KR101854902B1 - 자이로 방식의 손목운동 충전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자가발전 손목 충전장치에 관한 것이다. 그러한 자가발전 손목 충전장치는 외관을 형성하는 케이스(Case)와; 케이스의 내부에 장착되며 발전 된 전원을 충전포트를 통하여 공급하는 충전 케이지(5)와; 충전 케이지(5)의 내부에 회전가능하게 장착되어 회전력을 발생시키는 로터(Roter;7)와; 로터(7)를 충전 케이지(5)에 회전가능하게 장착시키는 회전축(9)과; 로터(7)의 일측 내주면에 장착되는 마그네트(Magnet;11)와; 그리고 회전축(9)에 장착되어 마그네트(11)와 전기적으로 상호작용하여 자력을 발생시키는 코일 조립체(Coil assembly;13)을 포함한다.

Description

자이로 방식의 손목운동 충전기{Apparatus for charging by wrist exercise}
본 발명은 손목운동 충전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 마그네트 및 코일이 구비된 구형 로터를 장착하여 원형의 손목운동에 의하여 회전시킴으로써 코일과 마그네트간의 전기적인 상호작용에 의하여 전기를 생성하여 모바일 기기를 충전시킬 수 있는 손목운동 충전기에 관한 것이다.
근래에는 인터넷과 같은 네트워크망의 발달로 스마트폰 등의 이동 통신기기가 널리 보급되고 있다. 이러한 이동 통신기기는 사용자가 휴대할 수 있어서 사용이 편리하나, 일정 시간 후에는 다시 충전해야 한다.
따라서, 스마트폰을 충전시킬 수 있는 다양한 충전기가 개발되고 있는 바, 예를 들면 전원 콘센트에 접속하여 충전하는 방식, 자가 발전을 통한 충전 방식 등 다양하다.
특히, 자가발전을 통한 충전장치의 일 예가 특허등록 제10-1052495호 (명칭:휴대용 자가발전 충전장치)에 개시된다.
상기 종래기술은 충전커넥터가 마련된 본체와, 본체가 전후로 구름이동 가능하도록 휠이 마련되고 구동기어가 배치된 회전축과, 상기 회전축과 다수의 기어에 의하여 결합됨으로써 회전축을 회전시키는 태엽스프링이 내장된 증속기어박스와, 상기 태엽스프링이 풀리면 회전자가 정방향으로 고속 회전하면서 기전력을 발생시키는 DC모터발전기와, 전파정류회로와, DC 전압을 일정 레벨로 유지시키기 위한 정전압 레귤레이터와, 충전배터리와, 과충전방지회로를 구비한다.
즉, 상기한 자가발전형 충전장치는 증속기어박스의 태엽스프링을 이용한 것으로서 충전커넥터에 휴대용 단말기를 연결한 뒤에 기어박스를 구동시켜 태엽스프링을 감는 동작으로 전원을 생산할 수 있다.
그러나 이와 같은 종래의 기술은 사용자에게 쉽게 지루함을 줄 수 있어 그 행위가 오랫동안 지속될 수 없기에 휴대용 단말기의 충전이 제대로 이루어질 수 없으며, 그 구성에 있어서 태엽스프링과 증속기어박스와 같은 복잡한 장치가 포함됨에 따라서 제조비용이 고가인 문제점이 있다.
또한, 이러한 종래의 기어는 단순히 전원만을 생산하여 이동 통신기기를 충전시키는 기능 만에 한정될 뿐 기타 사용자의 건강운동과 관련된 역할을 할 수는 없는 문제점이 있다.
특허등록 제10-1052495호 (명칭:휴대용 자가발전 충전장치)
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부에 자석 및 코일 조립체가 구비된 회전볼을 장착하여 원형의 손목운동에 의하여 회전시킴으로써 전기를 생성하여 모바일 기기를 충전시킬 수 있는 손목운동 충전기에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는,
외관을 형성하는 케이스(Case)와;
케이스의 내부에 장착되며 발전 된 전원을 충전포트를 통하여 공급하는 충전 케이지(5)와;
충전 케이지(5)의 내부에 회전가능하게 장착되어 회전력을 발생시키는 로터(Roter;7)와;
로터(7)를 충전 케이지(5)에 회전가능하게 장착시키는 회전축(9)과;
로터(7)의 일측 내주면에 장착되는 마그네트(Magnet;11)와; 그리고
회전축(9)에 장착되어 마그네트(11)와 전기적으로 상호작용하여 자력을 발생시키는 코일 조립체(Coil assembly;13)을 포함하는 자가발전 충전장치(1)를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 손목 충전장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 로터의 내측에 다수개의 마그네트가 배치되고, 회전축에 장착된 코일이 이에 대응하여 회전하는 구조인 바, 마그네트가 롤러의 내주면에 오목하게 장착된 구조이므로 외부의 자성물질이 자력에 의하여 롤러의 내부로 이끌려 들어가서 손상되는 것을 방지 할 수 있다.
둘째, 마그네트와 코일이 항상 대응한 상태에서 마그네트가 회전하게 되므로 사용자가 케이스를 잡고 회전시키는 경우에는 항상 발전이 가능한 바, 마그네트와 코일이 항상 대응하지 않은 구조의 충전장치로 발전하는 경우에 비교하여 발전효율이 향상 될 수 있다.
세째, 회전구 외경에 코일이 위치한 구조에 비하여 발전에 따른 인덕턴스에 의한 열발생시 신체 접촉부와 코일 및 마그넷 등 발전부가 일정 유격이 있으므로 열에의한 영향을 최소화 할 수 있다.
네째, 사용자의 손목이나 팔의 근력운동으로 인한 행위를 통하여 회전볼이 회전됨에 따라서 코일과 마그네트간의 전기적 현상에 의하여 전원의 발전이 가능함에 따라서 사용자의 건강증진과 함께 휴대용 단말기의 충전이 모두 가능한 효과가 있다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 손목 충전장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 손목 충전장치의 내부 구조를 보여주는 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 손목 충전장치의 로터가 결합되는 상태를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 손목 충전장치의 구조를 보여주는 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 회전축과 코일 조립체간의 결합 관계를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 마그네트와 코일간의 결합구조를 보여주는 정면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 자이로스코프방식의 자가발전 충전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 자이로스코프방식의 자가발전 충전장치(1)는 외관을 형성하는 케이스(Case;3)와; 케이스의 내부에 장착되며 발전 된 전원을 충전포트를 통하여 공급하는 충전 케이지(5)와; 충전 케이지(5)의 내부에 회전가능하게 장착되어 회전력을 발생시키는 로터(Roter;7)와; 로터(7)를 충전 케이지(5)에 회전가능하게 장착시키는 회전축(9)과; 로터(7)의 내주면에 장착되는 마그네트(Magnet;11)와; 회전축(9)에 장착되어 마그네트(11)와 전기적으로 상호작용하여 자력을 발생시키는 코일 조립체(Coil assembly;13)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 자이로스코프 방식의 자가발전 충전장치(1)에 있어서, 케이스(3)는 제 1 및 제 2케이스(15,17)로 구성되며, 서로 결합가능한 구조이다. 따라서, 필요시 제 1 및 제 2케이스(15,17)를 분해하여 내부에 장착된 구성요소들을 교체할 수 있다.
또한, 사용자는 이 케이스(3)를 잡고 손목을 원형으로 돌림으로써 운동효과를 거둘 수 있으며, 동시에 내부에 장착된 로터(7)를 회전시켜서 발전을 할 수 있다.
그리고, 제 1케이스(15) 및 제 2케이스(17)의 상부에는 개구홀(h)이 각각 형성되며, 이 개구홀(h)을 통하여 충전 케이블(C)이 충전 케이지(5)에 연결됨으로써 발전된 전원을 외부의 스마트폰에 인가하여 충전시킨다.
상기 충전 케이지(5)는 내부에 로터(7)가 삽입되고 회전축(9)이 회전가능하게 관통하는 프레임(Frame;19)과; 프레임(19)으로부터 돌출되는 다수개의 지지대(21)와; 다수개의 지지대(21)에 의하여 지지되며 충전포트가 장착되는 포트 베이스(Port base;23)를 포함한다.
프레임(19)은 고리형상으로서 다양한 형상을 가지며, 예를 들면 원형구조이다.
이러한 프레임(19)은 2개의 관통홀(h1)이 형성되며, 이 2개의 관통홀(h1)은 서로 대응되는 위치에 형성됨으로써 로터(7)의 회전축(9)이 관통한다.
그리고, 프레임(19)에는 고정 브라켓(25)이 장착되며, 이 고정 브라켓(25)의 일측에는 코일 조립체(13)가 고정적으로 장착됨으로써 로터(7)의 회전시 코일 조립체(13)와 마그네트(11)의 상호작용에 의하여 전원이 발생될 수 있다.
이때, 고정 브라켓(25)은 "┤"자 형상으로서 수평방향으로 형성된 원통과, 원통의 일단에 수직방향으로 배치된 원형상의 플레이트로 구성된다. 그리고 원형상의 플레이트에는 코일 조립체(13)가 장착된다. 또한, 원통의 내부에는 회전축(9)이 회전가능하게 관통하게 된다.
그리고 발전된 전원은 고정 브라켓(25)에 배치된 전원 케이블(C)을 통하여 충전포트로 공급된다.
따라서, 충전포트에 스마트폰의 케이블(C)을 연결함으로써 발전된 전원을 스마트폰에 공급하여 충전시킬 수 있다.
상기 로터(7)는 원구형상을 가지며, 중심에는 회전축(9)이 관통된다. 그리고, 이 회전축(9)의 선후단은 프레임(19)에 형성된 2개의 관통홀(h1)에 각각 삽입된다. 따라서, 로터(7)는 회전축(9)에 의하여 충전 케이지(5)에 회전가능하게 결합될 수 있다.
이때, 회전축(9)은 프레임(19)에 고정된 고정 브라켓(25)을 관통하여 프레임(19)에 결합된다.
따라서, 로터(7) 및 회전축(9)이 회전하는 경우에도 고정 브라켓(25)은 회전하지 않음으로써 발전된 전기를 전원 케이블(C)을 통하여 안정적으로 공급할 수 있다.
상기 로터(7)의 일측에는 오목하게 홈이 형성되며, 이 홈의 내주면에는 다수개의 마그네트(11)가 배치된다. 이러한 다수개의 마그네트(11)는 서로 일정 간격씩 떨어져 배치된다.
따라서, 로터(7)의 회전시 일정 간격 떨어진 다수개의 마그네트(11)도 같이 회전함으로써 고정된 다수개의 코일 조립체(13)와 순차적으로 대응하면서 전기를 생성하게 된다.
이러한 코일 조립체(13)는 고정 브라켓(25)에 고정적으로 장착된 코어(Core;33)와; 코어(33)의 외주면에 반경 외측 방향으로 돌출된 다수개의 보빈(Bobin;35)과; 보빈(35)에 권취된 코일(36)과; 코어(33)의 측면에 장착되는 측판(37)을 포함한다.
상기 코어(33)는 원형고리형상으로서 회전축(9)이 관통한다. 이때, 회전축(9)의 외주면은 코어(33)의 내주면과 일정 간격 유지되고, 또한 코어(33)는 고정 브라켓(25)에 고정적으로 장착된 상태이다.
따라서, 회전축(9)이 회전하는 경우에도, 상기 코일 조립체(13)는 회전하지 않고 고정 브라켓(25)에 고정된 상태를 유지하게 된다.
또한, 보빈(35)과 다수개의 마그네트(11)는 일정 간격 떨어진 상태를 유지한다.
따라서, 사용자가 케이스를 잡고 흔들거나, 당김줄로 로터(7)의 외주면을 감아서 당기는 경우, 로터(7)는 케이스의 내부에서 회전하게 되고, 로터(7)의 회전에 따라 다수개의 마그네트(11)도 같이 회전하게 되며, 반대로 다수개의 코일(36)은 고정된 상태이므로 결국 다수개의 마그네트(11)와 코일(36)은 일정 간격 떨어진 상태로 서로 순차적으로 교차하게 됨으로써, 마그네트(11)와 코일(36)간에 전기가 발생될 수 있다.
상기한 바와 같은 손목충전장치(1)는 마그네트(11)가 로터(7)의 내주면에 오목하게 장착된 구조이므로 외부의 이물질이 자력에 의하여 로터(7)의 내부로 이끌려 들어가는 것을 방지할 수 있다.
또한, 마그네트(11)와 코일(36)이 항상 대응한 상태에서 마그네트(11)가 회전하게 되므로 사용자가 케이스를 잡고 회전시키는 경우에는 항상 발전이 가능한 바, 마그네트(11)와 코일(36)이 항상 대응하지 않은 구조의 충전장치(1)로 발전하는 경우에 비교하여 발전효율이 향상될 수 있다.
그리고, 로터(7)가 고속으로 회전하는 경우에도 인덕턴스가 안정적으로 유지되므로 고열이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 손목충전장치(1)를 이용하여 스마트폰을 충전하고 또한 운동을 하는 과정을 더욱 상세하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 먼저 손목충전장치(1)를 발전에 의하여 충전하는 과정을 진행하는 바, 사용자는 한 손으로 케이스(3)의 외측을 잡고 개구홀(h)을 통하여 노출되는 로터(7)의 외주면에 형성된 당김홈(31)에 줄을 감는다.
그리고 사용자는 이 줄을 잡아당겨서 로터(7)를 회전시킨다. 이때, 로터(7)는 회전축(9)에 고정적으로 장착된 상태이고, 회전축(9)은 프레임(19)에 회전가능하게 결합된 상태이다. 반면에 코일 조립체(13)는 고정 브라켓(25)에 고정적으로 장착된 상태이다.
따라서, 로터(7)가 회전하면, 로터(7)에 배치된 다수개의 마그네트(11)가 다수개의 코일(36)과 순차적으로 교차하게 되고, 이 과정에서 전기가 발생될 수 있다.
그리고, 초기에는 로터(7)가 줄의 당김에 의하여 회전하지만, 사용자가 줄을 당긴 후, 케이스(3)를 잡고 원형으로 회전시키게 되면 로터(7)가 이 힘에 의하여 자전을 하게 됨으로써 전기를 지속적으로 발생시킬 수 있다.
이러한 방식으로 일정량 이상의 전기가 충전되면 스마트폰의 케이블(C)을 충전포트에 연결함으로써 스마트폰을 충전시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 외관을 형성하는 케이스(Case)와;
    케이스의 내부에 장착되며 발전 된 전원을 충전포트를 통하여 공급하는 충전 케이지(5)와;
    충전 케이지(5)의 내부에 회전가능하게 장착되어 회전력을 발생시키는 로터(Roter;7)와;
    로터(7)를 충전 케이지(5)에 회전가능하게 장착시키는 회전축(9)과;
    로터(7)의 일측 내주면에 장착되는 마그네트(Magnet;11)와; 그리고
    회전축(9)에 장착되어 마그네트(11)와 전기적으로 상호작용하여 자력을 발생시키는 코일 조립체(Coil assembly;13)를 포함하며,
    상기 충전 케이지(5)는 내부에 로터(7)가 삽입되고 2개의 관통홀(h1)이 서로 대응되도록 형성됨으로써 회전축(9)이 회전가능하게 관통하는 프레임(Frame;19)과; 프레임(19)으로부터 돌출되는 다수개의 지지대(21)와; 다수개의 지지대(21)에 의하여 지지되며 충전포트가 장착되는 포트 베이스(Port base;23)를 포함하며,
    상기 코일 조립체(13)는 고정 브라켓(25)에 고정적으로 장착된 코어(Core;33)와; 코어(33)의 외주면에 반경 외측 방향으로 돌출된 다수개의 보빈(Bobin;35)과; 보빈(35)에 권취된 코일(36)과; 코어(33)의 측면에 장착되는 측판(37)을 포함하는 자가발전 충전장치(1).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 로터(7)는 원구형상을 가지며, 중심에는 회전축(9)이 관통되고, 회전축(9)의 선후단은 프레임(19)에 형성된 2개의 관통홀(h1)과 고정 브라켓(25)을 각각 관통함으로써 로터(7)는 회전축(9)에 의하여 충전 케이지(5)에 회전가능하게 결합되는 자가발전 충전장치(1).




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