KR101891888B1 - Generating device - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 지지부; 강체와 제1구동부를 포함하는 가동자; 상기 제1구동부와 이격되며 상기 제1구동부와 대향되게 배치되어 전자기적 상호작용을 하는 제2구동부를 포함하고, 상기 가동자와 상기 지지부는 복수 개의 탄성부로 연결되어 지지되며, 상기 복수 개의 탄성부는 2 이상의 축을 따라 배치되는 발전장치를 제공하고자 한다.According to the present invention, A mover including a rigid body and a first driving portion; And a second driving part spaced apart from the first driving part and disposed to face the first driving part and performing an electromagnetic interaction with each other, wherein the mover and the supporting part are connected and supported by a plurality of elastic parts, An electric power generating device arranged along two or more axes.
Description
본 발명은 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generating apparatus.
에너지 하베스팅(energy harvesting)이란, 일상적으로 버려지거나 사용하지 않은 작은 에너지를 수확하여 사용 가능한 전기 에너지로 변환해주는 발전기술이다. 에너지 하베스팅은 자연에서 직접 전기 에너지를 획득할 수 있기 때문에 에너지 공급의 안정성, 보안성 및 지속가능성을 유지할 수 있어 신재생 에너지 기술로 각광받고 있는 실정이다.Energy harvesting is a power generation technology that harvests everyday abandoned or unused small energy and converts it into usable electrical energy. Because energy harvesting can acquire electrical energy directly from nature, it can be maintained as energy supply stability, security and sustainability, and it is attracting attention as a renewable energy technology.
에너지 하베스팅의 종류로는, 신체 에너지 하베스팅, 광 에너지 하베스팅, 진동 에너지 하베스팅, 열 에너지 하베스팅, 전자파 에너지 하베스팅, 중력 에너지 하베스팅 및 위치 에너지 하베스팅 등이 있으며, 이 중, 진동 에너지 하베스팅은 진동이나 압력을 압전소자(piezoelectric element)에 가해 발전시키는 방법이다.There are various types of energy harvesting such as physical energy harvesting, light energy harvesting, vibration energy harvesting, thermal energy harvesting, electromagnetic energy harvesting, gravity energy harvesting, and position energy harvesting. Energy harvesting is a method of generating vibration by applying vibration or pressure to a piezoelectric element.
일예로, 압전소자가 코팅된 캔틸레버의 자유단에 강체를 부착하는 방법이 있다. 외부진동에 의해 캔틸레버가 1자유도로 진동되면, 압전체가 인장력 및 압축력을 받아 발전하는 방식이다.For example, there is a method of attaching a rigid body to a free end of a cantilever coated with a piezoelectric element. When the cantilever is oscillated by one degree of freedom by external vibration, the piezoelectric body generates a tensile force and a compressive force to generate electricity.
진동 에너지 하베스팅의 최대 전력은, 외부진동에 의한 주파수와 강체의 고유주파수가 일치하여 공진이 발생하는 경우, 출력된다.The maximum power of vibration energy harvesting is output when resonance occurs due to the matching of the frequency due to the external vibration and the natural frequency of the rigid body.
그러나 종래의 진동 에너지 하베스팅 장치는 1자유도로 진동하기 때문에, 공진이 일어나는 주파수 영역대가 좁아 출력량이 한정적인 문제점이 있다.However, since the conventional vibration energy harvesting apparatus vibrates at a single freedom, there is a problem that the frequency range band where resonance occurs is limited and the amount of output is limited.
본 발명에서는, 다자유도로 진동하여 에너지의 출력량을 늘릴 수 있는 진동 에너지 하베스팅 방식의 발전 장치를 제공하고자 한다.In the present invention, a vibration energy harvesting type power generation device capable of vibrating at multiple degrees of freedom to increase the amount of energy output is provided.
본 발명에 따른 발전 장치는, 지지부; 강체와 제1구동부를 포함하는 가동자; 및 상기 제1구동부와 이격되며 상기 제1구동부와 대향되게 배치되어 전자기적 상호작용을 하는 제2구동부를 포함하고, 상기 가동자와 상기 지지부는 복수 개의 탄성부로 연결되어 지지되며, 상기 복수 개의 탄성부는 2 이상의 축을 따라 배치될 수 있다.A power generation apparatus according to the present invention includes: a support portion; A mover including a rigid body and a first driving portion; And a second driving unit spaced apart from the first driving unit and disposed to face the first driving unit and performing an electromagnetic interaction with each other, wherein the mover and the supporting unit are connected to and supported by a plurality of elastic parts, The part can be arranged along two or more axes.
복수 개의 상기 탄성부는 상기 강체의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 서로 대칭되는 2 이상의 축을 따라 배치될 수 있다.The plurality of elastic portions may be disposed along two or more axes symmetrical with respect to an imaginary axis passing through the center of gravity of the rigid body.
복수 개의 상기 탄성부의 탄성계수는 동일할 수 있다.The elastic modulus of the plurality of elastic portions may be the same.
상기 가동자는, 상하 방향으로 형성된 가동축을 더 포함하고, 상기 강체는, 상기 가동축의 상하 방향의 중심에 배치되며, 상기 제1구동부는, 상기 가동축의 상부와 하부에 각각 배치된 코일을 포함하고, 상기 제2구동부는, 상기 지지부에 결합하고, 상기 코일과 이격되어 대향하는 마그넷부를 포함할 수 있다.Wherein the mover further includes a movable shaft formed in a vertical direction, the rigid body is disposed at a center in the vertical direction of the movable shaft, and the first drive unit includes a coil disposed at each of an upper portion and a lower portion of the movable shaft, The second driving unit may include a magnet unit coupled to the support unit and spaced apart from the coil and opposed to the magnet unit.
상기 지지부는, 상하로 이격된 상부고정대와 하부고정대를 포함하고, 상기 상부고정대와 상기 하부고정대의 사이에, 상기 가동자와 상기 제1구동부와 복수 개의 상기 탄성부가 위치하고, 복수 개의 상기 탄성부는, 상기 상부지지부재와 상기 강체를 연결하는 2 이상의 상부탄성부; 상기 하부지지부재와 상기 강체를 연결하는 2 이상의 하부탄성부를 포함하고, 상기 상부탄성부와 상기 하부탄성부는 쌍을 이루어 축 방향으로 정렬될 수 있다.Wherein the support portion includes an upper fixing bar and a lower fixing bar spaced apart from each other in a vertical direction, and the mover, the first driving portion, and the plurality of elastic portions are positioned between the upper fixing bar and the lower fixing bar, At least two upper elastic portions connecting the upper support member and the rigid body; And at least two lower elastic parts connecting the lower supporting member and the rigid body, wherein the upper elastic part and the lower elastic part are paired and aligned in the axial direction.
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본 발명에 의하면, 강체가 복수 개의 탄성부에 의해 탄성 지지되어 진동하므로 N자유도로 세차운동할 수 있다. 따라서 강체가 외부 진동과 대응하여 진동할 수 있는 자유도가 높아져 공진이 일어나는 주파수의 영역대가 넓어진다. 그 결과, 발전용량을 높일 수 있다.According to the present invention, since the rigid body is elastically supported and supported by the plurality of elastic portions, it is possible to carry out the N-freedom car wash motion. Therefore, the degree of freedom in which the rigid body can vibrate corresponding to the external vibration is increased, and the region of the frequency at which the resonance occurs is widened. As a result, the power generating capacity can be increased.
나아가 복수 개의 탄성부는 대칭적으로 배치되고, 탄성계수가 일치되므로 안정적인 가동을 할 수 있음과 동시에 예측할 수 없는 외부 진동에 대응할 수 있다.Furthermore, since the plurality of elastic portions are arranged symmetrically and the elastic moduli are coincident with each other, stable operation can be performed and external vibrations that can not be predicted can be coped with.
도 1은 본 발명의 발전 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 발전 장치가 개념도이다.1 is a perspective view showing a power generating apparatus of the present invention.
2 is a conceptual diagram of a power generation apparatus of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다. 또한, 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.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to exemplary drawings. In describing the components in the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are displayed on other drawings. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the difference that the embodiments of the present invention are not conclusive.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또, 이하에서 사용되는, "축 방향"은 "상하 방향"으로 정의한다.In describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected, coupled, or connected to the other component, It is to be understood that another element may be "connected "," coupled ", or "connected" between elements. It is to be noted that the "axial direction" used hereinbelow is defined as "vertical direction".
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 발전 장치의 구조를 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 발전 장치를 나타낸 사시도이다.Hereinafter, the structure of a power generation apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view showing a power generating apparatus of the present invention.
본 발명의 발전장치(1)는 에너지 하베스팅을 위한 발전장치로 전자기 유도를 통해 유도전류를 발생시킬 수 있다. 유도전류는 렌츠의 법칙에 따라 자기력 선속의 변화가 소정의 방향 벡터를 가지는 경우, 전자기유도를 일으켜 발생된다. 본 발명의 발전장치(1)에서는 제1,2코일(23,24)과 제1,2마그넷부(31,32)의 전자기적 상호작용을 일으켜 유도전류를 발생시킨다. 나아가 제1,2코일(23,24)을 다자유도로 진동시켜 외부진동(자연력, 냉난방기 등과 같은 전자기기, 유압기기 등의 기계적 떨림에 의해 발생된다.)과의 공진 주파수 대역을 넓일 수 있다면 다양한 환경에 대해 최적의 에너지 수확 표율을 달성할 수 있다. 본 발명의 발전장치(1)는 지지부(10), 가동자(20), 제2구동부(30), 탄성부(40)를 포함할 수 있다.The power generation device (1) of the present invention can generate an induction current through electromagnetic induction as a power generation device for energy harvesting. The induction current is generated by electromagnetic induction when the change of the magnetic flux density has a predetermined direction vector according to Lenz's law. In the
지지부(10)는 가동자(20)를 지지할 수 있다. 지지부(10)는 탄성부(40)에 의해 가동자(20)와 연결되어 가동자(20)를 탄성지지할 수 있다. 지지부(10)는 상부고정대(11), 하부고정대(12), 상부고정대(11)와 하부고정대(12)를 연결하는 4개의 봉을 포함할 수 있다. 상부고정대(11)와 하부고정대(12)는 플레이트 형태로, 상하로 이격되어 위치하고, 이격공간에는 4개의 봉이 개재된다. 4개의 봉은 상부고정대(11)와 하부고정대(12) 간 대응하는 모서리를 연결한다. 상부고정대(11)와 하부고정대(12)의 이격공간 내측 중앙에는 가동자(20)가 배치될 수 있다. 상부고정대(11)에는 후술하는 제1마그넷부(31)가 고정될 수 있다. 하부고정대(12)에는 후술하는 제2마그넷부(32)가 고정될 수 있다.The supporting
가동자(20)는 다자유도를 가지고 진동하는 가동부재일 수 있다. 가동자(20)는 지지부(10)의 내측에 수용될 수 있다. 가동자(20)는 탄성부(40)와 연결되며, 지지부(10)에 의해 탄성지지될 수 있다. 기본적으로 가동자(20)는 탄성부(40)에 의해 탄성지지되어 외부의 진동 발생시 상하로 진동할 수 있다. 가동자(20)는 후술하는 제1,2,3상하부탄성부(41a,42a,43a,41b,42b,43b)에 의해 형성된 3개의 축의 중간에 배치되어 한 평면에 위치한 각기 서로 다른 세 개의 직선을 중심으로 회전하여 3자유도 진동을 할 수 있다.The
강체(21)는 지지부(10)의 내측 중앙에 배치될 수 있다. 강체(21)는 가동축(22)의 길이방향 중심부에 고정될 수 있다. 이 경우, 가동축(22)은 강체(21)의 무게중심을 축 방향으로 관통하는 형태로 배치될 수 있다. 강체(21)에 의해 가동축(22)은 상부와 하부로 구분될 수 있다.The
강체(21)는 두께가 있는 블럭형태로 수직 방향의 모서리 부분이 절단된 형태이다. 따라서 강체(21)의 4 개의 수직 방향의 모서리 부분에는 이웃하는 변을 연결하는 경사부가 형성될 수 있다. 강체(21)의 윗면에는 후술하는 제1,2,3상부탄성부(41a,42a,43a)가 배치될 수 있다. 제1,2,3상부탄성부(41a,42a,43a)는 강체(21)의 윗면과 상부고정대(11)의 밑면을 연결할 수 있다. 또, 강체(21)의 밑면에는 후술하는 제1,2,3하부탄성부(41b,42b,43b)가 배치될 수 있다. 제1,2,3하부탄성부(41b,42b,43b)는 강체(21)의 밑면과 하부고정대(12)의 윗면을 연결할 수 있다. 따라서 강체(21)는 탄성부(40)에 의해 탄성지지되어 지지부(10)의 내측에 수용될 수 있다.The
가동축(22)은 지지부(10)의 내측 중앙에 배치될 수 있다. 가동축(22)은 축 방향으로 형성될 수 있다. 가동축(22)은 길이 방향이 축 방향이 되도록 지지부(20)의 내부공간에 배치될 수 있다. 가동축(22)의 중앙에는 강체(21)가 배치될 수 있다. 이 경우, 가동축(22)은 강체(21)의 무게중심을 축 방향으로 관통하는 형태일 수 있다. 가동축(22)은 강체(21)에 의해 상부와 하부로 구분될 수 있다. 이 경우, 가동축(22)의 상부와 하부는 서로 대칭일 수 있다. 가동축(22)의 상하부에는 각각 제1코일(23)과 제2코일(24)이 고정될 수 있다. 가동축(22)은 후술하는 제1,2마그넷부(31,32)의 자기력선과 간섭되지 않도록 비자성체일 수 있다. 가동축(22)의 상부의 길이는 상부고정대(11)의 밑면과 강체(21)의 윗면의 이격거리보다 짧을 수 있다. 가동축(22)의 하부의 길이는 하부고정대(12)의 윗면과 강체(21)의 밑면의 이격거리보다 짧을 수 있다. 그 결과, 가동축(22)은 부양된 상태일 수 있고, 이와 일체로 강체(21)와 제1,2,코일(23,24)도 부양된 상태일 수 있다.The
제1,2코일(23,24)은 가동축(22)의 상부와 하부에 각각 배치될 수 있다. 제1,2코일(23,24)은 공지의 권선코일로 가동축(22)의 상부와 하부에 각각 감겨있을 수 있다. 또, 제1,2코일(23,24) 각각에는 인출선(미도시)이 형성될 수 있다. 제1,2코일(23,24)의 인출선은 외부의 전기장치에 연결되어 전력을 공급하거나 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)에 저장될 수 있다. 제1,2코일(23,24)은 후술하는 제1,2마그넷부(31,32)와 대향하여 배치될 수 있다. 좀 더 상세하게 제1마그넷부(31)는 할바흐 배열(Halbach Array)되고, 서로 이격된 2개의 마그넷유닛을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1코일(23)은 제1마그넷부(31)의 마그넷유닛 사이에 배치될 수 있다. 제1코일(23)은 제1마그넷부(31)의 마그넷유닛 사이에 마그넷유닛과 이격되어 배치될 수 있다. 또, 제2마그넷부(32)는 할바흐 배열(Halbach Array)되고, 서로 이격된 2개의 마그넷유닛을 포함할 수 있다. 이 경우, 제2코일(24)은 제2마그넷부(32)의 마그넷 유닛 사이에 배치될 수 있다. 제2코일(24)은 제2마그넷부(32)의 마그넷유닛 사이에 마그넷유닛과 이격되어 배치될 수 있다. 제1,2코일(23,24)은 외부의 진동에 의한 가동자(20)의 가동에 의해 상하방향, 수평방향, 제1,2,3상하부탄성부(41a,42a,43a,41b,42b,43b)를 축으로 하는 회전방향으로 진동할 수 있다. 이 경우, 제1,2코일(23,24)는 제1,2마그넷부(31,32)와 전자기적 상호작용을 하여 자기선속이 변화하고, 제1,2코일(23,24)을 따라 유도전류가 발생한다. 따라서 제1,2코일(23,24)은 "제1구동부"로 호칭될 수 있다.The first and
제2구동부(30)는 제1,2마그넷부(31,32)를 포함할 수 있다. 제2구동부(30)는 제1,2코일(23,24)과 전자기적 상호작용을 할 수 있다. 제2구동부(30)는 제1,2코일(23,24)과 대향하여 배치될 수 있다. 제1마그넷부(31)는 상부고정대(11)에 고정될 수 있다. 제1마그넷부(31)는 할바흐 배열(Halbach Array)되고, 서로 이격된 2개의 마그넷유닛을 포함할 수 있다. 제1마그넷부(31)의 마그넷유닛은 마그넷과 마그넷을 고정하는 고정케이스를 포함할 수 있다. 제1마그넷부(31)의 마그넷유닛은 가동축(22)의 가상의 연장선을 기준으로 전후좌우(수평)로 대칭되어 배치될 수 있다. 제1마그넷부(31)의 마그넷유닛의 이격공간에는 제1코일(23)이 배치될 수 있다. 제2마그넷부(32)는 하부고정대(12)에 고정될 수 있다. 제2마그넷부(32)는 할바흐 배열(Halbach Array)되고, 서로 이격된 2개의 마그넷유닛을 포함할 수 있다. 제2마그넷부(32)의 마그넷유닛은 마그넷과 마그넷을 고정하는 고정케이스를 포함할 수 있다. 제2마그넷부(32)의 마그넷유닛은 가동축(22)의 가상의 연장선을 기준으로 전후좌우(수평)로 대칭되어 배치될 수 있다. 제2마그넷부(32)의 마그넷유닛의 이격공간에는 제2코일(24)이 배치될 수 있다.The
탄성부(40)는 복수 개일 수 있다. 탄성부(40)는 가동자(20)와 지지부(10)를 연결할 수 있다. 따라서 가동자(20)는 탄성부(40)에 의해 지지부(10)에 탄성지지될 수 있다. 탄성부(40)는 2 이상의 축을 따라 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 탄성부(40)는 2 이상의 서로 다른 축 상에 배치될 수 있다. 나아가 탄성부(40)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 서로 대칭되는 2 이상의 축을 따라 배치될 수 있다. 복수 개의 탄성부(40)의 탄성계수는 동일할 수 있다. 탄성부(40)는 제1,2,3상하부탄성부(41a,42a,43a,41b,42b,43b)를 포함할 수 있다.The plurality of
제1상부탄성부(41a)와 제1하부탄성부(41b)는 서로 쌍을 이루고, 제1상부탄성부(41a)는 가동축(22)의 상부에 배치되고, 제1하부탄성부(41b)는 가동축(22)의 하부에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1상하부탄성부(41a,41b)는 축 방향으로 정렬될 수 있다. 제1상부탄성부(41a)는 상부고정대(11)와 강체(21)를 연결하고, 제1하부탄성부(41b)는 하부고정대(12)와 강체(21)를 연결할 수 있다. 제1상하부탄성부(41a,41b)는 용수철일 수 있다. 이 경우, 제1상부탄성부(41a)의 상단부는 상부고정대(11)의 밑면에 고정될 수 있고, 제1상부탄성부(41a)의 하단부는 강체(21)의 윗면에 고정될 수 있다. 또, 제1하부탄성부(41b)의 상단부는 강체(21)의 아랫면에 고정될 수 있고, 제1하부탄성부(41b)의 하단부는 하부고정대(12)의 윗면에 고정될 수 있다.The first upper
제2상부탄성부(42a)와 제2하부탄성부(42b)는 서로 쌍을 이루고, 제2상부탄성부(42a)는 가동축(22)의 상부에 배치되고, 제2하부탄성부(42b)는 가동축(22)의 하부에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2상하부탄성부(42a,42b)는 축 방향으로 정렬될 수 있다. 제2상부탄성부(42a)는 상부고정대(11)와 강체(21)를 연결하고, 제2하부탄성부(41b)는 하부고정대(12)와 강체(21)를 연결할 수 있다. 제2상하부탄성부(42a,42b)는 용수철일 수 있다. 이 경우, 제2상부탄성부(42a)의 상단부는 상부고정대(11)의 밑면에 고정될 수 있고, 제2상부탄성부(42a)의 하단부는 강체(21)의 윗면에 고정될 수 있다. 또, 제2하부탄성부(42b)의 상단부는 강체(21)의 아랫면에 고정될 수 있고, 제2하부탄성부(42b)의 하단부는 하부고정대(12)의 윗면에 고정될 수 있다.The second upper
제3상부탄성부(43a)와 제3하부탄성부(43b)는 서로 쌍을 이루고, 제3상부탄성부(43a)는 가동축(22)의 상부에 배치되고, 제3하부탄성부(43b)는 가동축(22)의 하부에 배치될 수 있다. 이 경우, 제3상하부탄성부(43a,43b)는 축 방향으로 정렬될 수 있다. 제3상부탄성부(43a)는 상부고정대(11)와 강체(21)를 연결하고, 제3하부탄성부(43b)는 하부고정대(12)와 강체(21)를 연결할 수 있다. 제3상하부탄성부(43a,43b)는 용수철일 수 있다. 이 경우, 제3상부탄성부(43a)의 상단부는 상부고정대(11)의 밑면에 고정될 수 있고, 제3상부탄성부(43a)의 하단부는 강체(21)의 윗면에 고정될 수 있다. 또, 제3하부탄성부(43b)의 상단부는 강체(21)의 아랫면에 고정될 수 있고, 제3하부탄성부(43b)의 하단부는 하부고정대(12)의 윗면에 고정될 수 있다.The third upper
제1상하부탄성부(41a,41b)와 제2상하부탄성부(42a,42b)와 제3상하부탄성부(43a,43b)는 각각 다른 축을 따라 배치될 수 있다. 나아가 제1상하부탄성부(41a,41b)와 제2상하부탄성부(42a,42b)와 제3상하부탄성부(43a,43b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 대칭되는 3개의 축을 따라 배치될 수 있다.The first upper and lower
이 경우, 제1상하부탄성부(41a,41b)와 제2상하부탄성부(42a,42b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 전후방으로 대칭되는 축을 따라 배치될 수 있다. 또, 제1상하부탄성부(41a,41b)와 제3상하부탄성부(43a,43b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 좌우로 대칭되는 축을 따라 배치될 수 있다. 또, 제2상하부탄성부(42a,42b)와 제3상하부탄성부(43a,43b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 전후좌우로 대칭되는 축을 따라 배치될 수 있다.In this case, the first upper and lower
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 발전 장치의 작용과 효과에 대해서 설명하고자 한다. 도 2는 본 발명의 발전 장치가 회전 진동하는 것을 수평 단면으로 나타낸 개념도이다.Hereinafter, the operation and effect of the power generation apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 2 is a conceptual view showing a horizontal section in which the power generation device of the present invention vibrates and rotates. Fig.
본 발명의 발전 장치(1)는 3개의 축을 따라 배치되는 제1상하부탄성부(41a,41b), 제2상하부탄성부(42a,42b) 및 제3상하부탄성부(43a,43b)를 포함한다. 나아가 제1상하부탄성부(41a,41b)와 제2상하부탄성부(42a,42b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 전후방으로 대칭되는 축을 따라 배치될 수 있다. 또, 제1상하부탄성부(41a,41b)와 제3상하부탄성부(43a,43b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 좌우로 대칭되는 축을 따라 배치될 수 있다. 또, 제2상하부탄성부(42a,42b)와 제3상하부탄성부(43a,43b)는 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축을 기준으로 전후좌우로 대칭되는 축을 따라 배치될 수 있다. 나아가 제1,2,3상하부탄성부(41a,42a,43a,41b,42b,43b)는 6개의 용수철로 탄성계수가 서로 같을 수 있다.The
따라서 도 2에서 나타내는 바와 같이, 강체(21)는 한 평면에 위치한 각기 서로 다른 3 개의 직선을 중심으로 회전하여 3자유도진동을 할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 발전 장치(1)는 제1진동축선(A), 제2진동축선(B) 및 제3진동축선(C)을 기준으로 회전진동할 수 있다. 이 경우, 제1진동축선(A), 제2진동축선(B) 및 제3진동축선(C)은 한 평면상에 위치할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 발전 장치(1)는 외부진동에 대응하여 고유진동수에 대한 공진을 통해 3개의 피크를 갖게 되어 효율적으로 전기를 생산할 수 있다.Therefore, as shown in FIG. 2, the
상술한 3자유도 구성은 본 발명의 제1실시형태일 뿐, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 본 발명은 다자유도 광대역 발전 장치로 탄성부(40)의 배치는 변경될 수 있다.The three-degree-of-freedom configuration described above is only the first embodiment of the present invention, and the scope of rights of the present invention is not limited thereto. The present invention can be modified in the arrangement of the
상술한 제1실시형태에서는 탄성부(40)가 서로 다른 3개의 축을 따라 배치되었지만, 설계조건에 따라 N개의 축을 따라 배치되어 N자유도를 가질 수 있다. 또, 탄성부(40)가 배치되는 축은 강체(21)의 무게중심을 지나는 가상의 축에 대칭되게 배치되는 조건만 갖추면 개수나 배치 형태는 설계조건(원하는 주파수 대역)에 따라 변동될 수 있음을 유의하여야 한다.In the above-described first embodiment, the
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.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. Furthermore, the terms "comprises", "comprising", or "having" described above mean that a component can be implanted unless otherwise specifically stated, But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted to be consistent with the contextual meanings of the related art, and are not to be construed as ideal or overly formal, unless expressly defined to the contrary.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 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.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
1: 발전 장치
10: 지지부 20: 가동자
30: 제2구동부 40: 탄성부1: generator
10: support part 20: movable part
30: second driving part 40: elastic part
Claims (6)
상기 상부고정대와 상기 하부고정대의 꼭지부에 수직되게 배치되고 상기 상부고정대와 하부고정대를 연결하는 4개의 봉;
상기 상부고정대와 하부고정대 사이의 공간에 배치되는 강체;
상기 강체의 무게중심을 관통하며 양단이 각각 상기 상부고정대 또는 하부고정대와 이격된 축;
상기 축의 상부에 위치하는 제1코일;
상기 축의 하부에 위치하는 제2코일;
상기 제1코일을 사이에 두도록 상기 상부고정대의 하면에 배치되는 제1마그넷부;
상기 제2코일을 사이에 두도록 상기 하부고정대의 상면에 배치되는 제2마그넷부;
상기 강체와 상기 상부고정대를 연결하는 상부탄성부; 및
상기 강체와 상기 하부고정대를 연결하는 하부탄성부를 포함하고,
상기 상부탄성부는 제1상부탄성부와, 제2상부탄성부와, 제3상부탄성부를 포함하고,
상기 하부탄성부는 상기 제1상부탄성부와 상기 축 방향으로 정렬되어 배치되는 제1하부탄성부와, 상기 제2상부탄성부와 상기 축 방향으로 정렬되어 배치되는 제2하부탄성부와, 상기 제3상부탄성부와 상기 축 방향으로 정렬되어 배치되는 제3하부탄성부를 포함하고,
상기 제1 내지 제3상부탄성부와 상기 제1 내지 제3하부탄성부의 탄성계수는 동일하며,
상기 강체는 상기 상부탄성부와 상기 하부탄성부에 의해, 한 평면상에 위치하는 3개의 선을 기준으로 회전 진동이 가능한 발전 장치.
An upper fixing table and a lower fixing table in which rectangular surfaces are arranged in parallel with each other;
Four rods disposed perpendicularly to the vertices of the upper fixture and the lower fixture and connecting the upper fixture and the lower fixture;
A rigid body disposed in a space between the upper fixing table and the lower fixing table;
A shaft passing through the center of gravity of the rigid body and having opposite ends separated from the upper fixing table or the lower fixing table, respectively;
A first coil positioned above the shaft;
A second coil positioned below the shaft;
A first magnet unit disposed on a lower surface of the upper fixture so as to sandwich the first coil;
A second magnet disposed on an upper surface of the lower fixing table so as to sandwich the second coil;
An upper elastic part connecting the rigid body and the upper fixing bar; And
And a lower elastic part connecting the rigid body and the lower fixing table,
Wherein the upper elastic portion includes a first upper elastic portion, a second upper elastic portion, and a third upper elastic portion,
Wherein the lower elastic portion includes a first lower elastic portion disposed in alignment with the first upper elastic portion in the axial direction, a second lower elastic portion disposed in alignment with the second upper elastic portion in the axial direction, 3 upper elastic portion and a third lower elastic portion arranged in alignment in the axial direction,
The elastic modulus of the first to third upper elastic portions and the first to third lower elastic portions are the same,
Wherein the rigid body is capable of rotational vibration based on three lines positioned on one plane by the upper elastic portion and the lower elastic portion.
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-
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