KR200225233Y1 - 휴대기기의 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 휴대기기의 충전장치에 관한 것으로서, 충전용 밧데리 또는 충전용 밧데리가 결합된 휴대기기 몸체에 발전기(16)를 결합하여 가동함에 의해 충전용 밧데리를 충전하는 휴대기기의 충전장치에 있어서, 상기 휴대기기 몸체의 일측에 힌지 결합된 레버(14)와, 상기 레버를 상기 휴대기기 몸체와 함께 손으로 쥐는 동작에 따라 상기 발전기의 회전자에 회전력을 전달하는 동력전달수단(18)과, 손을 펴서 상기 레버를 놓을 시에 이 레버를 원위치시키는 제1복원수단(20)으로 이루지고, 상기 레버(14)에는 지압돌기(14a)가 형성되며, 상기 발전기(16)는 휴대폰 몸체의 길이방향으로 길게 결합되어 있으므로, 휴대기기를 들고 다니면서 간단히 발전할 수 있으며 손의 파지력을 기를 수 있고, 충전하면서 손바닥에 지압효과를 주어 건강을 증진하며, 휴대기기의 한정된 공간에 결합되면서 누르고 떼는 손동작의 횟수에 대비한 발전기의 발전효율을 높일 수 있다.

Description

휴대기기의 충전장치{apparatus for charging for a mobile appliance}

본 고안은 휴대기기의 충전장치에 관한 것이다.

핸드폰, 무전기, 정보통신기기 등의 휴대기기는 대개 충전용 밧데리를 구비하고 있고, 완전히 방전되면 충전장치로 재충전하여 사용한다.

종래 휴대폰의 충전기를 예를 들면, 도1에 도시한 바와 같이 충전기 몸체(2)에 수용부(2a)가 형성되고, 이 수용부(2a)에는 충전용 밧데리가 결합된 휴대폰 몸체(4)나 충전용 밧데리(6)를 끼워, 상기 충전기 몸체(2)에 연결된 플러그(8)를 콘센트(10)의 단자에 접속하여 충전한다.

이와 같은 휴대폰의 충전기는 휴대하기가 불편할 뿐만 아니라 충전하기 위해서는 전원이 필요하므로, 대개 야외로 장기간 나가거나 장기간 여행 등을 하는 경우에는 보조 밧데리를 준비하게 된다.

또한, 태양전지를 이용하여 충전하는 휴대폰도 개시되어 있다. 그리고, 특허 공개번호 제1999-65285호에는 밧데리와 결착된 핸드폰에 충전된 전기를 공급하는 밧데리 팩 내측에 전기의 생성이 가능하도록 소형 발전기를 장착하여 별도의 핸들을 사용하여 돌리는 것에 의해 소형발전기를 가동시켜 밧데리 팩을 충전시키는 구조가 개시되어 있다.

그런데. 종래 휴대기기에서 전원용의 보조 밧데리를 준비하는 것에도 한계가 있고, 보조 밧데리를 분실하는 등의 비상시에는 휴대기기를 사용할 수 없었다.

또한 태양전지를 이용하여 충전하는 휴대폰 등 휴대기기는 흐린 날이나 비가 오는 날에는 충전을 할 수가 없으며, 특히 장마철에는 거의 충전을 하지 못한다는 문제점이 있었다.

또한, 핸들을 돌려 발전기를 가동하는 구조는, 충전하기 위해 장시간 핸들을 돌리는 것이 거의 불가능하고, 발전량도 적으며, 별도의 핸들을 휴대하여야 한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 휴대기기를 들고 다니면서 간단히 발전할 수 있으며 손의 파지력을 기를 수 있는 휴대기기의 충전장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 다른 목적은 충전하면서 손바닥에 지압효과를 주어 건강을 증진하는 휴대기기의 충전장치를 제공하는 데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 휴대기기의 한정된 공간에 결합되면서 누르고 떼는 손동작의 횟수에 대비한 발전기의 발전효율을 높이는 휴대기기의 충전장치를 제공하는 데 있다.

도1은 종래 휴대폰의 충전장치를 나타내는 사시도,

도2은 본 고안에 의한 휴대기기의 충전장치가 휴대폰에 적용된 입면도,

도3은 도1의 발전기의 구성도,

도4는 발전기의 개념도,

도5는 도3의 발전기의 회전자의 단면도,

도6은 도3의 발전기의 회전자의 다른 예를 나타내는 단면도,

도7는 도1의 동력전달수단을 나타내는 구성도,

도8은 도7을 측면에서 바라본 동력전달수단 및 레버의 구성도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12 : 휴대폰 몸체 14 : 레버

14a : 지압용 돌기 16 : 발전기

18 : 동력전달수단 20 : 제1복원수단

22 : 전압조절기 24 : 회전자

50 : 고정기어체 60 : 이동기어체

64 : 제2복원수단

본 고안에 의한 휴대기기의 충전장치는, 충전용 밧데리 또는 충전용 밧데리가 결합된 휴대기기 몸체에 발전기를 결합하여 가동함에 의해 충전용 밧데리를 충전하는 휴대기기의 충전장치에 있어서, 상기 휴대기기 몸체의 일측에 힌지 결합된 레버와, 상기 레버를 상기 휴대기기 몸체와 함께 손으로 쥐는 동작에 따라 상기 발전기의 회전자에 회전력을 전달하는 동력전달수단과, 손을 펴서 상기 레버를 놓을 시에 이 레버를 원위치시키는 제1복원수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 레버에는 손바닥을 지압하는 다수의 지압용 돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 동력전달수단은, 상기 레버의 단부에 구비된 랙과, 상기 발전기의 회전자축에 고정된 종동기어와, 상기 종동기어에 물리는 기어를 구비하며 휴대기기 몸체에 고정되어 회전하는 고정기어체와, 상기 레버의 가동에 따라 상기 고정기어체에 물리어 회전하거나 상기 고정기어체에서 떨어지는 기어를 구비한 이동기어체로 이루어져 있다.

상기 이동기어체는, 이 이동기어체의 회전축을 안내하는 장공이 형성된 가이드부재와, 사용자가 상기 레버에서 손을 뗄 경우에 이동기어체의 기어와 고정기어체의 기어의 물림을 해제하도록 이동기어를 원위치시키는 제2복원수단을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 발전기의 회전자는, 그 길이방향이 휴대기기의 길이방향이 되게 결합되되, 그 길이가 회전자 직경의 5배이상 되는 것이 바람직하다.

상기 휴대기기에는 상기 레버의 작동속도에 따라 상이한 전압을 일정하게 유기시키는 전압조절기가 부착되어 있다.

이하, 본 고안의 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 고안이 적용되는 휴대기기는 휴대기기 몸체와, 상기 휴대기기 몸체에 결합된 충전용 밧데리로 구성된다. 그리고, 발전기는 충전용 밧데리에 내장되거나 휴대기기에 내장된다. 상기 휴대기기는 무전기, 휴대폰, 기타 다양한 종류의 정보통신기기가 있으나, 이하에서는 휴대폰을 예로 들어 설명한다.

도2는 충전용 밧데리(도시안됨)가 내장되어 본 고안이 적용된 휴대폰을 나타낸다. 도시한 바와 같이, 휴대폰 몸체(12)의 일측 모서리에는 레버(14)가 힌지핀(15)에 의해 힌지결합되어 휴대폰 몸체의 길이방향 측으로 뻗어 있고, 상기 충전용 밧데리에 전기를 공급하는 발전기(16)가 휴대폰 몸체(12)의 길이방향을 따라 결합되며, 상기 발전기(16)의 일측에는 상기 레버(14)를 손으로 쥐는 동작에 따라 발전기의 회전자에 회전력을 전달하는 동력전달수단(18)이 결합되고, 상기 레버(14)의 힌지부에는 손을 펴서 레버(14)를 놓을 시에 이 레버를 원위치시키는 제1복원수단(20)이 결합되어 있다. 그리고, 상기 휴대폰 몸체(12)에는 상기 레버(14)의 작동속도에 따라 상이한 전압을 일정하게 유기시키는 전압조절기(22)가 부착되어 있다.

상기 레버(14)의 손잡이부에는 사용자가 레버를 쥐고 누를 때 손바닥을 지압하는 다수의 지압용 돌기(14a)가 형성되어 있다. 상기 레버(14)는 사용하지 않을 시에 휴대폰 몸체(12)에 걸도록 도시하지 않은 걸이구를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 이때, 상기 휴대폰 몸체(12)에는 상기 걸이구를 걸도록 걸이홈 또는 걸림턱이 형성된다.

상기 발전기(16)는 전자유도작용을 이용하여 기계에너지를 전기에너지로 변화시키는 장치로서, 도체가 자계내에서 회전운동을 할 때에 전력을 일으키는 원리를 이용한 것이다. 막대자석이 정지한 코일 속을 출입할 때 검류계에 전류가 유기되는 것도 전력을 발생시키는 원리이다. 전류는 자석이 운동하는 동안만 나타나며 운동이 없을 때에는 전류가 생기지 않는다. 자석을 고정하고 코일을 운동시켜도 같은 결과를 얻는다. 즉, 자석과 코일의 상대운동이 필요한 것이다.

도3에 도시한 바와 같이, 본 고안의 실시예에서는 회전자(24)에 영구자석(26)이 결합되고, 고정자(28)에 코일(30)이 결합된 구조이다. 회전자 축(32)은 그 양단이 베어링(34)(34')에 의해 지지되어 있고, 회전자 축(32)의 일단부에는 후술하는 종동기어가 결합되어 있다.

상기 회전자(24)는 그 길이방향이 휴대폰 몸체(12)의 길이방향이 되게 결합되되, 그 길이가 회전자 직경(D)의 5배 이상 되는 것이 바람직하다. 이와 같이 회전자가 긴 구조는 상기 레버(14)를 작동횟수에 비해 많은 발전량을 얻을 수 있으며, 휴대폰의 한정된 공간에 발전기를 용이하게 결합할 수 있다.

발전원리를 설명하면, 도4(도면에서는 회전자에 코일이 감긴 형태이지만 발전원리는 같음)에 도시한 바와 같이, 회전자의 상대운동의 방향에 따라 유도전류의 방향도 변한다. 또 운동이 빨라지면 전류세기도 증가한다. 또 운동이 빨라지면 전류세기도 변한다. 이는 다음의 페러데이 법칙으로 표현된다.

φ= BA

ε= - N(dφ/dt)

여기서,

φ: 자기력선 속(Weber, 웨버)

B : 자기장(T, 테슬라)

A : 자기장이 지나는 면적(m²)

ε: 유도된 기전력(V, 볼트)

dφ: 자속의 변화량

dt : 시간(s)

N : 코일의 감은 횟수

상기 식에서 나타낸 바와 같이, 유도기전력의 크기는 코일 속을 지나는 자기력선 속의 시간적 변화율에 비례하고 코일의 감은 횟수에 비례한다. 그러므로 전류의 크기를 증가하기 위해서는 회전하는 속도를 증가시키거나 코일의 감은 횟수를 증가하면 된다. 즉, 자기장 내에서 움직이는 구리 도선의 수가 많으면 많을 수록 보다 큰 전압을 유도할 수 있다.

그리고, 시간당 자속의 양의 변화를 크게 하면 유도기전력의 크기가 커지는 데, 본 실시예와 같이 긴 길이의 회전자는 시간당 끊는 자속의 수가 증가하게 되어, 큰 유도기전력을 얻을 수 있게 된다.

발전기에서 발전되는 에너지는 교류 또는 직류로 발생시킬 수가 있는데, 발전기의 형태에 따라 다르다. 도4에 도시한 바와 같이 고정자에 영구자석을 부착하고 회전자에 브러시를 사용한 경우 직류를 얻을 수 있다. 본 실시예와 같이 회전자에 영구자석을 결합하고 고정자에 코일이 감긴 구조에서는 코일에서 유기되는 전압은 교류형태가 된다.

도5는 회전자의 단면도이다. 도시한 바와 같이, 축(32)이 끼워진 원통(36)의 외측에는 한쌍의 영구자석(38)(38')이 서로 반대방향에 결합되어 2극을 이루고 있다. 도6에 도시한 바와 같이, 두 쌍의 영구자석(40)(40')(42)(42')이 90도를 이루며 원통(36')에 결합되어 4극을 이룬 구조로 될 수도 있다.

상기 영구자석의 재질은 페라이트나 회토류계(알리코 또는 네오디움)로 되어 있다.

상기 동력전달수단(18)은, 도7 및 도8에 도시한 바와 같이, 상기 레버(14)의 단부에서 휴대폰 몸체측을 향해 돌출된 랙(44)과, 상기 발전기(16)의 회전자 축(32)에 고정된 종동기어(46)와, 상기 종동기어(46)에 물리는 제1고정기어(51)를 구비하며 휴대폰 몸체에 고정되어 회전하는 고정기어체(50)와, 상기 레버(14)의 가동에 따라 상기 고정기어체(50)에 물리어 회전하거나 상기 고정기어체(50)에서 떨어지는 제1이동기어(61)를 구비한 이동기어체(60)로 이루어져 있다.

상기 랙(44)은 대체로 상기 레버(14)의 길이로 된 곡률반경을 가진 호를 이루고 있고, 그 내면에 기어 잇빨이 형성되어 있다.

상기 종동기어(46)는 베벨기어로 되어 있다.

상기 고정기어체(50)는 지지대(52)(52)에 끼워진 지지베어링(도시안됨)에 의해 지지되는 축(53)의 단부에 상기 제1고정기어(51)가 고정되고, 상기 지지베어링사이에 상기 제1이동기어(61)에 물리는 제2고정기어(54)가 결합된 구조로 되어 있다. 상기 제1고정기어(51)는 상기 종동기어(46)에 물리는 베벨기어로 되어 있다.

상기 이동기어체(60)는, 이 이동기어체의 회전축(62)을 안내하는 장공(63a)이 형성된 가이드부재(63)(63')와, 사용자가 상기 레버(14)에서 손을 뗄 경우에 이동기어체의 제1이동기어(61)와 고정기어체의 제2고정기어(54)의 물림을 해제하도록 이동기어를 원위치시키는 제2복원수단(64)을 포함하고 있다. 상기 회전축(62)에는상기 랙(44)에 물리는 제2이동기어(65)가 고정되어 있다.

상기 제2복원수단(64)은 상기 회전축(62)과 상기 가이드부재(63)(63')에 그 양단이 걸린 인장스프링으로 되어 있으며, 상기 가이드부재(63)(63')에 각각 하나씩 걸려 있다. 상기 가이드부재(63)(63')는 소정간격으로 이격되어 있고, 그 사이에 상기 제1, 제2이동기어(61)(65)가 위치하고 있다.

상기 제1복원수단(20)은 상기 레버(14)가 힌지결합된 힌지핀(15)에 외삽된 비틀림스프링으로 되어 있다.

상기 전압조절기(22)는 레버(14)를 요동시키는 속도의 전 범위에 걸쳐 부하나 속도에 관계없이 발전기의 전압을 일정하게 유지시키며, 레귤레이터라고도 한다. 즉, 레버(14)의 요동속도가 다르기 때문에 발전기에 유기되는 전압은 순간마다 다르는데, 전압조절기는 이러한 현상을 보상해 준다. 전압조절기는 부착하지 않을 수도 있으나, 부하조건에 따라 그 부착여부가 결정된다. 회전자의 회전속도가 광범위한 속도변화 및 큰 폭의 전기 부하변화에서는 발전기의 전압을 자동으로 조절하는 방법이 필요해진다. 이러한 전압조절은 전기장치들을 과전압으로 부타 보호하고 배터리의 과충전을 막아 주고 보호하는 작용을 한다.

이와 같이 구성된 본 고안의 실시예에 의한 휴대기기의 충전장치에서, 도8에 도시한 바와 같이, 레버(14)를 손으로 쥐고 A방향으로 누르면, 랙(44)이 제2이동기어(65)를 미는 한편 회전하여 하게 되어, 이동기어체(60)가 점선에서 좌측으로 이동하여 그 제1이동기어(61)가 제2고정기어(54)에 물리면서 랙(44)의 직선에 가까운 운동이 이동기어체(60) 및 고정기어체(50)의 회전운동을 야기한다. 그리고, 제1고정기어(51)에 물린 종동기어(46)가 회전하여 회전자(24)가 회전함에 의해 유도기전력이 발생된다. 이러한 유도기전력에 의한 전류는 전압조절기(22)를 거쳐 충전용 밧데리로 흘러 충전된다.

그리고, 레버(14)를 누르고 있던 손을 펴면, 제1복원수단(20)에 의해 레버(14)가 원위치함과 동시에 제2복원수단(64)에 의해 이동기어체(60)의 제1이동기어(61)가 고정기어체(50)의 제2고정기어(54)에서 떨어진다. 따라서, 레버(14)의 복귀시에 회전자는 회전되지 않는다.

이와 같은 레버(14)의 동작을 사용자는 휴대폰을 손에 쥐고 다니면서 수시로 할 수 있다. 이때, 레버(14)에 형성된 지압용 돌기(14a)는 사용자의 손바닥을 지압하므로 지압효과를 준다. 그리고, 수시로 손을 쥐었다 폈다 하므로 파지력을 높일 수 있다.

휴대폰을 보관하고 싶을 시에는 레버(14)에 형성된 도시하지 않은 걸이구를 휴대폰 몸체의 걸이홈 및 걸림턱에 끼워 레버(14)를 휴대폰 몸체(12)에 밀착시켜 보관한다.

본 실시예에서는 휴대폰의 하단측 즉, 레버의 하단측에 동력전달수단이 결합되고, 레버의 상단 힌지핀에 제1복원수단이 결합되어 있으나, 동력전달수단이 레버의 상측에 결합되고 레버의 중간부에 제1복원수단(이 경우에는 압축스프링)을 결합하는 구조로 이루어 질 수도 있다.

본 고안은 상기 실시예에 한정되지 않으며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

본 고안에 의한 휴대기기의 충전장치에 의하면, 휴대기기를 들고 다니면서 간단히 발전할 수 있으며 손의 파지력을 기를 수 있고, 충전하면서 손바닥에 지압효과를 주어 건강을 증진하며, 휴대기기의 한정된 공간에 결합되면서 누르고 떼는 손동작의 횟수에 대비한 발전기의 발전효율을 높일 수 있다.

Claims (6)

1. 충전용 밧데리 또는 충전용 밧데리가 결합된 휴대기기 몸체에 발전기를 결합하여 가동함에 의해 충전용 밧데리를 충전하는 휴대기기의 충전장치에 있어서,

   상기 휴대기기 몸체의 일측에 힌지 결합된 레버와,

   상기 레버를 상기 휴대기기 몸체와 함께 손으로 쥐는 동작에 따라 상기 발전기의 회전자에 회전력을 전달하는 동력전달수단과,

   손을 펴서 상기 레버를 놓을 시에 이 레버를 원위치시키는 제1복원수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 휴대기기의 충전장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 레버에는 손바닥을 지압하는 다수의 지압용 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대기기의 충전장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 발전기의 회전자는,

   그 길이방향이 휴대기기의 길이방향이 되게 결합되되,

   그 길이가 회전자 직경의 5배 이상되는 것을 특징으로 하는 휴대기기의 충전장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 동력전달수단은,

   상기 레버의 단부에 구비된 랙과,

   상기 발전기의 회전자축에 고정된 종동기어와,

   상기 종동기어에 물리는 기어를 구비하며 휴대기기 몸체에 고정되어 회전하는 고정기어체와,

   상기 레버의 가동에 따라 상기 고정기어체에 물리어 회전하거나 상기 고정기어체에서 떨어지는 기어를 구비한 이동기어체로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 휴대기기의 충전장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이동기어체는,

   이 이동기어체의 회전축을 안내하는 장공이 형성된 가이드부재와,

   사용자가 상기 레버에서 손을 뗄 경우에 이동기어체의 기어와 고정기어체의 기어의 물림을 해제하도록 이동기어를 원위치시키는 제2복원수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 휴대기기의 충전장치.
6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 휴대기기에는 상기 레버의 작동속도에 따라 상이한 전압을 일정하게 유기시키는 전압조절기가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 휴대기기의 충전장치.