KR19980064960A - 휴대전화를 위한 진동형 수동발전 충전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 통신용 휴대전화기(Cellular Phone, CT-2, PCS 방식의 전화기)에 관련된 것으로 이러한 휴대전화기가 축전지(이차전지)나 혹은 일차전지만을 의존하여 전원을 공급 받기 때문에 외부전원을 이용한 충전이나 전지의 교체가 요구되는데, 방전이 된 상태에 외부전원을 공급 받을 수 없는 장소인 경우 그리고 전지의 교체가 어려운 경우 휴대전화기 사용이 불가능하게 된다. 이 발명을 이용 휴대전화 축전지에 장착된 진동형 수동발전 충전기로 휴대전화기나 축전지를 상하로 흔들면 영구자석인 진동추가 전선으로 된 피복권선(Coil) 속에서 수직 운동하면서 그 권선에 기전력을 발생시켜 축전지에 충전함으로 축전지의 전기가 방전되어도 휴대전화를 이용할 수 있어, 휴대전화의 휴대성을 향상시키는데 적합하게 구성된 휴대전화기 사용에 유용한 것이고 또한 진동형 수동발전기가 내장된 축전지는 기존의 것과 외부의 형태가 같으므로 외부전원을 이용한 충전도 가능하며 기존장치를 그대로 쓸 수 있는 데 이점이 있도록 발명한 것이다.

Description

휴대전화를 위한 진동형 수동발전 충전기

본 발명은 이동 통신용 휴대전화기(Cellular Phone, Mobile Phone, CT-2, PCS방식의 전화기, 위성 통신용 전화기)에 관련된 것으로 이렇게 사용되는 휴대전화기는 축전지(이차전지)나 혹은 일차전지만을 의존하여 전원을 공급 받기 때문에 외부전원을 이용한 충전이나 전지의 교체가 요구되는데, 방전이 된 상태에서 외부전원을 공급 받을 수 없은 장소인 경우 그리고 전지의 교체가 어려운 경우 휴대전화기 사용이 불가능하게 된다. 종래에 사용되는 휴대전화는 도 1처럼 휴대전화 본체(1a) 그리고 축전지(1d)로 구성되며 그 외부에 외부 전원을 이용한 충전기(2b)가 추가된다. 외부 전원용 충전기(2b)는 도 2에서 나타난 것처럼 그 외부에 교류 전원을 직류형태로 전환하는 정류기가 충전기라는 형태로 존재하여 휴대전화 본체(2d)와 축전지(2c)에 직류전원을 공급하게 한다.

휴대전화 본체(2d)는 일반적으로 이동통신을 위한 전화 장치이고, 휴대전화본체에 전원을 공급하는 축전지(2c)는 단순히 화학적인 원리에 의해 음극과 양극을 가지며 양쪽 단자에 전원을 공급하면 내부 화학구조를 변경 그 전원이 공급하는 전하를 수용할 수 있도록 되어 있으며, 전원 공급이 단절된 상태에서 그리고 음극과 양극 사이에 전기적 부하를 연결하면, 그 화학 구조를 다시 원래의 상태 바뀌면서 전하를 방출하여 전기를 부하쪽으로 공급하도록 한 것이다. 일반적인 예로는 납 축전지, 니켈 카드륨 축전지, 리튬이온 그리고 니켈 수소 축전지 등의 이름을 가지며 이차전지라고 한다.

도 2처럼 이차전지에 전기를 공급하는 방법으로 외부 전원을 사용하는데 그것이 교류인 경우 일반적으로 정류를 하여 사용하고 직류 전원인 경우는 그대로 사용하며 양전하가 발생하는 부분을 양극에 음전하(전자)가 발생하는 곳에는 음극을 연결하면 축전지에 전기가 충전된다.

휴대전화 본체(2d)는 이 축전지에 충전된 전기 에너지에 의해 구동 된다. 휴대전화가 사용되면서 축전지의 전기에너지는 방전이 된다. 축전지가 총충전량을 방전하게 되면 더 이상 휴대전화는 사용할 수 없으며 다시 충전을 하거나, 충전된 새 축전지로 교환을 해야 한다.

이 발명을 이용, 휴대전화기의 축전지에 장착된 진동형 수동발전기의 상하 운동을 통해 전기를 발생시켜 축전지에 충전을 하면 외부 전원을 사용할 수 없는 어떠한 장소에서도 편리하게 휴대전화를 이용할 수 있고, 항상 축전지의 충전상태를 점검할 필요가 적어지고 또한 에너지절약과 환경보호에 유리하며, 사람들에게 운동효과를 주는데 적합하게 구성된 휴대전화기에 관련한 것이다.

휴대전화에서 축전지를 사용하는 목적은 첫째 전기를 사용하는 제품의 이동성을 높이기 위해 전기를 공급 받을 수 없은 장소에서도 그 휴대전화를 축전지의 전기로 사용할 수 있도록 하여 휴대성을 높인 것이고, 둘째 전기를 충전 받을 수 있기 때문에 충전 받을 수 없는 일차 전지처럼 전지의 교체 없이 사용할 수 있는 것이다. 그러나 충전 용량을 모두를 사용하면 휴대전화에 전기를 공급할 수 없게 되며 외부 전원을 이용 충전을 해야 되는데, 특히 외부 전원이 없는 곳에서 축전지의 전기 에너지를 모두 소모했을 때는 휴대전화를 사용할 수 없게 된다.

다음으로 외부전원을 공급 받기 위해서 상용전기( 110Volt /220Volt, 교류 50Hz/60Hz )에 연결될 수 있는 충전용 정류기(충전기)를 요구하는데 이러한 추가 장치는 제품의 휴대성을 나쁘게 하고 있다.

또 다른 문제점으로는 사용자가 축전지에 충전이 되어있는지를 확인하기가 어려우며, 축전지의 충전상태가 몇 시간을 사용할 수 있는가 알기 어렵기 때문에 불필요한 충전을 해야 하고 이는 축전지의 수명을 단측하는 결과와 함께 축전지의 기억효과(Memory Effect : 완전방전이 안된 상태에서 재충전을 하면 완전한 용량의 충전이 안 되는 현상)로 최대충전을 저해하는 불편함을 주며 그리고 전기 에너지를 낭비하게 한다.

위의 문제점들을 해결하는 것으로 언제나 외부 전기공급 없이 그리고 축전지가 방전된 상태에서 휴대전화를 이용할 수 있도록 하는 것과 함께 기존에 사용하는 외부 충전기를 그대로 사용할 수 있게 하여 외부전원이 이용 가능한 장소에서는 그 충전기를 사용할 수 있도록 하는 편리성도 유지해야 하는 조건을 만족하는 것이 본 발명의 목적이다.

도 1은 일반적인 휴대전화와 축전지의 평면도, 후평면도 및 측면도

도 2는 일반적인 휴대전화의 구성도

도 3은 본 발명의 휴대전화 구성도

도 4은 휴대전화와 진동형 수동발전 충전기가 결합된 축전지의 평면도, 후평면도 및 측면도

도 5는 휴대전화와 진동형 수동발전 충전기가 결합된 축전지의 평면도, 후평면내부구조도 및 측면내부구조도

도 6은 진동형 수동발전기의 외형도

도 7은 진동형 수동발전기 내부구조도

도 8은 진동형 수동발전기의 단면도

도 9는 자기 방향이 표시된 진동형 수동발전기의 단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1a : 휴대전화 앞면, 1b : 휴대전화 뒷면, 1c : 충전 단자

1d : 축전지, 1e : 휴대전화 본체, 1f : 축전지,

2a : 교류전원, 2b : 정류기, 2c : 축전지,

2d : 휴대전화 본체,

3a : 교류전원, 3b : 정류기, 3c : 축전지,

3d : 휴대전화 본체, 3e : 진동형 수동발전기, 3f : 정류기,

4a : 휴대전화 앞면, 4b : 휴대전화 뒷면, 4c : 휴대전화 본체,

4d : 축전지 5a : 휴대 전화 본체, 5b : 진동형 수동발전기,

5c : 충전 단자, 5d : 진동형 수동발전기, 6a : 원통형 페리자성체,

7a : 원통 단면, 7b : 권선, 7c : 원통형 절연부,

8a : 스프링, 8b : 진동추(영구자석), 8c : 권선 Coil,

9a : 스프링, 9b : 진동추(영구자석), 9c : 권선 Coil,

9d : 원통 단면, 9e : S 극에서의 자기방향, 9f : N극에서의 자기방향,

도 5처럼 휴대전화에 진동형 수동발전기(5d)를 축전지 내에 장착하여 휴대전화의 축전지에 전기를 충전하는 형태로 구성한다. 본 발명의 구성은 도 3의 구성도 같이 휴대전화 본체(3d), 전기 에너지를 충전하는 축전지(3c), 인간의 운동 에너지를 전기에너지로 바꾸는 진동형 수동발전기(3e), 수동으로 발전된 교류전기를 정류하여 보다 충전하기 쉬운 전기로 만들어 축전지로 보내는 정류기(3f)로 구성된다. 물론 외부에 기존의 일반 교류전원 공급부(3a) 및 충전기용 정류기(3b)도 같이 구성한다.

본 발명의 휴대전화는 도 4에서 보는 바와 같이 도 1의 기존의 휴대전화와의 차이는 외형적으로는 없으나 도 5의 축전지 내부 도면을 보면 진동형 수동 발전기가 있음을 알 수 있다. 이것은 어떠한 장소에서도 휴대전화를 이용할 수 있고, 항상 축전지의 충전상태를 점검할 필요가 적어지고 또한 에너지절약과 환경보호에 유리하며, 사람들에게 운동효과를 주는데 적합하게 구성된 휴대전화기에 관련한 것이다.

작동방법을 설명하면 휴대전화나 축전지를 상하 운동시키면 도 8와 같이 영구 자석으로 된 진동추가 상하 운동하게 되고 진동추를 고정하는 스프링(Spring)이 진동추를 상하주기 운동을 하게하여 도 7의 Coil에 교류 전기가 유도 기전력을 발생하고 이 기전력이 정류기를 통하고 이 정류된 전기가 축전지를 충전하게 하는 것이다.

진동형 수동발전기의 원리는 직선운동 에너지를 이용 이것을 전기에너지를 바꾸는 원리를 이용한 것이다. 첫째 도 6의 인덕터 코아로 사용되는 페라이트나 페리자성체를 원통형(6a)으로 구성하고 내부 원통형 절연부(7c)에 피복된 전선 코일(Coil)을 도 7의 7b와 같이 감고 그 내부에 도 8과 같이 스프링으로 고정된 양극이 상하로 분리된 영구 자석인 원통형 진동추(8b, 9c)를 두는데 이 진동추를 상하 운동시키면 진동추는 운동하게 되고 그 운동에너지(m : 추의 질량, V : 추의 최대 속도)는 스프링의 탄성위치에너지(K : 힘의 상수, x : 최대 이동거리)로 바뀌고 이는 다시 운동에너지로 바뀌는 반복적인 주기적인 운동으로 일정시간 유지된다. 이러한 운동은 도 9와 같이 전선코일(9c)에 수직으로 자속(9f, 9e)이 운동하게 되어(V : 전위, v : 진동추의 속도, B : 자속밀도) 라는 공식에 따라 코일에는 기전력이 발생하는데 각 코일에서의 기전력은 대략(V : 전위, v : 추의 속도, B : 자속밀도, r : 코일의 반지름, V : 코일의 권선 수)의 값으로 나오며 진동추의 상하 주기적인 운동으로 v(속도)의 값이 변하기 때문에 교류전기가 만들어 진다. 이 교류전기는 축전지(4d) 내부의 정류기(3f)를 통하면서 축전지를 충전할 수 있는 직류성분으로 만들어 축전지를 충전하도록 한다.

편리성 측면에서 도 1과 도 4와 같이 진동형 수동발전기가 기존의 축전지와 같은 모양과 형태의 축전지 내부에 장착되는 것은 충전 단자(5c)를 기존에 사용했던 외부 충전기에 그대로 사용하도록 한 것이다.

휴대전화를 전지나 외부전원의 공급 없이 완전히 방전된 상태에서도 휴대전화의 축전지 내부에 장착된 진동형 수동발전기가 전기를 발생 축전지를 충전함으로 휴대전화의 충전지가 방전되었을 때 언제나 일정시간 축전지를 흔들면 축전지에 전기가 충전되어 휴대전화를 사용할 수 있게 하도록 발명된 것이다. 또한 외부 전원과 충전기가 있는 곳에서는 기존에 사용되던 휴대전화 충전기를 그대로 이용할 수 있는 특징이 있다. 결과적으로 긴급하고 중요한 통신이 요구되는 장소에서는 비상용으로 사용될 수 있다.

Claims (2)

1. 휴대전화의 축전지내부에 장착된 영구자석 진동추를 이용한 진동형 수동발전기(5b, 5d)
2. 기존의 휴대전화의 외부 충전기를 그대로 사용할 수 있는 형태