도의 충전기 또는 전원 연결 케이블을 가지고 휴대용 전자 기기에 연결하여 사용하게 된다.

종래의 배터리 및 저장 캐패시티와 같은 휴대용 전기 저장 장치와 별도의 전원 연결 케이블은 전기 소스에 휴대용 전기 저장 장치나 휴대용 전자 기기를 연결함으로써 충전 하거나 사용이 가능하나, 별도의 전기 에너지 소스가 없는 경우에는 휴대용 전기 저장 장치에 충전이 불가능하므로 반드시 전기 소스가 필요하게 된다.

이러한 전기 소스는 일반적으로 발전소에서 발전하여 정해진 장소에 전력선을 통해 공급하거나 별도의 전기 발생 장치를 이용하게 되는데, 종래의 전기 발생 장치는 내연기관에 의한 크랭크 샤프트의 회전과 이에 연결된 발전기에 의한 전기를 발생시키는 장치와 같은 복잡하고 큰 시스템적인 전기 발생 장치와 간단히 사람의 인력이나 중량물의 진동에 의해 테입을 감고 이 감긴 테입이 서서히 풀리면서 감긴 테입에 저장된 기계적 에너지가 전기적 에너지로 변환되는 소규모의 전기 발생 장치 및 영구자석과 영구자석 주위에 코일이 감겨줘 있어 영구자석의 움직임에 따라 코일에 유도 전류가 발생되어 에너지를 발생시키는 원리를 이용하는 다양한 형태의 전기 발생 장치들이 있다.

이러한 내연기관을 이용하는 전기 발생 장치는 규모가 거대하고 시스템이 복잡하여 고가이며, 테입에 의한 전기 발생 장치는 테입의 강성과 감기는 테입의 크기에 따라 전기 발생 시간과 발생량이 제한된다.

영구자석과 코일에 발생되는 유도 전류에 의한 전기 발생 장치는 영구자석의 세기 및 코일의 두께, 감긴 횟수 및 영구자석과 코일의 상대적 움직임량과 속도 등에 따라 전기 발생량이 달라지게 된다.

이러한 종래의 에너지 발생 장치들은 일반적으로 거대하거나 고정된 구조물에 결합된 형태로 존재하여 휴대에 적합하지 못할 뿐아니라 휴대시에도 한 방향으로 움직임이 있을 때만 에너지 발생되게 되어 필요로 하는 전기 에너지를 충분히 발생시키기 못하게 되므로, 휴대용 전자 기기에 필요로 하는 전기를 빠른 시간에 발생시키기에는 적합하지 않다.

한국공개특허공보 10-2009-0046790, 한국공개특허공보 2000-0013652

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도의 고정용 구조물이 필요없어 휴대가 간편할 뿐아니라 다양한 휴대 환경과 휴대자의 움직임 방향에 상관없이 자동적으로 다축 방향의 움직임에 대해서 전기가 계속 발생되는 새로운 개념의 전기 발생 장치를 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다축 방향 전기 발생 장치는, 케이스와 상기 케이스의 외부를 감싸는 코일, 상기 케이스의 내면에 일단이 고정되고 타단은 영구자석에 결합된 스프링으로 이루어지며, 상기 영구자석은 상기 코일의 내면 위치에 대응되게 있으며, 상기 영구자석은 상기 코일에 직각 방향으로 움직인다.

한편, 상기 코일은 상기 케이스의 외부에 서로 다른 축 방향으로 다수 감싸지며, 이들 다수 감싸진 코일에 대응하는 다수의 스프링이 일단이 상기 케이스의 내면에 고정되며 타단은 상기 영구자석에 결합된다.

또한, 상기 영구자석의 극성 방향은 상기 스프링 방향과 일정 각도를 가지며, 다수 감싸진 상기 코일의 두께와 권선 횟수는 서로 상이하다.

본 발명에 따른 다축 방향 전기 발생 장치는 영구자석의 코일에 대한 상대 움직임으로 인하여 유도전류가 발생되어 전기가 발생되며, 이러한 코일이 케이스에 대해서 여러 방향으로 다수 감겨 있으며 이에 대응하는 스프링이 각기 영구자석에 결합되어 있으므로 인하여, 움직임이 하나의 방향이 아니라도 움직임에 대응하는 코일에 유도전류가 많이 발생되므로 움직임 방향과 상관 없는 최적의 전기가 계속하여 발생하게 된다. 또한, 영구자석이 케이스와 접촉하지 않고 다수의 스프링에 의해 공중에 떠 있는 형태이므로 일반적인 전자기식 진동 전기 발생 장치와는 달리, 케이스와 영구자석 간의 마찰에 의한 에너지 손실이 없다.

도 1은 본 발명의 일축 방향 전기 발생장치
도 2는 본 발명의 다축 방향 전기 발생장치
도 3은 본 발명의 다축 방향 전기 발생장치의 영구자석 극성
도 4는 본 발명의 다축 방향 전기 발생장치의 영구자석 극성의 다른 예
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 다축 방향 전기 발생장치

이하 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명과 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하며, 본 발명의 실시 형태는 당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이며, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 미도시 될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 다축 방향 전기 발생 장치는, 케이스(10)와 상기 케이스의 외부를 감싸는 코일(20), 상기 케이스의 내면에 일단이 고정되고 타단은 영구자석(40)에 결합된 스프링(30)으로 이루어지며, 상기 영구자석은 상기 코일의 내면 위치에 대응되게 있으며, 상기 영구자석은 상기 코일에 직각 방향으로 움직인다.

한편, 상기 코일은 상기 케이스의 외부에 서로 다른 축 방향으로 다수 감싸지며, 이들 다수 감싸진 코일에 대응하는 다수의 스프링이 일단이 상기 케이스의 내면에 고정되며 타단은 상기 영구자석에 결합된다.

또한, 상기 영구자석의 극성 방향은 상기 스프링 방향과 일정 각도를 가지며, 다수 감싸진 상기 코일의 두께와 권선 횟수는 서로 상이하다.

도 1은 본 발명의 일축 방향 전기 발생 장치를 나타내며, 도 2는 도1의 일축 방향이 다축으로 확장된 다축 방향 전기 발생장치를 나타낸다.

도시된 도1에서 알수 있듯이, 본 발명은 케이스(10)와 상기 케이스의 외부를 감싸는 코일(20), 상기 케이스의 내면에 일단이 고정되고 타단은 영구자석(40)에 결합된 스프링(30)으로 이루어지며, 상기 영구자석은 상기 코일의 내면 위치에 대응되게 있으며, 상기 영구자석은 상기 코일에 직각 방향으로 움직인다.

이렇게 영구자석이 코일에 대해 수직 방향으로 움직이게 되면, 코일에는 유도 전류가 발생되어 전기가 생성되게 되는 것이다.

한편, 도2에 도시된 바와 같이 상기 코일은 상기 케이스의 외부에 서로 다른 축 방향으로 다수 감싸지며, 이들 다수 감싸진 코일에 대응하는 다수의 스프링이 일단이 상기 케이스의 내면에 고정되며 타단은 상기 영구자석에 결합된다.

이처럼 다축 방향에 대해서 코일이 케이스를 감싸게 되면 영구자석이 일축 방향으로 움직이지 않고 다축 방향으로 움직이더라도 이에 대응되는 코일에 유도 전류가 형성되게 되므로, 움직이는 방향에 상관없이 계속적으로 전기를 생성할 수 있게 되므로, 전기를 발생시키기 위해서 움직임의 방향을 제한 할 필요가 없게 된다.

한편, 다수의 스프링은 필요에 의해서 각각의 축 방향에 사용되는 스프링 강성을 달리하거나, 스프링 모두의 강성을 달리 할 수도 있다.

도 1과 도2에서 발생된 전기는 케이스 내부 또는 외부에 별도로 마련된 정류 회로 및 충전용 배터리(미도시)를 통해서 전기가 충전되게 되고, 필요시 배터리로 부터 충전된 전기를 사용하기 위하여 단자(미도시)가 마련되는데, 전기 충전을 위한 정류 회로 및 충전용 배터리와 단자 등은 이미 널리 사용되고 있는 기술이므로 여기서는 구체적 구성과 작동관계등의 자세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 케이스 내부에 설치되고 상기 스프링에 연결되는 영구자석은 극성을 띄게되는데, 도 3과 같이 연결된 스프링 면에 따라 일면이 N극을 띄면, 그 반대 면은 S극을 띄게 되거나, 도 4와 같이 연결된 스프링 면의 대각선 방향으로 극성을 띄게 된다.

이처럼 연결된 스프링 면의 대각선 방향으로 극성을 띄게 되면 연결된 스프링 축을 따라 영구자석이 움직이게 될 때 모든 방향으로 자속 변화가 발생되게 되므로 케이스를 감싸고 있는 다수 코일 모두에서 유도 전류가 발생되게 되는 효과가 있게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예인 다축 방향 전기 발생 장치를 보여주고 있는데, 케이스가 구형을 띄는 경우이다.

이 경우에는 다축 방향의 진동 뿐아니라 구형에 따른 자체 구름등이 발생하는 경우에도 영구자석이 움직이게 되므로 전기 발생이 이루어지게 된다.

이때 케이스 내의 영구자석 형상은 도5에 도시된 바와 같이 구형일 수 있으나 육면체의 형상을 가져도 무방하다.

또한, 상기 케이스에 감기는 코일의 두께와 권선 횟수등은 반드시 동일할 필요가 없으며, 주 움직임 방향에 따라 각각의 축 방향 코일의 두께와 권선 횟수를 서로 달리할 수도 있다.

이렇게 코일의 두께와 권선 횟수가 달라지면, 각각의 축 방향 움직임에 대해서 생성되는 전기량도 달라지게 되므로 발생되는 주 움직임 방향에 따른 최적의 전기를 발생할 수 있다.

한편, 케이스 내부를 진공으로 하거나, 케이스 내부에 공기가 들어 있는 경우에는 케이스의 일부분에 공기 유출입을 위한 공기 구멍이 형성되는 함으로써 영구자석의 움직임에 대한 저항을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하여, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로 부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 케이스
20 : 코일
30 : 스프링
40 : 영구자석

Claims (7)

1. 케이스와;
   상기 케이스의 외부를 감싸는 코일과:
   상기 케이스의 내면에 일단이 고정되고 타단은 영구자석에 결합된 스프링과;
   상기 코일은 상기 케이스의 외부에 서로 다른 축 방향으로 다수 감싸지며, 이들 다수 감싸진 코일에 대응하는 다수의 스프링이 일단이 상기 케이스의 내면에 고정되며 타단은 상기 영구자석에 결합되고,
   다수 감싸진 상기 코일의 두께와 권선 횟수는 서로 상이함을 특징으로 하는 다축방향 전기 발생 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 영구자석은 상기 코일의 내면 위치에 대응되게 있으며, 상기 영구자석은 상기 코일에 직각 방향으로 움직이는 것을 특징으로 하는 다축방향 전기 발생 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,
   상기 케이스와 상기 영구자석은 구형임을 특징으로 하는 다축방향 전기 발생 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 케이스 내부는 진공임을 특징으로 하는 다축방향 전기 발생 장치.
   
   

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