KR20120006841U

KR20120006841U - 자가 발전장치

Info

Publication number: KR20120006841U
Application number: KR2020110002571U
Authority: KR
Inventors: 전병옥
Original assignee: 실버레이 주식회사
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2012-10-05

Abstract

본 고안은 자가 발전장치에 관한 것으로, 특히, 구조가 간결, 단순하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 호환성이 뛰어나고 적용 물품이나 설치 장소에 따라 손쉽게 발전 용량을 변경하거나 조정하여 적용할 수 있는 자가 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 고안에 자가 발전장치는, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취되는 본체와, 상기 본체에 설치되어 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자를 구비한 전원발생부; 및 외력에 의해 운동되면서 상기 진동자가 요동되도록 자력을 인가하는 구동장치를 포함하되, 상기 본체는 필요에 따라 길이조절이 용이하도록 원통 형상으로 형성되고, 내부에 수용공간이 형성된 메인몸체와, 상기 수용공간 내에 삽입된 상기 진동자가 이탈되지 않도록 상기 메인몸체에 분리 가능하게 설치되는 커버체를 구비하고, 상기 진동자는 N극 및 S극을 갖는 영구자석으로 형성되고, 상기 수용공간의 내경은 상기 진동자의 선회가 자유로운 크기 이상의 내경으로 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따르면, 전원발생부의 본체가 길이 조절이 쉽고, 진동자의 교체가 용이한 구조로 구성되어 발전용량을 증가시키거나 감소시킬 경우에도 매번 본체를 새롭게 제작할 필요 없이 간편하게 변경하여 호환성이 있게 사용할 수 있다. 이로 인해 성형을 위한 금형 구조가 간결, 단순화 되고 제조시에 작업성과 편의성이 향상될 뿐만 아니라 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

자가 발전장치 {POWER GENERATOR}

본 고안은 자가 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구조가 간결, 단순하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있을 뿐만 아니라 호환성이 뛰어나고 적용 물품이나 설치 장소에 따라 손쉽게 발전 용량을 변경하거나 조정하여 적용할 수 있는 자가 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 생활 주변이나 산업현장에서 볼 수 있는 대부분의 가전제품이나 장치는 전기를 동력원으로 하고 있다. 그리고, 전기는 현대사회의 고도화에 따라 그 수요가 증가되고 있으므로 이러한 수요에 대응하여 화력발전, 원자력발전 등 다양한 발전시설에 대한 시설투자가 지속적으로 증가되고 있다.

최근에는 에너지자원의 고갈로 인해 태양광발전, 풍력발전, 조력발전, 등 다양한 대체 발전시설에 투자와 개발이 급속하게 진행되고 있다. 그리고, 전술한 발전시설로부터 생산된 전기는 전력케이블을 매개로 비교적 큰 사용전력이 요구되는 가정용 및 산업용 장치나 제품에 공급되어 에너지원으로 사용되고 있지만, 소규모의 가전제품이나, 생활용품과 같이 휴대성이나 활동성이 요구되는 대부분의 제품은 1차전지나 리듐이온전지와 같은 2차전지를 구비하여 전원으로 사용하고 있다.

하지만, 배터리는 그 사용시간에 한정되어 있으므로 전원이 방전되면 다시 충전해서 사용하여야 하지만 이동중에 있거나 야외에서는 충전할 수 없으므로 방전시에는 해당 제품을 사용할 수 없게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 최근에는 다양한 자가 발전장치가 개발되어 비상시에 필요한 전원을 충전하여 사용할 수 있도록 하고 있다.

예컨대, 자가 발전장치는 대한민국 공개특허 특2002-0026488호에 나타난 바와 같이 고정자(204) 및 진동자(203)의 왕복운동으로 인해 유도전류를 발생시키는 유도코일(202)로 구성된 것이 제안되어 있고, 대한민국 실안신안등록 제20-0225457호에 나타난 바와 같이 핸들(202)의 조작동작에 따라 자가발전모듈(20)에서 전력을 발전하도록 구성된 것이 등이 제안되어 있다.

하지만, 전술한 발전장치는 구조가 복잡하여 제조비용이 상승되고, 부피가 커서 휴대용 자가 발전장치로는 적용할 수 없는 단점이 있다. 그리고, 전원의 충전이 필요한 경우 사용자가 의도적으로 정해진 조작을 수행하여야 하므로 사용이 힘들고 불편한 문제점을 갖는다.

그 외에도, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-0890917호에는 베이스와, 이 베이스에 돌출되게 다수 개로 형성된 압전소자, 압전소자의 양면에 형성된 전극, 압전소자를 서로 연결시키는 연결진동판을 구비한 진동형 미소 발전소자가 개시되어 있다.

이와 같이 압전소자를 이용하여 전기를 생성하는 발전장치는 비교적 부피가 작아 공간적 제한을 받는 물품이나 장치에 적용하여 소규모의 전력을 효율적으로 생산할 수 있는 장점은 있지만, 압전소자의 가격이 매우 비싸고, 압전소자로부터 생성되는 전기량은 매우 작아서 전기를 필요로 하는 휴대기기나 장치 등의 소비전력을 고려할 때 에너지원이나 충전전원으로 사용한다는 것은 비효율적이어서 현실적인 적용이 불가능한 실정이다.

전술한 바와 같은 종래 자가 발전장치의 문제점을 종합적으로 해결하기 위해 본 출원인은 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0029190호로 출원한 "자가 발전장치 및 이를 이용한 물품" 과 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-011192호로 출원한 자가 발전장치를 개발하게 되었다.

전술한 자가 발전장치는 도1(출원번호 제10-2009-011192호)에 도시된 바와 같이 발전몸체(1), 이 발전몸체(1)에 설치되는 적어도 하나 이상의 전원발생부(2), 및 전기가 생성되도록 전원발생부(2)를 구동시키는 구동자석부재(3)를 구비한다.

전원발생부(2)는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(22)이 권취되고 내부에 수용공간(211)이 형성된 케이스(21)와, 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자(23)을 구비한다. 특히, 전원발생부(2)는 종래 발전기에서 회전자와 유사한 역할을 수행하는 부분을 별도의 출력축이 없고 N극 및 S극이 형성된 자석으로 이루어진 무축방식의 진동자(23)로 구성한 것이다.

이에 따르면, 충격과 같은 외력에 대해 강성이 뛰어난 영구자석을 이용하여 전기를 생성하는 전원발생부를 구성하게 되므로, 구조가 간결, 단순하고 자가 발전장치로서 충분한 내충격성과 내구성을 확보할 수 있었다. 또한 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부를 이용하여 전력을 생산하므로 압전소자를 이용한 자가 발전장치에 비해 고출력의 전기를 생성할 수 있고, 저렴한 비용으로 제조할 수 있었다.

하지만, 상기한 종래 전원발생부(2)의 케이스(21)는 도1에 도시된 바와 같이 진동자(23)가 삽입, 설치되는 진동자 수용몸체와, 이 진동자 수용몸체에 형성되고 유도코일(22)이 권취되는 코일권선부가 구비된 것으로, 비교적 구조가 복잡하여 제조와 조립이 어려워 제조비용이 높고 생산성이 낮은 단점이 있다.

그리고, 종래 케이스(21)는 부피가 크고 그 형상이 대략 직육면체 형상으로 간결, 단순하게 구성할 수 없으므로 휴대성이나 활동성이 요구되는 물품의 자가 발전장치로는 적용하기에 어려움이 있었다.

특히, 종래 자가 발전장치는 적용 물품의 형태나 크기 등이 변경되거나 발전 용량을 변경 또는 조정하고자 하는 경우에 케이스(21)나 진동자(23)를 모두 신품으로 제작하여야 하므로 호환성의 결여로 인해 제조에 많은 준비시간이 소요되고 제조원가가 상승되는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 착안한 것으로, 구조가 간결, 단순하고 저렴한 비용으로 제조할 수 있도록 한 자가 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은, 호환성이 뛰어나고 적용 물품이나 설치 장소에 따라 손쉽게 발전 용량을 변경하거나 조정하여 적용할 수 있도록 한 자가 발전장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위한 자가 발전장치는, 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취되는 본체와, 상기 본체에 설치되어 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자를 구비한 전원발생부; 및 외력에 의해 운동되면서 상기 진동자가 요동되도록 자력을 인가하는 구동장치를 포함하되, 상기 본체는 필요에 따라 길이조절이 용이하도록 원통형상으로 형성되고, 내부에 수용공간이 형성된 메인몸체와, 상기 수용공간 내에 삽입된 상기 진동자가 이탈되지 않도록 상기 메인몸체에 분리 가능하게 설치되는 커버체를 구비하고, 상기 진동자는 N극 및 S극을 갖는 영구자석으로 형성되고, 상기 수용공간의 내경은 상기 진동자의 선회가 자유로운 크기 이상의 내경으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 진동자는 상기 수용공간 내에서 요동시 손상되거나 상기 본체의 내벽면에 충격력을 인가하지 않도록 충격 흡수성 소재로 형성된 쿠션외피층을 구비할 수 있다.

그리고, 상기 본체는 상기 수용공간에 형성된 격벽에 의해 복수의 소발전실로 구획, 형성되고, 상기 소발전실 마다 상기 진동자가 설치될 수 있다.

상기 본체의 내벽면에는 상기 진동자의 요동에 따른 물리적 충격을 흡수, 완충하면서 이러한 과정에서의 변위를 이용하여 발전을 하는 압전소자 구조체를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 압전소자 구조체는 상기 진동자의 요동시 탄성 반발력을 상기 진동자에 작용하여 반복 요동되도록 코일 형태로 형성된 코일체로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 압전소자 구조체는 진동자를 기준으로 상기 수용공간의 양쪽에 각각 배치 형성될 수 있다.

한편, 상기 구동장치는 N극 및 S극 자극부가 구비되고 상기 전원발생부에 근접되어 회전 가능하게 설치되는 자석몸체; 상기 자석몸체에 일측이 고정, 설치되는 구동축; 및 유체의 이동에너지에 의해 회전되고 상기 자석몸체를 회전시키도록 상기 구동축의 타측에 설치되는 블레이드 결합체를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 구동장치를 기준으로 그 주변에 복수의 상기 전원발생부가 배열될 수 있다. 이때, 상기 구동장치를 기준으로 그 둘레에 원형을 이루도록 상기 전원발생부가 배열되도록 구성할 수 있다.

상기 블레이드 결합체의 1 회전당 상기 자석몸체의 회전수가 증가되도록, 상기 구동축과 상기 자석몸체 사이에 증속기가 더 구성될 수 있다.

상기와 같은 본 고안에 따른 자가 발전장치에 의하면, 전원발생부의 본체가 길이 조절이 쉽고, 진동자의 교체가 용이한 구조로 구성되어 발전용량을 증가시키거나 감소시킬 경우에도 매번 본체를 새롭게 제작할 필요 없이 간편하게 변경하여 호환성이 있게 사용할 수 있다. 이로 인해 성형을 위한 금형 구조가 간결, 단순화 되고 제조시에 작업성과 편의성이 향상될 뿐만 아니라 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

도1은 종래 자가 발전장치를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 간략화한 구성도,
도3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 설명하기 위한 분리사시도,
도4는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제1 변형예를 설명하기 위한 도면,
도5는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면,
도6a 및 도6b는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면으로, 도6a에는 본체 일측에만 압전소자 구조체가 구비된 구조를 도시한 단면도이고, 도6b는 본체 양측에 압전소자 구조체가 구비된 구조를 도시한 단면도이다.
도7a 및 도7b는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제4 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도2 내지 도7b에 의거하여 상세히 설명하고, 도2 내지 도7b에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 고안과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

첨부도면, 도2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 간략화한 구성도, 도3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치를 설명하기 위한 분리사시도이다.

도2 및 도3은 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 자가 발전장치는 본체(11) 내부에 축이 없는 무축방식의 진동자(12)가 구비된 전원발생부(10)와, 외력에 의해 운동되면서 진동자(12)가 요동되도록 자력을 인가하는 구동장치(20)로 구성되되, 본체(11)의 구조가 간결, 단순화 되고 적용되는 물품이나 설치되는 장소가 변경 또는 조정되더라도 호환성이 있게 적용할 수 있도록 구성된 것이다.

전원발생부(10)의 본체(11)는 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일(13)이 권취되는 부분으로, 본 고안에서는 원통 형상으로 구성함으로써 발전용량을 증가시키거나 감소시킬 경우에 매번 그 본체(11)를 새롭게 제작할 필요 없이 간편하게 길이를 연장시키거나 줄이는 방식으로 손쉽게 구현할 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 본체(11)가 원통 형상으로 형성되면 성형을 위한 금형 구조가 간결, 단순화 되고 제조시에 작업성과 편의성이 향상될 뿐만 아니라 제조비용이 절감되는 효과가 있다.

그리고, 본체(11)는 원통 형상으로 형성되고 내부에 수용공간(111a)이 형성된 메인몸체(111)와, 수용공간(111a) 내에 삽입된 진동자(12)가 이탈되지 않도록 메인몸체(111)의 일측 또는 양측을 밀폐하기 위해 설치되는 커버체(112)로 구성되어 있다.

또한, 수용공간(111a)은 진동자(12)의 선회가 자유로운 크기 이상의 내경으로 형성되고, 커버체(112)는 메인몸체(111)에 억지끼움 방식에 의해 압입, 결합되거나 나사결합 방식에 의해 체결되도록 형성된다. 아울러, 본체(11)의 내부 수용공간(111a)은 진동자(12)의 운동시에 저항이 최소화 되도록 진공상태로 구성할 수 있다.

유도코일(13)은 진동자(12)와의 상호작용에 따른 전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 부분으로, 본체(11)의 외주면이나 내주면에 권취되는 방식으로 설치된다. 그리고, 유도코일(13)이 본체(11)의 내주면에 권취되는 경우에는 진동자(12)의 요동시 손상되지 않도록 유도코일(13)이 내측에 위치하도록 보호필름(미도시)이나 보호커버(미도시)가 내부에 끼워져 설치된다. 그리고, 유도코일(13)이 본체(11)의 외주면에 권취되는 경우에는 본체의 외주면상에 유도코일 권취홈(111b)이 요입되는 것이 바람직하다.

진동자(12)는 본체(11)에 설치되어 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되고, 자극이 변화되면서 유도코일(13)에 기전력이 발생되도록 하는 구성으로 N극(121) 및 S극(122)을 갖는 볼 또는 원판 형상의 영구자석으로 형성되어 있다.

그리고, 본 고안에 따른 자가 발전장치는 전원발생부(10)로부터 출력되는 발전전원을 정류하는 회로부(30)와, 이 회로부(30)로부터 인가되는 전원을 충전할 수 있도록 구비되는 충전모듈(40)을 구비한다.

예컨대, 회로부(30)는 도2에 도시된 바와 같이 서로 다른 방향으로 진동자(23)가 요동됨을 고려하여 출력되는 반대극성의 전압을 정류하도록 브릿지 다이오드(31)를 구성하고, 축전지(41)에 충전하기 위해 저항과 컨덴서(32)를 이용한 지연회로를 갖도록 구성할 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다. 충전모듈(40)은 축전지(41)와 충전회로(미도시)를 갖는 통상의 모듈을 적용하여 구성할 수 있다.

그리고, 본 고안에 따른 자가 발전장치는 전원발생부(10)와 전기적으로 연결되어 발광되는 램프(미도시)를 구비할 수 있다. 이와 같이 전원발생부(10)에 램프가 구비될 경우 발전된 전원을 이용하여 손전등이나 응급용 경광등 등의 용도로 사용할 수 있다.

도4는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제1 변형예를 설명하기 위한 도면으로, 본체 부분만을 나타낸 것이다.

도4에 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 자가 발전장치는 하나의 전원발생부(10)의 본체(11)에 복수의 소발전실(10a,10b,10c)이 구비된 구조로 구성되어 있다. 이를 위해 본체(11)의 수용공간(111a)은 내부에 형성되는 격벽(14)에 의해 복수 개로 구획, 형성되고, 구획된 각 소발전실(10a,10b,10c) 마다 진동자(12)가 설치되어 있다.

그리고, 유도코일(13)은 구획된 각각 소발전실(10a,10b,10c)에 해당되는 본체(11)의 외주면에 각각 독립적으로 권취되어 각각 개별적으로 전자기유도작용을 통해 전원을 발전하게 된다.

이러한 제1 변형예에 따른 자가 발전장치는 격벽(14)에 의해 구획된 각 소발전실(10a,10b,10c)의 진동자(12)가 인접하는 소발전실의 진동자(12)를 자력에 의해 순차적으로 요동시키게 되므로 도미노 현상과 유사한 형태로 연속적으로 전기를 생성하게 된다. 이러한 방식으로 자가 발전장치를 구성하게 되면 구동장치(20)의 구동력이 갖는 에너지를 최대한 전기에너지로 변환하여 생성할 수 있는 장점이 있다.

도5는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제2 변형예를 설명하기 위한 도면으로, 구체적으로 설명하면 진동자의 확대 단면도이다.

도5에 도시된 바와 같이 제2 변형예에서는 구동장치(20)의 자력에 의해 진동자(12)가 요동되는 과정에서 손상되거나 본체(11)의 내벽면에 충격력을 인가하지 않도록 쿠션외피층(123)이 형성되어 있다.

쿠션외피층(123)은 진동자(12)의 외주면에 실리콘, 발포수지 등과 같은 충격흡수성 소재에 의해 덧씌워지는 형태로 형성된다.

도6a 및 도6b는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제3 변형예를 설명하기 위한 도면으로, 도6a에는 본체 일측에만 압전소자 구조체가 구비된 구조를 도시한 단면도이고, 도6b는 본체 양측에 압전소자 구조체가 구비된 구조를 도시한 단면도이다.

도6a에 도시된 바와 같이 제3 변형예에서는 본체(11)의 내벽면에 진동자(12)의 요동에 따른 물리적 충격을 흡수, 완충하고 이러한 충격력의 흡수과정에서 변위를 이용하여 발전을 하는 압전소자 구조체(15)를 더 구비한다.

그리고 상기 압전소자 구조체(15)는 진동자(12)의 물리적 충격을 흡수하면서 발전하고 탄성 반발력을 진동자에 작용하여 반복 요동되도록 함으로써 발전 성능이 배가되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위해 압전소자 구조체(15)는 기계적 에너지가 전기적 에너지로 상호 변환되는 압전재료를 이용하여 코일 형태의 코일체로 형성한 것이다.

보다 구체적으로, 압전소자 구조체(15)는 도6a의 확대부에 도시된 바와 같이 진동자(12)로부터 작용되는 외력에 대해 충분한 강성을 갖도록 코일 형태로 형성된 코일몸체(151)와, 이 코일몸체에 덧씌워지는 형태로 형성된 압전소자층(152)으로 이루어진다.

코일몸체(151)는 강성과 탄성이 뛰어난 금속이나 합성수지재로 형성된 선형부재를 코일 형태로 권취하여 형성한 것이고, 압전소자층(152)은 압전재료를 코일몸체(151)에 덧대거나 코팅, 도포, 부착 등의 방식으로 구성하고, 그 내측 단부에는 충전모듈(40)과 연결되는 도전선(미도시)의 접속을 위한 전극(미도시)이 형성되어 있다.

그리고, 압전소자층(152)은 압전재료로 널리 알려져 있는 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민, 수정, 전기석, 및 로셀염과 같은 물질을 적용할 수 있지만, 본 고안에서는 어느 정도의 가요성이 요구되므로 유연성을 갖는 압전재료로 알려져 있는 PVDF(Polyvinylidine fluride) 재료를 이용한다.

한편, 도6b에 도시된 바와 같이 압전소자 구조체(15)가 본체(11) 양측에 해당되는 수용공간(111a)에 각각 내장, 설치되어 있다. 이와 같이 압전소자 구조체(15)가 수용공간의 내부에 서로 마주보게 배치되어 있게 되면 진동자(12)가 연속적으로 탄성 반발되면서 병진운동을 하게 되므로 진동 횟수의 증가로 발전 효율이 향상되게 된다.

도7a 및 도7b는 본 고안의 제1 실시예에 따른 자가 발전장치의 제4 변형예를 설명하기 위한 도면이다. 도7a는 구동장치를 기준으로 복수의 전원발생부가 원형으로 배치된 자가 발전장치의 단면도, 도7b는 구동장치를 기준으로 복수의 전원발생부가 외곽을 향해 반복 배치된 자가 발전장치의 단면도로서, 이해를 돕기 위해 각 구성요소를 간략화 하여 도시한 것이다.

도7a 및 도7b에 도시된 바와 같이 제4 변형예에 따른 자가 발전장치는 유도코일(13)이 권취된 원통형 본체(11) 내부에 진동자(12)가 구비된 전원발생부(10)와, 진동자(12)를 구동시키는 구동장치(20)로 구성되되, 상기 구동장치(20)는 풍력 또는 수력과 같은 자연에너지를 이용하여 발전할 수 있도록 구성되어 있다.

구동장치(20)는 N극 및 S극 자극부(211,212)가 구비되고 전원발생부(10)에 근접되어 회전 가능하게 설치되는 자석몸체(21), 자석몸체(21)에 일측이 고정, 설치되는 구동축(22), 및 자석몸체(21)를 회전시키도록 구동축(22)의 타측에 설치되는 블레이드 결합체(23)를 구비한다.

자석몸체(21)는 진동자(12)를 효과적으로 진동시킬 수 있는 구조라면 형태나 구조에 제한 없이 다양하게 구성될 수 있는 것으로, 본 실시예에는 환봉 형상을 갖는 몸체의 중앙에 구동축(22)의 삽입을 위한 삽입홀(213)이 형성되고 N극 및 S극 자극부(211,212)가 일정한 각도로 분할된 구조로 형성되어 있다.

그리고, 자석몸체(21)에 형성된 N극 자극부(211)와 S극 자극부(212)는 각각 1 개 이상 배치되면 가능하지만, 1 회전당 진동자(12)의 진동 횟수를 증가시켜 발전효율이 향상되도록 가능한 많은 수량의 N극 자극부와 S극 자극부가 교번적으로 반복 착자되게 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 자석몸체(21)의 상하측에는 자석몸체 상하 부분을 견고하게 지지하기 위한 지지하우징(24)이 형성되어 있고, 구동축(22)의 원활한 회전을 위한 지지베어링(25)이 설치되어 있다.

한편, 블레이드 결합체(23)는 유체의 이동에너지에 의해 회전되도록 구성된 것으로, 즉 공기의 유동 즉 바람에 의해 회전되거나 액체의 유동 즉 물살에 의해 회전되도록 복수의 날개(231,블레이드)로 구성되어 있다.

그리고 블레이드 결합체(23)는 유체의 항력에 의해 회전되는 항력형 날개, 유체의 양력에 의해 회전되는 양력형 날개, 및 항력형 날개와 양력형 날개를 모두 구비한 혼합형 중에서 어느 하나가 선택될 수 있다.

전술한 바와 같은 제4 변형예에 나타난 자가 발전장치에 의하면, 육상에서 자연적 또는 인위적으로 발생되는 작은 풍력이나 수상에서 발생되는 유체의 작은 흐름에 의해 블레이드 결합체(23)가 회전되면 무축방식의 진동자가 내장된 전원발생부에 의해 발전이 이루어지므로 생활에서 필요한 정도의 전원을 발전하여 편리하게 사용할 수 있다.

그리고, 구동장치(20)는 블레이드 결합체(23)의 1 회전당 구동축(22)의 회전수가 증가되어 발전효율이 향상되도록 하기 위한 증속기(미도시)가 더 구비될 수 있다. 이때, 증속기는 풍력이나 수력발전에서 적용되고 있는 통상의 증속기 중에서 선택하여 적용할 수 있다.

예컨대, 증속기(미도시)는 블레이드 결합체(23)와 연결된 입력측 구동축의 단부에 결합되고 내주면에 기어부가 형성된 외부기어, 이 외부기어의 기어부에 접속되는 복수의 유성기어, 이 유성기어의 중심에 배치되는 선기어로 이루어지고, 이 선기어에 자석몸체와 연결되는 출력측 구동축이 결합되도록 구성하게 되면, 블레이드 결합체(23)가 저속으로 회전되어 입력측 구동축이 천천히 회전되더라도 외부기어, 유성기어, 선기어로 이어지는 증속과정을 거치게 되면서 출력측 구동축의 회전수는 현저히 증가되므로 자석몸체(21)가 고속회전하게 되어 발전효율이 향상된다.

한편, 본 고안에 따른 자가 발전장치는 구동장치(20)를 기준으로 그 주변에 복수의 전원발생부(10)가 배열되도록 구성할 수 있다. 전원발생부(10)의 배열방법은 도7a에 도시된 바와 구동장치(20)를 기준(중심)으로 그 둘레를 따라 원형을 형성하도록 배치될 수 있다.

그리고, 도7b에 도시된 바와 같이 구동장치(20)를 기준(중심)으로 외곽(원심방향)을 향해 반복, 배치되도록 구성할 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자가 발전장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

10:전원발생부 11:본체
111:메인몸체 111a:수용공간
111b:권취홈 112:커버체
12:진동자 123:쿠션외피층
13:유도코일 14:격벽
15:압전소자 구조체 151:코일몸체
152:압전소자층 20:구동장치
21:자석몸체 22:구동축
23:블레이드 결합체 30:회로부
40:충전모듈

Claims

전자기유도작용으로 기전력이 생성되는 유도코일이 권취되는 본체와, 상기 본체에 설치되어 외부로부터 인가되는 자력에 의해 요동되면서 자극이 변화되는 진동자를 구비한 전원발생부; 및
외력에 의해 운동되면서 상기 진동자가 요동되도록 자력을 인가하는 구동장치를 포함하되,
상기 본체는 필요에 따라 길이조절이 용이하도록 원통 형상으로 형성되고, 내부에 수용공간이 형성된 메인몸체와, 상기 수용공간 내에 삽입된 상기 진동자가 이탈되지 않도록 상기 메인몸체에 분리 가능하게 설치되는 커버체를 구비하고,
상기 진동자는 N극 및 S극을 갖는 영구자석으로 형성되고, 상기 수용공간의 내경은 상기 진동자의 선회가 자유로운 크기 이상의 내경으로 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 진동자는 상기 수용공간 내에서 요동시 손상되거나 상기 본체의 내벽면에 충격력을 인가하지 않도록 충격 흡수성 소재로 형성된 쿠션외피층을 구비한 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제1항에 있어서,
상기 본체는 상기 수용공간에 형성된 격벽에 의해 복수의 소발전실로 구획, 형성되고, 상기 소발전실 마다 상기 진동자가 설치된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 본체의 내벽면에는 상기 진동자의 요동에 따른 물리적 충격을 흡수, 완충하면서 이러한 과정에서의 변위를 이용하여 발전을 하는 압전소자 구조체를 구비한 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제4항에 있어서,
상기 압전소자 구조체는 상기 진동자의 요동시 탄성 반발력을 상기 진동자에 작용하여 반복 요동되도록 코일 형태로 형성된 코일체인 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제5항에 있어서,
상기 압전소자 구조체는 진동자를 기준으로 상기 수용공간의 양쪽에 각각 배치 형성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동장치는
N극 및 S극 자극부가 구비되고 상기 전원발생부에 근접되어 회전 가능하게 설치되는 자석몸체;
상기 자석몸체에 일측이 고정, 설치되는 구동축; 및
유체의 이동에너지에 의해 회전되고 상기 자석몸체를 회전시키도록 상기 구동축의 타측에 설치되는 블레이드 결합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제7항에 있어서,
상기 구동장치를 기준으로 그 주변에 복수의 상기 전원발생부가 배열된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제8항에 있어서,
상기 구동장치를 기준으로 그 둘레에 원형을 이루도록 상기 전원발생부가 배열된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.
제7항에 있어서,
상기 블레이드 결합체의 1 회전당 상기 자석몸체의 회전수가 증가되도록, 상기 구동축과 상기 자석몸체 사이에 증속기가 더 구성된 것을 특징으로 하는 자가 발전장치.