KR20150035313A - 에너지 하베스터를 구비한 보조장치 및 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents

에너지 하베스터를 구비한 보조장치 및 이를 포함하는 전자기기 Download PDF

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Abstract

에너지 하베스터를 구비한 보조장치 및 이를 포함하는 전자기기가 개시된다. 개시된 보조장치는, 하우징의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈과, 상기 하우징의 내부에 마련되어 상기 스토리지 모듈의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 것으로 일단에 상기 스토리지 모듈이 장착되는 적어도 하나의 압전 변환기;를 포함한다.

Description

에너지 하베스터를 구비한 보조장치 및 이를 포함하는 전자기기{Auxiliary device having energy harvester and electronic device including the auxiliary device}
에너지 하베스터를 구비한 보조장치 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.
압전 에너지 하베스팅(piezoeletric energy harvesting) 기술은 주변에서 발생되는 기계적 에너지(예를 들면, 진동, 충격, 소리 등)를 압전 소재를 이용하여 전기에너지로 변환시키고, 이렇게 변환된 전기에너지를 저장하는 친환경 에너지 기술이다. 대표적인 압전 에너지 하베스터의 예로는 캔틸레버(cantilever) 구조의 에너지 하비스터를 들 수 있으며, 캔틸레버 구조의 압전 에너지 하베스터에서는 탄성체가 진동하면서 압전 소자를 변형시킴으로써 전기에너지를 발생시키게 된다. 이외에도 작은 기계적 에너지에 의해서도 큰 전기에너지를 수확할 수 있는 압전 에너지 하베스터에 관한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 한편, 압전 에너지 하베스터는 연속적인 외부의 기계적 에너지가 유입되지 않을 경우에는 전력원으로 사용될 수 없기 때문에 변환된 전기에너지를 저장할 배터리 또는 캐퍼시터 등과 같은 저장장치가 필요하다.
예시적인 실시예는 에너지 하베스터를 구비한 보조장치 및 이를 포함하는 전자기기를 제공한다.
일 측면에 있어서,
하우징;
상기 하우징의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈; 및
상기 하우징의 내부에 마련되어 상기 스토리지 모듈의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 것으로, 일단에 상기 스토리지 모듈이 장착되는 적어도 하나의 압전 변환기;를 포함하며,
상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지가 상기 스토리지 모듈에 저장되는 전자기기용 보조장치가 제공된다.
상기 보조장치는 상기 전자기기의 입력장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 보조장치는 스타일러스 펜(stylus pen)을 포함할 수 있다. 이러한 보조장치는 상기 전자기기의 내부 또는 외부에 마련될 수 있다.
상기 보조장치는 상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지를 변환시켜 상기 스토리지 모듈에 저장하는 변환 모듈 및 상기 스토리지 모듈에 저장된 전기에너지를 상기 전자기기의 배터리에 충전하는 충전회로 모듈 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 변환 모듈 및 상기 충전회로 모듈 중 적어도 하나는 상기 압전 변환기의 일단에 장착되도록 마련될 수도 있다.
상기 압전 변환기는 상기 하우징의 길이 방향에 나란하게 마련되며, 상기 스토리지 모듈은 상기 압전 변환기의 일단에 장착될 수 있다. 여기서, 상기 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈이 상기 하우징의 길이 방향에 수직인 방향으로 움직임에 따라 변형될 수 있다. 이러한 압전 변환기는 서로 다른 분극방향들을 가지는 복수의 압전 변환부를 포함할 수 있다.
상기 스토리지 모듈은 상기 하우징의 길이 방향에 나란하게 마련되며, 상기 적어도 하나의 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈과 상기 하우징의 사이에 마련될 수 있다. 여기서, 상기 압전 변환기는 그 일단이 고정되어 있으며, 그 타단은 고정되어 있지 않을 수 있다. 상기 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈이 상기 하우징의 길이 방향에 수직인 방향으로 움직임에 따라 변형될 수 있다.
다른 측면에 있어서,
내부 또는 외부에 보조기기가 마련되는 전자기기에 있어서,
상기 보조기기는,
하우징;
상기 하우징의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈; 및
상기 하우징의 내부에 마련되어 상기 스토리지 모듈의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 것으로, 일단에 상기 스토리지 모듈이 장착되는 적어도 하나의 압전 변환기;를 포함하며,
상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지가 상기 스토리지 모듈에 저장되는 전자기기가 제공된다.
상기 보조장치가 상기 전자기기에서 분리된 상태에서 움직이거나 또는 상기 전자기기에 장착된 상태에서 움직임으로써 상기 압전 변환기가 변형에 의해 전기에너지가 발생시킬 수 있다.
실시예에 따른 전자기기용 보조장치에 의하면, 보조장치가 전자기기로부터 분리된 상태나 또는 전자기기에 장착된 상태에서 외부로부터 보조장치에 진동이나 충격 등과 같은 기계적인 힘이 가해지게 되면 질량체 역할을 하는 스토리지 모듈이 보조기기의 내부에서 움직이면서 압전 변환기를 변형시키게 되고, 이에 따라 전기에너지가 발생될 수 있다. 따라서, 보조장치를 사용하거나 또는 보조장치가 장착된 전자기기를 움직임으로써 발생되는 진동을 이용하여 항시 발전이 가능해진다. 이와 같이 발생된 전기에너지를 전자기기의 배터리에 충전함으로써 전자기기의 사용 시간을 증대시킬 수 있으며, 또한 전자기기의 배터리가 방전된 비상 상황 시에 배터리를 충전할 수 있는 기회를 제공할 수도 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전자기기를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 에너지 하베스터를 구비한 보조장치의 내부를 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 스토리지 모듈의 움직임에 따라 압전 변환기가 변형되는 모습을 도시한 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 압전 변환기의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 압전 변환기의 서로 다른 분극방향들을 가지는 압전 변환부들을 도시한 것이다.
도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 에너지 하베스터를 구비한 보조장치의 내부를 도시한 것이다.
도 7은 스토리지 모듈 상에 압전 변환기들이 마련된 모습을 도시한 평면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 압전 변환기의 사시도이다.
도 9는 도 6에 도시된 스토리지 모듈의 움직임에 따라 압전 변환기들이 변형되는 모습을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 전자기기(100)를 도시한 것이다. 도 1에는 전자기기(100) 내부의 뒷면이 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 전자기기(100)에는 전자기기(100)에 전력을 공급하기 위한 배터리(150)와, 보조장치(110)가 마련되어 있다. 상기 전자기기(100)에는 보조장치(110)가 이용되는 다양한 전자기기가 포함될 수 있다. 예를 들면, 상기 전자전기(100)는 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 보조장치(110)는 전자장치(100)에 데이터를 입력하기 위한 입력 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 보조장치(110)는 스타일러스 펜(stylus pen), 키보드 또는 마우스 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 입력 장치를 포함할 수 있다. 이하에서는 전자기기(100)로서 스마트폰이 사용되고, 보조장치(110)로서 스타일러스 펜이 사용된 경우를 예로 들어 설명한다. 후술하는 바와 같이, 상기 보조장치(110)는 그 내부에 전기에너지를 발생시키는 에너지 하베스터가 마련되어 있으며, 이러한 에너지 하베스터에 의해 발생된 전기에너지는 전자기기(100)의 배터리(150)에 충전될 수 있다. 한편, 도 1에는 보조장치(110)가 전자기기(100)의 일측 내부에 마련되는 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이외에도 상기 보조장치(110)는 다양한 위치에 마련될 수 있다. 예를 들면, 상기 보조장치(110)는 전자기기(100)의 외부에 마련되는 것도 가능하다.
도 2는 도 1에 도시된 보조장치(110)의 내부를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 보조장치(110)는 하우징(111)과, 하우징(111)의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈(112)과, 하우징(111)의 내부에 마련되어 스토리지 모듈(112)의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 압전 변환기(113)를 포함한다. 상기 압전 변환기(113)에 의해 발생된 전기에너지는 스토리지 모듈(112)에 저장될 수 있다. 상기 하우징(111)은 보조장치(110)의 프레임 역할을 하는 것으로, 예를 들면 원통형상을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 하우징(111)은 보조장치(110)의 기능에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 보조장치(110)는 하우징(111) 내에 마련되는 변환 모듈(114)과 충전회로 모듈(115)을 더 포함할 수 있다. 상기 변환 모듈(converter module,114)은 압전 변환기(113)에 의해 발생된 전기에너지를 변환시키는 역할을 하는 것으로, 예를 들면 AD 컨버터 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 충전회로 모듈(115)은 스토리지 모듈(112)에 저장된 전기에너지를 전자기기(100)의 배터리(150)에 충전시키는 역할을 한다. 도 2에는 변환 모듈(114)이 압전 변환기(113)의 하부에 마련되어 있고, 충전회로 모듈(115)이 변환 모듈(114)의 하부에 마련되는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 변환 모듈(114) 및 충전회로 모듈(115)은 다양한 위치에 마련될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 하우징(111)의 내부에는 보조장치(110)로서의 입력기능을 수행하기 위한 회로 기판 등이 마련되어 있다.
상기 스토리지 모듈(112)은 압전 변환기(113)에 의해 발생되는 전기에너지를 저장하는 역할을 하는 동시에 움직임에 의해 압전 변환기(113)의 변형을 일으키는 질량체(mass)로서의 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 스토리지 모듈(112)은 보조장치(110)의 하우징(111) 내부에서 움직일 수 있도록 마련될 수 있다. 구체적으로는 상기 스토리지 모듈(112)은 하우징(111)의 길이 방향(도 2에서 z 방향)에 수직인 방향으로 움직이도록 마련될 수 있다. 상기 스토리지 모듈(112)은 예를 들면, 배터리 또는 캐퍼시터(capacitor) 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 압전 변환기(113)는 스토리지 모듈(112)의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시킨다. 압전 변환기(113)에 의해 발생된 전기에너지는 스토리지 모듈(112)에 임시로 저장된 다음, 이렇게 저장된 전기에너지는 후술하는 충전회로 모듈(115)을 통해 전자기기(100)의 배터리(150)에 충전될 수 있다. 상기 압전 변환기(113)는 하우징(111)의 내부에서 하우징(111)의 길이 방향에 나란하게 마련될 수 있다. 여기서, 상기 압전 변환기(113)의 일단(도 2에서는 압전 변환기(113)의 상단)에 스토리지 모듈(112)이 장착되어 있다. 그리고, 상기 압전 변환기(113)의 타단(도 2에서는 압전 변환기(113)의 하단)은 변환 모듈(114)에 고정되어 있다. 한편, 상기 압전 변환기(113)의 타단은 충전회로 모듈(115)이나 또는 하우징(111)에 고정될 수도 있다. 상기 압전 변환기(113)의 타단이 고정된 상태에서 상기 압전 변환기(113)의 일단에 장착된 스토리지 모듈(112)이 외부의 힘에 의해 움직이게 되면 압전 변환기(113)가 변형되게 되고, 이에 따라 전기에너지가 발생될 수 있다. 상기 압전 변환기(113)는 변형에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 압전 물질을 포함할 수 있다. 이러한 압전물질은 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 압전 물질은 PZT, ZnO, SnO, PVDF 또는 P(VDF-FrFE) 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 물질을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 압전 변환기(113)는 탄성적인 특성을 가지도록 탄성 부재를 포함할 수 있다.
도 3에는 스토리지 모듈(112)의 움직임에 따라 압전 변환기(113)가 변형되는 모습이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 압전 변환기(113)의 타단이 고정된 상태에서 압전 변환기(113)의 일단에 장착된 스토리지 모듈(112)이 외부의 힘에 의해 압전 변환기(113)의 길이 방향(도 3에서 z방향)에 수직인 방향으로 움직이게 되면, 상기 압전 변환기(113)가 휘어지는 변형이 발생하게 된다. 그리고, 이러한 압전 변환기(113)의 변형에 의해 압전 포텐셜이 형성됨으로써 전기에너지가 발생될 수 있다. 또한, 압전 변환기(113)는 탄성적인 특성을 가지고 있으므로, 압전 변환기(113)가 고유 진동수로 진동하게 되면 전기에너지를 발생시키는 시간을 증대시킬 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 압전 변환기(113)의 사시도이다. 그리고, 도 5는 도 4에 도시된 압전 변환기(113)의 서로 다른 분극방향들을 가지는 압전 변환부들(113a,113b,113c,113d)을 도시한 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 압전 변환기(113)는 그 길이 방향에 수직인 평면(도 4 및 도 5에서 xy 평면) 상에서 서로 다른 분극방향을 가지는 4개의 압전 변환부들(113a,113b,113c,113d)을 포함할 수 있다. 이와 같이, 압전 변환기(113)가 서로 다른 분극방향을 가지는 복수의 압전 변환부(113a,113b,113c,113d)로 구성된 경우, 압전 변환기(113)가 소정 방향으로 변형되면 변형 방향에 대응하는 분극 방향을 가지는 압전 변환부(113a,113b,113c,113d)가 다른 압전 변환부들(113a,113b,113c,113d)에 비해 보다 많은 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 따라서, 압전 변환기(113)가 다양한 방향으로 변형되는 경우에도 효과적으로 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 도 4 및 도 5에서는 압전 변환기(113)가 서로 다른 분극방향을 가지는 4개의 압전 변환부들(113a,113b,113c,113d)을 포함하는 경우가 설명되었으며, 이외에 상기 압전 변환기(113)는 서로 다른 분극 방향을 가지는 다양한 개수의 압전 변환부들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압전 변환기(113)는 소정 분극방향을 가지는 하나의 압전 변환부를 포함하는 것도 가능하다.
상기와 같은 구조의 보조장치(110)에서, 보조장치(110)가 전자기기(100)로부터 분리된 상태나 또는 전자기기(100)에 장착된 상태에서 외부로부터 보조장치(110)에 진동 등과 같은 기계적인 힘이 가해지게 되면 질량체(mass) 역할을 하는 스토리지 모듈(112)이 하우징(111) 내부에서 움직이면서 압전 변환기(113)를 변형시키게 된다. 여기서, 상기 압전 변환기(113)는 스토리지 모듈(112)이 보조장치(110)의 길이 방향에 수직인 방향으로 움직임으로써 변형될 수 있다. 이와 같이, 압전 변환기(113)가 변형됨에 따라 전기에너지가 발생하게 되고, 이렇게 발생된 전기에너지는 변환 모듈(114)을 통해 스토리지 모듈(112)에 임시로 저장될 수 있다. 그리고, 상기 스토리지 모듈(112)에 저장된 전기에너지는 충전회로 모듈(115)을 통해 전자기기(100)의 배터리(150)에 충전될 수 있다. 이에 따라, 전자기기(100)를 사용하는 시간을 증대시킬 수 있다.
이상에서는 스토리지 모듈(112)만이 질량체 역할을 하는 경우가 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 상기 변환 모듈(114)과 상기 충전회로 모듈(115) 중 적어도 하나가 스토리지 모듈(112)과 함께 질량체 역할을 할 수도 있다. 이 경우, 질량체 역할을 하는 변환 모듈(114)과 충전회로 모듈(115) 중 적어도 하나는 스토리지 모듈(112)과 함께 압전 변환기(113)의 일단에 장착될 수 있다. 또한, 이상에서는 변환 모듈(114)과 충전회로 모듈(115)이 보조장치(100)의 하우징(110) 내부에 마련되는 경우가 설명되었으나, 상기 변환 모듈(114)과 상기 충전회로 모듈(115) 중 하나만이 보조장치(110)의 하우징(111) 내부에 마련되고, 다른 하나는 전자기기(100)의 내부에 마련될 수도 있다. 또한, 상기 변환 모듈(114)과 상기 충전회로 모듈(115) 모두가 전자기기(100)의 내부에 마련되는 것도 가능하다.
이상과 같이, 전자기기용 보조장치(110)가 전자기기(100)로부터 분리된 상태나 또는 전자기기(100)에 장착된 상태에서 외부로부터 보조장치(110)에 진동이나 충격 등과 같은 기계적인 힘이 가해지게 되면 질량체 역할을 하는 스토리지 모듈(112)이 보조장치(110)의 내부에서 움직이면서 압전 변환기(113)를 변형시키게 되고, 이에 따라 전기에너지가 발생될 수 있다. 따라서, 보조장치(110)를 사용하거나 또는 보조장치(110)가 장착된 전자기기(100)를 움직임으로써 발생되는 진동을 이용하여 전기에너지를 발생시킬 수 있다. 이와 같이 발생된 전기에너지를 전자기기(100)의 배터리(150)에 충전함으로써 전자기기(100)의 사용 시간을 증대시킬 수 있으며, 또한 전자기기(100)의 배터리(150)가 방전된 비상 상황 시에 배터리(150)를 충전할 수 있는 기회를 제공할 수도 있다.
도 6은 다른 예시적인 실시예에 따른 에너지 하베스터를 구비한 전자기기용 보조장치(210)의 내부를 도시한 것이다. 그리고, 도 7은 스토리지 모듈(212) 상에 압전 변환기들(213)이 마련된 모습을 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 보조장치(210)는 하우징(211)과, 하우징(211)의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈(212)과, 하우징(211)의 내부에 마련되어 스토리지 모듈(212)의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 복수의 압전 변환기(213)를 포함한다. 상기 압전 변환기들(213)에 의해 발생된 전기에너지는 스토리지 모듈(212)에 저장될 수 있다. 상기 하우징(211)은 보조장치(210)의 프레임 역할을 하는 것으로, 예를 들면 원통형상을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 하우징(211)은 보조장치(210)의 기능에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 보조장치(210)는 하우징(211) 내에 마련되는 변환 모듈(214)과 충전회로 모듈(215)을 더 포함할 수 있다. 상기 변환 모듈(214)은 압전 변환기들(213)에 의해 발생된 전기에너지를 변환시키는 역할을 하고, 상기 충전회로 모듈(215)은 스토리지 모듈(212)에 저장된 전기에너지를 전자기기(도 1의 100)의 배터리(150)에 충전시키는 역할을 한다. 도 2에는 변환 모듈(214)이 스토리지 모듈(212)의 하부에 마련되어 있고, 충전회로 모듈(215)이 변환 모듈(214)의 하부에 마련되는 경우가 예시적으로 도시되어 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 변환 모듈(214) 및 충전회로 모듈(215)은 다양한 위치에 마련될 수 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 하우징(211)의 내부에는 보조장치로서의 입력기능을 수행하기 위한 회로 기판 등이 마련되어 있다.
상기 스토리지 모듈(212)은 압전 변환기들(213)에 의해 발생되는 전기에너지를 저장하는 역할을 하는 동시에 움직임에 의해 압전 변환기들(213)의 변형을 일으키는 질량체(mass)로서의 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 스토리지 모듈(212)은 보조장치(210)의 하우징(211) 내부에서 움직일 수 있도록 마련될 수 있다. 구체적으로, 상기 스토리지 모듈(212)은 하우징(211)의 길이 방향에 나란하게 마련되어 있다. 여기서, 상기 스토리지 모듈(212)은 하우징(211)의 길이 방향(도 6에서 z 방향)에 수직인 방향으로 움직이도록 마련될 수 있다.
상기 압전 변환기들(213)은 스토리지 모듈(212)의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시킨다. 상기 압전 변환기들(213)은 스토리지 모듈(212)과 하우징(211) 사이에 마련되어 있다. 상기 압전 변환기들(213)은 예를 들면 스토리지 모듈(212)과 하우징(211) 사이에서 서로 나란하게 경사지도록 마련될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 압전 변환기들(213)의 일단들은 스토리지 모듈(212)의 외면에 고정되어 있으며, 상기 압전 변환기들(213)의 타단들은 고정되지 않은 상태로 있다. 상기 압전 변환기(213)의 타단들은 하우징(211)의 내벽과 접촉하거나 또는 하우징(211)의 내벽과 이격되도록 마련될 수 있다. 상기 압전 변환기들(213)은 예를 들면 스토리지 모듈(212)의 외면 상에 방사상 형태로 배열될 수 있다. 도 7에 도시된 평면도에는 4개의 압전 변환기들(213)이 스토리지 모듈(212)의 외면 상에 방사상 형태로 배열된 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이외에도 다양한 개수의 압전 변환기들(213)이 스토리지 모듈(212) 상에 배열될 수 있으며, 그 배열 형태로 다양하게 변형될 수 있다. 한편, 상기 스토리지 모듈(212) 상에 하나의 압전 변환기(213)만 마련되는 것도 가능하다.
도 8에는 압전 변환기(213)의 사시도가 도시되어 있다. 도 8을 참조하면, 압전 변환기(213)는 빔(beam) 형상을 가질 수 있다. 이러한 압전 변환기(213)는 변형에 의해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 압전 물질을 포함할 수 있다. 상기 압전물질은 무기물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 압전 물질은 PZT, ZnO, SnO, PVDF 또는 P(VDF-FrFE) 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 다양한 물질을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 압전 변환기(213)는 탄성적인 특성을 가지도록 탄성 부재를 포함할 수 있다.
도 9는 스토리지 모듈(212)의 움직임에 따라 압전 변환기들(213)이 변형되는 모습을 도시한 것이다. 도 9를 참조하면, 스토리지 모듈(212)이 외부의 힘에 의해 하우징(211)의 길이 방향에 (도 9에서 z방향)에 수직인 방향으로 움직이게 되면, 상기 압전 변환기들(213) 중 일부는 하우징(211)의 내벽에 접촉하면서 변형이 발생하게 되고, 이러한 압전 변환기들(213)의 변형에 의해 압전 포텐셜이 형성됨으로써 전기에너지가 발생될 수 있다. 또한, 압전 변환기들(213)은 탄성적인 특성을 가지고 있으므로, 압전 변환기들(213)이 고유 진동수로 진동하게 되면 전기에너지를 발생시키는 시간을 증대시킬 수 있다. 압전 변환기들(213)에 의해 발생된 전기에너지는 전술한 스토리지 모듈(212)에 임시로 저장된 다음, 이렇게 저장된 전기에너지는 후술하는 충전회로 모듈(215)을 통해 전자기기(도 1의 100)의 배터리(150)에 충전될 수 있다.
상기와 같은 구조의 보조장치(210)에서, 보조장치(210)가 전자기기(도 1의 100)로부터 분리된 상태나 또는 전자기기(100)에 장착된 상태에서 외부로부터 보조장치(210)에 진동 등과 같은 기계적인 힘이 가해지게 되면 질량체(mass) 역할을 하는 스토리지 모듈(212)이 하우징(211)의 내부에서 움직이면서 압전 변환기들(213)을 변형시키게 된다. 여기서, 상기 압전 변환기들(213)은 스토리지 모듈(212)이 보조장치(210)의 길이 방향에 수직인 방향으로 움직임으로써 변형될 수 있다. 이와 같이, 압전 변환기들(213)이 변형됨에 따라 전기에너지가 발생하게 되고, 이렇게 발생된 전기에너지는 변환 모듈(214)을 통해 스토리지 모듈(212)에 임시로 저장될 수 있다. 그리고, 상기 스토리지 모듈(212)에 저장된 전기에너지는 충전회로 모듈(215)을 통해 전자기기(도 1의 100)의 배터리(150)에 충전될 수 있다. 이에 따라, 전자기기(100)를 사용하는 시간을 증대시킬 수 있다.
이상에서는, 압전 변환기들(213)의 일단들이 스토리지 모듈(212)에 고정되어 있고 압전 변환기들(213)의 타단들은 고정되지 않은 경우가 설명되었다. 그러나, 이에 한정되지 않고 상기 압전 변환기들(213)의 일단들이 스토리지 모듈(212)이 아니라 하우징(211)의 내벽이나 또는 다른 곳에 고정되어 있고, 상기 압전 변환기들(213)의 타단들은 고정되지 않은 것도 가능하다. 이 경우, 스토리지 모듈(212)이 움직임에 따라 압전 변환기들(213)의 타단들에 변형력이 가해짐으로써 전기에너지가 발생될 수 있다.
또한, 이상에서는 스토리지 모듈(212)만이 질량체 역할을 하는 경우가 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 변환 모듈(214)과 충전회로 모듈(215) 중 적어도 하나가 상기 스토리지 모듈(212)과 함께 질량체 역할을 하는 경우도 가능하다. 이 경우, 질량체 역할을 하는 변환 모듈(214)과 충전회로 모듈(215) 중 적어도 하나는 스토리지 모듈(212) 상에 마련될 수 있다. 그리고, 이상에서는 변환 모듈(214)과 충전회로 모듈(215)이 보조장치(210)의 하우징(211)의 내부에 마련되는 경우가 설명되었으나, 변환 모듈(214)과 충전회로 모듈(215) 중 하나만이 보조장치(210)의 하우징(211) 내부에 마련되고, 다른 하나는 전자기기(100)의 내부에 마련될 수도 있다. 또한, 변환 모듈(214)과 충전회로 모듈(215) 모두가 전자기기(100)의 내부에 마련되는 것도 가능하다. 이상에서 예시적인 실시예들을 통하여 기술적 내용을 설명하였으나, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100... 전자 기기
110,210... 에너지 하베스터를 구비한 보조기기
111,211... 하우징 112,212... 스토리지 모듈
113,213... 압전 변환기 114,214... 변환 모듈
115,215... 충전회로 모듈 150.. 배터리

Claims (20)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈; 및
    상기 하우징의 내부에 마련되어 상기 스토리지 모듈의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 것으로, 일단에 상기 스토리지 모듈이 장착되는 적어도 하나의 압전 변환기;를 포함하며,
    상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지가 상기 스토리지 모듈에 저장되는 전자기기용 보조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조장치는 상기 전자기기의 입력장치를 포함하는 전자기기용 보조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조장치는 스타일러스 펜(stylus pen)을 포함하는 전자기기용 보조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 보조장치는 상기 전자기기의 내부 또는 외부에 마련되는 전자기기용 보조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지를 변환시켜 상기 스토리지 모듈에 저장하는 변환 모듈 및 상기 스토리지 모듈에 저장된 전기에너지를 상기 전자기기의 배터리에 충전하는 충전회로 모듈 중 적어도 하나를 더 포함하는 전자기기용 보조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변환 모듈 및 상기 충전회로 모듈 중 적어도 하나는 상기 압전 변환기의 일단에 장착되도록 마련되는 전자기기용 보조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 상기 하우징의 길이 방향에 나란하게 마련되며, 상기 스토리지 모듈은 상기 압전 변환기의 일단에 장착되는 전자기기용 보조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈이 상기 하우징의 길이 방향에 수직인 방향으로 움직임에 따라 변형되는 전자기기용 보조장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 서로 다른 분극방향들을 가지는 복수의 압전 변환부를 포함하는 전자기기용 보조장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토리지 모듈은 상기 하우징의 길이 방향에 나란하게 마련되며, 상기 적어도 하나의 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈과 상기 하우징의 사이에 마련되는 전자기기용 보조장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 그 일단이 고정되어 있으며, 그 타단은 고정되어 있지 않은 전자기기용 보조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈이 상기 하우징의 길이 방향에 수직인 방향으로 움직임에 따라 변형되는 전자기기용 보조장치.
  13. 내부 또는 외부에 보조기기가 마련되는 전자기기에 있어서,
    상기 보조기기는,
    하우징;
    상기 하우징의 내부에서 움직일 수 있도록 마련되는 스토리지 모듈; 및
    상기 하우징의 내부에 마련되어 상기 스토리지 모듈의 움직임에 의해 변형됨으로써 전기에너지를 발생시키는 것으로, 일단에 상기 스토리지 모듈이 장착되는 적어도 하나의 압전 변환기;를 포함하며,
    상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지가 상기 스토리지 모듈에 저장되는 전자기기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 보조장치는 상기 전자기기의 입력장치를 포함하는 전자기기.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 보조장치가 상기 전자기기에서 분리된 상태에서 움직이거나 또는 상기 전자기기에 장착된 상태에서 움직임으로써 상기 압전 변환기가 변형에 의해 전기에너지가 발생시키는 전자기기.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 보조기기는 상기 압전 변환기에 의해 발생된 전기에너지를 변환시켜 상기 스토리지 모듈에 저장하는 변환 모듈 및 상기 스토리지 모듈에 저장된 전기에너지를 상기 전자기기의 배터리에 충전하는 충전회로 모듈 중 적어도 하나를 더 포함하는 전자기기.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 상기 하우징의 길이 방향에 나란하게 마련되며, 상기 스토리지 모듈은 상기 압전 변환기의 일단에 장착되는 전자기기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 압전 변환기는 서로 다른 분극방향들을 가지는 복수의 압전 변환부를 포함하는 전자기기.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 스토리지 모듈은 상기 하우징의 길이 방향에 나란하게 마련되며, 상기 적어도 하나의 압전 변환기는 상기 스토리지 모듈과 상기 하우징의 사이에 마련되는 전자기기.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 압전 변환기는 그 일단이 고정되어 있으며, 그 타단은 고정되어 있지 않은 전자기기.
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