KR101976019B1 - 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치 - Google Patents

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Abstract

진동형 발전기는 적어도 하나 이상의 고정패널, 적어도 하나 이상의 고정패널에 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체, 일면에 회동홀이 관통 형성되고, 적어도 하나 이상의 고정패널과 소정간격 이격되어 배치되는 운동패널, 상기 운동패널에 결합되되, 상기 고정패널의 상기 적어도 하나 이상의 자성체와 대응되는 위치에 결합되고, 발전코일이 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 발전루프 및 회동홀을 기준으로 운동패널이 회동하도록, 회동홀에 배치되는 회전축을 포함한다.

Description

진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치{VIBRATION GENERATOR AND GENERATING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체의 흐름을 통해 진동을 발생시키는 간단한 구조를 통해 발전이 가능한 에너지 발전 기술 및 외부 자연에너지를 이용하여 자체적으로 전력 생산이 가능한 에너지 하베스팅 기술이 적용된 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치에 관한 것이다.
화석연료의 사용과는 달리, 환경을 오염시키지 않는 에너지 사용 기술이 매우 중요하게 되었다. 이에 따라, 전기 자동차와 같이 이차 전지(배터리)를 구비한 기계들이 급증하고 있다.
하지만, 전기 자동차의 경우, 배터리의 제한적인 용량 때문에 그 주행 거리가 짧아 이용자에게 불편을 주고 있다. 이를 해결하기 위해, 다양한 기술이 요구되고 있는데, 그 중에서도 가장 도약이 필요한 분야가 바로 "에너지 하베스팅(energy harvesting) 기술"이다. 좀 더 구체적으로, 낭비되는 에너지, 혹은 외부 자연 에너지를 이용하여 기계가 자체적으로 전력을 생산해내는 기술이다.
이 분야에서는 다양한 방면에서의 시도가 이루어지고 있다. 자동차가 움직이면서 상대적으로 발생하는 풍력 에너지, 내부 장치에서 발산하는 열 에너지, 바퀴의 회전력으로 인한 운동에너지 그리고 지면에 대한 차체의 중력 에너지 등이 주된 에너지 변환 대상이다. 이 중, 상술한 풍력 에너지는 변환 손실이 적으면서도 변환 자체가 용이한 에너지원이다.
이와 관련하여, 대한민국 공개실용신안공보 제20-2016-0002749호(2016.08.08)에서 자동차에 공기유도관을 배치하고 공기유도관 사이에 로터를 회전시켜 발전하는 발전기를 포함하는 풍력발전 전기차가 개시되어 있다. 그러나, 부품의 크기가 상대적으로 작을 뿐, 이미 잘 알려진 터빈을 이용한 풍력발전 방식을 사용하였기 때문에, 공간의 사용이 비효율적이고 유체와의 저항 면적이 크다는 점 등의 여러 단점이 존재한다.
한편, 자동차에 삽입되지는 않았지만, 미국 공개특허공보 제20080297119호(2008.12.04)에서 양 단이 고정된 멤브레인 위에 자성체를 배치하고 유체가 지나갈 때 상단과 하단의 루프 사이를 반복 운동하는 다른 방식의 풍력 발전기가 개시되어 있다. 이 풍력 발전기는 공간의 사용이 효율적이고 유체와의 저항 면적이 작을 수 있으나, 멤브레인에 가해지는 반복된 장력으로 인하여 부품의 수명이 짧고 높은 유속에서는 멤브레인이 파괴되어 발전이 어려우며, 최근에는 형상기억합금 등을 사용하여 제품의 생산 단가가 높다는 점 등의 여러 단점이 존재한다.
반면, 대한민국 등록특허공보 제10-1806312호(2017.12.01)에서 개시된 유체를 이용한 진동형 친환경 발전기의 경우, 소형화에 용이한 구조일 뿐만 아니라 어떠한 공간이든, 효율적으로 배치할 수 있는 설치 유연성이 있고, 간단한 진동형 발전 방식을 사용하여, 유체와의 저항 면적이 작으며, 제품의 내구성이 높고, 생산 단가가 낮아 상술한 에너지 하베스팅 기술에 활용되기에 적합한 장점을 지니고 있다.
그러나, 전기 자동차와 같이 움직이는 대형 기계 장비가 구동하기 위해서는 대용량의 전력이 필요하다. 따라서, 상술한 진동형 발전기를 개량하여 어떠한 유속에서도 발전이 가능하고, 구성 요소 사이의 마찰 및 변형을 예방하여 기계적 내구성과 발전 효율을 더 증가시키고, 잘 설계된 하우징을 통하여 대용량의 전력을 공급할 수 있는 발전 장치의 개발이 필요한 실정이다.
실시 예의 목적은, 자동차를 포함한 기계 및 시설의 내
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외부에 유연하게 설치 또는 삽입될 수 있도록 최소 부품으로 더 간단한 구조로 이루어져 소형화에 용이한 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치를 제공하는 것이다.
또한, 발전 방식이 단순하여 적은 유체의 흐름으로도 전력 생산이 가능하고, 유체가 많이 흐를 때에도 오작동 없이 전력 생산이 가능한 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치를 제공하는 것이다.
또한, 유체의 흐름에 따라 운동패널이 진동할 때, 코일에 발생하는 응력을 감소시키고, 구성 부품들 간의 마찰 면적을 감소시켜, 내구성 및 수명을 증가시킬 수 있는 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치를 제공하는 것이다.
또한, 작동 시 대용량의 전력을 생산할 수 있도록 발전 효율을 증가시키는 진동형 발전기 및 이를 구비하는 발전장치를 제공하는 것이다.
실시 예에 따른 진동형 발전기를 개시한다.
진동형 발전기는 적어도 하나 이상의 고정패널, 상기 적어도 하나 이상의 고정패널에 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체, 일면에 회동홀이 관통 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 고정패널과 소정간격 이격되어 배치되는 운동패널, 상기 운동패널에 결합되되, 상기 고정패널의 상기 적어도 하나 이상의 자성체와 대응되는 위치에 결합되고, 발전코일이 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 발전루프 및 상기 회동홀을 기준으로 상기 운동패널이 회동하도록, 상기 회동홀에 배치되는 회전축을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전축은 내부가 비어있는 원통형상이고, 상기 발전코일은 적어도 하나 이상의 발전루프의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되어, 상기 회전축의 외주면을 관통하여, 상기 회전축의 일단 또는 양단으로 인출될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발전코일이 상기 적어도 하나 이상의 발전루프의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되어, 상기 회동홀에 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 급전루프 및 집전코일이 상기 회전축에 권취되어 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 급전루프의 전력을 각각 무선으로 수신하는 적어도 하나 이상의 집전루프를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전축 또는 상기 회동홀은, 상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 오목하게 형성되는 회전홈 및 상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 돌출 형성되고, 상기 회전홈에 삽입 배치되는 돌출부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전축과 회동홀 사이에 결합되는 마찰감쇠부재를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 마찰감쇠부재는, 상기 회전축의 외주면 또는 회동홀의 내주면에 삽입되어 결합되고, 내부에 오목부를 가지는 암자성체 및 상기 암자성체의 위치에 대응되는 상기 회전축 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 돌출되어 결합되고, 상기 오목부에 삽입 배치되는 수자성체를 포함하고, 상기 암자성체와 상기 수자성체는 상호 대응되는 면에 동일한 극성을 가질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회동홀은 상기 운동패널의 중심에 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 발전루프는, 상기 회동홀을 기준으로 각각 양측에 결합되는 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비되고, 상기 적어도 하나 이상의 자성체는, 상기 발전루프와 대응되는 위치에 결합되는 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 쌍의 발전루프는, 상기 회동홀을 기준으로 각각 양측에 결합된 발전루프의 발전코일의 권취방향이 상호 반대방향일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 운동패널의 상기 적어도 하나 이상의 고정패널과 마주보는 면 및 대향되는 면에 돌출되어 구비되는 복수의 부양날개를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발전코일이 상기 하나 이상의 쌍의 발전루프 각각의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되어, 상기 회동홀에 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 급전루프 및 집전코일이 상기 회전축에 권취되어 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 급전루프의 전력을 각각 무선으로 수신하는 적어도 하나 이상의 집전루프를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전축의 일단을 고정하는 천장부와, 상기 회전축의 타단을 고정하는 바닥부를 구비하는 발전기 하우징, 날개코일이 권취되어 형성되고, 상기 부양날개에 구비되는 적어도 하나 이상의 날개루프를 더 포함하고, 상기 자성체는 상기 천장부 또는 상기 바닥부의 상기 적어도 하나 이상의 날개루프와 대응되는 위치에 더 구비될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 적어도 하나 이상의 날개루프의 시작점과 끝지점에서 각각 인출되는 상기 날개코일이 상기 회동홀에 권취되어 형성하는 부양루프를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 부양집전코일이 상기 회전축에 권취되어 형성되고, 상기 부양루프의 전력을 무선으로 수신하는 적어도 하나 이상의 부양집전루프를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회전축 또는 상기 회동홀은, 상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 오목하게 형성되는 회전홈, 상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 돌출 형성되고, 상기 회전홈에 삽입 배치되는 돌출부 및 상기 돌출부 내측에 삽입 결합되되, 상기 부양루프의 내측에 결합하는 코어부를 더 포함하고, 상기 회전축과 상기 코어부는 상기 운동패널의 회동 시 자성을 가지되, 상호 반대방향의 자성을 가질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 운동패널은, 상기 고정패널과 마주하는 면에 관통 형성되는 복수의 개구부 및 상기 복수의 개구부에 결합되는 복수의 신축성패널을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 운동패널은, 유체가 유입되는 면으로부터 수직한 면 방향으로 기울기를 가지며 관통 형성되는 복수의 통기홀을 구비할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 고정패널은, 상기 운동패널이 회동하여 접촉되는 부분에 구비되는 압전소자를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 진동형 발전장치에 대해 설명한다.
진동형 발전장치는 유체가 유입되는 면과 대향되는 면이 개구된 하우징, 상기 하우징 내부에 결합되는 복수의 진동형 발전기를 포함하고, 상기 복수의 진동형 발전기는, 상기 하우징에 격벽 형태로 배치되는 고정패널, 상기 고정패널에 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체, 일면에 관통 형성되는 회동홀이 형성되고, 상기 고정패널과 소정 간격 이격되어 배치되는 운동패널, 상기 운동패널에 구비되되, 상기 고정패널의 상기 적어도 하나 이상의 자성체와 대응되는 위치에 결합되고, 발전코일이 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 발전루프 및 상기 회동홀을 기준으로 상기 운동패널이 회동하도록, 상기 회동홀에 배치되는 회전축을 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 하우징은, 하우징 몸체 및 상기 하우징 몸체의 외부면에 배치되어, 복수의 진동형 발전기의 진동을 흡수하는 진동흡수부재를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 하우징 몸체는 상기 하우징 몸체의 외부면에 돌출 형성되는 복수의 돌출기둥을 포함하고, 상기 진동흡수부재는 상기 하우징과 맞닿는 면에 형성되어, 상기 복수의 돌출기둥이 삽입 결합되는 복수의 지지부를 포함할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 발전에 필요한 최소한의 구성으로 구조가 간단하며 소형화가 용이하여, 공간의 형태 및 장소에 제약 없이 유연하게 설치될 수 있다.
또한, 발전 방식이 단순하여 발전기 작동을 위한 임계 풍속과 유속 등이 상대적으로 낮아 적은 유체의 흐름으로도 전기 생산이 가능하며, 별도의 구성을 통하여 많은 유체의 흐름에서도 오작동 없이 전기 생산이 가능하다.
또한, 유체의 흐름에 따라 운동패널이 진동할 때, 코일에 발생하는 응력을 감소시켜, 회로의 수명을 증가시킬 수 있고, 각 구성 부품들 간에 작용하는 마찰력을 줄여 발전의 효율을 높일 수 있다.
또한, 발전기를 공간 효율적으로 하우징한 발전 장치를 통해 대용량의 발전이 가능하고, 자동차를 포함한 기계 및 시설의 내·외부에 설치 또는 삽입되어 자체적인 전력을 공급함으로써 에너지 하베스팅 기술을 구현할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 진동형 발전기의 동작 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 13은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 14는 실시 예에 따른 진동형 발전장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 15는 실시 예에 따른 진동형 발전장치의 돌출기둥을 나타내는 단면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 발전장치의 회로도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 발전장치의 회로도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 발전장치를 구비하는 전기자동차를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
이하, 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. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시 예들을 설명하기 앞서, 설명의 편의를 위해 도 1을 기준으로 유체의 유입방향이 전면이고, 진동형 발전기를 거쳐 유체가 유출되는 방향이 후면으로 예를 들어 설명한다. 이는 설명의 편의를 위해 유체의 유입방향을 기준하여 실시 예들을 설명하는 것으로써, 유체의 유입방향이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 일 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 진동형 발전기(10)는 고정패널(110), 자성체(120), 운동패널(130), 발전루프(140) 및 회전축(150)을 포함한다.
고정패널(110)과 운동패널(130)은 소정 간격 이격되어 배치된다. 예를 들어, 고정패널(110)은 적어도 하나 이상이 구비되어, 운동패널(130)과 소정간격 이격되어 상호 대면되도록 배치된다. 일 예로, 고정패널(110)이 하나로 구비되어 운동패널(130)과 소정간격 이격되어 배치될 수 있다. 고정패널(110)과 운동패널(130)의 간격은 후술하는 자성체(120)와 발전루프(140)간의 자속밀도를 고려하여 발전 성능이 높은 측면에서 서로 평행하도록 배치될 수 있다.
다른 예로, 고정패널(110)은 한 쌍으로 구비되어서, 운동패널(130)이 각각의 고정패널(110) 사이에 구비되는 것도 가능할 수 있다. 고정패널(110)은 후술하는 자성체(120) 간 자속밀도를 극대화할 수 있도록 서로 평행하게 배치될 수 있다. 또한, 한 쌍의 고정패널(110) 사이에 구비된 운동패널(130)을 통과하는 자속밀도가 극대화 되도록, 한 쌍으로 구비된 고정패널(110)에 구비된 상호 대면하는 자성체(120)가 서로 다른 자극으로 상호 대면될 수 있다.
고정패널(110)과 운동패널(130)은 자유롭게 배치될 수 있으나, 운동패널(130)의 회동허용 공간을 확보하고 배치된다. 다시 말하면, 각각의 고정패널(110) 및 운동패널(130)간의 간격은 운동패널(130)의 회동각도에 따라 적절히 변화될 수 있다.
고정패널(110)은 평판형상일 수 있다. 고정패널(110)은 설치장소에 고정되어 격벽 형태로 구비될 수 있다. 고정패널(110)은 바람의 영향에 의해 자성체(120)의 위치가 바뀌지 않도록 경직성 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 다만 이는 일 예시에 불과할 뿐 고정패널(110)이 신축성이 있는 재질로 형성되는 것도 가능하다.
자성체(120)는 고정패널(110)에 적어도 하나 이상 구비된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 자성체(120)는 고정패널(110)의 측면에 삽입 배치된다. 자성체(120)는 고정패널(110)의 외측으로 돌출되어 구비되는 것도 가능하나, 자성체(120)가 돌출되어 구비되면, 후술하는 운동패널(130)의 회동각도를 제한할 수 있어서, 고정패널(110)의 내측으로 삽입되어 구비되는 것이 바람직하다. 다만, 이는 일 예시에 불과할 뿐, 자성체(120)는 고정패널(110)의 길이방향으로 일렬 또는 복수의 열로 소정간격을 형성하며 복수 개가 구비되는 것도 가능하다.
자성체(120)는 자성을 가진 모든 수단이 가능하다. 예를 들어, 자성체(120)는 영구 자석 또는 전자석일 수 있다. 자성체(120)는 영구자석인 것이 설계를 단순화 할 수 있으며, 별도의 전원이 인가되지 않아도 되므로 바람직하다. 자성체(120)가 전자석으로 구비되는 경우, 고정패널(110)에 전원을 인가하여야 하므로 고정패널(110)의 구조가 복잡해 질 수 있으며, 전력 소모가 발생할 수 있다.
운동패널(130)은 고정패널(110)과 마주보는 위치에 배치된다. 운동패널(130)은 평판형상일 수 있으며, 상하방향의 길이가 고정패널(110)보다 작게 형성될 수 있다. 운동패널(130)은 후술하는 회전축(150)이 배치되는 부분이 돌출 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 운동패널(130)은 돌출된 부분이 없는 평판형상일 수 있다.
운동패널(130)은 고정패널(110)과 평행하게 관통 형성되는 회동홀(131)이 형성된다. 예를 들어, 운동패널(130)은 상면에 하면 방향으로 회동홀(131)이 관통 형성된다. 회동홀(131)은 후술하는 회전축이 결합되어 회전축(150)을 기준으로 운동패널(130)이 회동할 수 있다.
고정패널(110)의 길이방향의 일단 또는 양단에 탄성패드(미도시)가 더 구비될 수 있다. 예를 들어, 탄성패드는 운동패널(130)이 회동할 때, 고정패널(110)과 접촉하게 되는 부분에 구비되어 운동패널(130)의 회동을 더 용이하게 할 수 있다. 또한, 탄성패드는 운동패널(130)의 회동시에 운동패널(130)이 고정패널(110)에 접촉되어 발생하는 소음을 감소시킬 수 있다.
또한, 고정패널(110)의 길이방향의 일단 또는 양단에 압전소자(미도시)가 구비되는 것도 가능하다. 압전소자는 운동패널(130)의 회동시에 운동패널(130)이 고정패널(110)에 접촉되는 부분에 구비될 수 있다. 고정패널(110)은 압전소자로부터 발생하는 전류를 수집하는 회로가 구비되어, 전자장치(E)에 연결함으로써 운동패널(130)과 고정패널(110)이 접촉하면서 발생하는 충격에너지를 전기에너지로 변환하여 발전이 가능하다. 압전소자는 압전 물질, 압전 효과를 모사할 수 있는 캐패시터 등 충격에 의해 발전이 가능한 모든 수단이 가능하다.
발전루프(140)는 운동패널(130)에 적어도 하나 이상의 자성체(120)와 대응되는 위치에 구비된다. 여기서 발전루프(140)와 자성체(120)가 대응된다는 뜻은 운동패널(130)이 회동할 때, 자성체(120)의 자속선이 발전루프(140) 내로 들어갈 수 있도록 마주본다는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 발전루프(140)는 운동패널(130)에 하나가 구비될 수 있다. 발전루프(140)는 자성체(120)와 상호 대면되는 위치에 형성될 수 있다. 발전루프(140)는 운동패널(130)의 측면에 배치되거나, 운동패널(130)에 삽입되어 배치될 수 있다.
발전루프(140)는 발전코일(141)이 권취되어 형성되는 폐곡선 형상이다. 발전루프(140)는 발전코일(141)이 발전루프(140)의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되어 형성하는 음극발전단자(141a) 및 양극발전단자(141b)를 포함한다. 음극발전단자(141a) 및 양극발전단자(141b)는 발전회로(2)와 연결되어 진동형 발전기(10)에서 생성되는 교류전류를 직류전류로 변환하여서 배터리 등의 전자장치과 연결되어 전류를 공급할 수 있다. 또한, 진동형 발전기(10)는 교류전류를 직류전류로 변환하지 않고 전자장치(E)에 직접적으로 연결되여 교류전류를 공급하는 것도 가능하다.
일 실시 예에서는 고정패널(110)에 자성체(120)가 배치되고, 운동패널(130)에 발전루프(140)가 배치되어 발전하는 것을 도시하였지만, 이와 반대로 운동패널(130)에 자성체(120)가 배치되고, 고정패널(110)에 발전루프(140)가 배치되어 발전도 가능할 수 있다. 이 경우, 자성체(120) 즉, 영구자석이 운동하기 때문에 자성체(120)의 수명이 줄어들며, 자성체(120)들 사이의 인력으로 인해 진동이 느려져 발전효율이 낮아 질 수 있다. 따라서, 운동패널(130)에 발전루프(140)가 배치되고, 고정패널(110)에 자성체(120)가 배치되는 것이 바람직하다.
회전축(150)은 회동홀(131)을 기준으로 운동패널(130)이 회동하도록, 회동홀(131)에 배치된다. 회전축(150)은 원통 형상일 수 있다. 회전축은 철심 등의 고투자율 물질일 수 있다.
발전루프(140)가 운동패널(130)에 결합되면, 운동패널(130)이 회동하면서, 발전루프(140)와 연결된 발전코일(141)도 같이 운동하기 때문에, 발전코일(141)이 회전축(150) 부분에서 소성변형이나 크립(Creep)이 발생하여 단선될 가능성이 있기 때문에 진동형 발전기(10)의 수명이 짧아 질 수 있다.
회전축(150)은 일측 외주면이 개구되어 회전축(150)의 내부공간을 연통하는 연통홀(151)이 형성된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 회전축(150)은 연통홀(151)이 형성되어, 발전코일(141) 즉, 음극발전단자(141a) 및 양극발전단자(141b)는 연통홀(151)을 통해 회전축(150)의 외주면을 관통하여 회전축(150)의 일단으로 인출되거나 양단으로 각각 인출되어서 발전회로(2)와 연결될 수 있다. 연통홀(151)은 발전코일(141)이 운동패널(130)의 회동시에 같이 회동될 수 있도록 부채꼴 형상으로 개구될 수 있다. 연통홀(151)을 통해 발전코일(141)은 회전축(150) 부분에서 회동으로 인한 소성변형이 발생되지 않기 때문에 진동형 발전기(10)의 수명을 상승시킬 수 있다.
회전축(150)은 회전홈(152)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 회전축(150)의 외주면은 회전축(150)의 외경보다 작은 내경을 가지도록 오목하게 형성되는 회전홈(152)이 형성될 수 있다.
회동홀(131)의 내주면은 회동홀(131)의 내경보다 작은 직경을 가지도록 돌출 형성된 돌출부(132)가 형성될 수 있다. 돌출부(132)는 회전홈(152)에 삽입 배치된다. 예를 들어, 회전축(150)의 외경은 회동홀(131)의 내경보다 작은 직경을 가지며, 회전축(150)이 회동홀(131)에 배치될 때, 회전홈(152)에 돌출부(132)가 접촉되도록 배치됨으로써 회전축(150)과 회동홀(131)은 일부분만이 접촉함으로 인해 마찰력을 줄일 수 있다. 회전홈(152) 및 돌출부(132)의 접촉면은 윤활제가 도포되어 마찰력을 줄일 수 있다.
다만, 이는 일 예시에 불과할 뿐, 회동홀(131)에 회전홈(152)이 형성되고, 회전축(150)에 돌출부(132)가 형성되는 것도 가능할 수 있다.
한편, 회전축(150)과 회동홀(131)은 상호 이격된 공간에 적어도 하나 이상의 탄성부재가 배치되어 회전축(150)과 회동홀(131)을 상호 연결한다. 예를 들어, 회전축(150)은 회동홀의 내부에 구비된 적어도 하나 이상의 탄성부재(160)로 회동홀(131)과 연결된다.
탄성부재(160)는 복원력을 가질 수 있으며, 운동패널(130)이 회전축(150)을 중심으로 회동될 때, 인장되거나 압축되었다가 원래의 형태로 복원되는 스프링, 고무 등 일 수 있다. 탄성부재(160)는 일 방향으로 운동패널(130)이 회동했을 때, 타 방향으로 회동시키는 복원력을 작용시켜 진동효율을 증가시킬 수 있다. 다시 말하면, 탄성부재(160)는 소정 각도로 회전된 운동패널(130)에 복원력을 작용시켜 반대방향으로 회전되도록 함으로써 운동패널(130)의 진동효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 회동 시, 운동패널(130)이 고정패널(110)에 닿지 않도록 적절한 복원력을 작용시키는 것도 가능할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 진동형 발전기의 동작 모습을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 진동형 발전기(10)의 운동패널(130) 양측 면을 따라 불균등한 양으로 유입되는 유체의 흐름에 의해 운동패널(130)의 일 측면에 상대적인 고압이 형성되고, 이러한 순간적인 압력차에 의해 운동패널(130)은 회전축(150)을 기준으로 좌우로 반복되어 진동운동을 할 수 있다. 다시 말하면, 운동패널(130)은 통과하는 공기 등의 유체의 흐름에 의해 회동하게 되고, 탄성부재(160)의 복원력과 유체의 압력에 의해 좌우로 반복되어 진동운동을 할 수 있다.
이 때, 자성체(120)와 대응되는 위치에 구비되는 발전루프(140)는 전자기 유도에 의해 기전력이 발생하게 된다. 이때 발생하는 기전력의 크기는 발전루프(140) 내의 자속 밀도, 발전루프(140)의 권선수 및 발전루프(140)의 진동속도에 의존하여 기전력이 발생한다. 발생된 기전력은 발전코일(141)로 발전회로(2)에 전달되어 전자장치(E)를 가동시키는 전원이 될 수 있다.
이하에서는 도 4를 참조하여 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기(20)에 대해 설명한다. 도 4의 실시 예에 따른 진동형 발전기(20)는 일 실시예의 진동형 발전기(10)와 비교하여, 운동패널(230)과 회전축(150)의 결합구조에 차이가 있으며, 차이점을 위주로 설명하고, 고정패널(110), 자성체(120) 및 발전루프(140)는 일 실시예와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 4를 참조하면, 운동패널(230)은 회동홀(231)이 형성되어서, 회동홀(231)에 배치되는 회전축(150)과 결합되어 회전축(150)을 중심으로 회동한다.
진동형 발전기(20)는 회전축(150)과 회동홀(231) 사이에 마찰감쇠부재(270)를 더 포함할 수 있다. 마찰감쇠부재(270)는 암자성체(271) 및 수자성체(272)를 포함한다.
암자성체(271)는 회전축(150)의 외주면에 삽입되어 결합된다. 예를 들어, 암자성체(271)는 회전축(150)의 회전홈(152)에 삽입되어 결합된다. 암자성체(271)는 회전축(150)의 직경보다 작은 단차를 가지는 오목부(271a)를 형성한 링 또는 호를 이루는 판 형상으로 회전축(150)의 외주면에 삽입되어 결합된다.
수자성체(272)는 암자성체(271)의 위치에 대응되는 회동홀(231)의 내주면에 돌출되어 결합된다. 예를 들어, 수자성체(272)는 외주면이 회동홀(231)의 내주면과 동일한 직경을 가진 링 또는 호를 이루는 판 형상으로 암자성체(271)의 위치에 대응되는 위치에 결합된다.
반대로, 회동홀(231)에 회전홈이 있고, 회전축(150)에 돌출부가 있는 경우, 암자성체가 회동홀(231)의 내주면에 삽입되어 결합되고, 수자성체가 회전축(150)의 외주면에 돌출되어 결합될 수 있다.
수자성체(272)는 암자성체(271)에 소정간격으로 이격되어 삽입 배치된다. 여기서, 암자성체(271) 및 수자성체(272)는 영구자석일 수 있으며, 암자성체(271)의 오목부(271a)와 수자성체(272)의 내주면은 동일한 극성을 가질 수 있다. 이 경우, 암자성체(271)의 오목부(271a)와 수자성체(272)의 내주면은 상호 밀어내는 극성을 가지도록 배치된다. 수자성체(272) 및 암자성체(271)는 회동홀(231) 및 회전축(150)이 직접적으로 맞닿는 면이 자성에 의해 이격되어 마찰력을 감소시킨다. 다시 말하면, 암자성체(271)는 수자성체(272)와 자성체의 척력을 이용한 자기부상의 원리로 물리적으로 접촉되지 않고 연결이 가능할 수 있다.
하지만, 마찰감쇠부재(270)는 암자성체(271)와 수자성체(272)에 한정되는 것은 아니며, 베어링 등의 마찰감쇠부재가 회동홀(231) 및 회전축(150)을 연결하는 구성 등의 회동홀(231) 및 회전축(150)의 마찰을 효과적으로 감소시키는 모든 수단이 가능할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기(30)에 대해 설명한다. 도 5의 실시 예에 따른 진동형 발전기(30)는 일 실시 예의 진동형 발전기(10)와 비교하여 발전코일(141)의 전력전송방법에 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며, 일 실시 예와 비교하여 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5를 참조하면, 진동형 발전기(30)는 급전루프(310) 및 집전루프(320)를 더 포함할 수 있다.
급전루프(310)는 적어도 하나 이상의 발전루프(140)의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되는 발전코일(141)이 회동홀(131)에 권취되어 형성된다. 예를 들어, 급전루프(310)는 음극발전단자(141a) 및 양극발전단자(141b)가 회동홀(131)에 권취되어 형성될 수 있다. 급전루프(310)는 음극발전단자(141a) 및 양극발전단자(141b)의 단부가 서로 연결되며 회동홀(131)에 권취되어 형성될 수 있다.
이 때, 급전루프(310)는 회동홀(131)의 외주면을 따라 운동 패널(130)내부에 형성되거나 회동홀(131)의 외주면을 따라 운동 패널(130)외부에 형성될 수 있다. 여기서, 급전루프(310)는 회전축(150)과는 물리적으로 이격되어 있음이 바람직하다. 또한, 급전루프(310)는 도 5에 도시된 형상에 한정되지 않으며, 회동홀(131)의 돌출부 또는 오목부의 외주면을 따라 운동 패널(130)내부 혹은 외부에 형성되는 것도 가능하다.
집전루프(320)는 집전코일(321)이 회전축(150)에 권취되어 형성된다. 예를 들어, 집전루프(320)는 집전코일(321)이 회전축(150)에 권취되되, 회전축(150)의 길이방향으로 급전루프(310)와 이격된다.
집전루프(320)는 급전루프(310)의 기전력을 무선으로 수신할 수 있다. 급전루프(310)는 운동패널(130)이 진동하여 발생하는 발전코일(141)상의 전력흐름에 의한 자기선속의 변화에 의해 자기장이 형성되고, 이 자기장에 의해 집전루프(320)는 유도 전류가 발생된다. 집전루프(320)의 시작지점과 끝지점에서 인출되는 음극집전코일(321a) 및 양극집전코일(321b)은 발전회로(2)와 연결되어 교류를 직류로 변환하여 배터리 등의 전자장치에 공급이 가능하다.
여기서, 회전축(150)은 투자율이 높은 재질일 수 있다. 예를 들어, 회전축(150)은 연자성 재질일 수 있다. 회전축(150)은 급전루프(310)와 집전루프(320)의 전력손실을 줄여 더 강한 기전력을 발생시킬 수 있다. 급전루프(310)가 복수 개일 경우 운동패널(130)이 회동할 때, 각 급전루프(310) 내부로 유도되는 자성이 회전축(150)에 대하여 같은 방향이 되도록 급전코일(141)을 권취 하여, 회전축(150)에 유도되는 자성이 극대화되게 할 수 있다.
도 5의 실시 예에서 회전축(150)은 발전코일(141)이 관통하여 발전회로에 연결되지 않기 때문에, 연통홀(151)이 구비되지 않아도 가능하다. 또한, 회전축(150)은 원기둥 형상도 가능하다.
도 5의 실시 예에 따른 진동형 발전기(30)는 일 실시 예 및 도 4의 실시 예에서의 운동패널(130, 230)과 회전축(150)의 결합구조의 적용이 가능하다. 또한, 도 5의 실시 예의 진동형 발전기(30)는 급전루프(310)와 집전루프(320)를 각각 하나로 구성되는 것으로 도시하였지만, 이는 일 예시에 불과할 뿐, 이에 한정되는 것이 아니라, 급전루프(310)와 집전루프(320)를 회전축(150)의 양단에 각각 형성하는 것도 가능할 수 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여, 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기(40)에 대해 설명한다. 도 6의 실시 예에 따른 진동형 발전기(40)는 일 실시예와 비교하여 통기홀(133)이 형성되는 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하고 일 실시예와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 다른 실시예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 운동패널(130)은 유체가 유입되는 일면으로부터 일면과 수직한 면 방향으로 기울기를 가지며 관통 형성되는 통기홀(133)이 형성된다. 예를 들어, 통기홀(133)은 유체가 유입되는 정면과 측면을 관통하는 기울기를 가지며 형성된다. 통기홀(133)은 운동패널(130)의 양면을 따라 유입되는 유체가 불균등하게 지나가도록 유도한다. 따라서, 운동패널(130)은 정면으로 유입되는 유체가 통기홀(133)을 통해 불균등하게 지나가면서 회동이 가능할 수 있다.
하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 유체가 유입되는 정면에 테이퍼진 단면 형상을 취하는 테이퍼부가 형성되는 것도 가능할 수 있다.
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여, 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기(50)에 대해 설명한다. 도 7 및 도 8의 진동형 발전기(50)는 도 5의 실시 예와 비교하여 발전루프(540)가 회전축(550)을 기준으로 양측에 구비되는 점 및 집전루프(570)가 복수로 구성되는 점에서 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 8은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 진동형 발전기(50)는 고정패널(510), 자성체(520), 운동패널(530), 발전루프(540), 회전축(550), 급전루프(560) 및 집전루프(570)를 포함한다.
고정패널(510)은 일 실시 예와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다.
자성체(520)는 복수로 구비되어서, 고정패널(510)에 구비된다. 예를 들어, 복수의 자성체(520)는 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비된다. 각 쌍의 자성체(520)는 고정패널(510)의 중심을 기준으로 양측에 배치된다. 자성체(520)는 고정패널(510)의 측면에 돌출 배치 또는 삽입 배치되며, 발전루프(540)와 대응되는 위치에 결합된다. 각 쌍의 자성체(520)의 극방향은 서로 동일한 방향으로 형성될 때 운동패널(530)을 통과하는 자속 밀도가 높아질 수 있다.
운동패널(530)은 고정패널(510)과 이격되어 측면이 서로 대향되도록 구비되고, 평판형상일 수 있다.
회동홀(531)은 운동패널(530)의 중심에 상하방향으로 관통되어 형성된다. 회동홀(531)은 회전축이 삽입되어 배치될 수 있다. 여기서, 회동홀(531)과 회전축(550)의 결합은 일 실시예 또는 도 4의 실시예와 동일한 구성요소가 적용될 수 있으며, 이에 대한 설명은 생략한다. 한편, 회동홀(531) 및 회전축(550)은 운동패널(530)의 정중앙에 형성되는 것으로 도시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 운동패널(530) 양 측면에 복수 개의 발전루프(540)를 구비할 수 있는 위치면 된다.
발전루프(540)는 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비되어서 각 쌍의 각각의 발전루프(540)가 운동패널(530)의 중심으로부터 소정간격을 형성하고 삽입 배치된다. 예를 들어, 발전루프(540)는 한 쌍으로 구비되어서, 운동패널(530)의 회동홀(531)을 기준으로 중심의 양측에 소정간격으로 이격되어 배치된다. 발전루프(540)와 자성체(520)는 상호 대응되는 위치에 배치된다. 발전루프(540)는 한 쌍으로 형성되어 한번의 회동에서의 발전효율이 증가될 수 있다.
다만, 도 7 내지 도 8의 실시 예에서는 발전루프(540)가 한 쌍으로 형성되는 점을 도시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발전루프(540)가 복수의 쌍으로 구비되는 것도 가능할 수 있다. 발전루프(540)가 복수의 쌍으로 구비되는 경우, 각 쌍의 발전루프(540)가 회동홀(531)을 중심으로 양방향으로 소정간격 이격되어 배치될 수 있으며, 배치 간격은 한정되지 않는다. 각각의 쌍의 발전루프(540)는 대응되는 위치에 구비된 자성체(520)의 자속밀도에 의해 기전력이 배가되어 발생할 수 있다.
회전축(550)은 도 4 및 도 5의 실시예와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로, 설명을 생략한다.
급전루프(560)는 발전코일(541)이 하나 이상의 쌍의 발전루프(540)의 각각의 시작지점과 끝 지점으로부터 각각 인출되어, 회동홀(531)에 권취되어 형성된다. 예를 들어, 급전루프(560)는 한 쌍의 발전코일(541)에서 각각 인출된 한 쌍의 음극발전단자(541a) 및 양극발전단자(541b)가 회전축(550)의 길이방향으로 소정간격 이격된 한 쌍의 급전루프(560)를 형성할 수 있다. 여기서, 하나의 급전루프(560)를 형성하는 한 쌍의 음극발전단자(541a) 또는 한 쌍의 양극발전단자(541b)는 상호 교번적으로 권취되어 급전루프(560)를 형성할 수 있다. 이 때, 회전축(550)을 기준으로 양 측에 위치한 발전루프(540)는 급전루프(560)를 매개로 하나의 회로로 연결되어 있을 수 있으며, 두 개의 닫힌 회로로 구성되는 것도 가능하다.
발전루프(540)는 회동홀(531)을 기준으로 각각 양측에 결합된 발전루프(540)의 발전코일(541)의 권취방향이 상호 반대방향일 수 있다. 운동패널(530)은 회전축(550)을 중심으로 회동하기 때문에 회동 시, 회전축(550) 양측의 발전루프(540)는 서로 다른 방향의 극성을 가지는 자성체에 인접하게 될 수 있다. 따라서, 발전루프(540)의 교류전력이 상쇄되지 않고 보강될 수 있도록, 발전코일(541)의 권취방향을 상호 다른 방향으로 형성하면 회전축(550) 양측의 발전루프(540)에서 발전되는 교류전력이 상호 보강되어 급전루프(560)로 출력될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수 개의 급전루프(560)를 형성하는 경우, 회전축(550)의 양측에 위치한 발전루프(540)가 서로 같은 방향으로 권취되어 있더라도, 일측 발전루프에서 나오는 음극 출력단자와 양극 출력단자가 나란하게 각 급전루프(560)로 연결될 때, 타측 발전루프에서 나오는 음극 출력단자와 양극 출력단자는 교차되어 각 급전루프(560)로 연결되어 교류 전력이 상호 보강되어 각 급전루프(560)로 출력될 수 있다.
도 7의 실시 예와 같이, 복수 개의 급전루프(560)가 회동홀에 구비되어 있을 때, 운동 패널(530)이 회동할 시에 급전루프(560) 내부로 유도되는 자기장의 방향이 회전축에 대하여 같은 방향이 되도록 급전코일을 권취하여, 회전축 내부에 유도되는 자성을 극대화할 수 있다. 급전루프(560)가 복수 개일 때, 집전루프(570)도 복수로 구비되어서, 각각의 급전루프(560)와 소정간격을 형성하고 회전축(550)에 권취되어 형성되거나 복수 개의 급전루프(560) 사이에 하나로 구비될 수 있다. 집전루프(570)는 일 실시예와 비교하여 그 개수만이 다를 뿐 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로, 설명을 생략한다.
다만, 도 7 및 도 8의 실시 예에서는 급전루프(560)와 집전루프(570)를 구비하여 전력을 전송하는 구성이 개시되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 일 실시 예와 같이 회전축(150)이 원통형으로 형성되고 연통홀(151)을 구비하여, 발전코일(541)이 회전축(550)을 관통하여 인출되는 것도 가능할 수 있다.
한편, 진동형 발전기(50)는 탄성부재(160), 마찰감쇠부재(270), 통기홀(133)을 더 포함할 수 있으며, 이에 대한 설명은 상술한 실시 예들과 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다.
이하에서는 도 9를 참조하여, 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기(60)에 대해 설명한다. 도 9의 실시 예에 따른 진동형 발전기(60)는 도 7 내지 도 8의 실시예의 진동형 발전기(50)와 비교하여 운동패널(630)의 구조에 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 운동패널(630)은 개구부(633) 및 신축성패널(634)을 더 포함할 수 있다.
개구부(633)는 고정패널(510)과 마주하는 면에 복수 개가 관통 형성된다. 예를 들어, 개구부(633)는 사각형의 단면으로 고정패널(510)과 마주하는 면에 관통 형성될 수 있다. 개구부(633)는 운동패널(630)의 고정패널(510)과 마주하는 면의 모서리로부터 사각형의 단면으로 관통 형성된다. 운동패널(630)은 개구부(633)로 인해 "+"자 형상의 단면을 가지는 평판 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시에 불과할 뿐, 개구부(633)는 신축성패널(634)을 구비하기 위한 모든 형상이 가능할 수 있다.
신축성패널(634)은 복수로 구비되어 복수의 개구부(633)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 신축성패널(634)은 복수의 개구부(633)와 동일한 형상을 가지는 평판형상일 수 있다.
운동패널(630)은 신축성패널(634)의 결합면(635)이 완만한 곡선을 가지는 면으로 형성되어서 유체 흐름에 따른 저항을 줄일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 신축성패널(634)이 운동패널(630)과 결합면(635)을 곡선으로 감싸도록 형성되어서 바람의 저항을 줄이는 것도 가능하다. 상술한 도 9의 운동패널(630)은 상술한 진동형발전기(10, 20, 30, 40)의 운동패널(130, 230)에도 응용이 가능하다.
이하에서는 도 10을 참조하여, 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기(70)에 대해 설명한다. 도 10의 실시 예에 따른 진동형 발전기(70)는 도 9의 실시예와 비교하여 개구부(733) 및 신축성패널(734)의 구성에 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 개구부(733)는 고정패널(510)과 마주하는 면에 복수 개가 관통 형성된다. 예를 들어, 개구부(733)는 사각형의 단면으로 고정패널(510)과 마주하는 면에 관통 형성될 수 있다. 개구부(733)는 운동패널(730)의 고정패널(510)과 마주하는 면에 모서리와 소정간격을 형성하고 사각형의 단면으로 관통 형성된다. 운동패널(730)은 개구부(733)로 인해 "田"자 형상의 단면을 가지는 평판 형상일 수 있다. 다만 이는 예시에 불과할 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 신축성 패널을 포함하기 위한 모든 형상이 가능할 수 있다.
신축성패널(734)은 복수로 구비되어 복수의 개구부(733)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 신축성패널(734)은 복수의 개구부(733)와 동일한 형상을 가지는 평판형상일 수 있다. 신축성패널(734)은 신축성을 가지는 OHP 필름 등일 수 있다. 또한, 신축성패널(734)은 일정량의 공기압에 의해 파손되지 않을 정도의 내구성을 가진 모든 수단이 가능하다.
진동형 발전기(60,70)는 신축성패널(734)이 운동패널(730)의 일정부분을 대체하여, 운동패널(730) 자체가 좀더 가벼워지고, 운동패널(730)의 양 면 사이의 압력차에 더 민감해지게 되어 발전 효율이 향상될 수 있다.
다만, 신축성패널(734)의 형태는 실시 예에 한정되지 않으며, 압력차를 민감하게 하는 모든 형태가 가능할 수 있다. 상술한 도 10의 운동패널(730)도 상술한 진동형발전기(10, 20, 30, 40)의 운동패널(130, 230)에 응용이 가능하다.
이하에서는 도 11 내지 도 13을 참조하여 다른 실시예에 따른 진동형 발전기(80)에 대해 설명한다. 도 11 내지 도 13의 실시예의 진동형 발전기(80)는 도 7 내지 도 8의 실시예와 비교하여, 날개부(820)가 더 형성되는 점에 있어서 차이가 있으므로, 차이점을 위주로 설명하고, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 12는 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 13은 다른 실시 예에 따른 진동형 발전기의 운동패널을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 진동형 발전기(80)는 발전기 하우징(810), 고정패널(510), 자성체(520), 운동패널(530), 발전루프(540), 회전축(550), 급전루프(560), 집전루프(570), 부양날개(820), 날개루프(830), 및 부양루프(840)를 포함한다.
발전기 하우징(810)은 고정패널(510)의 상측에 위치하는 천장부(811) 및 고정패널(510)의 하측에 위치하는 바닥부(812)를 구비하여 내부에 수용공간을 형성한다.
고정패널(510)은 천장부(811) 및 바닥부(812)를 연결하는 측벽형태로 구비될 수 있다.
자성체(520)는 도 7 내지 도 8의 실시 예에서와 같이 고정패널(510)에 구비된다. 또한, 자성체(520)는 천장부(811) 또는 바닥부(812)에 더 구비된다. 예를 들어, 자성체(520)는 후술하는 날개루프(830)와 대응되는 위치의 천장부(811)에 한 쌍으로 더 구비될 수 있다. 자성체(520)는 고정패널(510)의 길이방향과 동일한 길이방향 혹은 그와 수직한 방향으로 일렬로 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 자성체(520)는 바닥부(812)에 구비되는 것도 가능하며, 천장부(811)와 바닥부(812) 모두에 구비될 수 있다. 또한, 자성체(520)는 날개루프(830)의 최대 회동반경에 대응되는 위치에 각각 구비되어 복수 쌍으로 구비되는 것도 가능하다.
운동패널(530)은 천장부(811) 및 바닥부(812)와 소정간격 이격되는 크기로 형성되어서 회동 시, 상면과 저면이 천장부(811) 및 바닥부(812)와 맞닿지 않는 크기일 수 있다.
발전루프(540)는 도 7 내지 도 8의 실시예와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다.
회전축(550)은 일단이 천장부(811)와 결합되고 타단이 바닥부(812)와 결합된다. 회전축(550)은 천장부(811)와 바닥부(812)와 결합되어 고정되며, 회전축(550)을 기준으로 운동패널(530)은 회전이 가능할 수 있다. 회전축(550)은 외주면에 회전홈(552)이 형성되고, 회동홀(531)은 내주면에 돌출부(532)가 형성되어 회전홈(552)에 돌출부(532)가 삽입되어 결합된다. 이와 반대로, 회전축(550)의 외주면에 돌출부가 형성되고, 회동홀(531)의 내주면에 회전홈이 형성되고, 회전홈에 돌출부가 삽입되어 결합되는 것도 가능하다.
급전루프(560) 및 집전루프(570)는 도 7 내지 도 8의 실시예와 비교하여 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다.
부양날개(820)는 운동패널(530)의 적어도 하나 이상의 고정패널(510)과 마주보는 면 및 대향되는 면에 돌출되어 구비된다. 예를 들어, 부양날개(820)는 운동패널(530)의 양측면에 하나의 쌍으로 구비된다. 한 쌍의 부양날개(820)는 회전축(550)을 기준으로 원형을 형성하도록 구비될 수 있다. 이 때, 도 11과 같이 정면에서 바라보았을 때, 부양날개(820)는 상측 절반의 곡률이 조금 더 작게 오목하거나, 더 크게 볼록하게 형성되어 날개 밑을 지나가는 공기의 압력이 높아지게 하여, 운동패널(530)을 부양하게 할 수 있다.
부양날개(820)는 회전축(550)을 중심으로 점차 두께가 감소하는 형상일 수 있다. 부양날개(820)는 유체의 흐름에 의해 운동패널(530)을 상측으로 상승시킬 수 있다. 부양날개(820)는 회전홈(552)에 삽입된 돌출부(532)를 소정간격 상승시켜 회전홈(552)과 돌출부(532)의 마찰을 감소시킬 수 있다. 부양날개(820)는 날개루프(830)가 형성되어 기전력을 추가적으로 생성할 수 있다.
도 11 내지 도 13의 실시예에서는 부양날개(820)가 하나의 쌍으로 구비되는 것을 도시하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 부양날개(820)는 회전축(550)을 중심으로 복수의 쌍이 운동패널(530)의 길이방향으로 균등한 이격거리를 가지면 대칭되도록 배치되는 것도 가능할 수 있다. 또한, 부양날개(820)는 운동패널(530)의 상측에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발생하는 양력을 고려하여 적절한 위치에 구비될 수 있다.
또한, 도 11 내지 13에서 명시한 부양날개(820)는 도 1 내지 6에 도시된 운동 패널(130)에도 형성되는 것이 가능하여 회동 시, 운동 패널(530)을 부양하여, 회전축(550)과 회동홀(531)의 오목부(552) 및 돌출부(532) 사이에 작용하는 마찰력을 줄일 수 있다.
날개루프(830)는 날개코일(831)이 권취된 폐루프 형상으로 부양날개(820)에 적어도 하나 이상이 구비될 수 있다. 예를 들어, 날개루프(830)는 회전축(550)을 기준으로 양측으로 대칭되게 구비될 수 있으며, 운동패널(530)의 길이방향에 일렬로 배치되거나 그에 대각선 방향 혹은 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 날개루프(830)는 운동패널(530)의 회동 시 천장부(811) 또는 바닥부(812)의 자성체에서 발산되는 자속밀도로 인해 기전력을 발생시킬 수 있다.
부양루프(840)는 날개루프(830)의 시작점과 끝지점에서 각각 인출되는 날개코일(831)이 회동홀(531)에 권취되어 형성할 수 있다. 부양루프(840)는 날개루프(830)에서 생성되는 기전력에 의해 자속밀도가 형성된다. 부양루프(840)는 도 5, 도 7 내지 8, 도 11 내지 13의 실시 예의 급전루프(310, 560)와 동일한 역할을 할 수 있다.
또한, 진동형 발전기(80)는 부양집전루프(850)를 더 포함할 수 있다.
부양집전루프(850)는 부양집전코일(851)이 회전축(550)에 권취되어 형성되고, 부양루프(840)의 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 부양집전루프(850)의 시작점 및 끝점으로부터 인출되는 부양집전코일(851)은 회전축(550)의 외부로 인출되거나 또는 회전축(550)의 내부로 삽입되어 회전축(550)의 일단 또는 타단 방향으로 인출되어 발전회로(2)를 통해 전자장치(E)와 연결될 수 있다.
또한, 부양집전루프(850)가 구비되지 않는 경우, 하나 이상의 집전루프(570)가 회전축의 양 측 끝 단이 아니라, 하나 이상의 급전 루프(560)와 부양루프(840) 사이에 위치하여, 급전 루프(560)와 부양루프(840)로부터 나오는 전력을 동시에 무선 수신하게 할 수도 있으며, 이 때, 집전루프(570) 내부로 형성되는 자기장의 방향이 서로 보강 될 수 있도록 급전 루프(560), 부양루프(840), 발전루프(540), 날개루프(830)의 코일의 권취방향을 조절하는 것이 바람직하다.
여기서, 회동홀(531)은 내부에 코어부(533)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 코어부(533)는 회동홀(531)의 내측에 삽입 결합되는 링 형상 또는 호를 가지는 판형상일 수 있다. 코어부(533)는 부양루프(840)의 내측에 위치하도록 결합된다. 여기서, 코어부(533)는 고투자율의 물질로 형성되어서, 부양루프(840)에 기전력이 발생하면 자성을 띄게 된다.
이 때, 코어부(533)는 급전루프(560)에 기전력이 발생할 때 회전축(550)에 형성되는 자극의 방향과 같은 방향의 자극이 형성되도록 상기 부양루프(840)가 권취된다.. 코어부(533)는 운동패널(530)의 회동 시에 회전축(550)과 같은 방향의 극성을 가져 회전축(550)과 회동홀(531)이 접촉하지 않도록 밀어낸다. 또한, 부양날개(820)로 인해 회전홈(552)의 돌출부(532)가 상승하게 되어, 회전축(550)과 회동홀(531)은 운동패널(530)의 회전 시, 마찰이 발생하지 않을 수 있다. 코어부(533) 및 부양날개(820)는 회전홈(552)과 돌출부(532)가 직접적인 마찰이 없도록 하여, 발전효율을 증가시킬 수 있다. 코어부(533)는 회전축(550)과 물리적으로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상술한 도 7 내지 도 8의 진동형 발전기(50)와 같이 복수 개의 급전루프(560)가 있으면, 하나의 급전루프(560)의 내측에 코어부(533)가 형성될 때, 다른 급전루프(560)가 상기 코어부(533)와 이격된 곳의 회동홀(531)을 따라 형성되어 운동패널(530)의 회동 시, 회전축(550)과 코어부(533)가 같은 방향의 극성을 가져 서로 접촉하지 않게 밀어내도록 응용할 수 있다.
부양날개(820)로도 마찰 감소효과가 가능하나 코어부(533)를 더 포함함으로써, 돌출부(532)와 회전홈(552)의 마찰을 더 감소시킬 수 있다.
진동형 발전기(80)는 탄성부재(160), 마찰감쇠부재(270) 및 통기홀(133)이 더 구비될 수 있으며, 상술한 실시 예들과 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다.
각각의 실시 예에 따른 진동형 발전기(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80)는 상호 개별적인 실시 예로 구성되는 것도 가능하며, 각각의 실시 예에 따른 진동형 발전기(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80)가 조합되어 구성되는 것도 가능하다.
이하에서는 도 14를 참조하여 진동형 발전장치(1)에 대해 설명한다.
도 14는 실시 예에 따른 진동형 발전장치를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 14를 참조하면, 진동형 발전장치(1)는 진동형 발전기(10) 및 하우징(90)을 포함한다.
진동형 발전기(10)는 일 실시 예의 진동형 발전기(10)와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 진동형 발전기는 일 실시 예, 도 4의 실시 예, 도 5의 실시 예, 도 6의 실시 예, 도 7 내지 도 8의 실시 예, 도 9의 실시 예, 도 10의 실시예, 도 11 내지 도 13의 실시예에 따른 진동형 발전기(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80) 중 어느 하나와 동일한 구성요소 또는 이들의 조합된 진동형 발전기의 구성요소를 포함할 수 있다. 이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 일 실시 예에 따른 진동형 발전기(10)를 예를 들어 설명하되, 이에 한정지는 않는다.
복수의 발전기(10)는 하우징(90)의 내부에 결합된다. 복수의 발전기(10)는 고정패널(110)과 운동패널(130)이 각각 교번적으로 동일 간격 혹은 다양한 서로 다른 간격으로 배치되도록 열을 형성하며 결합될 수 있다. 또한, 복수의 발전기(10)는 고정패널(110)의 길이방향으로 복수의 행으로 배치될 수 있다. 이 경우, 전방과 후방에 위치한 복수의 발전기(10)는 동일한 열로 배치되거나 상호 어긋나게 배치될 수 있다. 복수의 발전기(10)는 상하방향으로 복수의 층을 이루며 배치되는 것도 가능하다. 다시 말하면, 복수의 발전기(10)는 소형으로 제조가 가능하여, 하우징(90) 내부에, 복수의 행과 열 및 층을 형성하며 결합되어 복수의 발전기(10)가 유체의 흐름으로부터 동시에 발전하는 것이 가능하다.
복수의 발전기(10)의 발전루프(140) 또는 집전루프(320)의 코일들은 발전기의 회전축(150), 고정패널(110), 각 층의 벽 및 하우징(90) 벽 외부 혹은 그 내부를 따라 빠져 나올 수 있다.
하우징(90)은 하우징 몸체(910) 및 진동흡수부재(920)를 포함한다.
하우징 몸체(910)는 유체가 유입되는 일면과 대향되는 타면이 개구된 형상일 수 있다. 예를 들어, 하우징 몸체(910)는 유체가 유입되는 일면과 대향되는 타면이 관통되어 개구된 직육면체 형상일 수 있다.
진동흡수부재(920)는 하우징 몸체(910)의 외부면에 배치된다. 예를 들어, 진동흡수부재(920)는 하우징 몸체(910)의 외부 저면에 배치된다. 진동흡수부재(920)는 탄성재질로 형성되어서, 진동이 전달되는 것을 방지한다.
다만, 진동흡수부재(920)는 하우징 몸체(910)의 외부 저면에 배치되는 것에 한정되지 않으며, 하우징 몸체(910)의 유체 입구와 유체 출구를 제외한 모든 면에 배치되는 것도 가능하다.
여기서, 하우징 몸체(910)의 외부면에는 복수의 돌출기둥(911)이 돌출 형성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 돌출기둥(911)은 하우징 몸체(910)의 외부 저면에서 돌출 형성될 수 있다. 복수의 돌출기둥(911)은 발전장치(1)를 지지한다. 돌출기둥(911)은 원기둥인 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않으며 하우징 몸체(910)를 지지할 수 있는 모든 형상이 가능하다.
진동흡수부재(920)는 하우징 몸체(910)와 맞닿는 면에 오목하게 형성되어, 복수의 돌출기둥(911)이 결합되는 복수의 지지부(921)를 포함한다. 예를 들어, 복수의 지지부(921)는 복수의 돌출기둥(911)의 단면과 대응되는 형상으로 구비되어서 각 돌출기둥(911)으로 전달되는 진동을 흡수한다.
도 15는 실시 예에 따른 진동형 발전장치의 돌출기둥을 나타내는 단면도이다.
도 15를 참조하면, 돌출기둥(911)은 상부기둥(911a), 하부기둥(911b), 완충부(911c) 및 스프링(911d)을 구비할 수 있다.
상부기둥(911a) 및 하부기둥(911b)은 원판형상으로 형성될 수 있다. 상부기둥(911a) 및 하부기둥(911b)은 소정간격 이격되어 배치된다.
완충부(911c)는 댐퍼일 수 있으며, 스프링(911d)과 함께 상부기둥(911a) 및 하부기둥(911b) 사이에 배치되어서 돌출기둥(911)으로 진동이 전달되는 것을 방지한다. 또한, 완충부(911c) 및 스프링(911d)은 발전장치(1)가 자동차(V)에 배치되었을 때, 자동차(V)의 회전 시, 하우징(90)의 관성으로 인해 돌출기둥(911)에 발생하는 전단응력을 감소시킬 수 있다.
완충부(911c) 및 스프링(911d)은 각각 개별적으로 구비될 수 있으며 일체형으로 구비되는 것도 가능할 수 있다. 완충부(911c) 및 스프링(911d)은 완충작용을 할 수 있는 모든 수단이 가능할 수 있으며, 이에 대한 설명은 공지된 구성이므로 생략한다.
도 16은 일 실시예에 따른 발전장치의 회로도이고, 도 17은 다른 실시예에 따른 발전장치의 회로도이다.
도 16을 참조하면, 각각의 진동형 발전기(10)에서 발전된 전류는 교류이다. 생성된 교류전류를 통해 배터리 등의 전자장치(E)에 쓰이기 위해서는 전류를 직류로 바꿔야할 필요성이 있다.
따라서, 발전장치(1)의 발전회로(2)는 변압기(21), 정류기(22), 평활기(23)를 포함하여 구성된다.
변압기(21)는 각각의 발전기(10)에서 나온 교류전류가 유입되어 교류전압을 사용용도에 맞춤 교류전압으로 변환시킨다. 변압기(21)의 1차권선에 전압이 인가되면 전류의 방향이 계속 바뀌는 교류의 특성 때문에 2차 권선에 자력의 영향이 미치고 2차권선의 양단에 전압이 인가되어 전류가 흐르게 된다. 이때, 1차 권선 및 2차 권선의 권선수를 다르게 하여서 사용용도에 맞춘 높거나 낮은 전압으로 2차권선에 전압을 인가할 수 있다.
정류기(22)는 교류전력에서 진류전력을 얻기 위해 정류작용을 한다. 정류기(22)는 한방향으로만 전류를 통과시킬 수 있다. 예를 들어, 정류기(22)는 4개의 다이오드를 브릿지 모양을 접속하여 브리지 정류회로로 구성할 수 있다. 하지만 이에 한정 되는 것은 아니며, 정류기(22)는 반파정류회로, 전파정류회로 혹은 그 조합으로 구성되는 것도 가능하다.
평활기(23)는 커패시터나 인덕터 커패시터를 조합해서 로우패스 필터 형태로 저합할 수 있다. 평활회로는 리플 전압을 부드럽게 바꾸어 최종적으로 진류 전압을 사용할 수 있게 한다.
도 16에 도시된 바와 같이 각각의 진동형 발전기(10)는 개별적으로 회로와 연결되어 각각에서 발전되는 교류를 직류로 바꿔 전류를 통합하여 하나의 전자장치에 공급하는 것이 가능하다. 하지만, 이에 한정 되는 것은 아니며, 도 17에 도시된 바와 같이 각각의 발전기(10)는 개별적으로 회로와 연결되어 각각의 발전기(10)에서 발전되는 교류를 직류로 바꿔 개별적으로 전자장치(E)에 통합하여 공급하는 것도 가능할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 발전장치를 구비하는 전기자동차를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 18을 참조하면, 전기자동차(V)는 공기통로(V1)를 형성하고, 공기통로(V1)에 발전장치(1)를 구비할 수 있다.
공기통로(V1)는 전기자동차(V)의 전방과 후방을 관통하도록 형성될 수 있다. 공기통로(V1)는 전기자동차(V)에 구비된 배터리(B) 및 모터(M)와 인접하여 형성될 수 있다. 공기통로(V1)는 전기자동차(V)가 이동할 때 유체가 이동하는 통로일 수 있다. 공기통로(V1)는 전기자동차(V)가 이동할 때, 유체의 흐름으로 인해 배터리(B) 및 모터(M)를 냉각시킬 수 있다. 다만, 자동차의 동력이 전력인 전기자동차에 한정되지 않으며, 이 경우 배터리(B) 및 모터(M) 외에 엔진을 냉각시킬 수 있으며, 발전된 전기는 자동차의 다른 전자 장치로 배전될 수 있다. 이러한 온도 차이를 형성하는 것은 다른 열전 소자를 사용할 때 그 효과를 증대하여 또 다른 에너지 하베스팅을 실현하는데에 도움이 될 수 있다. 공기통로(V1)에는 발전장치(1)가 배치될 수 있다. 공기통로(V1)는 입구와 출구에 이물질이 유입되지 않도록 그릴 등의 필터가 결합될 수 있다.
공기통로(V1)의 출구는 소정기울기를 가지는 경사부(V2)가 형성될 수 있다. 경사부(V2)는 출구방향으로 갈수록 상향경사를 가질 수 있다. 경사부(V2)는 자동차(V)의 후면에 다운포스를 형성할 수 있다.
또한, 전기자동차(V)는 차체의 하부에 돌출부(V3)를 형성하여 다운포스를 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 전기자동차(V)의 차체 하부에 타이어와 대응되는 부분에 곡면을 가지는 돌출부(V3)를 형성하여 차체 하부에 흐르는 공기가 공기통로(V1)를 흐르는 공기보다 빠른 속도로 이동하게 되고 이에 따라 차체는 다운포스를 가질 수 있다. 또한, 돌출부(V3)는 후방방향으로 완만한 곡선으로 형성되어서 와류가 생성되는 것을 억제할 수 있다.
발전장치(1)는 도 14 내지 도 17의 실시 예의 발전장치와 동일한 구성요소를 포함하고 있으므로 설명을 생략한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발전장치(1)는 하우징(90)이 구비되지 않고, 복수의 발전기(10)가 차체에 직접적으로 결합되는 것도 가능할 수 있다.
발전장치(1)는 각각의 발전기(10)가 발전회로(2)를 통해 배터리(B)와 연결되어서 전기자동차(V)의 주행 시에 배터리(B)에 전력을 충전하는 것이 가능하다. 발전장치(1)는 유체의 흐름을 방해하지 않는 구조여서 유체의 흐름에 의한 저항을 적게 받으며, 주행 중에 발전이 가능하여 배터리(B)를 충전하여 전기자동차(V)가 더 오랜 시간 주행할 수 있다.
실시 예들에 따르면, 구조가 간단하며 소형화가 용이하여, 제조비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 풍력, 조력 등과 같이 자연적인 유체의 흐름이 발생하는 장소나 자동차, 지하철과 같이 인위적인 유체의 흐름을 발생시킬 수 있는 장소에 제약없이 설치될 수 있다.
또한, 발전 방식이 단순하여 발전기 작동을 위한 임계 풍속과 유속 등이 상대적으로 낮아 적은 유체의 흐름으로도 전기 생산이 가능하고, 높은 유속에서도 오작동 없이 전기 생산이 가능하다.
또한, 유체의 흐름에 따라 운동패널이 진동할 때, 코일에 발생하는 응력을 감소시키고, 각각의 구성 요소 사이의 마찰을 감소시켜 발전기의 수명을 증가시키고 발전 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 대용량의 발전이 가능하여 자동차, 지하철 등의 운송수단의 운동시 낭비되는 에너지를 활용할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나 이상의 고정패널;
    상기 적어도 하나 이상의 고정패널에 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체;
    일면에 회동홀이 관통 형성되고, 상기 적어도 하나 이상의 고정패널과 소정간격 이격되어 배치되는 운동패널;
    상기 운동패널에 결합되되, 상기 고정패널의 상기 적어도 하나 이상의 자성체와 대응되는 위치에 결합되고, 발전코일이 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 발전루프; 및
    상기 회동홀을 기준으로 상기 운동패널이 회동하도록, 상기 회동홀에 배치되는 내부가 비어있는 형상의 회전축;
    을 포함하고,
    상기 발전코일은,
    상기 적어도 하나 이상의 발전루프의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되어, 상기 회전축의 외주면을 관통하여, 상기 회전축의 일단 또는 양단으로 인출되는 진동형 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은,
    원통 형상인 진동형 발전기.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전축 또는 상기 회동홀은,
    상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 오목하게 형성되는 회전홈; 및
    상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 돌출 형성되고, 상기 회전홈에 삽입 배치되는 돌출부;
    를 포함하는 진동형 발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전축과 회동홀 사이에 결합되는 마찰감쇠부재;
    를 더 포함하는 진동형 발전기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마찰감쇠부재는,
    상기 회전축의 외주면 또는 회동홀의 내주면에 삽입되어 결합되고, 내부에 오목부를 가지는 암자성체;
    상기 암자성체의 위치에 대응되는 상기 회전축의 외주면 또는 상기 회동홀의 내주면에 돌출되어 결합되고, 상기 오목부에 삽입 배치되는 수자성체;
    를 포함하고,
    상기 암자성체와 상기 수자성체는 상호 대응되는 면에 동일한 극성을 가지는 진동형 발전기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회동홀은 상기 운동패널의 중심에 형성되고,
    상기 발전루프는 상기 회동홀을 기준으로 각각 양측에 결합되는 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비되고,
    상기 자성체는 각각 상기 발전루프와 대응되는 위치에 결합되어 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비되는 진동형 발전기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 쌍의 발전루프는,
    상기 회동홀을 기준으로 각각 양측에 결합된 발전루프의 발전코일의 권취방향이 상호 반대방향인 진동형 발전기.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 운동패널은,
    상기 고정패널과 마주하는 면에 관통 형성되는 복수의 개구부; 및
    상기 복수의 개구부에 결합되는 복수의 신축성패널;
    을 더 포함하는 진동형 발전기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 운동패널은,
    유체가 유입되는 면으로부터 수직한 면 방향으로 기울기를 가지며 관통 형성되는 복수의 통기홀;
    을 구비하는 진동형 발전기.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 고정패널은,
    상기 운동패널이 회동하여 접촉되는 부분에 구비되는 압전소자;
    를 더 포함하는 진동형 발전기.
  18. 유체가 유입되는 면과 대향되는 면이 개구된 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 결합되는 복수의 진동형 발전기;
    를 포함하고,
    상기 복수의 진동형 발전기는,
    상기 하우징에 격벽 형태로 배치되는 고정패널;
    상기 고정패널에 구비되는 적어도 하나 이상의 자성체;
    일면에 관통 형성되는 회동홀이 형성되고, 상기 고정패널과 소정 간격 이격되어 배치되는 운동패널;
    상기 운동패널에 결합되되, 상기 고정패널의 상기 적어도 하나 이상의 자성체와 대응되는 위치에 결합되고, 발전코일이 권취되어 형성되는 적어도 하나 이상의 발전루프; 및
    상기 회동홀을 기준으로 상기 운동패널이 회동하도록, 상기 회동홀에 배치되고, 내부가 비어있는 형상의 회전축;
    을 포함하고,
    상기 발전코일은,
    상기 적어도 하나 이상의 발전루프의 시작지점과 끝지점으로부터 각각 인출되어, 상기 회전축의 외주면을 관통하여, 상기 회전축의 일단 또는 양단으로 인출되는 진동형 발전장치.
  19. 제18항에 있어서,
    하우징은,
    하우징 몸체; 및
    상기 하우징 몸체의 외부면에 배치되어, 복수의 진동형 발전기의 진동을 흡수하는 진동흡수부재;
    를 더 포함하는 진동형 발전장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 하우징 몸체는,
    상기 하우징 몸체의 외부면에 돌출 형성되는 복수의 돌출기둥;
    을 포함하고,
    상기 진동흡수부재는,
    상기 하우징과 맞닿는 면에 형성되어, 상기 복수의 돌출기둥이 삽입 결합되는 복수의 지지부;
    를 포함하는 진동형 발전장치.
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