KR102642631B1 - Triboelectric Nanogenerator with Staggered Electrodes - Google Patents

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Abstract

엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기는 상부 전극 및 하부 전극 간에 이동전하를 발생시키는 움직이는 유전층, 상기 움직이는 유전층 상부 및 하부에 각각 배치되는 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층, 상기 제1 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층 상에 배치되는 상부 전극, 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층 상에 배치되는 하부 전극을 포함하고, 상기 상부 전극은 상기 제1 고정된 유전층의 일측에 배치되고, 상기 하부 전극은 상기 상부 전극이 배치되지 않은 다른 측의 상기 제2 고정된 유전층 상에 배치되어 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는다. A triboelectric generator comprising a staggered electrode arrangement structure is presented. A triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure proposed in the present invention includes a moving dielectric layer that generates moving charges between an upper electrode and a lower electrode, a first fixed dielectric layer and a second fixed dielectric layer respectively disposed above and below the moving dielectric layer. A dielectric layer, an upper electrode disposed on the first fixed dielectric layer opposite the contact surface between the first fixed dielectric layer and the moving dielectric layer, on a second fixed dielectric layer opposite the contact surface between the second fixed dielectric layer and the moving dielectric layer and a lower electrode disposed on the first fixed dielectric layer, wherein the upper electrode is disposed on one side of the first fixed dielectric layer, and the lower electrode is disposed on the second fixed dielectric layer on the other side where the upper electrode is not disposed, so as to be staggered. It has a parallel electrode arrangement structure.

Description

엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기{Triboelectric Nanogenerator with Staggered Electrodes}Triboelectric Nanogenerator with Staggered Electrodes}

본 발명은 마찰전기 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마찰전기 발전기의 공간 활용의 극대화와 성능향상을 동시에 달성할 수 있는 엇갈린 전극 배치 구조가 포함된 형태의 마찰전기 발전기 및 그 동작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a triboelectric generator, and more specifically, to a triboelectric generator with a staggered electrode arrangement structure that can simultaneously maximize space utilization and improve performance of the triboelectric generator and a method of operating the same. .

마찰대전 발전기(triboelectric generator)는 외부로부터의 진동 또는 압력에 의해, 서로 다른 유전체 사이의 계면에서의 마찰 또는 유전체와 금속 사이의 계면에서의 마찰이 발생하도록 하고, 이러한 마찰을 통해 유도된 전위차로부터 정전기 유도 현상이 일어나며 전하의 흐름 즉, 전류를 발생시키는 기술이다. 마찰대전 발전 기술은 기존의 압전 발전 기술 대비 수십 배 높은 출력 전압을 제공할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 비교적 가격이 낮은 알루미늄, 구리 등의 금속과 PVC, PTFE, PI 등과 같은 일반적인 유전체를 사용함으로 제작에 필요한 비용이 상당히 낮은 장점이 있다.A triboelectric generator generates friction at the interface between different dielectrics or friction at the interface between a dielectric and a metal by external vibration or pressure, and generates static electricity from the potential difference induced through this friction. This is a technology that creates an induction phenomenon and generates a flow of charge, that is, a current. Triboelectric power generation technology is known to be able to provide output voltages dozens of times higher than existing piezoelectric power generation technology, and is easy to manufacture by using relatively inexpensive metals such as aluminum and copper and common dielectrics such as PVC, PTFE, and PI. It has the advantage of requiring significantly lower costs.

마찰전기 발전기에서 접촉면의 면적에 따라 발생하는 마찰대전 전하 밀도가 달라지며 출력 전압, 전류에 영향을 미친다. 또한, 전극 배치 구조에 따라 결정되는 전기용량(Capacitance)은 전하 밀도와 출력 전압에 밀접한 관련이 있다. 전하 밀도가 동일할 때, 전기용량이 낮을수록 출력 전압은 증가한다. 이에 따라, 전극의 배치 구조에 따라 접촉면적을 증가시켜 높은 전하 밀도를 형성할 수 있고 전기용량을 낮추어 높은 출력 전압을 확보하기 위한 방안을 필요로 한다. In a triboelectric generator, the triboelectric charge density generated varies depending on the area of the contact surface and affects the output voltage and current. Additionally, capacitance, which is determined depending on the electrode arrangement structure, is closely related to charge density and output voltage. When the charge density is the same, the lower the capacitance, the higher the output voltage. Accordingly, a method is needed to form a high charge density by increasing the contact area according to the arrangement structure of the electrode and to secure a high output voltage by lowering the electric capacitance.

한국 등록특허 제10-2018-0058065호(2018.05.31)Korean Patent No. 10-2018-0058065 (2018.05.31)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전극을 엇갈린(Staggered) 구조로 배치하여 접촉면적을 증가시켜 높은 전하 밀도를 형성할 수 있고 전기용량을 낮추어 높은 출력 전압을 확보할 수 있는 마찰전기 발전기 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a triboelectric generator that can form a high charge density by increasing the contact area by arranging electrodes in a staggered structure and secure a high output voltage by lowering the electric capacitance, and a method of operating the same. is to provide.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기는 상부 전극 및 하부 전극 간에 이동전하를 발생시키는 움직이는 유전층, 상기 움직이는 유전층 상부 및 하부에 각각 배치되는 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층, 상기 제1 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층 상에 배치되는 상부 전극, 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층 상에 배치되는 하부 전극을 포함하고, 상기 상부 전극은 상기 제1 고정된 유전층의 일측에 배치되고, 상기 하부 전극은 상기 상부 전극이 배치되지 않은 다른 측의 상기 제2 고정된 유전층 상에 배치되어 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는다. In one aspect, the triboelectric generator including the staggered electrode arrangement structure proposed in the present invention includes a moving dielectric layer that generates moving charges between an upper electrode and a lower electrode, and a first fixed dielectric layer disposed above and below the moving dielectric layer, respectively. and a second fixed dielectric layer, an upper electrode disposed on the first fixed dielectric layer opposite the contact surface between the first fixed dielectric layer and the moving dielectric layer, and a second fixed dielectric layer on the opposite side of the contact surface between the second fixed dielectric layer and the moving dielectric layer. 2 a lower electrode disposed on a fixed dielectric layer, wherein the upper electrode is disposed on one side of the first fixed dielectric layer, and the lower electrode is disposed on the second fixed dielectric layer on the other side where the upper electrode is not disposed. It has a staggered parallel electrode arrangement structure.

상기 움직이는 유전층은 상기 상부 전극 및 하부 전극 사이를 이동함으로써 상기 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층과 접촉하는 두 개의 면에서 마찰전기를 발생시킨다. The moving dielectric layer moves between the upper and lower electrodes to generate triboelectricity on two surfaces in contact with the first fixed dielectric layer and the second fixed dielectric layer.

상기 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면에서 수평 방향의 직선운동으로 구동된다. It is driven in a horizontal linear motion at a contact surface between the first fixed dielectric layer, the second fixed dielectric layer, and the moving dielectric layer.

상기 상부 전극 및 하부 전극은 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 상기 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면적을 증가시켜 전하 밀도를 증가시킨다. The upper electrode and the lower electrode have a staggered parallel electrode arrangement structure to increase the contact area between the first fixed dielectric layer, the second fixed dielectric layer, and the moving dielectric layer, thereby increasing charge density.

상기 상부 전극 및 하부 전극은 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 전기용량(Capacitance)을 감소시켜 출력 전압을 증가시킨다. The upper and lower electrodes have a staggered parallel electrode arrangement structure, thereby reducing capacitance and increasing output voltage.

엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상기 상부 전극 및 하부 전극은 전파정류기에 연결된다. The upper and lower electrodes having a staggered parallel electrode arrangement structure are connected to a full-wave rectifier.

상기 상부 전극 및 하부 전극을 통해 생성되는 교류 전기는 상기 전파정류기를 통해 정류되어 충전 커패시터 또는 배터리에 충전된다. The alternating current electricity generated through the upper and lower electrodes is rectified through the full-wave rectifier and charged in a charging capacitor or battery.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 회전형 마찰전기 발전기, 회전축을 기준으로 회전하며 복수의 상부전극 및 복수의 하부전극 간에 이동전하를 발생시키는 움직이는 유전층, 상기 움직이는 유전층 상부 및 하부에 각각 배치되고 동축을 갖는 원형의 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층, 상기 제1 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층 상에 배치되는 복수의 상부전극, 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층 상에 배치되는 복수의 하부전극을 포함하고, 상기 원형의 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층을 복수의 부채꼴 영역으로 분할하고, 상기 복수의 상부전극은 상기 제1 고정된 유전층의 분할된 복수의 부채꼴 영역에 번갈아가며 배치되고, 상기 복수의 하부전극은 상기 제2 고정된 유전층의 분할된 복수의 부채꼴 영역 중 상기 복수의 상부전극이 배치되지 않은 부채꼴 영역에 번갈아가며 배치되어 회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는다. In another aspect, a rotating triboelectric generator including a staggered electrode arrangement proposed in the present invention, a moving dielectric layer that rotates about a rotation axis and generates moving charges between a plurality of upper electrodes and a plurality of lower electrodes, A first fixed dielectric layer and a second fixed dielectric layer each disposed above and below the moving dielectric layer and having a coaxial shape, and disposed on the first fixed dielectric layer on the opposite side of the contact surface between the first fixed dielectric layer and the moving dielectric layer. A plurality of upper electrodes, a plurality of lower electrodes disposed on the second fixed dielectric layer on the opposite side of the contact surface between the second fixed dielectric layer and the moving dielectric layer, the circular first fixed dielectric layer and the second fixed dielectric layer. The dielectric layer is divided into a plurality of fan-shaped regions, the plurality of upper electrodes are alternately disposed in the plurality of divided fan-shaped regions of the first fixed dielectric layer, and the plurality of lower electrodes are divided into the plurality of divided fan-shaped regions of the second fixed dielectric layer. Among the plurality of fan-shaped regions, the plurality of upper electrodes are alternately disposed in fan-shaped regions where the plurality of upper electrodes are not disposed, resulting in a rotating staggered parallel electrode arrangement structure.

본 발명의 실시예들에 따른 마찰전기 발전기는 슬라이딩 형식의 새로운 전극 공간 배치를 통해 공간 활용성을 높여 마찰전기 발전기의 출력 성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 마찰전기 발전기는 전극을 엇갈린(Staggered) 구조로 배치하여 접촉면적을 증가시켜 높은 전하 밀도를 형성할 수 있고 전기용량을 낮추어 높은 출력 전압을 확보할 수 있다.The triboelectric generator according to embodiments of the present invention can improve the output performance of the triboelectric generator by increasing space utilization through a new sliding electrode space arrangement. The triboelectric generator according to embodiments of the present invention can form a high charge density by increasing the contact area by arranging the electrodes in a staggered structure and can secure a high output voltage by lowering the electric capacitance.

도 1은 종래기술에 따른 마찰전기 발전기의 전극 배치구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기의 구동원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 회전형 마찰전기 발전기를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 발전기와 정류 및 저장 회로를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the electrode arrangement structure of a triboelectric generator according to the prior art.
Figure 2 is a diagram showing a triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram for explaining the driving principle of a triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing a rotary triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing a triboelectric generator and a rectification and storage circuit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 종래기술에 따른 마찰전기 발전기의 전극 배치구조를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing the electrode arrangement structure of a triboelectric generator according to the prior art.

도 1(a)은 종래기술에 따른 슬라이딩 구조의 마찰전기 발전기를 나타내는 도면이다. 슬라이딩 구조의 마찰전기 발전기는 동일 평면에 두 개의 전극이 존재하고 그 사이에 절연 공간(g)이 있는 형태이다. Figure 1(a) is a diagram showing a triboelectric generator with a sliding structure according to the prior art. A triboelectric generator with a sliding structure has two electrodes on the same plane and an insulating space (g) between them.

예를 들어, 움직이는 유전층이 고정된 유전층 상에서 이동함에 따라 4Q의 이동전하가 전극 B에서 전극 A로 이동할 수 있다. 이러한 구조는 움직이는 유전층과 고정된 유전층의 접촉면인 한쪽 면에서만 마찰 대전이 일어나는 구조이다. For example, as the moving dielectric layer moves on the fixed dielectric layer, the mobile charge of 4Q can move from electrode B to electrode A. This structure is one in which frictional charging occurs only on one side, which is the contact surface between the moving dielectric layer and the fixed dielectric layer.

도 1(b)는 종래기술에 따른 병렬 전극을 갖는 슬라이딩 구조의 마찰전기 발전기를 나타내는 도면이다. 전극 A 및 전극 B는 각각 평행하게 배열된 한 쌍의 전극으로 구성되며, 이동 전하는 움직이는 유전체층이 전극 사이를 이동하며 움직이는 유전층과 고정된 유전층의 접촉면인 양면에서 마찰이 발생하기 때문에 도 1(a)의 슬라이딩 구조의 두 배인 8Q가 될 수 있다.Figure 1(b) is a diagram showing a triboelectric generator having a sliding structure with parallel electrodes according to the prior art. Electrode A and electrode B each consist of a pair of electrodes arranged in parallel, and the moving charge moves between the electrodes as the moving dielectric layer moves, and friction occurs on both sides, which are the contact surfaces between the moving dielectric layer and the fixed dielectric layer, as shown in Figure 1(a). It can be 8Q, which is twice the sliding structure of .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기를 나타내는 도면이다. Figure 2 is a diagram showing a triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention.

제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기는 상부 전극(211), 하부 전극(212), 움직이는 유전층(220), 제1 고정된 유전층(231) 및 제2 고정된 유전층(232)을 포함한다. The proposed triboelectric generator including the staggered electrode arrangement structure includes an upper electrode 211, a lower electrode 212, a moving dielectric layer 220, a first fixed dielectric layer 231, and a second fixed dielectric layer 232. do.

본 발명의 실시예에 따른 움직이는 유전층(220)은 상부 전극(211) 및 하부 전극(212) 간에 이동전하를 발생시킬 수 있다. The moving dielectric layer 220 according to an embodiment of the present invention can generate moving charges between the upper electrode 211 and the lower electrode 212.

본 발명의 실시예에 따른 제1 고정된 유전층(231) 및 제2 고정된 유전층(232)은 움직이는 유전층(220) 상부 및 하부에 각각 배치될 수 있다. The first fixed dielectric layer 231 and the second fixed dielectric layer 232 according to an embodiment of the present invention may be disposed above and below the movable dielectric layer 220, respectively.

본 발명의 실시예에 따른 상부 전극(211)은 제1 고정된 유전층(231)과 움직이는 유전층(220)과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층(231) 상에 배치될 수 있다. The upper electrode 211 according to an embodiment of the present invention may be disposed on the first fixed dielectric layer 231 on the opposite side of the contact surface between the first fixed dielectric layer 231 and the moving dielectric layer 220.

본 발명의 실시예에 따른 하부 전극(212)은 제2 고정된 유전층(232)과 움직이는 유전층(220)과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층(232) 상에 배치될 수 있다. The lower electrode 212 according to an embodiment of the present invention may be disposed on the second fixed dielectric layer 232 on the opposite side of the contact surface between the second fixed dielectric layer 232 and the moving dielectric layer 220.

본 발명의 실시예에 따르면, 상부 전극(211)은 제1 고정된 유전층(231)의 일측에 배치되고, 하부 전극(212)은 상부 전극(211)이 배치되지 않은 다른 측의 제2 고정된 유전층(232) 상에 배치되어 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the upper electrode 211 is disposed on one side of the first fixed dielectric layer 231, and the lower electrode 212 is disposed on the second fixed side on the other side where the upper electrode 211 is not disposed. It may be disposed on the dielectric layer 232 and have a staggered parallel electrode arrangement structure.

본 발명의 실시예에 따른 움직이는 유전층(220)은 상부 전극(211) 및 하부 전극(212) 사이를 이동함으로써 제1 고정된 유전층(231) 및 제2 고정된 유전층(232)과 접촉하는 두 개의 면에서 마찰전기를 발생시킨다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 발전기는 제1 고정된 유전층(231) 및 제2 고정된 유전층(232)과 움직이는 유전층(220)과의 접촉면에서 수평 방향의 직선운동으로 구동된다. The movable dielectric layer 220 according to an embodiment of the present invention moves between the upper electrode 211 and the lower electrode 212, thereby contacting the first fixed dielectric layer 231 and the second fixed dielectric layer 232. Generates triboelectricity on the surface. In other words, the triboelectric generator according to an embodiment of the present invention is driven in a horizontal linear motion at the contact surface between the first fixed dielectric layer 231 and the second fixed dielectric layer 232 and the moving dielectric layer 220. .

예를 들어, 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)은 서로 다른 평면에 배치되어 있으며, 움직이는 유전층(220)이 이동함에 따라 For example, the upper electrode 211 and the lower electrode 212 are arranged in different planes, and as the moving dielectric layer 220 moves,

움직이는 유전층(220)과 제1 고정된 유전층(231) 및 제2 고정된 유전층(232)의 접촉면인 양면에서 마찰이 발생한다. 따라서, 도 1(b)의 병렬 전극을 갖는 슬라이딩 구조와 같은 8Q의 전송 전하를 허용한다. 제안하는 구조는 병렬 전극을 갖는 슬라이딩 구조와 이론적으로 전송 전하의 양은 거의 같으나 전기용량 값은 작아서 더 큰 출력 전압을 발생시킬 수 있다. Friction occurs on both surfaces of the moving dielectric layer 220 and the first fixed dielectric layer 231 and the second fixed dielectric layer 232. Therefore, it allows a charge transfer of 8Q, such as the sliding structure with parallel electrodes in Figure 1(b). The proposed structure theoretically has almost the same amount of transfer charge as the sliding structure with parallel electrodes, but the capacitance value is small, so it can generate a larger output voltage.

본 발명의 실시예에 따른 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)은 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 제1 고정된 유전층(231) 및 제2 고정된 유전층(232)과 움직이는 유전층(220)과의 접촉면적을 증가시켜 전하 밀도를 증가시킬 수 있다. The upper electrode 211 and the lower electrode 212 according to an embodiment of the present invention have a staggered parallel electrode arrangement structure, so that the first fixed dielectric layer 231 and the second fixed dielectric layer 232 and the movable dielectric layer 220 The charge density can be increased by increasing the contact area.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)은 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 전하 밀도를 증가시키고, 전기용량(Capacitance)을 감소시켜 출력 전압을 증가시킬 수 있다. In this way, the upper electrode 211 and the lower electrode 212 according to an embodiment of the present invention have a staggered parallel electrode arrangement structure, thereby increasing the charge density and reducing the capacitance, thereby increasing the output voltage. .

본 발명의 실시예에 따른 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)은 전파정류기에 연결된다. 상부 전극(211) 및 하부 전극(212)을 통해 생성되는 교류 전기는 전파정류기를 통해 정류되어 충전 커패시터 또는 배터리에 충전된다. The upper electrode 211 and the lower electrode 212 having a staggered parallel electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention are connected to a full-wave rectifier. The alternating current electricity generated through the upper electrode 211 and the lower electrode 212 is rectified through a full-wave rectifier and charged in a charging capacitor or battery.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기의 구동원리를 설명하기 위한 도면이다. Figure 3 is a diagram for explaining the driving principle of a triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기는 금속층(다시 말해, 전극)이 상부 전극(311)과 하부 전극(312)으로 나누어지며 그 사이에 제1 고정된 유전층(331), 제2 고정된 유전층(332) 및 움직이는 유전층(320)으로 이루어진 형태의 마찰전기 발전기가 위치한다. 마찰전기 발전기는 접촉면의 수평 방향의 직선운동으로 구동된다.The triboelectric generator including the staggered electrode arrangement proposed in the present invention has a metal layer (in other words, an electrode) divided into an upper electrode 311 and a lower electrode 312, and a first fixed dielectric layer 331 between them, A triboelectric generator consisting of a second fixed dielectric layer 332 and a moving dielectric layer 320 is located. The triboelectric generator is driven by linear motion in the horizontal direction of the contact surface.

도 1(b)의 병렬 전극을 갖는 슬라이딩 구조와 같이 전극이 나란히 놓인 상태에서 한 쪽의 전극의 위치를 변경하게 되면 정전용량이 변경된다. 정전용량이 변경되면 전하량 및 전압도 영향을 받으며 전하량이 동일할 때 정전용량이 작을수록 전압이 높아진다. 따라서, 본 발명에서는 전극을 엇갈린(Staggered) 구조로 배치하여 정전용량은 낮추고, 높은 전압을 확보할 수 있다. When the position of one electrode is changed when the electrodes are placed side by side, such as the sliding structure with parallel electrodes in Figure 1(b), the electrostatic capacitance changes. When the capacitance changes, the amount of charge and voltage are also affected, and when the charge is the same, the smaller the capacitance, the higher the voltage. Therefore, in the present invention, the capacitance can be lowered and a high voltage can be secured by arranging the electrodes in a staggered structure.

도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기의 구동 과정(340 350 360 370)을 순차적으로 설명한다. Referring to FIG. 3, the driving process of the triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention (340) 350 360 370) are explained sequentially.

본 발명의 실시예에 따른 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상부 전극(311) 및 하부 전극(312)이 도선으로 연결되어 있는 상태에서, 마찰대전 후 움직이는 유전층(320)의 위치를 왼쪽에서 오른쪽(340 350 360)으로 이동시키면, 하부 전극(312)과 결합된 제2 고정된 유전층(332)에 고정된 전하량만큼 상부 전극(311)의 자유전자들이 하부 전극(312)으로 이동하여 정전기적 평형 상태를 이룬다. In a state where the upper electrode 311 and the lower electrode 312 having a staggered parallel electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention are connected by a conductor, the position of the moving dielectric layer 320 after triboelectric charging is changed from left to right (340). 350 360), the free electrons of the upper electrode 311 move to the lower electrode 312 by an amount equal to the charge fixed to the second fixed dielectric layer 332 coupled to the lower electrode 312, thereby achieving an electrostatic equilibrium state. .

이후, 다시 오른쪽에서 왼쪽(360 370 340)으로 움직이는 유전층(320)이 상부 전극(311)에서 하부 전극(312)으로 이동하게 되면, 상부 전극(311)에서 하부 전극(312)으로 이동되었던 자유전자가 상부 전극(311)으로 복귀한다. 이와 같이 상부 전극(311) 및 하부 전극(312)의 상대 운동에 의해 자유전하의 흐름, 즉 전류가 발생한다. Afterwards, again from right to left (360 370 When the dielectric layer 320 moving to 340) moves from the upper electrode 311 to the lower electrode 312, the free electrons that moved from the upper electrode 311 to the lower electrode 312 return to the upper electrode 311. . In this way, the relative movement of the upper electrode 311 and the lower electrode 312 generates a flow of free charges, that is, a current.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 회전형 마찰전기 발전기를 나타내는 도면이다. Figure 4 is a diagram showing a rotary triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention.

제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 회전형 마찰전기 발전기는 복수의 상부 전극(411, 412), 복수의 하부 전극(413, 414), 움직이는 유전층(420), 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)을 포함한다. The proposed rotary triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure includes a plurality of upper electrodes (411, 412), a plurality of lower electrodes (413, 414), a moving dielectric layer (420), a first fixed dielectric layer (431), and and a second fixed dielectric layer 432.

도 4에서는 두 개의 상부 전극 및 두 개의 하부 전극만을 도시하였지만, 이는 실시예일뿐 이에 한정되지 않으며, 더 많은 수의 상부 전극 및 하부 전극을 포함할 수도 있다. 또한, 하나의 움직이는 유전층만을 도시하였지만, 이는 실시예일뿐 이에 한정되지 않으며, 적어도 하나 이상의 움직이는 유전층을 포함할 수 있으며, 복수의 움직이는 유전층을 가질 경우 각각의 움직이는 유전층의 유전율은 같거나 또는 상이할 수 있다. 이러한 유전율이 다른 유전체들의 마찰을 이용한 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 회전형 마찰전기 형태를 이용할 수 있다. Although FIG. 4 shows only two upper electrodes and two lower electrodes, this is only an example and is not limited thereto, and may include a larger number of upper electrodes and lower electrodes. In addition, although only one moving dielectric layer is shown, this is only an example and is not limited to this, and may include at least one or more moving dielectric layers. When having a plurality of moving dielectric layers, the dielectric constant of each moving dielectric layer may be the same or different. there is. A rotary triboelectric form including a staggered electrode arrangement structure using the friction of dielectrics with different dielectric constants can be used.

본 발명의 실시예에 따른 움직이는 유전층(420)은 회전축을 기준으로 회전하며 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414) 간에 이동전하를 발생시킬 수 있다. The movable dielectric layer 420 according to an embodiment of the present invention rotates about a rotation axis and can generate moving charges between the plurality of upper electrodes 411 and 412 and the plurality of lower electrodes 413 and 414.

본 발명의 실시예에 따른 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)은 움직이는 유전층(420) 상부 및 하부에 각각 배치되고 동축을 갖는 원형일 수 있다. The first fixed dielectric layer 431 and the second fixed dielectric layer 432 according to an embodiment of the present invention are disposed above and below the movable dielectric layer 420, respectively, and may have a circular shape with a coaxial axis.

본 발명의 실시예에 따른 복수의 상부 전극(411, 412)은 제1 고정된 유전층(431)과 움직이는 유전층(420)과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층(431) 상에 배치될 수 있다. A plurality of upper electrodes 411 and 412 according to an embodiment of the present invention may be disposed on the first fixed dielectric layer 431 on the opposite side of the contact surface between the first fixed dielectric layer 431 and the moving dielectric layer 420. .

본 발명의 실시예에 따른 복수의 하부 전극(413, 414)은 제2 고정된 유전층(432)과 움직이는 유전층(420)과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층(432) 상에 배치될 수 있다. A plurality of lower electrodes 413 and 414 according to an embodiment of the present invention may be disposed on the second fixed dielectric layer 432 on the opposite side of the contact surface between the second fixed dielectric layer 432 and the moving dielectric layer 420. .

본 발명의 실시예에 따르면, 원형의 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)을 복수의 부채꼴 영역으로 분할하고, 복수의 상부 전극(411, 412)은 제1 고정된 유전층(431)의 분할된 복수의 부채꼴 영역에 번갈아가며 배치되고, 복수의 하부 전극(413, 414)은 제2 고정된 유전층(432)의 분할된 복수의 부채꼴 영역 중 복수의 상부전극(411, 412)이 배치되지 않은 부채꼴 영역에 번갈아가며 배치되어 회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가질 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the circular first fixed dielectric layer 431 and the second fixed dielectric layer 432 are divided into a plurality of fan-shaped regions, and the plurality of upper electrodes 411 and 412 are formed on the first fixed dielectric layer 431 and 432. They are alternately disposed in the plurality of divided fan-shaped regions of the dielectric layer 431, and the plurality of lower electrodes 413 and 414 are connected to the plurality of upper electrodes 411 among the plurality of divided fan-shaped regions of the second fixed dielectric layer 432. 412) may be alternately disposed in fan-shaped areas where electrodes are not disposed, thereby forming a rotating staggered parallel electrode arrangement structure.

본 발명의 실시예에 따른 움직이는 유전층(420)은 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414) 사이를 회전함으로써 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)과 접촉하는 두 개의 면에서 마찰전기를 발생시킨다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전형 마찰전기 발전기는 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)과 움직이는 유전층(420)과의 접촉면에서 원 방향의 회전운동으로 구동된다. The movable dielectric layer 420 according to an embodiment of the present invention rotates between the plurality of upper electrodes 411 and 412 and the plurality of lower electrodes 413 and 414 to form the first fixed dielectric layer 431 and the second fixed dielectric layer. Triboelectricity is generated on the two surfaces in contact with (432). In other words, the rotary triboelectric generator according to an embodiment of the present invention is a circular motion at the contact surface between the first fixed dielectric layer 431 and the second fixed dielectric layer 432 and the moving dielectric layer 420. It runs.

예를 들어, 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414)은 서로 다른 평면에 배치되어 있으며, 움직이는 유전층(420)이 회전함에 따라 움직이는 유전층(420)과 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)의 접촉면인 양면에서 마찰이 발생한다. 따라서, 도 1(b)의 병렬 전극을 갖는 슬라이딩 구조와 같은 8Q의 전송 전하를 허용한다. 제안하는 구조는 전기용량 값은 감소시키고 더 큰 출력 전압을 발생시킬 수 있다. For example, the plurality of upper electrodes 411 and 412 and the plurality of lower electrodes 413 and 414 are arranged in different planes, and the dielectric layer 420 moves as the moving dielectric layer 420 rotates and the first fixed electrode Friction occurs on both surfaces of the fixed dielectric layer 431 and the second fixed dielectric layer 432. Therefore, it allows a charge transfer of 8Q, such as the sliding structure with parallel electrodes in Figure 1(b). The proposed structure can reduce the capacitance value and generate a larger output voltage.

본 발명의 실시예에 따른 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414)은 회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 제1 고정된 유전층(431) 및 제2 고정된 유전층(432)과 움직이는 유전층(420)과의 접촉면적을 증가시켜 전하 밀도를 증가시킬 수 있다. The plurality of upper electrodes 411 and 412 and the plurality of lower electrodes 413 and 414 according to an embodiment of the present invention have a rotating staggered parallel electrode arrangement structure to form a first fixed dielectric layer 431 and a second fixed dielectric layer 431. The charge density can be increased by increasing the contact area between the dielectric layer 432 and the moving dielectric layer 420.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414)은 회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 전하 밀도를 증가시키고, 전기용량(Capacitance)을 감소시켜 출력 전압을 증가시킬 수 있다. In this way, the plurality of upper electrodes 411, 412 and the plurality of lower electrodes 413, 414 according to the embodiment of the present invention have a rotating staggered parallel electrode arrangement structure to increase charge density and increase capacitance. ) can be reduced to increase the output voltage.

본 발명의 실시예에 따른 회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414)은 전파정류기에 연결된다. 복수의 상부 전극(411, 412) 및 복수의 하부 전극(413, 414)을 통해 생성되는 교류 전기는 전파정류기를 통해 정류되어 충전 커패시터 또는 배터리에 충전된다. A plurality of upper electrodes 411 and 412 and a plurality of lower electrodes 413 and 414 having a rotating staggered parallel electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention are connected to a full-wave rectifier. The alternating current electricity generated through the plurality of upper electrodes 411 and 412 and the plurality of lower electrodes 413 and 414 is rectified through a full-wave rectifier and charged in a charging capacitor or battery.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰전기 발전기와 정류 및 저장 회로를 나타내는 도면이다.Figure 5 is a diagram showing a triboelectric generator and a rectification and storage circuit according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 제안하는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기는 금속층(다시 말해, 전극)이 상부 전극(511)과 하부 전극(512)으로 나누어지며 그 사이에 제1 고정된 유전층(531), 제2 고정된 유전층(532) 및 움직이는 유전층(520)으로 이루어진 형태의 마찰전기 발전기가 위치한다. 마찰전기 발전기는 접촉면의 수평 방향의 직선운동으로 구동된다.The triboelectric generator including the staggered electrode arrangement proposed in the present invention has a metal layer (in other words, an electrode) divided into an upper electrode 511 and a lower electrode 512, and a first fixed dielectric layer 531 between them, A triboelectric generator consisting of a second fixed dielectric layer 532 and a moving dielectric layer 520 is located. The triboelectric generator is driven by linear motion in the horizontal direction of the contact surface.

도 5에는 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 마찰전기 발전기만을 도시하였지만, 도 4에서 설명된 엇갈린 전극 배치 구조를 포함하는 회전형 마찰전기 발전기도 적용될 수 있다. 회전형 마찰전기 발전기의 경우 원 발향의 회전운동으로 구동된다. Although FIG. 5 shows only a triboelectric generator including a staggered electrode arrangement structure, a rotary triboelectric generator including the staggered electrode arrangement structure described in FIG. 4 can also be applied. In the case of a rotary triboelectric generator, it is driven by circular rotational movement.

도 1(b)의 병렬 전극을 갖는 슬라이딩 구조와 같이 전극이 나란히 놓인 상태에서 한 쪽의 전극의 위치를 변경하게 되면 정전용량이 변경된다. 정전용량이 변경되면 전하량 및 전압도 영향을 받으며 전하량이 동일할 때 정전용량이 작을수록 전압이 높아진다. 따라서, 본 발명에서는 전극을 엇갈린(Staggered) 구조로 배치하여 정전용량은 낮추고, 높은 전압을 확보할 수 있다. When the position of one electrode is changed when the electrodes are placed side by side, such as the sliding structure with parallel electrodes in Figure 1(b), the electrostatic capacitance changes. When the capacitance changes, the amount of charge and voltage are also affected, and when the charge is the same, the smaller the capacitance, the higher the voltage. Therefore, in the present invention, the capacitance can be lowered and a high voltage can be secured by arranging the electrodes in a staggered structure.

본 발명의 실시예에 따른 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상부 전극(511) 및 하부 전극(512)이 도선으로 연결되어 있는 상태에서, 마찰대전 후 움직이는 유전층(520)의 위치를 왼쪽에서 오른쪽으로 이동시키면, 하부 전극(512)과 결합된 제2 고정된 유전층(532)에 고정된 전하량만큼 상부 전극(511)의 자유전자들이 하부 전극(512)으로 이동하여 정전기적 평형 상태를 이룬다. In a state where the upper electrode 511 and the lower electrode 512 having a staggered parallel electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention are connected by a conductor, the position of the moving dielectric layer 520 after triboelectric charging is moved from left to right. If so, free electrons of the upper electrode 511 move to the lower electrode 512 equal to the amount of charge fixed to the second fixed dielectric layer 532 coupled to the lower electrode 512, thereby achieving electrostatic equilibrium.

이후, 다시 오른쪽에서 왼쪽으로 움직이는 유전층(520)이 상부 전극(511)에서 하부 전극(512)으로 이동하게 되면, 상부 전극(511)에서 하부 전극(512)으로 이동되었던 자유전자가 상부 전극(511)으로 복귀한다. 이와 같이 상부 전극(511) 및 하부 전극(512)의 상대 운동에 의해 자유전하의 흐름, 즉 전류가 발생한다. Afterwards, when the dielectric layer 520, which moves again from right to left, moves from the upper electrode 511 to the lower electrode 512, the free electrons that moved from the upper electrode 511 to the lower electrode 512 move to the upper electrode 511. ) returns to In this way, the relative movement of the upper electrode 511 and the lower electrode 512 generates a flow of free charges, that is, a current.

본 발명의 실시예에 따른 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상부 전극(511) 및 하부 전극(512)은 전파정류기(540)에 연결된다. 상부 전극(511) 및 하부 전극(512)을 통해 생성되는 전기는 교류형태이다. 이를 전파정류기 회로를 통해 충전 가능한 형태로 변환한다. 다시 말해, 생성된 교류 전기는 전파정류기(540)를 통해 정류되어 충전 커패시터 또는 배터리에 충전된다. The upper electrode 511 and the lower electrode 512 having a staggered parallel electrode arrangement structure according to an embodiment of the present invention are connected to a full-wave rectifier 540. Electricity generated through the upper electrode 511 and lower electrode 512 is in the form of alternating current. This is converted into a rechargeable form through a full-wave rectifier circuit. In other words, the generated alternating current electricity is rectified through the full-wave rectifier 540 and charged to the charging capacitor or battery.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 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 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited examples and drawings, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

Claims (15)

상부 전극 및 하부 전극 간에 이동전하를 발생시키는 움직이는 유전층;
상기 움직이는 유전층 상부 및 하부에 각각 배치되는 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층;
상기 제1 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층 상에 배치되는 상부 전극; 및
상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층 상에 배치되는 하부 전극
을 포함하고,
상기 상부 전극은 상기 제1 고정된 유전층의 일측에 배치되고,
상기 하부 전극은 상기 상부 전극이 배치되지 않은 다른 측의 상기 제2 고정된 유전층 상에 배치되어 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가지며,
상기 상부 전극 및 하부 전극은,
서로 다른 평면에 배치되는 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 상기 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면인 양면에서 마찰이 발행하여 접촉면적을 증가시키고 전하 밀도를 증가시키며,
서로 다른 평면에 배치되는 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 통해 전극의 수는 감소시키면서, 전송 전하의 양에는 변함이 없고, 전기용량(Capacitance)을 감소시켜 출력 전압을 증가시키는
마찰전기 발전기.A moving dielectric layer that generates moving charges between the upper and lower electrodes;
a first fixed dielectric layer and a second fixed dielectric layer disposed above and below the moving dielectric layer, respectively;
an upper electrode disposed on the first fixed dielectric layer opposite the contact surface between the first fixed dielectric layer and the moving dielectric layer; and
A lower electrode disposed on the second fixed dielectric layer on the opposite side of the contact surface between the second fixed dielectric layer and the moving dielectric layer.
Including,
The upper electrode is disposed on one side of the first fixed dielectric layer,
The lower electrode is disposed on the second fixed dielectric layer on the other side where the upper electrode is not disposed and has a staggered parallel electrode arrangement structure,
The upper and lower electrodes are,
By having a staggered parallel electrode arrangement structure arranged in different planes, friction occurs on both surfaces, which are contact surfaces between the first fixed dielectric layer, the second fixed dielectric layer, and the moving dielectric layer, thereby increasing the contact area and increasing the charge density. And
Through a staggered parallel electrode arrangement structure placed on different planes, the number of electrodes is reduced, the amount of transmitted charge remains unchanged, and the output voltage is increased by reducing capacitance.
Triboelectric generator. 제1항에 있어서,
상기 움직이는 유전층은,
상기 상부 전극 및 하부 전극 사이를 이동함으로써 상기 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층과 접촉하는 두 개의 면에서 마찰전기를 발생시키는
마찰전기 발전기. According to paragraph 1,
The moving dielectric layer is,
generating triboelectricity on two surfaces in contact with the first fixed dielectric layer and the second fixed dielectric layer by moving between the upper electrode and the lower electrode.
Triboelectric generator. 제1항에 있어서,
상기 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면에서 수평 방향의 직선운동으로 구동되는
마찰전기 발전기. According to paragraph 1,
driven in a horizontal linear motion at a contact surface between the first fixed dielectric layer, the second fixed dielectric layer, and the moving dielectric layer.
Triboelectric generator. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상기 상부 전극 및 하부 전극은 전파정류기에 연결되는
마찰전기 발전기. According to paragraph 1,
The upper and lower electrodes having a staggered parallel electrode arrangement structure are connected to a full-wave rectifier.
Triboelectric generator. 제6항에 있어서,
상기 상부 전극 및 하부 전극을 통해 생성되는 교류 전기는 상기 전파정류기를 통해 정류되어 충전 커패시터 또는 배터리에 충전되는
마찰전기 발전기. According to clause 6,
The alternating current electricity generated through the upper and lower electrodes is rectified through the full-wave rectifier and charged into a charging capacitor or battery.
Triboelectric generator. 회전축을 기준으로 회전하며 복수의 상부전극 및 복수의 하부전극 간에 이동전하를 발생시키는 움직이는 유전층;
상기 움직이는 유전층 상부 및 하부에 각각 배치되고 동축을 갖는 원형의 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층;
상기 제1 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제1 고정된 유전층 상에 배치되는 복수의 상부전극; 및
상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면 반대측의 제2 고정된 유전층 상에 배치되는 복수의 하부전극
을 포함하고,
상기 원형의 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층을 복수의 부채꼴 영역으로 분할하고,
상기 복수의 상부전극은 상기 제1 고정된 유전층의 분할된 복수의 부채꼴 영역에 번갈아가며 배치되고,
상기 복수의 하부전극은 상기 제2 고정된 유전층의 분할된 복수의 부채꼴 영역 중 상기 복수의 상부전극이 배치되지 않은 부채꼴 영역에 번갈아가며 배치되어 회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가지며,
서로 다른 평면에 배치되는 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 가짐으로써 상기 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면인 양면에서 마찰이 발행하여 접촉면적을 증가시키고 전하 밀도를 증가시키며,
서로 다른 평면에 배치되는 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 통해 전극의 수는 감소시키면서, 전송 전하의 양에는 변함이 없고, 전기용량(Capacitance)을 감소시켜 출력 전압을 증가시키는
마찰전기 발전기. A moving dielectric layer that rotates about a rotation axis and generates moving charges between a plurality of upper electrodes and a plurality of lower electrodes;
a first fixed dielectric layer and a second fixed dielectric layer having a coaxial shape and disposed above and below the moving dielectric layer, respectively;
a plurality of upper electrodes disposed on the first fixed dielectric layer opposite the contact surface between the first fixed dielectric layer and the moving dielectric layer; and
A plurality of lower electrodes disposed on the second fixed dielectric layer on the opposite side of the contact surface between the second fixed dielectric layer and the moving dielectric layer.
Including,
dividing the circular first pinned dielectric layer and the second pinned dielectric layer into a plurality of fan-shaped regions;
The plurality of upper electrodes are alternately disposed in the plurality of divided fan-shaped regions of the first fixed dielectric layer,
The plurality of lower electrodes are alternately disposed in fan-shaped regions in which the plurality of upper electrodes are not disposed among the plurality of divided fan-shaped regions of the second fixed dielectric layer, and have a rotating staggered parallel electrode arrangement structure,
By having a staggered parallel electrode arrangement structure arranged in different planes, friction occurs on both surfaces, which are contact surfaces between the first fixed dielectric layer, the second fixed dielectric layer, and the moving dielectric layer, thereby increasing the contact area and increasing the charge density. And
Through a staggered parallel electrode arrangement structure placed on different planes, the number of electrodes is reduced, the amount of transmitted charge remains unchanged, and the output voltage is increased by reducing capacitance.
Triboelectric generator. 제8항에 있어서,
상기 움직이는 유전층은,
적어도 하나 이상이고,
복수의 움직이는 유전층을 가질 경우 각각의 움직이는 유전층의 유전율은 같거나 또는 상이한
마찰전기 발전기. According to clause 8,
The moving dielectric layer is,
There is at least one,
When having multiple moving dielectric layers, the permittivity of each moving dielectric layer may be the same or different.
Triboelectric generator. 제8항에 있어서,
상기 움직이는 유전층은,
상기 복수의 상부 전극 및 복수의 하부 전극 사이를 회전함으로써 상기 제1 고정된 유전층 및 제2 고정된 유전층과 접촉하는 두 개의 면에서 마찰전기를 발생시키는
마찰전기 발전기. According to clause 8,
The moving dielectric layer is,
generating triboelectricity on two surfaces in contact with the first fixed dielectric layer and the second fixed dielectric layer by rotating between the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes.
Triboelectric generator. 제8항에 있어서,
상기 제1 고정된 유전층 및 상기 제2 고정된 유전층과 상기 움직이는 유전층과의 접촉면에서 원 방향의 회전운동으로 구동되는
마찰전기 발전기. According to clause 8,
Driven by rotational movement in a circular direction at a contact surface between the first fixed dielectric layer, the second fixed dielectric layer, and the moving dielectric layer.
Triboelectric generator. 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서,
회전형의 엇갈린 병렬 전극 배치 구조를 갖는 상기 복수의 상부 전극 및 복수의 하부 전극은 전파정류기에 연결되는
마찰전기 발전기. According to clause 8,
The plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes having a rotating staggered parallel electrode arrangement structure are connected to a full-wave rectifier.
Triboelectric generator. 제14항에 있어서,
상기 복수의 상부 전극 및 복수의 하부 전극을 통해 생성되는 교류 전기는 상기 전파정류기를 통해 정류되어 충전 커패시터 또는 배터리에 충전되는
마찰전기 발전기.According to clause 14,
The alternating current electricity generated through the plurality of upper electrodes and the plurality of lower electrodes is rectified through the full-wave rectifier and charged in a charging capacitor or battery.
Triboelectric generator.
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