KR101579314B1 - 자가 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자가 발전장치에 관한 것으로, 특히, 생활 주변의 작은 움직임이나 충격에도 요동되는 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부에 의해 전기를 생성할 수 있도록 함으로써 구조가 간결, 단순하면서도 고출력의 전기를 생성할 수 있고 내충격성과 내구성이 뛰어난 자가 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명에 자가 발전장치는, 자가 발전장치에 있어서, 발전몸체; 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자을 구비하고, 상기 발전몸체에 내장되는 적어도 하나 이상의 전원발생부; 및 상기 발전몸체에 설치되어 인가되는 외력에 의해 운동되면서 상기 진동자가 요동되도록 자력을 인가하는 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 따르면, 충격과 같은 외력에 대해 강성이 뛰어난 영구자석을 이용하여 전기를 생성하는 전원발생부를 구성하게 되므로, 구조가 간결, 단순하고 자가 발전장치로서 충분한 내충격성과 내구성을 확보할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 생활주변의 작은 움직임이나 충격 등에 쉽게 요동되는 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부를 이용하여 전기를 생산하므로 압전소자를 이용한 자가 발전장치에 비해 고출력의 전기를 생성할 수 있고, 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

자가 발전장치, 진동자, 구동자석부재, 무축 방식

Description

자가 발전장치 {POWER GENERATOR}

본 발명은 자가 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 생활 주변의 작은 움직임이나 충격에도 요동되는 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부에 의해 전기를 생성할 수 있도록 함으로써 구조가 간결, 단순하면서도 고출력의 전기를 생성할 수 있고 내충격성과 내구성이 뛰어난 자가 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 생활 주변이나 산업현장에서 볼 수 있는 대부분의 물품이나 장치는 전기를 동력원으로 하고 있다. 그리고, 전기는 현대사회의 고도화에 따라 그 수요가 증가되고 있으므로 이러한 수요에 대응하여 화력발전, 원자력발전 등 다양한 발전시설에 대한 시설투자가 지속적으로 증가되고 있다.

최근에는 에너지자원의 고갈로 인해 태양광발전, 풍력발전, 조력발전, 등 다양한 대체 발전시설에 투자와 개발이 급속하게 진행되고 있다. 그리고, 전술한 발전시설로부터 생산된 전기는 전력케이블을 매개로 비교적 큰 사용전력이 요구되는 가정용 및 산업용 장치나 제품에 공급되어 에너지원으로 사용되고 있지만, 가로등, 소규모의 가전제품이나, 생활용품과 같이 휴대성이나 활동성이 요구되는 대부분 물품은 1차전지나 리듐이온전지와 같은 2차전지를 구비하여 전원으로 사용하고 있다.

하지만, 배터리는 그 사용시간에 한정되어 있으므로 전원이 방전되면 다시 충전해서 사용하여야 하지만 이동중에 있거나 야외에서는 충전할 수 없으므로 방전시에는 해당 제품을 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 다양한 자가 발전장치가 개발되어 비상시에 필요한 전원을 충전하여 사용할 수 있도록 하고 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0890917호에는 베이스와, 이 베이스에 돌출되게 다수 개로 형성된 압전소자, 압전소자의 양면에 형성된 전극, 압전소자를 서로 연결시키는 연결진동판을 구비한 진동형 미소 발전소자가 개시되어 있다.

전술한 종래 자가 발전장치는 압전소자를 이용하여 전기를 생성하는 장치로 비교적 부피가 작아 공간적 제한을 받는 물품이나 장치에 적용하여 소규모의 전력을 효율적으로 생산할 수 있는 장점은 있지만, 압전소자의 가격이 매우 비싸고, 압전소자로부터 생성되는 전기량은 매우 작아서 전기를 필요로 하는 휴대기기나 장치 등의 소비전력을 고려할 때 에너지원이나 충전전원으로 사용한다는 것은 비효율적이어서 현실적인 적용이 불가능한 실정이다.

그리고, 압전소자는 100 마이크로미터에서 1 밀리미터 정도의 두께를 갖는 정밀한 소재로서, 가격이 비싸고, 충격이나 외력에 취약한 단점을 갖고 있으므로 적용상에 한계점을 갖고 있다.

특히, 전술한 압전소자를 이용한 자가 발전장치는 보행자나 자동차가 이동되는 도로나 보도에 설치할 경우 인가되는 큰 충격에너지로 인해 쉽게 파손되거나 안 정된 내구성을 확보할 수 없으므로 적용이 불가능하다는 문제점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 착안한 것으로, 생활 주변의 작은 움직임이나 충격에도 요동되는 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부에 의해 전기를 생성할 수 있도록 함으로써 구조가 간결, 단순하면서도 고출력의 전기를 생성할 수 있고 내충격성과 내구성이 뛰어난 자가 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자가 발전장치는, 자가 발전장치에 있어서, 발전몸체; 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자을 구비하고, 상기 발전몸체에 내장되는 적어도 하나 이상의 전원발생부; 및 상기 발전몸체에 설치되어 인가되는 외력에 의해 운동되면서 상기 진동자가 요동되도록 자력을 인가하는 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 케이스의 수용공간은 상기 진동자의 운동시에 저항이 최소화 되도록 진공상태로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 진동자는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성된 진동몸체와, 상기 진동몸체의 외면으로 돌출되어 상기 케이스에 회전 가능하게 지지축을 포 함하여 구성될 수 있다.

상기 진동자는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성되고, 내부에 중공부가 형성된 중공볼로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 구동자석부재는, 상기 발전몸체에 내장되는 실린더형의 구동케이스; 상기 구동케이스에 내장되고 N극 및 S극을 갖는 구동영구자석; 및 상기 구동영구자석의 하강시에 상승되도록 하고 상승시에 하강되도록 하는 척력을 작용하는 복귀부재를 포함할 수 있다.

상기 복귀부재는 상기 구동케이스의 상하측에 설치되는 압축 코일스프링으로 구성될 수 있다.

그리고, 상기 복귀부재는 상기 구동영구자석에 척력이 작용되는 극성의 영구자석으로 구성되어 상기 구동케이스의 상하측에 설치되는 복귀영구자석으로 구성될 수 있다.

상기 구동영구자석의 일측에 상기 발전몸체의 외측으로 노출되는 작동봉을 구비할 수 있다.

한편, 상기 구동영구자석은 봉 형상을 갖는 몸체에 상하로 복수의 N,S 자극이 일정 간격으로 이격되어 반복 형성되고, 상기 각 N,S 자극의 승강운동 범위 내에 위치하도록 상기 전원발생부가 반복 형성될 수 있다.

상기 구동자석부재는, 상기 진동자의 N,S 자극과 마주보는 N,S 자극이 교번적으로 배치된 회전체; 및 상기 회전체에 회전력을 인가하는 회전체구동부재를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 회전체는 상기 회전체구동부재로부터 인가된 회전력에 의해 정방향으로 회전되고, 상기 회전체구동부재로부터 인가되는 회전력의 해제시에 역방향으로 회전되어 원위치 되도록 테엽스프링 구조로 형성될 수 있다.

또한, 상기 회전체구동부재는, 인가되는 외력에 의해 직선운동되는 래크, 및 상기 래크에 치합되어 회전되는 피니언을 포함하고, 상기 회전체는 피니언축에 결합되도록 구성할 수 있다.

상기 발전몸체는 보도블록, 계단, 도로, 등으로 형성할 수 있는 판형 구조체로 구성될 수 있다.

상기 발전몸체는 외력의 인가시에 변형되고 외력의 해제시에 원위치 되도록 탄성을 갖는 소재 또는 신축성을 갖는 판형 구조체로 형성되고, 상기 구동자석부재는 상기 발전몸체의 내부에 매입되는 형태로 설치될 수 있다.

한편, 상기 발전몸체는 구름동작이 가능하도록 구성된 휠 구조체로 이루어질 수 있다.

상기 전원발생부는 상기 구동자석부재의 구동시에 전원을 발생하도록 근접 설치되는 구동측 전원발생부와, 상기 구동측 전원발생부의 진동자 운동에 따라 연동되는 상기 진동자를 구비한 복수의 피동측 전원발생부를 구비하고, 상기 피동측 전원발생부들은 서로 인접, 배치되고 상기 유도코일과 전기적으로 연결되는 도전성 선재에 의해 하나의 열을 형성하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 전원발생부로부터 출력되는 발전전원을 정류하는 회로부와, 상기 회로부로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 구비되는 충전모듈 및/또는 상 기 회로부와 전기적으로 연결되는 램프를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 자가 발전장치에 의하면, 충격과 같은 외력에 대해 강성이 뛰어난 영구자석을 이용하여 전기를 생성하는 전원발생부를 구성하게 되므로, 구조가 간결, 단순하고 자가 발전장치로서 충분한 내충격성과 내구성을 확보할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 생활주변의 작은 움직임이나 충격 등에 쉽게 요동되는 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부를 이용하여 전기를 생산하므로 압전소자를 이용한 자가 발전장치에 비해 고출력의 전기를 생성할 수 있고, 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 내충격성 특성이 뛰어나고 외력의 인가시 뿐만 아니라 외력의 해제시에도 전기를 생성하므로 도로나 보도 등에 설치하여 가로등이나 교통신호기, 도로표시등 등의 도로용 전기장치의 발전장치로서 효과적으로 이용할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1a 내지 도10에 의거하여 상세히 설명하고, 도1a 내지 도10에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

첨부도면, 도1a 및 도1b는 본 발명에 따른 자가 발전장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면으로, 도1a는 개략적인 구성을 나타낸 단면도, 도1b는 전원발생부에서 생성된 전기를 충전하기 위한 개략적인 회로도이다.

도1a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자가 발전장치는 자가 발전을 필요로 하는 피설치부에 설치되거나 전기를 필요로 하는 물품 또는 장치에 설치되는 발전몸체(1), 이 발전몸체(1)에 설치되는 적어도 하나 이상의 전원발생부(2), 및 전기가 생성되도록 전원발생부(2)를 구동시키는 구동자석부재(3)를 구비한다.

발전몸체(1)는 피설치부에 설치되고 발전에 필요한 외력(회전력, 충격, 가압력, 진동 등)을 인가받는 부분으로, 피설치부의 구조나 설치방법, 및 설치목적에 따라 다양한 형태나 구조로 형성될 수 있고, 구체적인 형태는 이하의 실시예에서 구체적으로 설명한다.

전원발생부(2)는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(22)이 권취되고 내부에 수용공간(211)이 형성된 케이스(21)와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자(23)을 구비한다. 특히, 본 발명에 따른 전원발생부(2)는 종래 발전기에서 회전자와 유사한 역할을 수행하는 부분을 별도의 출력축이 없이 무축방식의 진동자(23)로 구성한 점에 특징을 갖는다.

그리고, 진동자(23)는 수용공간(211)내에서 용이하게 요동될 수 있는 구조라면, 형태나 구조에 제한 없이 다양하게 구성될 수 있지만 대표적인 형태로는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성된 볼 형태나 원판형 구조가 적용되어 구성된다.

도1b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자가 발전장치는 전원발생부(2)로 부터 출력되는 발전전원을 정류하는 회로부(4)와, 이 회로부(4)로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 구비되는 충전모듈(5)을 구비한다.

예컨대, 회로부(4)는 도1b에 도시된 바와 같이 서로 다른 방향으로 진동자(23)가 요동됨을 고려하여 출력되는 반대극성의 전압을 정류하도록 브릿지 다이오드(41)를 구성하고, 축전지(51)에 충전하기 위해 저항과 컨덴서(42)를 이용한 지연회로를 갖도록 구성할 수 있지만 이에 제한되는 것이 아니다. 충전모듈(5)은 축전지(51)와 충전회로(미도시)를 갖는 통상의 모듈을 적용하여 구성할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 자가 발전장치는 전원발생부(2)와 전기적으로 연결되어 발광되는 램프(미도시)를 구비할 수 있다.

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 자가 발전장치에 적용되는 진동자의 다른 형태를 나타내는 도면으로서, 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.

도2a를 참조하면, 상기 진동자(23)는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성된 진동몸체(231)와, 이 진동몸체(231)의 외면으로 돌출되어 케이스(21)에 회전 가능하게 설치되는 지지축(232)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 형태의 진동자(23)는 지지축(232)이 진동몸체(231)의 요동에 대한 기준점 역할을 하면서 제자리에서 회전되게 하므로, 수용공간의 높이를 작게 하여 전원발생부(2)를 소형으로 구성할 경우에 효과적으로 적용할 수 있다.

도2b를 참조하면, 진동자(23)는 대략 볼 형상을 갖는 몸체에 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성되고, 내부에 중공부(233)가 형성된 중공볼 형태로 구성된다. 이러한 형태의 진동자(23)는 자중을 최소화할 수 있으므로 가벼우면서 효율이 높은 전원발생부(2)를 구성할 경우에 적용할 수 있다.

그리고, 케이스(21)는 진동자(23)의 운동시에 저항이 최소화 되도록 수용공간(211)을 진공상태가 되도록 구성할 수 있다.

구동자석부재(3)는 발전몸체(1)에 설치되는 것으로, 인가되는 외력에 의해 병진운동되면서 진동자(23)가 요동되게 자력을 인가하도록 되어 있다.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타내는 도면으로서, 개략적인 단면을 도시한 것이다.

도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치는 발전몸체(1), 케이스(21)에 유도코일(22)이 권취되고 수용공간(211)에 진동자(23)가 내장된 전원발생부(2), 및 구동자석부재(3)를 구비하되, 구동자석부재(3)는 발전몸체(1)에 내장되는 실린더형의 구동케이스(31), 구동케이스(31)에 내장되고 N극 및 S극을 갖는 구동영구자석(32), 및 구동영구자석(32)의 하강시에 상승되도록 하고 상승시에 하강되도록 하는 외력을 작용하는 복귀부재(33)를 포함하여 구성된다.

그리고, 복귀부재(33)는 구동케이스(31)의 상하측에 설치되는 탄성부재로 구성된다. 즉, 탄성부재로서 압축 코일스프링을 구동케이스(31)의 내부 상하측에 구비하게 되면, 구동영구자석(32)의 하강시에 탄성에 의해 상승력을 작용하고 구동영구자석(32)의 상승시에 하강력을 작용하게 되므로 한 번의 외력에 대해 구동영구자석(32)가 상하로 반복 진동되도록 하여 전기의 생성효율을 현저히 상승시킬 수 있다.

구동영구자석(32)은 일측에 작동봉(34)이 형성되어 발전몸체(1)의 외측으로 노출되게 구성되어 있다. 이와 같이 노출되는 작동봉(34)은 보행자가 밟거나 주행하는 자동자의 타이어에 눌러지게 되면 하강되면서 전원발생부(2)에 의해 전기를 발생시킬 수 있도록 하는 외력인가부재로서의 기능을 수행한다.

상기 발전몸체(1)는 보도블록, 계단, 도로, 등으로 형성할 수 있는 판형 구조체로 구성된다. 이 판형 구조체는 성형, 주조 등의 방식으로 형성하되, 전원발생부(2) 및 구동자석부재(3)가 내장되도록 일체로 성형하거나, 전원발생부(2) 및 구동자석부재(3)의 설치를 위한 삽입공간이 마련되도록 발전몸체(1)를 먼저 성형한 후, 이 삽입공간에 전원발생부(2) 및 구동자석부재(3)를 설치하는 방식으로 구성할 수 있다.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치에 적용되는 복귀부재의 다른 예를 나타내는 도면으로, 이에 도시된 바와 같이 복귀부재(33)는 구동영구자석(32)에 척력이 작용되는 극성의 영구자석으로 구성되어 구동케이스(31)의 상하측에 설치되는 복귀영구자석(332)으로 구성된다. 즉, 구동영구자석(32)의 상단이 N극의 극성을 갖는다면 상측 복귀영구자석(332)은 N극의 극성을 갖는 영구자석으로 구성되고, 구동영구자석(32)의 하단이 S극의 극성을 갖는다면 하측 복귀영구자석(332)은 S극의 극성을 갖는 영구자석으로 구성된다.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제1 변형예를 나타내는 도면으로서, 개략적인 단면을 도시한 것이다.

도5에 도시된 바와 같이, 제1 변형예에 따른 자가 발전장치는 구동자석부재(3)의 1회 작동시에 다수 개의 전원발생부(2)가 작동되도록, 구동자석부재의 이동 방향을 따라 복수의 전원발생부(2)가 구성되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 구동영구자석(32)은 봉 형상을 갖는 몸체(321)에 상하로 복수의 N,S 자극(322)이 일정 간격으로 이격되어 반복 형성되고, 전원발생부(2)는 각 N,S 자극(322)의 승강운동 범위 내에 위치하도록 반복 형성된다. 그리고, 구동케이스(31)는 구동영구자석(32)의 길이에 대응하는 길이를 갖도록 길게 형성되고, 발전몸체(1)는 구동케이스(31)의 길이에 대응하는 두께를 갖도록 구성된다.

이러한 형태의 자가 발전장치는 구동영구자석(32)이 1회 이동되더라도 복수의 전원발생부(2)에서 동시에 전기가 생성되므로 많은 양의 전기를 생산할 수 있는 장점을 갖는다.

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제2 변형예를 나타내는 도면으로서, 개략적인 단면을 도시한 것이다.

도6에 도시된 바와 같이, 제2 변형예에 따른 자가 발전장치는 발전몸체(1)를 판형 구조체(11)로 구성하되, 이 판형 구조체(11)는 외력의 인가시에 자체적으로 변형되고 외력의 해제시에 원위치 되도록 탄성체 또는 신축성을 갖는 구조로 형성된다.

예컨대, 판형 구조체(11)는 탄성을 갖는 고분자 수지판으로 구성된다. 이러한, 판형 구조체(11)는 외력의 인가시에 자체적으로 신축 또는 요동되는 구조이므로 도3에 나타난 작동봉을 구비하지 않더라도 발전몸체(1)의 상면에 외력이 작용될 경우 구동자석부재(3)가 요동되면서 전원발생부(2)를 작동시킬 수 있으므로, 구동 자석부재(3)는 발전몸체(1)의 내부에 매입되는 형태로 구성된다.

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제3 변형예를 나타내는 도면으로서, 개략적인 단면을 도시한 것이다.

도7에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 제3 변형예에 따른 자가 발전장치는 발전몸체(1), 전원발생부(2), 및 구동자석부재(3)를 구비하되, 전원발생부(2)는 구동자석부재(3)의 구동시에 전원을 발생하는 구동측 전원발생부(2a)와, 이 구동측 전원발생부(2a)의 진동자(32) 운동에 따라 연동되는 진동자를 구비한 피동측 전원발생부(2b)가 연이어 복수 개로 배치되어 구성된다.

이러한 형태의 자가 발전장치는 연이어 배치된 전원발생부(2a,2b)의 진동자(32)가 인접하는 전원발생부의 진동자를 자력에 의해 순차적으로 요동시키게 되므로 단일의 구동자석부재(3)에 의해 복수의 전원발생부(2)가 도미노 현상과 유사한 형태로 연속적으로 작동되면서 전기를 생성하게 된다.

그리고, 상기한 구동축 전원발생부(2a) 및 복수의 피동측 전원발생부(2b)들은 그 내부에 구성된 유도코일(22)과 전기적으로 연결되는 도전성 선재(5)에 의해 하나의 열(列,line)을 형성하도록 구성된다. 각 전원발생부(2)로부터 발생된 전기는 도전성 선재(5)를 경유하여 회로부(미도시)로 인가된 후 전원 소비처로 공급되거나 충전모듈에 충전된다.

도8a 및 도8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타내는 도면이다.

도8a 및 도8b에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 자가 발전장치는 케이스(21)에 유도코일(22)이 권취되고 수용공간(211)에 진동자(23)가 내장된 전원발생부(2), 및 구동자석부재(3)를 구비하되, 전원발생부(2) 및 구동자석부재(3)가 설치되는 발전몸체(1)는 구름동작이 가능하도록 휠 구조체(12)로 구성된 점에 특징을 갖는다.

그리고, 휠 구조체(12)는 도8a에 도시된 바와 같이 통상적으로 캐스터로 호칭되고 있는 바퀴 형태로 구성되거나, 도8b에 도시된 바와 같이 통상적으로 훌라후프로 호칭되고 있는 링 형태로 구성될 수 있다. 이때, 구동자석부재(3)는 도3 및 도6에 나타난 형태 중에서 어느 하나를 선택하여 구성할 수 있지만, 휠 구조체(12)의 구름동작시에 가압되도록 작동봉(34)이 외측으로 노출되게 구성하는 것이 바람직하다.

도9a 및 도9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타내는 도면으로, 도9a는 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도, 도9b는 도9a의 요부 확대사시도이다.

도9a 및 도9b에 도시된 바와 같이, 제3 실시예에 따른 자가 발전장치는 발전몸체(1), 이 발전몸체(1)에 내장되는 전원발생부(2), 및 구동자석부재(3)를 구비하되, 구동자석부재(3)는 진동자(23)의 N,S 자극과 마주보는 N,S 자극이 교번적으로 배치된 회전체(36), 및 회전체(36)에 회전력을 인가하는 회전체구동부재(37)를 포함할 수 있다.

회전체(36)는 N,S 자극이 교번적으로 배치된 원판(361)과 이 원판(361)의 중심에 돌출되는 구동축(362)으로 구성되고, 회전체구동부재(37)는 구동축(362)의 상 단에 형성되어 회전력을 인가할 수 있는 손잡이(371)나 구동휠로 구성될 수 있다.

도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자가 발전장치의 변형예를 나타내는 도면으로서, 이 변형예에서는 구동자석부재(3)는 진동자(23)의 N,S 자극과 마주보는 N,S 자극이 교번적으로 배치된 회전체(36), 및 회전체(36)에 회전력을 인가하는 회전체구동부재(37)를 포함하되, 회전체구동부재(37)에 작용되는 한 번의 외력에 대해 회전체(36)가 정역방향으로 회동되면서 보다 많은 전기를 발전할 수 있도록 구성되어 있다.

즉, 회전체(36)는 저면에 N,S 자극이 형성된 띠형 테엽스프링 구조로 형성되어, 회전체구동부재(37)로부터 인가된 회전력에 의해 수축되면서 N,S 자극이 정방향으로 회전되고, 회전체구동부재(37)로부터 인가되는 회전력의 해제시에는 정방향 회전시에 테엽스프링의 변형으로 충진된 탄성력에 의해 팽창, 원위치 되면서 N,S 자극이 역방향으로 회전되도록 되어 있다.

회전체구동부재(37)는 인가되는 외력에 의해 직선운동되는 래크(372), 및 래크(372)에 치합되어 회전되는 피니언(373)을 구비하고, 이 피니언(373)의 중심에 구비된 피니언축(374)이 회전체(36)의 중심에 결합되어 있다.

이러한, 자가 발전장치를 보도, 도로, 계단 등에 설치할 경우, 래크(372)에 보행자나 차량의 타이어에 의한 가압력이 작용되면, 래크(372)의 하방 직선운동으로 피니언(373)이 회전되고 이 피니언(373)과 접속된 회전체(36)가 수축되고 그 저부(테엽스프링의 저면부)에 구성된 N,S 자극이 연동되면서 전원발생부(2)의 진동자(23)를 요동시키게 되어 유도코일(22)에 기전력이 생성되도록 한다.

그리고, 래크(372)에 작용되던 가압력이 해제되면 회전체(36)의 팽창과 함께 N,S 자극이 역방향으로 회전되면서 다시 한번 전원발생부(2)의 진동자(23)를 요동시키게 되어 유도코일(22)에 기전력이 생성되도록 하고, 회전체(36)와 접속된 피니언(373)은 역방향으로 회전되면서 피니언(373)과 치합된 래크(372)는 다시 상승되어 원위치되므로, 반복적인 가압동작을 통해 전기를 생성할 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자가 발전장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도1a 및 도1b는 본 발명에 따른 자가 발전장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면,

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 자가 발전장치에 적용되는 진동자의 다른 형태를 나타내는 도면,

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타내는 도면,

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치에 적용되는 복귀부재의 다른 예를 나타내는 도면,

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제1 변형예를 나타내는 도면,

도6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제2 변형예를 나타내는 도면,

도7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제3 변형예를 나타내는 도면,

도8a 및 도8b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타내는 도면,

도9a 및 도9b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 자가 발전장치를 나타내는 도면,

도10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 자가 발전장치의 변형예를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:발전몸체 11:판형 구조체

12:휠 구조체 2:전원발생부

21:케이스 22:유도코일

23:진동자 3:구동자석부재

31:구동케이스 32:구동영구자석

33:복귀부재 34:작동봉

36:회전체 37:회전체구동부재

Claims (17)

1. 자가 발전장치에 있어서,

   발전몸체;

   전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취되고 내부에 수용공간이 형성된 케이스와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자을 구비하고, 상기 발전몸체에 내장되는 적어도 하나 이상의 전원발생부; 및

   상기 발전몸체에 설치되어 인가되는 외력에 의해 운동되면서 상기 진동자가 요동되도록 자력을 인가하는 구동자석부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 케이스의 수용공간은 상기 진동자의 운동시에 저항이 최소화 되도록 진공상태로 구성되는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 진동자는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성된 진동몸체와, 상기 진동몸체의 외면으로 돌출되어 상기 케이스에 회전 가능하게 지지축을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 진동자는 적어도 하나 이상의 N극 및 S극이 형성되고, 내부에 중공부가 형성된 중공볼인 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 구동자석부재는,

   상기 발전몸체에 내장되는 실린더형의 구동케이스;

   상기 구동케이스에 내장되고 N극 및 S극을 갖는 구동영구자석; 및

   상기 구동영구자석의 하강시에 상승되도록 하고 상승시에 하강되도록 하는 척력을 작용하는 복귀부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 복귀부재는 상기 구동케이스의 상하측에 설치되는 압축 코일스프링인 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 복귀부재는 상기 구동영구자석에 척력이 작용되는 극성의 영구자석으로 구성되어 상기 구동케이스의 상하측에 설치되는 복귀영구자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 구동영구자석의 일측에 상기 발전몸체의 외측으로 노출되는 작동봉을 구비한 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 구동영구자석은 봉 형상을 갖는 몸체에 상하로 복수의 N,S 자극이 일정 간격으로 이격되어 반복 형성되고,

   상기 각 N,S 자극의 승강운동 범위 내에 위치하도록 상기 전원발생부가 반복 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 구동자석부재는,

    상기 진동자의 N,S 자극과 마주보는 N,S 자극이 교번적으로 배치된 회전체; 및

    상기 회전체에 회전력을 인가하는 회전체구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 회전체는 상기 회전체구동부재로부터 인가된 회전력에 의해 정방향으로 회전되고, 상기 회전체구동부재로부터 인가되는 회전력의 해제시에 역방향으로 회전되어 원위치 되도록 테엽스프링 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
12. 제10항에 있어서,

    상기 회전체구동부재는, 인가되는 외력에 의해 직선운동되는 래크, 및 상기 래크에 치합되어 회전되는 피니언을 포함하고,

    상기 회전체는 피니언축에 결합된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 발전몸체는 보도블록, 계단, 도로, 등으로 형성할 수 있는 판형 구조체인 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
14. 제1항 내지 제7항, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 발전몸체는 외력의 인가시에 변형되고 외력의 해제시에 원위치 되도록 탄성을 갖는 소재 또는 신축성을 갖는 판형 구조체로 형성되고,

    상기 구동자석부재는 상기 발전몸체의 내부에 매입되는 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 발전몸체는 구름동작이 가능하도록 구성된 휠 구조체인 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
16. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전원발생부는 상기 구동자석부재의 구동시에 전원을 발생하도록 근접 설치되는 구동측 전원발생부와, 상기 구동측 전원발생부의 진동자 운동에 따라 연동되는 상기 진동자를 구비한 복수의 피동측 전원발생부를 구비하고, 상기 피동측 전원발생부들은 서로 인접, 배치되고 상기 유도코일과 전기적으로 연결되는 도전성 선재에 의해 하나의 열을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
17. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 전원발생부로부터 출력되는 발전전원을 정류하는 회로부와,

    상기 회로부로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 구비되는 충전모듈 및/또는 상기 회로부와 전기적으로 연결되는 램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.

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