KR101791874B1 - 진동 발생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 제1공간이 형성되고, 자화 상태인 자성체; 상기 제1공간에 삽입되며, 상기 제1공간을 형성하는 상기 자성체의 내면과 이격되도록 마련된 보빈; 상기 보빈의 측면 둘레에 감기며 전류가 인가되면 전자기장을 형성하여 상기 자성체를 진동시키는 코일; 내부에 관통홀이 형성되고, 상기 보빈의 하면의 외주측에 접촉되도록 고정되는 하부플레이트; 상기 관통홀에 위치되고 상면이 상기 보빈의 하면에 접촉되도록 상기 보빈에 설치되어, 상기 보빈을 통해 상기 코일에서 발생하는 열을 흡수하여 발전하는 열전소자; 상기 열전소자의 하면에 설치되어 상기 열전소자의 열을 외부로 방출하는 방열판; 상기 방열판의 하측에 설치되고, 상기 열전소자와 연결되며, 상기 열전소자로부터 인가된 전류에 의해 회전하여, 상기 방열판으로 공기를 유동시키는 팬; 및 상기 열전소자에서 발전량이 제1설정 값 이상일 때 상기 팬의 RPM을 증가시키고, 상기 열전소자에서 발전량이 제2설정 값 이하 일 때 상기 팬의 작동을 정시시키는 팬 제어부를 포함하고, 상기 방열판은, 상기 열전소자의 하면에 접촉되는 고정판과, 상기 고정판의 하면에 상기 고정판의 중심으로부터 방사형으로 배치되는 제1방열핀을 포함하고, 상기 하부플레이트의 하면에 상기 하부플레이트의 중심으로부터 방사형으로 배치되는 제2방열편이 형성되고, 상기 제1설정 값은 상기 제2설정 값 보다 큰 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치를 제공한다.

Description

진동 발생 장치{Apparatus for generating vibrations}

본 발명은, 진동을 발생시키는 진동 발생 장치에 관한 것이다.

일반적으로 보빈(bobbin)에 감긴 코일에서 전류가 흐를 때 코일에서는 전자기장이 발생하다.

그리고 코일의 이러한 특성 때문에, 코일은 영구자석과 함께 진동 발생을 발생시키는 장치, 예컨데, 의료기기, 운동기기, 진동테스트기 또는 혼합기(mixer) 등에 사용될 수 있다.

그런데 코일에 전류가 흐를 때 코일에서는 열이 발생하게 된다. 이렇게 코일에서 열이 발생하여 코일의 온도가 증가하면 코일의 성능이 저하되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래에는 코일의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 보빈에 설치하고, 온도센서가 측정한 온도에 따라 보빈에 인접하여 구비된 팬을 구동시킴으로써 코일을 냉각시키는 방법에 활용되었다.

그런데, 이러한 종래의 방법에는 코일의 온도를 감소시키는데 별도의 에너지를 필요로 하고, 온도센서의 설치로 진동을 발생시키는 장치 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.

한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허10-2011-0112009호에 개시된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 에너지를 절감할 수 있고, 구조가 간단한 진동 발생 장치를 제공한다.

본 발명의 진동 발생 장치는 내부에 제1공간이 형성되고, 자화 상태인 자성체; 상기 제1공간에 삽입되며, 상기 제1공간을 형성하는 상기 자성체의 내면과 이격되도록 마련된 보빈; 상기 보빈의 측면 둘레에 감기며 전류가 인가되면 전자기장을 형성하여 상기 자성체를 진동시키는 코일; 내부에 관통홀이 형성되고, 상기 보빈의 하면의 외주측에 접촉되도록 고정되는 하부플레이트; 상기 관통홀에 위치되고 상면이 상기 보빈의 하면에 접촉되도록 상기 보빈에 설치되어, 상기 보빈을 통해 상기 코일에서 발생하는 열을 흡수하여 발전하는 열전소자; 상기 열전소자의 하면에 설치되어 상기 열전소자의 열을 외부로 방출하는 방열판; 상기 방열판의 하측에 설치되고, 상기 열전소자와 연결되며, 상기 열전소자로부터 인가된 전류에 의해 회전하여, 상기 방열판으로 공기를 유동시키는 팬; 및 상기 열전소자에서 발전량이 제1설정 값 이상일 때 상기 팬의 RPM을 증가시키고, 상기 열전소자에서 발전량이 제2설정 값 이하 일 때 상기 팬의 작동을 정시시키는 팬 제어부를 포함하고, 상기 방열판은, 상기 열전소자의 하면에 접촉되는 고정판과, 상기 고정판의 하면에 상기 고정판의 중심으로부터 방사형으로 배치되는 제1방열핀을 포함하고, 상기 하부플레이트의 하면에 상기 하부플레이트의 중심으로부터 방사형으로 배치되는 제2방열편이 형성되고, 상기 제1설정 값은 상기 제2설정 값 보다 큰 것을 특징으로 한다.

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상기 진동 발생 장치는 상기 열전소자와 상기 팬과 각각 연결되며, 상기 열전소자로부터 인가된 전류에 의해 충전되는 배터리를 더 포함할 수 있다.

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본 발명에 따른 진동 발생 장치는 코일에서 발생하는 열을 전기에너지로 변환하여 팬을 회전시키므로 전력소모를 줄일 수 있다.

그리고 열전소자의 양면의 온도 차이를 증가시켜 열전소자의 발전 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 제1방열핀과 제2방열핀의 구조적 특징으로 인하여 팬으로부터 유동된 공기를 원활히 배출하여 코일 및 보빈 등의 열을 외부로 빠르게 방출시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 단면도이고,
도 2는 도 1의 진동 발생 장치의 블록도이고,
도 3은 도 1의 진동 발생 장치의 방열판과, 하부플레이트의 하면을 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 진동 발생 장치의 코일에서 발생한 열이 방출되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 발생 장치를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 발생 장치의 단면도이고, 도 2는 도 1의 진동 발생 장치의 블록도이고, 도 3은 도 1의 진동 발생 장치의 방열판과, 하부플레이트의 하면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 진동 발생 장치의 코일에서 발생한 열이 방출되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 진동 발생 장치(100)는 자성체(110), 보빈(120), 코일(130) 및 열전소자(140)를 포함한다.

상기 자성체(110)는 자화 상태를 유지하는 영구자석인 것이 바람직하다.

그리고 상기 자성체(110)의 내부에는 제1공간(110a)이 형성된다. 상기 제1공간(110a)은 상기 자성체(110)의 하부에서 상측으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1공간(110a)의 형상은 원기둥일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 자성체(110)의 상측에는 상부플레이트(111)가 고정될 수 있다.

상기 상부플레이트(111)는 상기 자성체(110)에 고정되기 때문에, 상기 코일(130)에 전류가 인가되어 자기장이 형성될 때, 상기 자성체(110)가 진동을 하면, 상기 상부플레이트(111)도 동시에 진동이 될 수 있다.

상기 보빈(120)은 상기 자성체(110)와 이격되도록 상기 자성체(110)의 일측에 마련된다.

더 상세히 설명하면, 상기 보빈(120)은 상기 제1공간(110a)에 삽입될 수 있다. 상기 보빈(120)은 상기 제1공간(110a)을 형성하는 상기 자성체(110)의 내면(110b)과 이격되도록 위치한다.

상기 보빈(120)에는 상기 코일(130)이 감긴다.

상기 코일(130)은 상기 보빈(120)의 측면 둘레에 감기도록 설치되며, 상기 제1공간(110a)을 형성하는 상기 자성체(110)의 내면(110b)과 이격된다.

상기 코일(130)은 상기 보빈(120)에 감겨, 전류가 인가되면 전자기장을 형성한다.

그리고 상기 코일(130)에 인가되는 전류가 변화되면, 상기 코일(130)에서 발생하는 자속이 변화되고, 상기 자성체(110)는 상기 코일(130)과의 자기장 세기의 변화에 의해 진동을 하게 된다.

상술한 바와 같이 상기 코일(130)에 전류가 인가되면 상기 코일(130)에서는 열이 발생하게 된다.

상기 코일(130)에서 발생된 열은 상기 보빈(120)으로 전달된다.

상기 열전소자(140)는 상기 코일(130)에서 발생된 열을 흡수할 수 있다.

더 상세히 설명하면, 상기 열전소자(140)는 상기 보빈(120)에 설치되어, 상기 코일(130)에서 발생하는 열을 상기 보빈(120)을 통해 흡수할 수 있다.

상기 열전소자(140)는, 상기 코일(130)에서 발생하는 열을 흡수하여 발전할 수도 있다. 즉, 상기 열전소자(140)는 상기 코일(130)에서 발생한 열을 흡수하여 전기에너지로 변환시키는 펠티에소자(peltier effect device)일 수 있다.

상기 진동 발생 장치(100)는 방열판(170)을 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 열전소자(140)는 상기 보빈(120)의 하면과 상기 방열판(170) 사이에 설치될 수 있다.

더 상세히 설명하면, 상기 열전소자(140)의 상면은 상기 보빈(120)의 하면에 접촉되도록 설치되고, 상기 방열판(170)은 그 상면이 상기 열전소자(140)의 하면에 설치되어 상기 열전소자(140)로부터 전달된 열을 외부로 방출할 수 있다.

이에 따라, 상기 방열판(170)은 상기 열전소자(140)의 상면과 상기 열전소자(140)의 하면의 온도 차이를 극대화시켜 상기 열전소자(140)의 발전효율을 증가시킬 수 있다.

이러한 상기 방열판(170)은 고정판(171)과 제1방열핀(172)을 포함할 수 있다.

상기 고정판(171)은 상기 보빈(120)의 하면에 고정된다.

이에 따라 상기 고정판(171)의 상면은 상기 열전소자(140)의 하면에 접촉될 수 있다.

즉, 상기 고정판(171)의 상면은 상기 열전소자(140)의 하면과 접촉되며, 상기 열전소자(140)를 상기 보빈(120)측으로 가압하여 상기 열전소자(140)의 상면을 상기 보빈(120)의 하면에 접촉시킬 수 있다.

그리고 상기 제1방열핀(172)은 상기 고정판(171)의 하면에 연결된다.

이러한 제1방열핀(172)은 상기 고정판(171)으로부터 전달된 열을 외부로 발산시킬 수 있다.

이러한 제1방열핀(172)은 상기 고정판(171)의 하면의 중심에서 외측으로 연장되도록 형성될 수 있다. 즉 상기 제1방열핀(172)은 전체적으로 방사(放射) 형상일 수 있다(도 3 참조).

상기 진동 발생 장치(100)는 팬(150)을 더 포함할 수 있다.

상기 팬(150)은 상기 열전소자(140)와 연결되며, 상기 열전소자(140)로부터 인가된 전류에 의해 회전하여, 상기 코일(130)을 냉각할 수 있다.

그리고 상기 팬(150)은 상기 방열판(170)의 하측에 설치되어 상기 방열판(170)으로 공기를 유동시킬 수 있다.

그리고 상기 제1방열핀(172)은 상기 고정판(171)의 하면의 중심에서 외측으로 연장되도록 형성되기 때문에, 상기 팬(150)으로부터 유동된 공기는 상기 제1방열핀(172)과 접촉된 후 상기 방열판(170)의 외측으로 원활히 유동하여, 상기 방열판(170)에서의 열 방출을 극대화 할 수 있다.

한편, 상기 보빈(120)의 하면에는 하부플레이트(121)가 고정될 수 있다.

그리고 상기 하부플레이트(121)는 내부에 관통홀(121b)이 형성될 수 있고, 상기 관통홀(121b)에는 상기 열전소자(140)가 위치할 수 있다.

상기 보빈(120)의 열은 상기 하부플레이트(121)를 통해 외부로 방출될 수 도 있다.

상기 하부플레이트(121)의 하면에는 열 방출 효율을 개선하는 제2방열핀(121a)이 형성될 수 있다. 상기 제2방열핀(121a)도 상기 제1방열핀(172)과 마찬가지로, 상기 하부플레이트(121)의 중심에서부터 외측으로 형성될 수 있다(도 3 참조).

따라서 상기 팬(150)으로부터 유동된 공기는 상기 제2방열핀(121a)과 접촉된 후 상기 하부플레이트(121)의 외측으로 원활히 유동하여, 상기 하부플레이트(121)에서의 열 방출을 극대화 할 수 있다.

상기 진동 발생 장치(100)는 배터리(160)를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리(160)는 상기 열전소자(140)와 상기 팬(150)을 연결하며, 상기 열전소자(140)로부터 인가된 전류에 의해 충전될 수 있다.

한편, 상기 진동 발생 장치(100)는 팬 제어부(155)를 더 포함할 수 있다.

상기 팬 제어부(155)는 상기 팬(150) 및 상기 열전소자(140)와 각각 연결될 수 있다.

이러한 팬 제어부(155)은 상기 열전소자(140)에서 발전량이 제1설정 값 이상일 때, 상기 팬(150)의 RPM을 증가시키고, 상기 열전소자(140)에서 발전량이 제2설정 값 이하 일 때 상기 팬(150)의 작동을 정시시킬 수 있다.

여기서 상기 제1설정 값은 상기 제2설정 값 보다 큰 값을 의미한다.

상기 진동 발생 장치(100)는 배터리 제어부(165) 및 정보 제공부(180)를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리 제어부(165)는 상기 배터리(160)와 연결된다.

상기 배터리 제어부(165)는 상기 배터리(160)의 충전량이 설정된 값 이상일 때, 상기 진동 발생 장치(100)의 각종 전장부품으로 전류를 인가시킬 수 있다.

상기 배터리 제어부(165)는 상기 정보 제공부(180)와도 연결되어, 상기 배터리(160)의 충전량을 상기 정보 제공부(180)를 통해 사용자에게 전달할 수 있다.

상기 정보 제공부(180)는 사용자에게 배터리 용량에 관한 정보를 제공하는 디스플레이 장치일 수 있다.

이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 진동 발생 장치에서 열이 방출되는 과정을 설명한다.

먼저 상기 코일(130)에 전류가 인가되면, 상기 코일(130)에서 열이 발생하게 된다.

상기 코일(130)에서 발생한 열 중 일부는 상기 보빈(120)의 측면으로 전도되고, 일부는 외부로 방출된다.

상기 보빈(120)의 측면으로 전달된 열은 상기 보빈(120)의 하면으로 이동하고, 상기 보빈(120)의 하면으로 이동한 열은 상기 열전소자(140)로 전달된다.

상기 열전소자(140)는 상기 보빈(120)으로부터 전달된 열을 전기에너지로 변환시킨다.

이때, 상기 열전소자(140)의 하면에 설치된 방열판(170)은 상기 열전소자(140)의 열을 외부로 방출시킬 수 있기 때문에, 상기 열전소자(140)의 상면과 상기 열전소자(140)의 하면의 온도 차이는 증가하게 되고, 이에 따라 상기 열전소자(140)의 발전 효율이 개선된다.

또한, 상기 팬(150)은 상기 열전소자(140)와 연결되기 때문에, 상기 열전소자(140)로부터 인가된 전류에 의해 회전하여, 상기 코일(130)을 냉각할 수 있다.

더 상세히 설명하면, 상기 팬(150)으로부터 유동된 공기는 상기 코일(130)에서 상기 보빈(120)을 통해 상기 하부플레이트(121)로 전달된 열이 방출될 수 있도록 상기 하부플레이트(121) 측으로 공기를 유동시킬 수 있다.

그리고 상기 팬(150)은 상기 방열판(170)의 하면에 설치되어 상기 방열판(170) 또한 냉각시켜, 상기 열전소자(140)의 하면은 빠르게 냉각될 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

그리고, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불관한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100:진동 발생 장치
110:자성체
120:보빈
130:코일
140:열전소자

Claims (10)

1. 내부에 제1공간이 형성되고, 자화 상태인 자성체;
   상기 제1공간에 삽입되며, 상기 제1공간을 형성하는 상기 자성체의 내면과 이격되도록 마련된 보빈;
   상기 보빈의 측면 둘레에 감기며 전류가 인가되면 전자기장을 형성하여 상기 자성체를 진동시키는 코일;
   내부에 관통홀이 형성되고, 상기 보빈의 하면의 외주측에 접촉되도록 고정되는 하부플레이트;
   상기 관통홀에 위치되고 상면이 상기 보빈의 하면에 접촉되도록 상기 보빈에 설치되어, 상기 보빈을 통해 상기 코일에서 발생하는 열을 흡수하여 발전하는 열전소자;
   상기 열전소자의 하면에 설치되어 상기 열전소자의 열을 외부로 방출하는 방열판;
   상기 방열판의 하측에 설치되고, 상기 열전소자와 연결되며, 상기 열전소자로부터 인가된 전류에 의해 회전하여, 상기 방열판으로 공기를 유동시키는 팬; 및
   상기 열전소자에서 발전량이 제1설정 값 이상일 때 상기 팬의 RPM을 증가시키고, 상기 열전소자에서 발전량이 제2설정 값 이하 일 때 상기 팬의 작동을 정지시키는 팬 제어부를 포함하고,
   상기 방열판은,
   상기 열전소자의 하면에 접촉되는 고정판과,
   상기 고정판의 하면에 상기 고정판의 중심으로부터 방사형으로 배치되는 제1방열핀을 포함하고,
   상기 하부플레이트의 하면에 상기 하부플레이트의 중심으로부터 방사형으로 배치되는 제2방열편이 형성되고,
   상기 제1설정 값은 상기 제2설정 값 보다 큰 것을 특징으로 하는 진동 발생 장치.
   
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4. 청구항 1에 있어서,
   상기 열전소자와 상기 팬과 각각 연결되며, 상기 열전소자로부터 인가된 전류에 의해 충전되는 배터리를 더 포함하는 진동 발생 장치.
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