KR20160120465A - 에너지 하비스터 - Google Patents

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KR20160120465A
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김재훈
안다훈
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한국철도기술연구원
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/186—Vibration harvesters

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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Harvesting Machines For Root Crops (AREA)

Abstract

진동을 전기 에너지로 변환하는 에너지 하비스터가 개시되며, 에너지 하비스터는, H자형 형성상을 가지며, 플렌지부 내측면에 영구자석이 각각 결합된 질량체, 하우징의 내측면에 각각 고정된 제 1 코일 및 제 2 코일을 포함하는 코일부 및 질량체를 탄성지지하는 탄성부를 포함하되, 제 1 코일은 질량체의 좌측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되고, 제 2 코일은 질량체의 우측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되며, 탄성부는 질량체의 좌측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 1 및 제 3 탄성체와 질량체의 우측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 2 및 제 4 탄성체를 포함한다.

Description

에너지 하비스터{ENERGY HARVESTER}
본원은 에너지 하비스터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부에서 발생한 진동을 전기 에너지로 변환하는 에너지 하비스터에 관한 것이다.
기존의 철도 모니터링 시스템은 유선 센서 모니터링 기술에 의존하고 있어, 유지, 보수 및 관리 시 신뢰성 및 안정성 보장에 한계가 있었다. 특히, 철도 차량의 대차 및 주행 장치는 부품에 대한 접근 및 유선 센서 설치에 제약이 있어, 차량자체의 주요 장치들에 대한 실시간 감시 데이터를 획득하기 어렵다는 문제가 있었다.
예를 들어, 종래의 철도 모니터링 시스템은 지상(또는 정비창)의 철도 시설물에 설치된 센서를 통해 감지된 상태 감지 정보에 따라 고장을 진단함으로써 한정된 설치 위치에서만 철도 차량 상태에 대한 진단이 가능하였다. 이에 따라, 진단결과의 신뢰도가 떨어지며, 고장이 발생된 이후의 진단만 가능할 뿐 철도 차량 상태에 대한 실시간 감시를 통한 고장의 예측 및 방지가 불가능하다는 한계가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 철도 차량의 각 구성요소의 동작 상태를 모니터링 하는 무선 센서를 결합시키는 연구가 진행 중에 있으나, 무선 센서의 경우 전력 공급이 원활하지 않아 철도 차량에 존재하는 다양한 에너지원으로부터 자가 발전을 수행하는 자가 발전 모듈을 추가하려는 시도가 있었다.
자가 발전 모듈의 대표적인 기술 중 하나로 에너지 하비스팅(Energy Harvesting) 기술을 들 수 있다. 에너지 하비스팅 기술은 주변에서 버려지는 에너지를 수확(harvesting) 또는 폐이용(scavenge)하여 사용할 수 있는 전기 에너지로 변환하는 기술이다.
에너지 하비스팅 기술은 자연의 빛 에너지, 인간 신체 또는 연소형 엔진으로부터의 저온 폐열 에너지, 휴대용 기기 탑재/부착 장치의 미세 진동 에너지, 인간의 신체 활동으로 인한 소산 에너지 등을 흡수하고, 열전소자(Thermoelectric Element), 전기화학반응(Electrochemical Reaction), DC/AC 제너레이터, 피에조전기 트랜스듀서(Piezoelectric Transducer), 커패시터 트랜스듀서 광전지 셀(Photovoltaic Cell) 등과 같은 에너지 하비스팅 소자들을 이용할 수 있다.
일반적으로, 에너지 하비스팅 기술을 통해 얻을 수 있는 전력 수준은 대략 마이크로 와트(㎼)에서 밀리 와트(㎽) 급 정도이다.
이러한 에너지 하비스팅 기술은 다양한 분야에 적용할 수 있다. 예를 들어, 고속으로 운행하는 철도 또는 차량 등에서 발생하는 진동을 활용할 수 있으며, 철도 차량에 포함되는 열차운영 시스템, 고압시스템, 견인시스템, 제동시스템, 보조전원 장치, 차체전기장치 등 다양한 시스템의 상태를 모니터링하기 위한 무선 센서가 철도 차량과 결합될 수 있고, 센싱된 정보가 무선 통신 경로를 통해 전송될 수 있다.
한편, 대한민국공개특허 제 10-2012-0024018호(발명의 명칭: 에너지 하비스터)에서는 외부에서 전해지는 진동 에너지를 이용하여 전기 에너지로 변환하는 에너지 하비스터를 개시하고 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 광대역의 진동 주파수에 해당하는 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 에너지 하비스터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터는, 하우징, 하우징의 내부에 배치되고, H자형 형성상을 가지며, 플렌지부 내측면에 영구자석이 각각 결합된 질량체, 하우징의 내측면에 각각 고정된 제 1 코일 및 제 2 코일을 포함하는 코일부 및 질량체를 탄성지지하는 탄성부를 포함하되, 제 1 코일은 질량체의 좌측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되고, 제 2 코일은 질량체의 우측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되며, 탄성부는 질량체의 좌측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 1 및 제 3 탄성체와 질량체의 우측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 2 및 제 4 탄성체를 포함한다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 내부 또는 외부에서 발생한 진동 에너지를 이용하여 자가 발전을 함으로써, 반영구적으로 전기 에너지를 생성할 수 있다.
또한, 광대역의 진동 주파수에 해당하는 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전원을 추가로 장착해야 하는 무선 센서 장치와 같은 소형 전자 장치의 전원 문제를 해결 가능하다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 무선 센싱 장치의 개념도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터의 개략도이다.
도 3은 본원의일 실시예에 따른 에너지 하비스터의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A’의 단면도이다.
도 5는 도 3의 A-A’의 단면 사시도이다.
도 6은 도 3의 B-B’의 단면 사시도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터의 부분분해도이다.
도 8은 본원의 다른 실시예에 따른 에너지 하비스터의 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 무선 센싱 장치의 개념도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터의 개략도이며, 도 3은 본원의일 실시예에 따른 에너지 하비스터의 사시도이고, 도 4는 도 3의 A-A’의 단면도이며, 도 5는 도 3의 A-A’의 단면 사시도이고, 도 6은 도 3의 B-B’의 단면 사시도이며, 도 7은 본원의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터의 부분분해도이고, 도 8은 본원의 다른 실시예에 따른 에너지 하비스터의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 장치(10)는 에너지 하비스터(100), 통신 모듈(200) 및 센싱 모듈(300)을 포함할 수 있다. 이때, 통신 모듈(200)은 에너지 하비스터(100)로부터 변환된 전기 에너지를 제공받고, 센싱 모듈(300)을 통해 측정된 각종 센싱 정보를 송신한다. 예를 들어, 내부 또는 외부에서 발생된 진동 에너지를 에너지 하비스터(100)를 이용하여 전기 에너지로 변환할 수 있다.
이때, 진동 에너지의 발생원은 기계 부품, 기계구조물 또는 운송기계(철도차량, 자동차, 항공기, 선박 등) 및 회전기계(모터, 펌프, 플랜트, 공장, 감속기/증속기, 풍력발전기 블레이드 등) 등이 이에 포함될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터(100)에 대하여 기술하기로 한다.
먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터에 대하여 개략적으로 설명한다.
본 에너지 하비스터(100)는 하우징(110), 질량체(120), 코일부(141,142,143,144), 및 탄성부(151,152,153,154)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 소정의 공간이 형성되고, 소정의 공간에 질량체(120) 및 코일부(141,142,143,144)가 배치될 수 있다.
질량체(120)는 H자형으로 형성되되, 플렌지부(121) 및 웨브부(122)를 포함할 수 있다. 또한, 질량체(120)는 플렌지부(121) 내측면에 영구자석(131,132,133,134)이 각각 결합될 수 있다.
한편, 질량체(120)는 소정의 탄성 계수를 갖는 탄성부재로 제작되거나 강자성 및 반자성체와 상자성체를 포함하는 비자성체 중 어느 하나로 제작될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 질량체(120)가 비자성체로 형성될 경우 자계(magnetic field)를 갖는 영구자석(131,132,133,134)으로부터 자화되지 않게 된다.
또한, 강자성 재료로 구성된 주변 장치가 자계 아래 놓일 때 기계적 변형이 발생하는 것과 같은 자기변형(magnetostriction) 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
플렌지부(121)는 상하방향으로 소정의 거리 이격되어 각각 위치하는 상부플렌지부(121a) 및 하부플렌지부(121b)를 포함할 수 있으며, 웨브부(122)는 플렌지부(121) 사이에 위치하고, 상하단부가 플렌지부(121)의 중앙부로 각각 연장 형성될 수 있다.
코일부(141,142,143,144)는 하우징(110)의 내측면에 각각 고정된 제 1 코일(141) 및 제 2 코일(143)을 포함할 수 있다. 상술한 하우징(110)의 내측면은 도 2의 3시 방향 및 9시 방향에 위치하는 측면일 수 있다.
제 1 코일(141)은 질량체(120)의 좌측에 배치된 플렌지부(121)들 사이에 배치되고, 제 2 코일(143)은 질량체(120)의 우측에 배치된 플렌지부(121)들 사이에 배치될 수 있다.
탄성부(151,152,153,154)는 질량체(120)를 탄성지지하며, 각 플렌지부(121)의 외측면에 결합된 제 1 내지 제 4 탄성체(151,152,153,154)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 질량체(120)가 병진운동 또는 회전운동하여, 질량체(120)에 결합된 영구자석(131,132,133,134)의 자계와 코일부(141,142,143,144)가 오버랩되는 과정, 즉 전자기 유도 과정을 통해 유도 기전력을 생성할 수 있다. 즉, 영구자석(131,132,133,134)의 자계와 코일부(141,142,143,144)가 오버랩되는 움직임은 전자기 유도 현상을 발생시키고, 그에 따라 전기 에너지를 생성할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 하비스터(100)에 대해서 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하우징(110)은 내부에 질량체(120) 및 코일부(141,142,143,144)가 배치되는 소정의 공간이 형성된 직육면체형상으로 제작될 수 있다. 하지만, 하우징(110)의 형상은 이에 한정되는 것이 아니라 원통형상 또는 다각기둥형상으로 제작될 수도 있다.
질량체(120)는 H자 형상을 가지며, 웨브부(122)와 나란한 방향으로 병진 운동하고, 웨브부(122)를 중심으로 회전운동할 수 있다.
질량체(120)는 웨브부(122)가 하우징이 설치되는 면에 대하여 나란히 또는 수직되도록 배치될 수 있다.
예시적으로, 본 에너지 하비스터(100)는 하우징(110)의 하부면이 설치 위치와 맞닿아 배치될 수 있고, 웨브부(122)는 하우징(110)이 설치되는 면에 대하여 수직으로 배치될 수 있다.
다른 예로는, 본 에너지 하비스터(100)는 하우징(110)의 측면이 설치 위치와 맞닿아 배치될 수 있고, 웨브부(122)는 하우징(110)이 설치되는 면에 대하여 나란하게 배치될 수 있다.
이때, 웨브부(122)가 하우징(110)이 설치되는 면에 대하여 나란히 배치되는 경우, 질량체(120)는 하우징(110)이 설치되는 면과 나란한 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
또한, 웨브부(122)가 하우징(110)이 설치되는 면에 대하여 수직으로 배치되는 경우, 질량체(120)는 하우징(110)이 설치되는 면과 수직한 방향으로 왕복 운동할 수 있다.
질량체(120)는 하우징(110)이 설치되는 면과 무관하게 웨브부(122)를 중심으로 회전운동할 수 있다.
상술한 회전운동이란, 질량체(120)가 웨브부(122)를 중심으로 시계방향 또는 반시계방향으로 소정의 각도의 범위를 가지고 왕복운동하는 것일 수 있다.
질량체(120)는 플렌지부(121) 내측면에 각각 결합된 영구자석(131,132,133,134)을 포함할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 플렌지부(121)는 상부플렌지부(121a) 및 상부플렌지부(121a)로부터 하부방향으로 소정의 거리 이격되어 위치하는 하부플렌지부(121b)를 포함할 수 있다. 또한, 웨브부(122)는 상부플렌지부(121a)의 하부면의 중앙부로부터 하부플렌지부(121b)의 상부면의 중앙부로 연장형성될 수 있다.
또한, 질량체(120)는 웨브부(122)를 중심으로 좌측에 형성되는 제 1 공간부(101) 및 우측에 형성되는 제 2 공간부(102)를 포함할 수 있다.
영구자석(131,132,133,134)은 제 1 공간부(101)에 위치하고 상부플렌지부(121a)의 하부면에 부착된 제 1 상부영구자석(131), 제 2 공간부(102)에 위치하고 상부플렌지부(121a)의 하부면에 부착된 제 2 상부영구자석(132), 제 1 공간부(101)에 위치하고 하부플렌지부(121b)의 상부면에 부착된 제 1 하부영구자석(133), 및 제 2 공간부(102)에 위치하고 하부플렌지부(121b)의 상부면에 부칙된 제 2 하부영구자석(134)을 포함할 수 있다.
또한, 코일부(141,142,143,144)는 질량체(120)의 좌측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되는 제 1 코일(141) 및 질량체(120)의 우측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되는 제 2 코일(143)을 포함할 수 있다.
다시 말해, 코일부(141,142,143,144)는 제 1 상부영구자석(131) 및 제 1 하부영구자석(133) 사이에 위치하는 제 1 코일(141) 및 제 2 상부영구자석(132) 및 제 2 하부영구자석(134) 사이에 위치하는 제 2 코일(143)을 포함할 수 있다.
예시적으로, 코일부(141,142,143,144)는 하우징(110)의 내측면에 각각 고정된 보빈(142,144)을 포함하고, 보빈(142,144)에는 제 1 코일(141) 또는 제 2 코일(143)이 각각 권선될 수 있다.
탄성부(151,152,153,154)는 질량체(120)를 탄성지지하되, 코일부(141,142,143,144)와 영구자석(131,132,133,134)이 서로 부딪히지 않도록 질량체(120)의 운동 범위를 제한할 수 있다.
또한, 탄성부(151,152,153,154)는 각 플렌지부(121)의 외측면에 결합된 제 1 내지 제 4 탄성체(151,152,153,154)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 탄성부(151,152,153,154)는 질량체(120)의 좌측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 1 탄성체(151) 및 제 3 탄성체(153)와 질량체(120)의 우측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 2 탄성체(152) 및 제 4 탄성체(154)를 포함할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 탄성부(151,152,153,154)는 상부플렌지부(121a)의 일측에 결합된 제 1 탄성체(151), 상부플렌지부(121a)의 타측에 결합된 제 2 탄성체(152), 하부플렌지부(121b)의 일측에 결합된 제 3 탄성체(153), 및 하부플렌지부(121b)의 타측에 결합된 제 4 탄성체(154)를 포함할 수 있다.
상술한, 일측은 도 3의 9시 방향이고, 타측은 도 3의 3시 방향일 수 있다.
탄성부(151,152,153,154)가 질량체(120)의 각 모서리부마다 설치됨에 따라, 질량체(120)는 상하방향으로 병진운동뿐만 아니라 회전운동할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 질량체(120)는, 내부 또는 외부의 진동에 의해서 웨브부(122)와 나란한 방향으로 병진운동할 경우, 상부플렌지부(121a)에 결합된 제 1 탄성체(151)와 제 2 탄성체(152)가 압축되면, 하부플렌지부(121b)에 결합된 제 3 탄성체(153)와 제 4 탄성체(154)는 인장되고, 반대로 제 1 탄성체(151)와 제 2 탄성체(152)가 인장되면, 제 3 탄성체(153)와 제 4 탄성체(154)는 압축되어, 웨브부(122)와 나란한 방향으로 병진운동을 할 수 있다.
이때, 코일부(141,142,143,144)는 질량체(120)의 병진운동에 의해 제 1 상부 영구자석(131) 및 제 2 상부 영구자석(132)의 자계 또는 제 1 하부 영구자석(133) 및 제 2 하부 영구자석(134)의 자계와 오버랩될 수 있다. 이에 따라, 코일부(141,142,143,144)가 영구자석(131,132,133,134)의 자계와 오버랩되어 전자기 유도 현상을 발생시키고, 전기에너지를 생성할 수 있다.
또한, 질량체(120)는, 내부 또는 외부의 진동에 의해서 웨브부(122)를 중심으로 회전운동하는 경우, 상부플렌지부(121a)의 일측에 결합된 제 1 탄성체(151)와 하부플렌지부(121b)의 타측에 결합된 제 4 탄성체(154)가 압축되면, 상부플렌지부(121a)의 타측에 결합된 제 2 탄성체(152)와 하부플렌지부(121b)의 일측에 결합된 제 3 탄성체(153)는 인장되고, 반대로 제 1 탄성체(151)와 제 4 탄성체(154)가 인장되면, 제 2 탄성체(152)와 제 3 탄성체(153)는 압축되어, 웨브부(122)를 중심으로 회전운동할 수 있다.
이때, 코일부(141,142,143,144)는 질량체(120)의 회전운동에 의해 제 1 상부 영구자석(131) 및 제 2 하부 영구자석(134)의 자계 또는 제 2 상부 영구자석(132) 및 제 1 하부 영구자석(133)의 자계와 오버랩될 수 있다. 이에 따라, 코일부(141,142,143,144)가 영구자석(131,132,133,134)의 자계와 오버랩되어 전자기 유도 현상을 방생시키고, 전기에너지를 생성할 수 있다.
이에 따라, 본 에너지 하비스터(100)는 질량체(120)가 병진운동뿐만 아니라, 회전운동에 의해서 전기 에너지를 생산할 수 있어, 광대역의 진동 주파수에 해당하는 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
탄성부(151,152,153,154)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 자성체 쌍으로 구성될 수 있으며, 마주보는 면의 자기극이 서로 동일한 자기극을 띄고 있으며, 이에 따라 척력이 증가하여 탄성체로서 기능할 수 있게 된다. 하지만 이에 한정되지 않고, 탄성구조물(155)으로 구성될 수 있다.
예시적으로, 도 8을 참조하면, 탄성부가 탄성구조물(155)으로 구성될 경우, 후술되는 직선가이드부(170) 및 회전가이드부(160)없이, 탄성구조물(155)이 병진운동 또는 회전운동되는 이동범위를 가이드할 수 있어 구성이 간단한 장점이 있다. 예를들어, 탄성구조물(155)은 코일 스프링, 판 스프링, 캔틸레버 빔 등과 같은 탄성력을 가지는 구조물일 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전가이드부(160) 및 직선가이부(170)에 대해서 설명한다.
본 에너지 하비스터(100)는 하우징(110)의 전면 또는 후면에 수직한 축을 중심으로 질량체(120)가 회전운동하도록 가이드하는 회전가이드부(160)를 더 포함할 수 있다.
회전전가이드부(160)는 질량체(120)의 전면 또는 후면에 고정된 회전가이드고정부(161), 회전가이드고정부(161)의 중심부에 위치하는 베어링부(162), 및 베어링부(162)에 삽입되는 축부(163)를 포함할 수 있다.
베어링부(162)는 회전가이드고정부(161)의 중심부에 위치하고, 축부(163)가 삽입될 수 있다. 또한, 축부(163)는 하우징(110)의 전면 또는 후면에 수직한 축을 따라 형성될 수 있으며, 질량체(120)는 축부(163)를 중심으로 회전할 수 있다.
본 에너지 하비스터(100)는 질량체(120)가 상하방향으로 직선왕복운동하도록 가이드하는 직선가이드부(170)를 더 포함할 수 있다.
직선가이드부(170)는 하우징(110)의 전면 또는 후면에 상하방향으로 형성된 가이드홀(171) 및 가이드홀(171)에 삽입되는 직선가이드고정부(172)를 포함할 수 있다.
예시적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 가이드홀(171)은 하우징(110)의 전면 또는 후면에 상하방향으로 천공되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 하우징(110)의 전면 또는 후면의 내측면이 상하방향으로 함몰형성될 수도 있다.
또한, 축부(163)와 직선가이드고정부(172)는 일측에 축부(163)가 위치하고, 타측에 직선가이드고정부(172)가 위치하는 하나의 부재로 제작될 수 있으며, 이에 따라, 질량체(120)는 가이드홀(171)을 따라 병진운동이 가능할 뿐만 아니라 축부(163)를 중심으로 회전운동이 가능하다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 무선 센서 장치
100 : 에너지 하비스터
110 : 하우징
120 : 질량체 121 : 플렌지부
122 : 웨브부
131,132,133,134 : 영구자석 141,142,143,144 : 코일부
151,152,153,154 : 탄성부 155 : 탄성구조물
160 : 회전가이드부
170 : 직선가이드부

Claims (11)

  1. 진동을 전기 에너지로 변환하는 에너지 하비스터에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되고, H자형 형상을 가지며, 플렌지부 내측면에 영구자석이 각각 결합된 질량체;
    상기 하우징의 내측면에 각각 고정된 제 1 코일 및 제 2 코일을 포함하는 코일부; 및
    상기 질량체를 탄성지지하는 탄성부를 포함하되,
    상기 제 1 코일은 상기 질량체의 좌측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되고,
    상기 제 2 코일은 상기 질량체의 우측에 배치된 플렌지부들 사이에 배치되며,
    상기 탄성부는 상기 질량체의 좌측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 1 및 제 3 탄성체와 상기 질량체의 우측에 배치된 플렌지부들을 각각 지지하는 제 2 및 제 4 탄성체를 포함하는 에너지 하비스터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 질량체는
    상기 탄성부에 의하여 웨브부와 나란한 방향으로 병진 운동 또는 웨브부를 중심으로 회전운동하는 것인 에너지 하비스터.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징의 전면 또는 후면에 수직한 축을 중심으로 상기 질량체가 회전운동하도록 가이드하는 회전가이드부를 더 포함하는 것인 에너지 하비스터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전가이드부는
    상기 질량체의 전면 또는 후면에 고정된 가이드고정부;
    상기 가이드고정부의 중심부에 위치하는 베어링부; 및
    상기 베어링부에 삽입되는 축부를 포함하는 것인 에너지 하비스터.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 질량체가 상하방향으로 직선왕복운동하도록 가이드하는 직선가이드부를 더 포함하는 것인 에너지 하비스터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 직선가이드부는
    상기 하우징의 전면 또는 후면에 상하방향으로 형성된 가이드홀; 및
    상기 가이드홀에 삽입되는 직선가이드고정부를 포함하는 것인 에너지 하비스터.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징의 전면 또는 후면에 수직한 축을 중심으로 상기 질량체가 회전운동하도록 가이드하는 회전가이드부; 및
    상기 질량체가 상하방향으로 직선왕복운동하도록 가이드하는 직선가이드부를 더 포함하고,
    상기 직선가이드부는 상기 하우징의 전면 또는 후면에 상하방향으로 형성된 가이드홀에 직선가이드고정부가 삽입되어 상기 질량체가 직선왕복운동하도록 가이드하며,
    상기 회전가이드부는 상기 질량체의 전면 또는 후면에 위치하는 베어링부에 상기 직선가이드고정부의 일측에 위치하는 축부가 삽입되어 상기 축부를 중심으로 상기 질량체가 회전운동하도록 가이드하는 것인 에너지 하비스터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부의 각 탄성체는
    서로 마주보는 면의 자기극이 동일한 자성체 쌍을 포함하는 것인 에너지 하비스터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부의 각 탄성체는
    탄성구조물로 구성되는 것인 에너지 하비스터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성부는
    상부플렌지부의 일측에 결합된 제 1 탄성체;
    상부플렌지부의 타측에 결합된 제 2 탄성체;
    하부플렌지부의 일측에 결합된 제 3 탄성체; 및
    하부플렌지부의 타측에 결합된 제 4 탄성체를 포함하는 것인 에너지 하비스터.
  11. 무선 센서 장치에 있어서,
    청구항 제 1항 내지 청구항 제 10항 중 어느 한 항에 기재된 에너지 하비스터 및
    상기 에너지 하비스터로부터 변환된 에너지를 제공받고, 측정된 센싱 정보를 송신하는 통신 모듈을 포함하는 무선 센서 장치.
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