KR20180019459A - 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템 - Google Patents

마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템에 있어서, 특히 차량의 전면과 후면 그리고 측면과 지붕면에 모두 공기의 흐름에 따른 마찰을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 소재를 부착하여 차량이 운행되면서 공기 마찰에 의해서 전기를 생산할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템에 관한 것으로,
자동차의 루프면에 설치되며 공기 마찰에 의해서 전기를 생산하기 발전기; 자동차의 루프면에 설치되며 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 보조 발전기와; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 생산된 전기를 제어부의 제어하에 충전시키는 충전수단과; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 전기가 생산되지 않으면 제어부의 제어하에 경보신호를 출력하는 에러신호 자동 출력부를 포함하여 이루어지며; 상기 발전기는, 전도성 물질이 코팅된 전도성 섬유로 형성되는 제 1 마찰 몸체; 및 전도성 재질로 평평하게 형성되는 코어 바디와, 상기 코어 바디의 상하 외측면에 코팅 형성되는 마찰 대전층을 포함하는 제 2 마찰 몸체를 포함하고, 상기 제 1 마찰 몸체 및 제 2 마찰 몸체는 상호 접촉 가능하도록 상하 적층되게 배치되며, 별도의 전기 배선을 통해 전기적으로 연결되어 상호 접촉 압력의 변화에 따라 마찰 전기가 생성하는 것이 특징이다.

Description

마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템{A Equipment for Generating Electricity of Vehicle Using Frictional Electricity}
본 발명은 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템에 관한 것으로, 특히 차량의 전면과 후면 그리고 측면과 지붕면에 모두 공기의 흐름에 따른 마찰을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 소재를 부착하여 차량이 운행되면서 공기 마찰에 의해서 전기를 생산할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템에 관한 것이다.
현재 양산되는 전기 자동차는 진정한 친환경 제품이라고 부르기 어려운 문제가 있다. 왜냐하면 전기 자동차가 배터리로 운행되고 전기로 충전하는 것을 가지고 친환경이라고 홍보하나, 어차피 전기를 생산 및 송전하는 시스템에서는 이산화탄소가 발생될 수 밖에 없으며 또한 전기자동차의 수량증가로 인하여 전력소모가 큰 문제로 대두될 수 있기 때문이다. 그리고, 충전소 건립으로 인하여 경제적인 손실또한 무시할 수 없다.
이에 따라 본 발명에서는 전기 자동차를 운행하면서 각 패널에서 이루어지는 공기 마찰을 이용하여 전기 생산이 이루어지도록하는 기술을 제안하고자 한다.
이를 위해 먼저 마찰 전기에 대해 다루고자 한다.
즉, 근래에는 에너지 자원의 부족에 따라 다양한 에너지 생산 방법들이 연구되고 있는데, 특히, 최근에는 에너지 하베스트(energy harvest)라는 개념으로 일상 생활에서 버려지는 에너지를 회수하는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
에너지 하베스트는 진동, 빛, 열, 전자파 등 일상 생활에서 버려지는 에너지를 모아 사용 가능한 전기 에너지로 변환하는 기술을 의미하는데, 이러한 에너지 하베스트는 매우 다양한 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
이러한 에너지 하베스트 기술의 한 종류로서, 최근 나노 와이어의 압전 효과를 이용한 기술이 개발되고 있는데, 이는 인간의 발걸음과 같이 반복적으로 전달되는 압력을 전기 에너지로 변환하는 기술로서, 나노 와이어가 압력에 의해 변형되는 과정에서 발생되는 전기를 수집하는 방식으로 구성된다.
이러한 압전 효과를 이용한 기술 이외에도 일상 생활에서는 마찰에 의해 발생하는 전기가 매우 많이 발생하고 있다. 따라서, 최근에는 인간 주변의 움직임으로부터 소량의 전기를 수확하는 방법으로 2개의 다른 물체가 마찰될 때 발생하는 전자를 포획하는 기술이 연구되고 있다.
그러나, 아직까지 마찰 전기를 회수하여 전기 에너지로 변환하는 기술은 매우 초보적인 수준이거나 그 효율이 매우 낮아 널리 사용되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 마찰 전기 발생 효율이 높은 물질로서 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane) 물질을 이용한 마찰 전기 발전 소자에 대한 개발이 이루어지고 있는데, 폴리디메틸실록산의 표면에 미세 나노 패턴을 형성하는 등 그 제조 방법이 반도체 공정이 요구될 뿐만 아니라 고가의 제조 장비가 요구되는 등 제조 공정이 복잡하고 어렵다는 문제가 있었다.
국내특허공개 제10-2013-0141901호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 전도성 섬유를 이용한 2개의 마찰 몸체를 이용하여 상호 접촉하도록 적층 구성함으로써, 2개의 마찰 몸체가 섬유의 특성을 갖기 때문에 매우 얇고 다양한 형태를 갖도록 구성할 수 있어 그 활용 범위가 확장되며, 대면적화한 상태로 용이하게 대량생산할 수 있고, 마찰 대전층에 대한 미세 나노 패턴과 같은 특별한 가공 공정이 요구되지 않아 더욱 용이하게 제작할 수 있는 섬유 기반 마찰 전기 나노 발전 소자 및 이를 이용한 발전 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전도성 섬유를 이용한 2개의 마찰 몸체를 교대로 반복하여 상하 적층함으로써, 하나의 마찰 몸체에 대해 상하 2개 접촉면에서 모두 마찰 전기가 발생하고, 이에 따라 일반적으로 서로 마주보는 형태로 쌍을 이루는 마찰 전기 발전 모델과 비교하여 2배 많은 마찰 접촉면을 가질 수 있으므로, 더욱 많은 마찰 전기를 발생시킬 수 있고 마찰 발전 효율을 향상시킬 수 있는 섬유 기반 마찰 전기 나노 발전 소자 및 이를 이용한 발전 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 자동차의 루프면에 설치되며 공기 마찰에 의해서 전기를 생산하기 발전기; 자동차의 루프면에 설치되며 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 보조 발전기와; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 생산된 전기를 제어부의 제어하에 충전시키는 충전수단과; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 전기가 생산되지 않으면 제어부의 제어하에 경보신호를 출력하는 에러신호 자동 출력부를 포함하여 이루어지며; 상기 발전기는, 전도성 물질이 코팅된 전도성 섬유로 형성되는 제 1 마찰 몸체; 및 전도성 재질로 평평하게 형성되는 코어 바디와, 상기 코어 바디의 상하 외측면에 코팅 형성되는 마찰 대전층을 포함하는 제 2 마찰 몸체를 포함하고, 상기 제 1 마찰 몸체 및 제 2 마찰 몸체는 상호 접촉 가능하도록 상하 적층되게 배치되며, 별도의 전기 배선을 통해 전기적으로 연결되어 상호 접촉 압력의 변화에 따라 마찰 전기가 생성하는 것이 특징이다.
또한, 상기 전도성 섬유는 외측면에 전도성 물질이 코팅된 섬유 원사를 직조하여 직물 형태로 형성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 섬유 원사는 PET 재질로 형성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 마찰 대전층은 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)을 상기 코어 바디의 외측면에 코팅하는 방식으로 형성되는 것이 특징이다.
또한, 상기 보조발전기(2000)는, 외측에 나사산이 형성되어 이루어지고, 원통형 형태로 이루어지는 외부 하우징(2021)과; 상기 외부 하우징의 내측 상하부에 설치되어 자체 구름에 의해서 회전 운동을 유지시키는 볼베어링 구조체(2022)와; 상기 외부 하우징의 내측 중앙부에 설치하되 상하쪽에 볼베어링 구조체가 삽입 결합되며, 볼베어링 구조체를 고정시키는 간격제(2023)와; 상기 볼베어링 구조체에 결합되며 내측으로 나선형 날개가 결합되어 이루어지며, 냉각수의 흐름이 나선형 날개(2024a)에 제공되어 그 흐름이 날개에 가해지면 볼베어링 구조체의 구름작용에 의해 자연스럽게 자체 회전 현상을 일으키는 내부 하우징(2024)과; 상기 날개에 접촉되는 위치에 설치되며 날개의 회전에 따라 충돌하여 전기를 발생시키는 발전소자(2025)와; 상기 발전소자를 외부 하우징에 결합시켜 발전소자를 고정시키며, 이에 따라 날개의 회전력에 의해서 발전소자가 충격을 받아 전기가 생성되도록 유도하는 중심축(2026)과; 상기 중심축의 상부에 설치되며 십자형 지지체(2027a)와 더불어서 중심축을 고정시키는 상부 지지부재(2027)와; 상기 중심축의 하부에 설치되며 십자형 지지체(2028a)와 더불어서 중심축을 고정시키는 하부 지지부재(2028)를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 볼베어링 구조체(2022)는, 상기 외부 하우징에 결합되는 외부 링형 구조체(2022a)와; 상기 외부 링형 구조체와 일정간격 이격되어 설치되는 내부 링형 구조체(2022c)와; 상기 외부 링형 구조체 및 내부 링형 구조체의 사이에 삽입되며 내부 링형 구조체가 자유롭게 자체 회전하도록 구름운동을 제공하는 볼베어링(2022b)으로 이루어짐이 특징이다.
또한, 상기 발전소자(2025)는, 하부 패드(2025a)와 상부 패드(2025b)가 평행하게 마주하도록 위치하고, 하부 전극(2025c)와 상부 전극(2025d)이 그 상부면에 각각 위치하며, 하부 패드(2025a)위의 하부 전극 상에 다수의 미세 압전 진동자(2025e)가 형성되어 이루어지는 것이 특징이다.
또한, 상기 에러신호 자동 출력부(1000)는, 자체 전원에 의해서 전원신호를 인가시키는 전원부(1101)와; 제어부로부터 신호를 인가받아 전원 회로를 스위칭시키는 에러신호 출력부(1102)와; 상기 전원부가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력하는 발진 트랜스(1103)와; 상기 발진 트랜스(1103)의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 되는 릴레이 작동용 스위칭부(1108)와; 상기 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시키는 릴레이 스위치(1107)와; 상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와; 상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)와; 상기 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시키는 회로 작동용 철편(1131)과; 상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 제어부에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도하는 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스(1103) 및 릴레이 작동용 스위칭부(1108)에 연결되며, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭이 온 되어 이후 릴레이 스위치(1107)가 작동한 것을 중단키고, 이때 강제로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 오프시키게 되면 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부(1108)가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 온시켜 계속적으로 에러신호가 출력되도록 유도하는 전원 유지용 스위칭부(1118)를 포함하여 구성함이 특징이다.
또한, 상기 에러신호 자동 출력부(1000)는, 상기 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 탄발 스프링(1133)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시키는 영구자석(1134)과; 상기 회로작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 에러신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 유도하는 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성함이 특징이다.
본 발명에 의하면, 전도성 섬유를 이용한 2개의 마찰 몸체를 이용하여 상호 접촉하도록 적층 구성함으로써, 2개의 마찰 몸체가 섬유의 특성을 갖기 때문에 매우 얇고 다양한 형태를 갖도록 구성할 수 있어 그 활용 범위가 확장되며, 대면적화한 상태로 용이하게 대량 생산할 수 있고, 마찰 대전층에 대한 미세 나노 패턴과 같은 특별한 가공 공정이 요구되지 않아 더욱 용이하게 제작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전도성 섬유를 이용한 2개의 마찰 몸체를 교대로 반복하여 상하 적층함으로써, 하나의 마찰 몸체에 대해 상하 2개 접촉면에서 모두 마찰 전기가 발생하고, 이에 따라 일반적으로 서로 마주보는 형태로 쌍을 이루는 마찰 전기 발전 모델과 비교하여 2배 많은 마찰 접촉면을 가질 수 있으므로, 더욱 많은 마찰 전기를 발생시킬 수 있고 마찰 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 발전기 및 보조 발전기를 차량의 루프면에 설치한 개념도.
도 2는 본 발명의 전체 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개념적으로 도시한 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 전기 발생 원리를 개념적으로 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 작동 상태를 개념적으로 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 보조 발전기 구성도.
도 10은 본 발명의 보조 발전기 단면도.
도 11은 본 발명의 보조 발전기 분해사시도.
도 12는 본 발명의 보조 발전기 제 1 동작도.
도 13은 본 발명의 보조 발전기 제 2 동작도.
도 14는 본 발명의 발전소자 구성도.
도 15는 본 발명의 에러신호 자동 출력부 구성도.
도 16은 도 15의 상세도.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.
만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 발전기 및 보조 발전기를 차량의 루프면에 설치한 개념도.
도 2는 본 발명의 전체 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개념적으로 도시한 개념도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 전기 발생 원리를 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 작동 상태를 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
도 9는 본 발명의 보조 발전기 구성도.
도 10은 본 발명의 보조 발전기 단면도.
도 11은 본 발명의 보조 발전기 분해사시도.
도 12는 본 발명의 보조 발전기 제 1 동작도.
도 13은 본 발명의 보조 발전기 제 2 동작도.
도 14는 본 발명의 발전소자 구성도.
도 15는 본 발명의 에러신호 자동 출력부 구성도.
도 16은 도 15의 상세도로서,
먼저, 본 발명은 자동차의 루프면에 설치되며 공기 마찰에 의해서 전기를 생산하기 발전기; 자동차의 루프면에 설치되며 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 보조 발전기와; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 생산된 전기를 제어부의 제어하에 충전시키는 충전수단과; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 전기가 생산되지 않으면 제어부의 제어하에 경보신호를 출력하는 에러신호 자동 출력부를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 발전기를 살펴보면 전도성 섬유를 기반으로 한 물체를 이용하여 마찰 전기를 생성할 수 있는 장치로서, 제 1 마찰 몸체(10)와, 제 2 마찰 몸체(20)를 포함하고, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)는 전기적으로 연결되도록 구성된다.
제 1 마찰 몸체(10)는 전도성 물질이 코팅된 전도성 섬유(100)로 형성된다. 전도성 섬유(100)는 외측면에 전도성 물질(111)이 코팅된 섬유 원사(110)를 직조하여 직물 형태로 형성하는 방식으로 제작된다. 이때, 섬유 원사(110)는 PET 재질로 형성될 수 있다. 즉, 전도성 섬유(100)는 일반 직물 섬유와 마찬가지 형태로 형성되는데, 다만, 섬유 원사(110)의 외측면에 전도성 물질(111)이 코팅된 상태로 직조되므로 전류가 통할 수 있도록 형성된다. 이때, 전도성 물질(111)은 금속 물질이 적용될 수 있다.
제 2 마찰 몸체(20)는 전도성 재질로 평평하게 형성되는 코어 바디(21)와, 코어 바디(21)의 상하 외측면에 코팅형성되는 마찰 대전층(22)을 포함하여 구성된다.
코어 바디(21)는 전도성 재질인 금속 평판 형태로 형성될 수도 있으나, 이와는 달리 제 1 마찰 몸체(10)와 마찬 가지로 전도성 섬유로 적용될 수도 있다.
마찰 대전층(22)은 다른 물체와의 마찰시 대전이 쉽게 일어나는 물질로 형성되는 것이 바람직한데, 일상 생활에서 마찰 전기가 쉽게 발생하는 헝겊, 플라스틱, 머리카락 등을 마찬가지 개념으로 생각할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에서는 이러한 마찰 대전층(22)으로 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane) 물질이 적용된다.
폴리디메틸실록산은 배경 기술에서 설명한 바와 같이 마찰 전기 발생 효율이 높아 마찰 전기 나노 발전 소자로서 활용 가치가 높은 물질인데, 이러한 폴리디메틸실록산은 금속이나 플라스틱과 접촉시 쉽게 떨어지지 않고 부착된 상태를 유지하는 특성을 갖는다. 즉, 폴리디메틸실록산은 금속이나 플라스틱에 쉽게 부착되는 특성을 갖는다. 따라서, 이러한 폴리디메틸실록산을 마찰 전기 나노 발전 소자로 이용하는 경우, 폴리디메틸실록산의 접촉력 약화를 위해 폴리디메틸실록산의 표면에 미세 나노 패턴을 형성하는 등 별도의 가공 공정을 거치는 등의 제조 공정이 필요하며, 이에 따라 제조 비용 및 공정 시간이 증가하는 등의 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에서는 폴리디메틸실록산에 별도의 미세 나노 패턴을 형성하지 않고, 원형 상태 그대로 사용한다. 즉, 코어 바디(21)의 외측면에 폴리디메틸실록산 용액을 단순 코팅하는 방식으로 사용하며, 별도의 미세 나노 패턴 등을 형성하지 않는다.
이와 같이 폴리디메틸실록산 표면에 별도의 미세 나노 패턴 등을 형성하지 않아도, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 제 1 마찰 몸체(10)가 전도성 섬유로 이루어지기 때문에, 상대적으로 제 1 마찰 몸체(10)와 마찰 대전층(22)의 접촉 면적이 작아 폴리디메틸실록산의 접촉력이 약한 상태로 유지된다. 특히, 코어 바디(21) 또한 전도성 섬유로 적용되는 경우, 제 1 마찰 몸체(10)와 마찰 대전층(22)의 접촉 면적이 더욱 작아지므로, 더욱 유리하다 할 것이다.
이와 같은 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상호 접촉 가능하도록 상하 적층되게 배치되며, 별도의 전기 배선(40)을 통해 전기 회로를 이루도록 전기적으로 연결되어 상호 접촉압력의 변화에 따라 마찰 전기가 생성된다.
좀 더 자세히 살펴보면, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)는 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 외부 접촉압력이 작용하지 않으면, 자중에 의해 상호 접촉하는 형태로 위치하게 된다. 물론,이 경우, 제 1 마찰 몸체(10)가 전도성 섬유로 구성되기 때문에, 전체 면적에서 모두 제 2 마찰 몸체(20)와 접촉하는 것이 아니라 실질적으로는 섬유의 특성상 일부 영역에서만 제 2 마찰 몸체(20)와 접촉하게 된다.
또한, 전도성 섬유(100)의 구조상 각각의 섬유 원사(110) 및 이에 코팅된 전도성 물질(111)이 대략 원통형을 이루기 때문에, 실제로 접촉하는 면에서도 섬유 원사(110) 및 전도성 물질(111)의 외주면에 대해 어느 한 지점에서 제 2 마찰 몸체(20)와 접촉하게 된다. 따라서, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)는 외부 접촉 압력이 작용하지 않은 상태에서 매우 미세한 지점에서 상호 접촉하거나 거의 분리 이격된 상태로 존재하게 된다.
이 상태에서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 외부 접촉 압력이 작용하게 되면, 섬유원사(110) 및 전도성 물질(111)이 가압 변형되는 형태로 제 2 마찰 몸체(20)에 상대적으로 넓은 면적에서 접촉하게 된다. 이때, 외부 접촉 압력의 작용이 해제되면, 다시 도 4의 (a) 상태로 복귀하게 된다.
따라서, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)는 실질적으로 외부 접촉 압력이 작용하는 경우에만, 실질적으로 접촉하게 되고, 외부 접촉 압력이 작용 해제되면, 서로 분리 이격되게 된다. 이때, 제 2 마찰 몸체(20)에는 마찰 대전층(22)이 형성되므로, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)가 상호 접촉 및 이격됨에 따라 마찰 전기가 발생한다.
도 5를 참고로 좀 더 구체적으로 살펴보면, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)가 상호 접촉하게 되면, 제 1 마찰 몸체(10), 즉, 전도성 섬유(100)의 표면과 제 2 마찰 몸체(20)의 마찰 대전층(22) 표면에는 마찰로 인한 양전하와 음전하가 각각 대전된다. 이때, 마찰 대전층(22)에는 쌍극자가 형성된다. 이러한 대전 상태에서는 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 음전하, 즉 전자의 중성화 과정을 거치게 되며, 이러한 과정에서 제 1 마찰 몸체(10)로부터 제 2 마찰 몸체(20)로 음전하가 이동하게 된다. 이러한 음전하, 즉 전자의 이동 현상이 바로 전류의 생성이다. 이러한 이온의 중성화 과정이 계속 진행됨에 따라 전기 쌍극자에 의해 형성된 전기 포텐셜에 의해 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 전자가 역방향으로 다시 이동하게 되며, 이전과는 반대 방향의 전류가 생성된다.
따라서, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)가 반복적으로 접촉 및 이격되게 되면, 반복해서 계속적으로 교류 전류가 형성된다. 이때, 제 1 마찰 몸체(10) 및 제 2 마찰 몸체(20)는 각각 양극 및 음극 전원을 이루도록 전기 회로를 통해 연결되고, 이러한 구성에 따라 전류를 계속해서 생성할 수 있고, 제 1 마찰 몸체(10) 및 제 2마찰 몸체(20)를 연결하는 전기 배선(40) 상에 축전지(30)를 연결함으로써, 생성된 전기를 저장할 수 있다. 축전지(30)에 저장된 전기 에너지는 사용자의 필요에 따라 다양하게 활용될 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 기반의 마찰 전기 나노 발전 소자는 섬유의 특성을 갖기 때문에 매우 얇고 다양한 형태을 갖도록 구성할 수 있으며, 대면적화하여 용이하게 대량 생산할 수 있고, 마찰 대전층(22)에 대한 미세 나노 패턴과 같은 특별한 가공 공정이 요구되지 않아 더욱 용이하게 제작할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 마찰 전기 나노 발전 소자의 구성을 개념적으로 도시한 개념도이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 마찰 전기 나노 발전 소자는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 전술한 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)를 다수개씩 교대로 반복하여 상하 적층하는 방식으로 구성된다.
이와 같이 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)를 다수개 상하 적층하면, 제 1 마찰 몸체(10)와 제 2 마찰 몸체(20)는 각각 상면과 하면에서 모두 접촉하게 되고, 이에 따라 접촉 면적이 증가하게 되어 더욱 많은 마찰전기를 발생시킬 수 있다.
즉, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 제 1 마찰 몸체(10)가 4개, 제 2 마찰 몸체(20)가 그 사이사이에 삽입되는 형태로 3개 구비되면, 제 2 마찰 몸체(20)를 기준으로 상면 및 하면에서 마찰 접촉에 의한 마찰 전기가 발생하므로, 총 6개의 접촉면에서 마찰 전기가 발생한다. 따라서, 단순히 서로 대향하는 방식으로 한 쌍을 이루며 구성된 마찰 전기 발생 모델과 비교하여 2배 더 많은 접촉면을 이루며 더 많은 마찰 전기를 발생시킬 수 있다.
특히, 제 1 마찰 몸체(10) 및 제 2 마찰 몸체(20)가 전도성 섬유(100)를 기반으로 형성되기 때문에, 다수개 적층하는 구조 또한 매우 편리하게 구성할 수 있으며, 그 두께 또한 매우 얇게 형성할 수 있다.
본 발명에 적용되는 보조발전기(2000)는 차량의 루프면 일단에 설치되며, 상기 보조발전기(2000)의 구성요소는 크게 외부 하우징(2021)과, 볼베어링 구조체(2022)와, 간격제(2023)와, 내부 하우징(2024)과, 발전소자(2025)와, 중심축(2026)과, 상부 지지부재(2027)와, 하부 지지부재(2028)로 이루어지다.
상기 외부 하우징(2021)은 외측에 나사산이 형성되어 이루어지고, 원통형 형태로 이루어진다.
상기 볼베어링 구조체(2022)는 외부 하우징의 내측 상하부에 설치되어 외부 링형 구조체(2022a)와 볼베어링(2022b)과 내부 링형 구조체(2022c)로 이루어지며 볼베어링의 자체 구름 운동에 의해서 내부 링형 구조체가 회전운동을 한다.
상기 간격제(2023)는 외부 하우징의 내측 중앙부에 설치하되 상하쪽에 볼베어링 구조체가 삽입 결합되며, 볼베어링 구조체의 외부 링형 구조체를 고정시키는 역할을 한다.
상기 내부 하우징(2024)은 볼베어링 구조체의 내부 링형 구조체에 결합되며 내측으로 나선형 날개가 결합되어 이루어지며, 냉각수의 흐름이 나선형 날개(2024a)에 제공되어 그 흐름이 날개에 가해지면 볼베어링의 구름작용에 의한 내부 링형 구조체의 작용에 의해서 자연스럽게 자체 회전 현상을 일으킨다.
상기 발전소자(2025)는 날개에 접촉되는 위치에 설치되며 날개의 회전에 따라 충돌하여 전기를 발생시킨다.
상기 중심축(2026)은 발전소자를 외부 하우징에 결합시켜 발전소자를 고정시키며, 이에 따라 날개의 회전력에 의해서 발전소자가 충격을 받아 전기가 생성되도록 유도한다.
상기 상부 지지부재(2027)는 중심축의 상부에 설치되며 십자형 지지체(2027a)와 더불어서 중심축을 고정시키는 역할을 한다.
상기 하부 지지부재(2028)는 중심축의 하부에 설치되며 십자형 지지체(2028a)와 더불어서 중심축을 고정시키는 역할을 한다.
본 발명에 적용되는 발전소자(2025)는 하부 패드(2025a)와 상부 패드(2025b)가 평행하게 마주하도록 위치하고, 하부 전극(2025c)와 상부 전극(2025d)이 그 상부면에 각각 위치하며, 하부 패드(2025a)위의 하부 전극 상에 다수의 미세 압전 진동자(2025e)가 형성되어 있는 구조를 갖는다.
상기 미세 압전 진동자(2025e)는 산화아연(ZnO) 또는 PZT 중 어느 하나를 압전 재료로 이용할 수 있다. 산화물 반도체인 산화아연(ZnO)은 압전성과 반도성의 특성을 동시에 가지면서 나노선 구조의 성장 제어가 비교적 용이하기 때문에 에너지 하베스팅 시스템을 위한 미세 압전 진동자의 재료로 적합하다.
미세 압전 진동자(2025e)가 휘어지게 되면, 미세 압전 진동자(2025e) 내부에서 양이온과 음이온의 상대적 변위가 발생하면서 상부 전극(2025d)과 미세 압전 진동자(2025e)의 위치에 따라 바이어스의 방향이 바뀌게 되어 전압이 발생된다. 상기와 같이 발생된 전압은 DC형태를 띠게 된다. 상기 미세 압전 진동자는 압력을 가함에 따라 전기를 충전하며 이는 충전수단(30)에 저장된다.
상기와 같이 구성하는 본 발명의 보조발전기(2000)의 작용효과를 살펴보면 다음과 같다.
외부에서 바람이 불면 내부 하우징(2024)의 날개(2024a)가 회전하게 된다. 상기 날개는 경사지게 형성되어 있으므로 바람의 유입에 따라 자연스럽게 회전이 이루어진다.
이때, 상기 날개는 내부 하우징(2024)에 설치되어 있으므로 내부 하우징(2024)이 회전하게 되고, 상기 내부 하우징(2024)은 볼베어링 구조체(2022)의 지지에 따라 자연스럽게 회전작용이 발생하게 된다.
상기 볼베어링 구조체(2022)는 외부 링형 구조체(2022a)와 볼베어링(2022b)과 내부 링형 구조체(2022c)로 이루어지는바, 외부 링형 구조체는 외부 하우징에 고정된 상태를 유지하고, 내부 링형 구조체(2022)가 볼베어링(2022b)의 구름작용에 따라 자연스럽게 회전작용을 일으킨다.
그리고, 상기 중심축(2026)에는 발전소자(2025)가 설치되어 있는바, 상기 발전소자(2025)를 날개(2024)가 타격하게 된다.
그러면, 중심축(2026)에 설치되는 발전소자(2025)의 전기발생으로 인하여 폐루프를 형성하는 전기적 회로에 의해서 전기 생산이 이루어지게 된다.
한편, 본 발명은 전도성 섬유(100)와 보조 발전기(2000)의 전기 생산상태를 제어부(200)에서 점검하여 전기 생산이 이루어지지 않으면 에러신호 자동 출력부(1000)를 통해 자동 경보신호를 출력한다.
상기 에러신호 자동 출력부(1000)는, 회로 전원부(1101)와, 에러신호 출력부(1102)와, 발진 트랜스(1103)와, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)와, 릴레이 스위치(1107)와, 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와, 통신 단말기 전원 스위치(sw2)와, 전원 유지용 스위칭부(1118)을 포함하여 이루어진다.
즉, 자체 전원에 의해서 전원신호를 인가시키는 전원부(1101)와;
상기 제어부에서 경보신호를 출력하면 전원 회로를 스위칭시키는 경보신호 출력부(1102)와;
상기 발진 트랜스(1103)는 전원 스위치가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력한다.
상기 릴레이 작동용 스위칭부(1108)는 발진 트랜스(1103)의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 된다.
상기 릴레이 스위치(1107)는 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시킨다.
상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)는 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행한다.
상기 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)는 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 한다.
상기 전원 유지용 스위칭부(1118)는 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스(1103) 및 릴레이 작동용 스위칭부(1108)에 연결되며, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭이 온 되어 이후 릴레이 스위치(1107)가 작동한 것을 중단시킨다. 그리고, 이때 강제로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 오프시키게 되면 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부(1108)가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 온시켜 계속적으로 에러신호가 출력되도록 유도한다.
또한, 본 발명은 회로 작동용 철편(1131)과, 경보신호 작동 제어부 전원 연결용 철편(1132)과, 탄발 스프링(1133)과, 영구자석(1134)과, 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성한다.
상기 회로 작동용 철편(1131)은 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시킨다.
상기 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)은 상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 제어부에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도한다.
상기 탄발 스프링(1133)은 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도한다.
상기 영구자석(1134)은 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시킨다.
상기 수동 작동 스위치(1135)는 회로작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 에러신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 한다.
이하에서 에러신호 자동 출력부의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 에러신호 출력부(1102)가 온 되면 직류 전원이 연결되어 발진 트랜스에 전원이 인가되고, 발진 트랜스의 2차측에 높은 전압이 인가된다.
2차측에 유기된 전원은 정류다이오드를 통해 반파의 직류 전원이 되고, 이 반파 직류전원은 콘덴서의 충방전 작용으로 인하여 보다 안정된 직류 전원이 된다.
이 직류 전원은 릴레이 스위치(1107)의 코일을 거쳐 사이리스터의 애노드단에 인가되고, 한편 이 직류 전원은 저항을 통해 콘덴서에 충전작용을 하게 된다. 상승된 전압은 다이악을 통과하면서 릴레이 작동용 스위칭부(1108)를 트리거하여 에노드단과 케소드단이 스위칭되어 릴레이 스위치의 동작이 이루어지도록하고, 이에 따라 릴레이 스위치(1107)의 작동으로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)가 온 되면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 인가되어 에러신호가 디스플레이 된다.
상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 작동하면 전원 유지용 스위칭부(1118)의 베이스단을 활성화시키면서 전원 유지용 스위칭부(1118)의 에미터단 및 콜렉터단에 폐회로를 유도하여 트랜스로 향하는 전원을 오프시키게 된다.
즉, 저항(1109)과 콘덴서(1110) 사이의 전압이 다이오드(1120)를 통해 전원 유지용 스위칭부(1118)의 에미터 단자 및 콜렉터 단자 사이로 흘러 바이패스되며 이 바이패스에 의한 저항과 콘덴서 사이의 전압이 낮아지게 되고, 이렇게 저항과 콘덴서 사이의 전압이 낮아지게 되면 릴레이 작동용 스위칭부(1108)로 향하는 트리거 신호를 멈추게 되어 에노드단과 케스단이 오프되면서 릴레이 스위치(1107)에 전류가 흐르지 않아서 스위칭을 위해 계속 전원이 공급되는 것을 멈추게 된다.
한편, 만약 작업자가 에러신호가 출력되는 도중에 제 1 회로 연결 스위치 및 에러신호 출력용 전원 스위치를 오프시키게 되면 폐회로의 전류 흐름이 없게 되고 이에 따라 전원 유지용 스위칭부의 에미터단과 베이스단 사이에 흐르는 바이어스 전압이 사라져서 전원 유지용 스위칭부(1118)가 오프된다.
상기 전원 유지용 스위칭부(1118)가 오프되면서 다이오드(1120)를 통한 저항과 콘덴서 사이의 바이패스 전압이 없어지고 이 전압은 콘덴서(1110)에 충전된다.
이 충전된 전압이 다이악(1111)의 브레이크 오버 현상을 이르키게 되고 다이악에서 트리거 신호를 보조 스위치 작동용 스위칭부(1108)로 출력하여 철편을 이동시키면서 폐회로를 유지시키고 동시에 에러신호 제어부(1140)로 출력되는 전원을 복귀시켜 계속적으로 에러신호 디스플레이부(1150)를 작동시킬 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 에러요인을 치유하지 않으면 계속적으로 경고음을 출력시키도록하여 반드시 에러요인을 치유하도록 유도한다.
즉, 에러신호 출력부(1102)가 온 상태에서는 사용자가 수동 스위치(1135)를 작동시켜 경보신호를 오프시키게 되더라도, 다시 전원을 복귀시켜 경보신호가 자동으로 출력되며, 이에 따라 에러상황이 완전히 제거되는 것을 인지하지 못하여 경보신호를 차단하더라도 다시 재작동되므로 에러신호를 완전히 차단하는 것을 유도할 수 있다.
만약에 에러신호 출력부가 오프되면 이때에는 수동 스위치(1135)를 사용자가 조작하여 경보신호를 수동으로 차단시킬 수 있게 된다.
10: 제 1 마찰 몸체
20: 제 2 마찰 몸체
30: 충전수단
100: 전도성 섬유
110: 섬유 원사
200: 제어부
1000: 에러신호 자동 출력부
2000: 보조 발전기

Claims (9)

  1. 자동차의 루프면에 설치되며 공기 마찰에 의해서 전기를 생산하기 발전기; 자동차의 루프면에 설치되며 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 보조 발전기와; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 생산된 전기를 제어부의 제어하에 충전시키는 충전수단과; 상기 전도성 섬유와 보조 발전기로부터 전기가 생산되지 않으면 제어부의 제어하에 경보신호를 출력하는 에러신호 자동 출력부를 포함하여 이루어지며;
    상기 발전기는, 전도성 물질이 코팅된 전도성 섬유로 형성되는 제 1 마찰 몸체; 및 전도성 재질로 평평하게 형성되는 코어 바디와, 상기 코어 바디의 상하 외측면에 코팅 형성되는 마찰 대전층을 포함하는 제 2 마찰 몸체를 포함하고, 상기 제 1 마찰 몸체 및 제 2 마찰 몸체는 상호 접촉 가능하도록 상하 적층되게 배치되며, 별도의 전기 배선을 통해 전기적으로 연결되어 상호 접촉 압력의 변화에 따라 마찰 전기가 생성하는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 외측면에 전도성 물질이 코팅된 섬유 원사를 직조하여 직물 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬유 원사는 PET 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 마찰 대전층은 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane)을 상기 코어 바디의 외측면에 코팅하는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조발전기(2000)는,
    외측에 나사산이 형성되어 이루어지고, 원통형 형태로 이루어지는 외부 하우징(2021)과;
    상기 외부 하우징의 내측 상하부에 설치되어 자체 구름에 의해서 회전 운동을 유지시키는 볼베어링 구조체(2022)와;
    상기 외부 하우징의 내측 중앙부에 설치하되 상하쪽에 볼베어링 구조체가 삽입 결합되며, 볼베어링 구조체를 고정시키는 간격제(2023)와;
    상기 볼베어링 구조체에 결합되며 내측으로 나선형 날개가 결합되어 이루어지며, 냉각수의 흐름이 나선형 날개(2024a)에 제공되어 그 흐름이 날개에 가해지면 볼베어링 구조체의 구름작용에 의해 자연스럽게 자체 회전 현상을 일으키는 내부 하우징(2024)과;
    상기 날개에 접촉되는 위치에 설치되며 날개의 회전에 따라 충돌하여 전기를 발생시키는 발전소자(2025)와;
    상기 발전소자를 외부 하우징에 결합시켜 발전소자를 고정시키며, 이에 따라 날개의 회전력에 의해서 발전소자가 충격을 받아 전기가 생성되도록 유도하는 중심축(2026)과;
    상기 중심축의 상부에 설치되며 십자형 지지체(2027a)와 더불어서 중심축을 고정시키는 상부 지지부재(2027)와;
    상기 중심축의 하부에 설치되며 십자형 지지체(2028a)와 더불어서 중심축을 고정시키는 하부 지지부재(2028)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 볼베어링 구조체(2022)는,
    상기 외부 하우징에 결합되는 외부 링형 구조체(2022a)와;
    상기 외부 링형 구조체와 일정간격 이격되어 설치되는 내부 링형 구조체(2022c)와;
    상기 외부 링형 구조체 및 내부 링형 구조체의 사이에 삽입되며 내부 링형 구조체가 자유롭게 자체 회전하도록 구름운동을 제공하는 볼베어링(2022b)으로 이루어짐을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 발전소자(2025)는,
    하부 패드(2025a)와 상부 패드(2025b)가 평행하게 마주하도록 위치하고, 하부 전극(2025c)와 상부 전극(2025d)이 그 상부면에 각각 위치하며, 하부 패드(2025a)위의 하부 전극 상에 다수의 미세 압전 진동자(2025e)가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 에러신호 자동 출력부(1000)는,
    자체 전원에 의해서 전원신호를 인가시키는 전원부(1101)와;
    제어부로부터 신호를 인가받아 전원 회로를 스위칭시키는 에러신호 출력부(1102)와;
    상기 전원부가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력하는 발진 트랜스(1103)와;
    상기 발진 트랜스(1103)의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 되는 릴레이 작동용 스위칭부(1108)와;
    상기 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시키는 릴레이 스위치(1107)와;
    상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와;
    상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)와;
    상기 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시키는 회로 작동용 철편(1131)과;
    상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 제어부에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도하는 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)과;
    상기 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스(1103) 및 릴레이 작동용 스위칭부(1108)에 연결되며, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭이 온 되어 이후 릴레이 스위치(1107)가 작동한 것을 중단키고, 이때 강제로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 오프시키게 되면 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부(1108)가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 온시켜 계속적으로 에러신호가 출력되도록 유도하는 전원 유지용 스위칭부(1118)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 에러신호 자동 출력부(1000)는,
    상기 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 탄발 스프링(1133)과;
    상기 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시키는 영구자석(1134)과;
    상기 회로작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 에러신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 유도하는 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 마찰전기를 이용한 전기자동차 발전시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108843506A (zh) * 2018-06-19 2018-11-20 厦门大学 风力发电系统及风力发电方法
US11011045B1 (en) 2019-11-01 2021-05-18 Honda Motor Co., Ltd. Object detection and alert for autonomous ride-sharing vehicle
US11358078B2 (en) 2019-11-01 2022-06-14 Honda Motor Co., Ltd. Conductive thread for vehicle maintenance
US11458816B2 (en) 2019-11-01 2022-10-04 Honda Motor Co., Ltd. Self cleaning of ride sharing vehicle

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