KR20170013512A

KR20170013512A - 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자

Info

Publication number: KR20170013512A
Application number: KR1020150106245A
Authority: KR
Inventors: 김상우; 김태윤; 승완철; 유한준; 윤홍준; 이정환; 이주혁
Original assignee: 성균관대학교산학협력단
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-07
Also published as: KR101719069B1

Abstract

래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자가 개시된다. 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 왕복 직선 운동이 가능한 래크; 상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어; 상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있으며, 전극 역할을 수행하는 회전판; 상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 마찰하는 경우에 서로 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 전극을 포함하고, 상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생한다.

Description

래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자{ELECTRICITY GENERATING DEVICE USING RACK AND PINION GEAR}

본 발명은 전기 발생 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자에 관한 것이다.

전기 에너지 발생 소자 중 마찰을 이용하여 전기를 발생하는 소자는 기본적으로 푸싱 타입, 슬라이딩 타입 혹은 슬라이딩 타입을 응용한 로테이팅 타입 등으로 구분될 수 있다.

슬라이딩 타입을 응용한 로테이팅 타입의 전기 발생 소자는 다른 타입의 전기 발생 소자에 비하여 발생하는 전기의 출력량이 가장 높다. 그러나 실생활에서 발생하는 물리적 에너지는 주로 직선 운동 형태가 많기 때문에 직선 운동 형태의 에너지를 그대로 적용하여 로테이팅 타입의 전기 발생 소자에서 전기를 발생할 수 없다는 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 로테이팅 타입의 전기 발생 소자에 직선 운동을 회전 운동으로 변환할 수 있는 구조를 적용함으로써 전기의 출력량이 높은 전기 발생 소자를 개발하기에 이르렀다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 직선운동의 물리적 에너지를 회전운동으로 변환하면서 전기를 발생할 수 있는 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 왕복 직선 운동이 가능한 래크; 상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어; 상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있으며, 전극 역할을 수행하는 회전판; 상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 및 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 전극을 포함하고, 상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 상기 회전판과 상기 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및 상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 왕복 직선 운동이 가능한 래크; 상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어; 상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하는 제1 전극; 상기 피니언기어가 위치된 방향과 반대되는 방향의 상기 제1 전극의 일 면에 배치되고, 상기 피니언기어와 함께 회전하며, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있는 회전판; 상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 제1 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 및 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및 상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 왕복 직선 운동이 가능한 래크; 상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어; 상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있는 회전판; 상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 제1 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 및 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면의 상기 공간들 사이에 배치되는 복수 개의 전극들을 포함하고, 상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 상기 복수 개의 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및 상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 왕복 직선 운동이 가능한 래크; 상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어; 상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하는 제1 전극; 상기 피니언기어가 위치된 방향과 반대되는 방향의 상기 제1 전극의 일 면에 배치되고, 복수 개의 영역들로 구분되어 있으며, 제1 일렉트렛으로 이루어진 회전판; 상기 회전판과 이격된 상태로 상기 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있으며, 상기 제1 일렉트렛과 반대의 전하로 대전되어 있는 제2 일렉트렛으로 이루어져 있고, 고정되어 있는 고정판; 및 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 제2 전극을 포함하고, 상기 회전판이 회전하는 경우에 전기가 발생할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및 상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 왕복 직선 운동이 가능한 래크; 상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어; 상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 하나 이상의 공간이 형성되어 있는 회전판; 상기 회전판과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 고정되어 있는 고정판; 상기 회전판에 대응하는 형상을 가지고, 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치되는 제1 전극; 및 상기 회전판에 형성된 상기 공간에 대응하는 형상을 가지고 있으며, 상기 제1 전극과 이격된 상태로 상기 고정판의 상기 일 면에 배치된 하나 이상의 제2 전극을 포함하고, 상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자는 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및 상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 직선 운동을 회전 운동으로 변환하여 전기를 발생할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 푸싱 타입의 전기 발생 소자에 비하여 전기의 출력량을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 7의 회전판, 고정판, 제1 전극 및 제2 전극을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자의 분해사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(1000)는 래크(100), 피니언기어(200), 회전판(300), 고정판(400) 및 전극(500)을 포함할 수 있다.

래크(rack, 100)는 왕복 직선 운동이 가능하도록 구성될 수 있다. 왕복 이동이 가능한 구성에 대하여는 아래에서 자세히 설명하기로 한다.

피니언기어(200, pinion gear)는 래크(100)와 맞물려 회전할 수 있다. 래크(100)와 피니언기어(200)를 이용함으로써 직선운동을 회전운동으로 변환할 수 있다.

회전판(300)은 피니언기어(200)와 이격된 상태로 연결되어 피니언기어(200)와 함께 회전할 수 있다. 일 예로 피니언기어(200)와 축(250)을 통하여 연결되어 있을 수 있다. 이러한 회전판(300)은 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있으며, 전도성 물질로 이루어질 수 있고 이 경우에는 회전판(300)이 전극의 역할을 수행할 수 있다. 이와 달리 회전판(300)이 비전도성 물질로 이루어진 경우에는 별도의 전극이 구비될 수 있고, 이에 대하여는 아래에서 설명하기로 한다.

일 예로 회전판(300)은 서로 일정한 간격을 가지고 이격된 상태로 부채꼴 형상을 가지는 복수 개의 부분들 각각의 꼭지점들이 하나의 중심점을 통하여 연결되어 있는 형상을 가질 수 있다. 즉, 회전판(300)은 하나의 중심점을 기준으로 복수 개의 부채꼴 형상을 가지는 부분들이 방사상으로 배치된 형상을 가질 수 있다.

고정판(400)은 회전판(300)의 상기 마찰 영역들과 마찰하고, 회전판(300)과 마찰하는 경우에 서로 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있을 수 있다. 고정판(400)은 상기 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있을 수 있다. 회전판(300)의 상기 마찰 영역들의 형상에 대응하는 공간들이 고정판(400)에 형성되어 있기 때문에 회전판(300)과 고정판(400)은 서로 접촉 및 비접촉을 반복하면서 마찰할 수 있다.

고정판(400)이 전도성 물질로 이루어진 경우에는 고정판(400)도 전극의 역할을 수 행할 수 있지만, 원하는 전기를 발생시키기 위하여는 회전판(300)과 고정판 중 어느 하나만 전도성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

고정판(400)이 비전도성 물질로 이루어진 경우에는 별도의 전극이 사용될 필요가 있고, 일 예로 고정판(400)의 일면에는 전극(500)이 배치될 수 있다. 이 경우 고정판(400)은 회전판(300)과 전극(500) 사이에 배치될 수 있다.

회전판(300)과 고정판(400)은 마찰되는 경우에 서로 반대로 대전되는 물질로 이루어 질 수 있도록 공지된 마찰전기 시리즈를 참고하여 적절한 물질이 회전판(300)과 고정판(400)을 각각 이루는 물질로 선택될 수 있다. 따라서, 회전판(300)과 상기 고정판(400)이 마찰하는 경우에 전기가 발생할 수 있다. 회전판(300)과 고정판(400)의 배치는 위에서 설명한 배치와 반대로 교체될 수도 있다.

회전판(300)과 고정판(400)의 마찰에 의하여 발생하는 전기를 이용하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(1000)는 회전판(300)과 전극(500)에 각각 전기적으로 연결된 인출선(미도시) 및 인출선과 전기적으로 연결된 부하(load, 미도시)를 더 포함할 수 있다. 부하로는 충전기가 사용될 수 있지만 전기를 이용할 수 있는 다양한 전기기기, 전자기기 등이 부하로 사용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

실시예 1

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(1000)는 래크(100), 피니언기어(200), 회전판(300), 고정판(400) 및 전극(500)을 내부에 수용할 수 있는 본체(10)를 포함할 수 있다.

본체(10) 내부의 일 측면에는 피니언기어(200)가 회전할 수 있도록 피니언기어(200)의 일 측면과 결합하는 피니언기어 회전축(미도시)이 형성되어 있고, 피니언기어 회전축에 피니언기어(200)가 결합되어 있다. 피니언기어(200)는 래크(100)가 직선 왕복 운동하는 경우 래크(100)와 맞물려서 회전할 수 있다. 회전판(300)은 축(250)을 통하여 피니언기어(200)와 이격된 상태로 연결되고 피니언기어(200)가 회전하는 경우에 회전판(300)은 함께 회전할 수 있다. 또한, 회전판(300)은 전도성 물질로 이루어질 수 있어 전극의 역할을 수행할 수 있다.

본체 내부의 상기 일 측면에는 고정판(400)이 고정될 수 있는 고정핀(40)이 형성되어 있고, 고정핀(40)에 고정판(400)이 연결됨으로써 고정판(400)이 고정될 수 있다.

또한, 래크(100)의 직선 왕복 운동을 위하여, 래크(100)와 평행하게 배치되고 래크(100)와 함께 직선 왕복 운동을 하는 지지부(50)의 상단부와 래크(100)의 상단부는 힘이 가해지는 가압부(60)와 각각 연결되고, 래크(100)의 하단부와 지지부(50)의 하단부에는 각각 스프링(70)이 연결된다. 스프링(70)은 본체 내부 저면에 결합되어 있어 가압부(60)에 압력이 가해지는 경우에 수축하였다가 가해지는 압력이 없어지는 경우에는 원래의 형상으로 복원되어 래크(100)에 가해지는 압력에 따라 래크(100)가 반복하여 직선 왕복 운동을 할 수 있도록 한다.

실시예 2

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(1000)는 래크(100), 피니언기어(200), 회전판(300), 제1 전극(350), 고정판(400) 및 제2 전극(450)을 내부에 수용할 수 있는 본체(10)를 포함할 수 있다. 실시예 1을 통하여 설명한 것과 다른 구성에 대하여만 설명하기로 한다.

제1 전극(350)은 축(250)을 통하여 피니언기어(200)와 이격된 상태로 연결되고 피니언기어(200)가 위치한 방향과 반대방향의 제1 전극(350)의 일 면에는 회전판(300)이 배치된다. 피니언기어(200)가 회전하는 경우에는 제1 전극(350)과 회전판(300)은 피니언기어(200)와 함께 회전한다. 제1 전극(350)은 회전판(300)과 동일한 형상을 가질 수 있으나, 제2 전극(450)과 같이 원형의 판 형상일 수도 있다.

회전판(300)은 고정판(400)과 마찰할 수 있고, 회전판(300)이 위치된 방향과 반대방향의 고정판(400)의 일 측면에는 제2 전극(450)이 배치될 수 있다. 따라서, 제1 전극(350)과 제2 전극 사이(450)에는 회전판(300)과 고정판(400)이 배치된다.

회전판(300)과 고정판(400)의 마찰에 의하여 발생하는 전기를 이용하기 위하여 인출선(미도시)이 제1 전극(350)과 제2 전극(450)에 각각 전기적으로 연결되고, 부하(load, 미도시)는 상기 인출선과 전기적으로 연결될 수 있다.

실시예 3

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(1000)는 래크(100), 피니언기어(200), 회전판(300), 고정판(400) 및 복수 개의 전극들(480)을 포함할 수 있다.

회전판(300)은 전도성 물질로 이루어질 수 있고 전극의 역할을 수행할 수 있다.

회전판(300)이 위치된 방향과 반대되는 방향의 고정판(300)의 일 면의 상기 공간들(회전판(300)의 상기 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들) 사이에는 복수 개의 전극(480)들이 각각 배치될 수 있다. 도 5에는 상기 공간들 사이에 복수 개의 전극(480)들이 배치될 수 있음이 도시되었지만 복수 개의 전극(480)들은 적어도 2개 이상으로 구성될 수 있다.

회전판(300)과 고정판(400)의 마찰에 의하여 발생하는 전기를 이용하기 위하여 인출선(미도시)이 복수 개의 전극에 각각 전기적으로 연결될 수 있고, 부하(load, 미도시)는 상기 인출선과 전기적으로 연결될 수 있다.

실시예 1 내지 실시예 3에서 도시된 구조는 피니언기어(200)와 회전판(300)이 서로 연결된 구조를 가지지만, 피니언기어(200)와 회전판(300) 사이에 추가적인 하나 이상의 기어가 삽입되어 피니언기어(200)와 회전판(300)이 서로 회전할 수 있도록 변경될 수 있고, 변경된 구조에서 회전판(300)과 고정판(400)이 서로 마찰할 수 있도록 변경하는 것은 당업자에게 자명하다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 전기 발생 소자는 일렉트렛(electret)을 래크 및 피니언기어에 적용한 실시예이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(2000)는 래크(100), 피니언기어(200), 회전판(310), 제1 전극(350), 고정판(410) 및 제2 전극(450)을 포함할 수 있다. 래크(100), 피니언기어(200), 제1 전극(350) 및 제2 전극(450)은 실시예 2에서 설명한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

회전판(310)은 반영구적 분극을 가진 유전체인 제1 일렉트렛(electret)으로 이루어질 수 있다.

고정판(410)은 회전판(310)과 이격된 상태로 회전판(310)의 상기 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있으며, 제1 일렉트렛과 반대의 전하로 대전되어 있는 제2 일렉트렛으로 이루어질 수 있고, 고정되어 있을 수 있다. 회전판(310)과 고정판(410)이 마주하는 면이 서로 반대로 전하로 대전되어 있도록 분극될 수 있다. 고정되는 방식은 위에서 설명한 것과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 회전판(310)이 회전하는 경우에 제1 일렉트렛으로 이루어진 회전판(310)과 제2 일렉트렛으로 이루어진 고정판(410) 사이의 전위차에 의하여 전기가 발생할 수 있다.

회전판(310)과 고정판(410) 사이의 전위차에 의하여 발생하는 전기를 이용하기 위하여 인출선(미도시)이 제1 전극(350)과 제2 전극(450)에 각각 전기적으로 연결될 수 있고, 부하(load, 미도시)는 상기 인출선과 전기적으로 연결될 수 있다.

도 6에서 도시된 구조는 피니언기어(200)와 회전판(310)이 서로 연결된 구조를 가지지만, 피니언기어(200)와 회전판(310) 사이에 추가적인 적어도 하나 이상의 기어가 삽입되어 피니언기어(200)와 회전판(310)이 서로 회전할 수 있도록 변경이 가능하며, 변경된 구조에서 회전판(310)과 고정판(410)이 서로 마찰할 수 있도록 구성을 변경할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 도 7의 회전판, 고정판, 제1 전극 및 제2 전극을 설명하기 위한 도면이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(3000)는 래크(100), 피니언기어(200), 회전판(320), 고정판(420), 제1 전극(520) 및 하나 이상의 제2 전극(540)을 포함할 수 있다.

회전판(320)은 피니언기어(200)와 이격된 상태로 연결되어 피니언기어(200)와 함께 회전하고, 하나 이상의 공간이 형성되어 있을 수 있다. 일 예로 회전판(320)은 하나 이상의 바퀴살을 가지는 바퀴형상을 가질 수 있다.

고정판(420)은 회전판(320)과 마찰하고, 회전판(320)과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 고정되어 있을 수 있다.

제1 전극(520)은 회전판(320)에 대응하는 형상을 가지고, 회전판(320)이 위치한 방향과 반대되는 방향의 고정판(420)의 일 면에 배치될 수 있다. 제2 전극(540)은 하나 이상일 수 있고, 회전판(320)에 형성된 상기 공간에 대응하는 형상을 가지고 있으며, 제1 전극(520)과 이격된 상태로 고정판(420)의 상기 일 면에 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극(520)은 회전판(320)의 형상에 대응하고 제2 전극(540)은 회전판(320)에 형성된 공간의 형상에 대응하며, 이러한 제1 전극(520)과 제2 전극(540)은 전기적으로 연결되지 않도록 서로 이격되어 고정판(420)의 상기 일 면에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제1 전극(520)은 하나 이상의 바퀴살을 가지는 바퀴형상인 회전판(320)과 동일한 형상을 가질 수 있고, 제2 전극(540)은 회전판(320)의 바퀴살 사이의 영역에 대응하는 형상을 가지면서 제1 전극(520)과 서로 이격되도록 구성될 수 있다.

회전판(320)과 고정판(420)이 마찰하는 경우에는 전기가 발생하게 되고, 발생된 전기를 이용하기 위하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(3000)는 제1 전극(520)과 제2 전극(540)에 각각 전기적으로 연결된 인출선(미도시) 및 상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하(load, 미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 다른 구성들 중 실시예 1 내지 실시예 3에서 설명한 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자(1000)에서 설명한 것과 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1000, 2000, 3000: 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자
100: 래크 200: 피니언기어
300: 회전판 400: 고정판
500: 전극

Claims

왕복 직선 운동이 가능한 래크;
상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어;
상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있으며, 전극 역할을 수행하는 회전판;
상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 및
상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 전극을 포함하고,
상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
제1항에 있어서,
상기 회전판과 상기 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및
상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
왕복 직선 운동이 가능한 래크;
상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어;
상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하는 제1 전극;
상기 피니언기어가 위치된 방향과 반대되는 방향의 상기 제1 전극의 일 면에 배치되고, 상기 피니언기어와 함께 회전하며, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있는 회전판;
상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 제1 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 및
상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 제2 전극을 포함하고,
상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및
상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
왕복 직선 운동이 가능한 래크;
상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어;
상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 복수 개의 마찰 영역들로 구분되어 있는 회전판;
상기 마찰 영역들과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 상기 제1 마찰 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있고, 고정되어 있는 고정판; 및
상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면의 상기 공간들 사이에 배치되는 복수 개의 전극들을 포함하고,
상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및
상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
왕복 직선 운동이 가능한 래크;
상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어;
상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하는 제1 전극;
상기 피니언기어가 위치된 방향과 반대되는 방향의 상기 제1 전극의 일 면에 배치되고, 복수 개의 영역들로 구분되어 있으며, 제1 일렉트렛으로 이루어진 회전판;
상기 회전판과 이격된 상태로 상기 영역들의 형상에 각각 대응하는 공간들이 형성되어 있으며, 상기 제1 일렉트렛과 반대의 전하로 대전되어 있는 제2 일렉트렛으로 이루어져 있고, 고정되어 있는 고정판; 및
상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치된 제2 전극을 포함하고,
상기 회전판이 회전하는 경우에 전기가 발생하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및
상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
왕복 직선 운동이 가능한 래크;
상기 래크와 맞물려 회전하는 피니언기어;
상기 피니언기어와 이격된 상태로 연결되어 상기 피니언기어와 함께 회전하고, 하나 이상의 공간이 형성되어 있는 회전판;
상기 회전판과 마찰하고, 상기 회전판과 반대의 대전 특성을 가지는 물질로 이루어져 있으며, 고정되어 있는 고정판;
상기 회전판에 대응하는 형상을 가지고, 상기 회전판이 위치한 방향과 반대되는 방향의 상기 고정판의 일 면에 배치되는 제1 전극; 및
상기 회전판에 형성된 상기 공간에 대응하는 형상을 가지고 있으며, 상기 제1 전극과 이격된 상태로 상기 고정판의 상기 일 면에 배치된 하나 이상의 제2 전극을 포함하고,
상기 회전판과 상기 고정판이 마찰하는 경우에 전기가 발생하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.
제9항에 있어서,
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 전기적으로 연결된 인출선; 및
상기 인출선과 전기적으로 연결된 부하를 더 포함하는, 래크 및 피니언기어를 이용한 전기 발생 소자.