KR19990070079A - 배터리 자동충전장치 - Google Patents

Abstract

사용자가 이동함에 따라 발생한 진동에 의해 요동레버가 회전함에 따라 연동되는 마그네트는 요동레버에 결합된 클러치 베어링에 의해 요동레버의 움직임에 따라 항상 일정한 방향으로 회전되며, 이에 따라 마그네트로부터 코일에 유도되는 전류는 충/방전부내의 정류 다이오드에 공급되어 DC 성분으로 변환된다. 이후, DC 성분의 전류는 컨덴서에 충전되었다가 충전된 전류량이 컨덴서의 정전용량을 초과하면 컨덴서가 방전되어 배터리를 충전시키게 된다.

따라서, 이러한 충전작업을 통하여 계속적으로 배터리가 재충전되므로, 휴대용 전화기의 가용시간이 연장되며, 휴대용 전화기를 장시간 외부에서 사용하는 경우에도 방전된 배터리를 충전할 수 있으므로 휴대용 전화기의 사용효율이 향상된다.

Description

배터리 자동충전장치

본 발명은 배터리 자동충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휴대용 전기·전자제품에 내장 가능하며 사용자의 움직임에 의해 발생하는 진동을 이용하여 배터리를 충전할 수 있도록 한 배터리 자동충전장치에 관한 것이다.

휴대용 전화기에 대한 기술의 급격한 발전으로 인하여 휴대용 전화기의 사용인구가 확산되고 있다. 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전기·전자기기는 그 사용목적으로 인하여 기기내부에 내장되거나 혹은 탈착가능한 배터리가 필수적으로 구비되어야 한다. 휴대용 전화기는 사용자의 현재위치에 구애됨이 없이 수시로 전화를 걸고 받을 수 있다는 장점을 갖는 반면, 이를 위해 장시간 사용가능한 배터리를 휴대하여야 한다는 단점을 동시에 갖는다. 일반적인 휴대용 전화기에는 충전가능한 배터리가 장착되는데, 제조회사마다 사용시간이 서로 상이하기는 하지만 대기상태에서 대략 30시간을 사용가능하며, 연속통화시 대략 2시간 이내에서 사용가능하다. 이는 대기상태와 통화상태가 반복될 때 가용시간은 통상 4~6시간의 범위를 넘지 못한다는 결론이 도출되며, 이러한 가용시간은 실제 사용자가 사용하고자 하는 필요가용시간에 미치지 못하므로 사용자는 별도의 배터리를 항상 휴대하여야만 배터리의 방전으로 인한 사용중지를 방지할 수 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 휴대용 전화기에 의하면 다음과 같은 문제점이 발생한다.

(1) 휴대용 전화기의 가용시간이 짧아 휴대용 전화기를 장시간 외부에서 사용하는 경우 방전된 배터리를 충전할 수 없으므로 휴대용 전화기의 사용효율이 저하된다.

(2) 휴대용 전화기의 가용시간을 연장시키기 위해서는 별도의 배터리를 항상 휴대하여야 하므로, 사용자가 불편함을 느끼게 된다.

(3) 배터리를 충전시키기 위한 시간이 휴대용 전화기의 가용시간에 비하여 매우 길기 때문에 사용자가 지루함을 느끼게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자가 휴대용 전화기를 휴대하고 이동하는 경우 휴대용 전화기에 발생하는 진동을 이용하여 배터리를 충전할 수 있도록 한 배터리 자동충전장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 배터리 자동충전장치가 내장된 휴대용 전화기의 부분절개도,

도 2는 도 1에 도시된 주요부분의 상세도,

도 3은 도 2의 평단면도,

도 4a 및 도 4b는 요동부와 발전부의 측단면도,

도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 자동충전장치의 등가회로도,

도 6은 발전기의 원리를 설명하기 위한 도면이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

3: 샤프트

4, 10: 오일레스 베어링(Oilless Bearing)

5: 클러치 베어링(Clutch Bearing)

6: 요동레버 7: 제1 기어

9: 로터축 11: 제2 기어

12: 마그네트 13, 13a: 코일

14: 충/방전부 15: 정류다이오드

16: 컨덴서 17: 배터리

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 요동부는 기기에 전달되는 진동에 의해 요동되어 회동력을 제공하고, 발전부는 요동부에서 공급되는 회동력을 이용하여 전기를 발전하며, 충/방전부는 발전부에서 발전된 전기를 충/방전하여 배터리를 재충전시키도록 한 점에 있다.

여기서, 요동부는 기기의 케이스상에 설치된 샤프트와, 샤프트가 케이스상에서 무부하상태로 회동가능하도록 케이스와 샤프트의 결합부위에 설치된 자유회동부재와, 샤프트상에 설치된 요동레버와, 요동레버가 샤프트상에서 일측방향으로 자유회동되고 타측방향으로 회동력이 샤프트에 전달되도록 요동레버와 샤프트 사이에 설치된 클러치 베어링과, 샤프트에 고정 결합되며 샤프트에 연동되어 회동되어 회동력을 발전부에 전달하는 회동기어를 포함한다.

이때, 요동레버는 샤프트의 결합부위로부터 길이방향으로 연장되며 샤프트의 결합부위로부터 이격될수록 그 하중이 증가하는 것이 바람직하다.

또한, 발전부는 회동기어에서 공급되는 회동력을 전달받도록 회동기어에 결합되어 연동하는 연동기어와, 연동기어가 회동기어에 결합된 상태를 지지하는 지지부재와, 지지부재에 결합되어 연동기어가 회동함에 따라 연동하는 마그네트와, 마그네트가 회동함에 따라 마그네트로부터 전달된 유도전류를 축적하고 축적된 유도전류를 충/방전부에 방출하는 코일을 포함한다.

이때, 지지부재는 케이스상에 고정 결합된 발전부 케이스와, 발전부 케이스를 관통하고 발전부 케이스의 일측으로부터 돌출 연장되어 연동기어에 결합된 로터축과, 로터축이 케이스에 결합된 상태에서 무부하상태로 회동되도록 케이스와 로터축 사이에 설치된 자유회동부재를 포함한다.

또한, 충/방전부는 발전부에서 공급된 유도전류를 정류하는 정류소자와, 정류소자에서 정류된 유도전류를 충전하였다가 배터리에 일시 방전하여 배터리를 재충전하는 컨덴서를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 회로의 구성소자 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1에는 본 발명에 의한 배터리 자동충전장치가 내장된 휴대용 전화기의 부분절개도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 도시된 주요부분의 상세도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 평단면도가 도시되어 있고, 도 4a 및 도 4b에는 요동부와 발전부의 측단면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4를 보면, 본 발명에 의한 배터리 자동충전장치는 크게 요동부와 발전부 및 충/방전부로 구분할 수 있다.

먼저, 요동부의 구조를 보면, 휴대용 전화기의 전면커버(1)와 후면커버(2)에 직교하도록 샤프트(3)가 설치되고, 이 샤프트(3)가 전면커버(1) 및 후면커버(2)와 각각 결합되는 지점에는 오일레스 베어링(4)이 설치된다. 또한, 샤프트(3)의 소정위치에 클러치 베어링(5)이 끼움 결합된다. 그리고, 클러치 베어링(5)에 요동레버(6)가 외부의 진동에 따라 요동되도록 결합되고, 샤프트(3)가 회전함에 따라 제1 기어(7)가 연동 회전하도록 제1 기어(7)가 샤프트(3)에 일체화되어 설치된다. 이때, 요동레버(6)는 샤프트(3)의 결합부위로부터 이격될수록 그 하중이 증가하도록 설계하여 아주 미세한 진동에 의해 좌우 요동운동이 가능함과 동시에 지속되도록 설계하는 것이 바람직하다.

한편, 발전부의 구조를 보면, 발전부 케이스(8)는 휴대용 전화기의 후면커버(2)에 고정 결합되어 발전부내의 각 구성부를 견고히 지지한다. 발전부 케이스(8)의 중앙부위에는 발전부 케이스(8)를 전후방향으로 관통하는 로터축(9)이 설치되고 이 로터축(9)은 발전부 케이스(8)의 전방에 소정길이만큼 연장되어 돌출된다. 여기서, 발전부 케이스(8)와 로터축(9)의 결합부에는 오일레스 베어링(10)이 설치되어 로터축(9)이 발전부 케이스(8)의 결합상태에 무관하게 자유회동할 수 있게 한다.

제2 기어(11)는 제1 기어(7)의 회동력을 전달받아 회동하도록 제1 기어(7)에 맞물린상태로 발전부 케이스(8)로부터 연장된 로터축(9)상에 설치되고, N극과 S극을 갖는 마그네트(12)는 로터축(9)상에 고정 설치된다. 마그네트(12)로부터 소정거리 이격된 지점에는 한 쌍의 코일(13, 13a)이 상호 대향되도록 설치되며, 이 코일(13, 13a)은 충/방전부(14)에 접속된다.

한편, 도 5에는 도 1 내지 도 4에 도시된 자동충전장치의 등가회로도가 도시되어 있다.

도 5를 보면, 요동레버(6)가 회전함에 따라 연동되는 마그네트(12)는 요동레버(6)에 결합된 클러치 베어링(5)에 의해 요동레버(6)의 움직임에 따라 항상 일정한 방향으로 회전되며, 이에 따라 마그네트(12)로부터 코일(13, 13a)에 유도되는 전류는 충/방전부(14)내의 정류 다이오드(브리지 다이오드: 15)에 공급되어 DC 성분으로 변환된다. 이후, DC 성분의 전류는 컨덴서(16)에 충전되었다가 충전된 전류량이 컨덴서(16)의 정전용량을 초과하면 컨덴서(16)가 방전되어 배터리(17)를 충전시키게 된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작에 대하여 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

사용자가 휴대용 전화기를 휴대한 상태에서 도보 혹은 차량을 이용하여 이동하게 되면, 휴대용 전화기에는 진동이 발생하게 된다. 이 진동은 요동레버(6)를 좌우방향으로 진동시키게 되는데, 요동레버(6)와 샤프트(3) 사이에는 클러치 베어링(5)이 결합되어 있으므로 요동레버(6)가 진동함에 따라 제1 기어(7)는 일방향으로 회전하게 된다.

제1 기어(7)의 회동력은 제1 기어(7)에 맞물림 결합된 제2 기어(11)에 전달되어 제2 기어(12)를 회동시키고, 제2 기어(12)가 회동됨에 따라 제2 기어(12)에 결합된 로터축(9)과 마그네트(12)가 동시에 회동된다.

마그네트(12)가 회동되면 마그네트(12)와 코일(13, 13a)간의 이격간격이 변화되는데, 이것은 도 6에 도시된 발전기의 원리에 따라 마그네트(12)로부터 발생된 유도전류가 코일(13, 13a)에 축적된다. 코일(13, 13a)에 축적된 전류는 브리지 다이오드(15)를 통하여 정류되어 DC 성분으로 변화되고, DC 성분의 전류는 충/방전용 컨덴서(16)를 충전시킨다.

한편, 컨덴서(16)는 브리지 다이오드(15)로부터 공급되는 DC 성분의 전류에 대한 충전 및 방전작용을 반복 수행하며, 컨덴서(16)로부터 방전된 전류는 배터리(17)에 공급되어 배터리(17)를 충전시키게 된다.

따라서, 사용자가 휴대용 전화기를 휴대한 상태에서 이동중에 발생한 진동을 이용하여 배터리를 충전하도록 함으로써, 배터리의 사용시간을 연장할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

결국, 본 발명에 의한 배터리 자동충전장치에 따르면 사용자가 이동중에 발생한 진동을 이용하여 발전동작을 수행하고, 발전된 전류를 배터리에 공급하여 배터리를 재충전하도록 함으로써, 다음과 같은 이점이 발생한다.

(1) 휴대용 전화기의 가용시간이 연장되며, 휴대용 전화기를 장시간 외부에서 사용하는 경우에도 방전된 배터리를 충전할 수 있으므로 휴대용 전화기의 사용효율이 향상된다.

(2) 휴대용 전화기의 가용시간을 연장시키기 위한 별도의 배터리를 휴대할 필요가 없으므로, 사용자에게 편리하다.

(3) 배터리를 충전시키기 위한 사용자의 별도작업이 필요없으므로, 사용자에게 항상 안정된 가용능력을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 재충전이 가능한 배터리를 장착한 기기의 자동충전장치에 있어서:

   상기 기기에 전달되는 진동에 의해 요동되어 회동력을 제공하는 요동부;

   상기 요동부에서 공급되는 회동력을 이용하여 전기를 발전하는 발전부; 및

   상기 발전부에서 발전된 상기 전기를 충/방전하여 상기 배터리를 재충전시키는 충/방전부를 포함하는 배터리 자동충전장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 요동부는,

   상기 기기의 케이스상에 설치된 샤프트;

   상기 샤프트가 상기 케이스상에서 무부하상태로 회동가능하도록 상기 케이스와 상기 샤프트의 결합부위에 설치된 자유회동부재;

   상기 샤프트상에 설치된 요동레버;

   상기 요동레버가 상기 샤프트상에서 일측방향으로 자유회동되고, 타측방향으로 회동력이 상기 샤프트에 전달되도록 상기 요동레버와 상기 샤프트 사이에 설치된 클러치 베어링; 및

   상기 샤프트에 고정 결합되며, 상기 샤프트에 연동되어 회동되어 회동력을 상기 발전부에 전달하는 회동기어를 포함하는 배터리 자동충전장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 요동레버는,

   상기 샤프트의 결합부위로부터 길이방향으로 연장되며, 상기 샤프트의 결합부위로부터 이격될수록 그 하중이 증가하는 것을 특징으로 하는 배터리 자동충전장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 발전부는,

   상기 회동기어에서 공급되는 회동력을 전달받도록 상기 회동기어에 결합되어 연동하는 연동기어;

   상기 연동기어가 상기 회동기어에 결합된 상태를 지지하는 지지부재;

   상기 지지부재에 결합되어 상기 연동기어가 회동함에 따라 연동하는 마그네트; 및

   상기 마그네트가 회동함에 따라 상기 마그네트로부터 전달된 유도전류를 축적하고, 축적된 상기 유도전류를 상기 충/방전부에 방출하는 코일을 포함하는 배터리 자동충전장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 지지부재는,

   상기 케이스상에 고정 결합된 발전부 케이스;

   상기 발전부 케이스를 관통하고, 상기 발전부 케이스의 일측으로부터 돌출 연장되어 상기 연동기어에 결합된 로터축; 및

   상기 로터축이 상기 케이스에 결합된 상태에서 무부하상태로 회동되도록 상기 케이스와 상기 로터축 사이에 설치된 자유회동부재를 포함하는 배터리 자동충전장치.
6. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 자유회동부재는,

   오일레스 베어링인 것을 특징으로 하는 배터리 자동충전장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 충/방전부는,

   상기 발전부에서 공급된 상기 유도전류를 정류하는 정류소자; 및

   상기 정류소자에서 정류된 유도전류를 충전하였다가 상기 배터리에 일시 방전하여 상기 배터리를 재충전하는 컨덴서를 포함하는 배터리 자동충전장치.