KR20200111971A - Energy harvesting apparatus using electromagnetic induction - Google Patents

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KR20200111971A
KR20200111971A KR1020190031717A KR20190031717A KR20200111971A KR 20200111971 A KR20200111971 A KR 20200111971A KR 1020190031717 A KR1020190031717 A KR 1020190031717A KR 20190031717 A KR20190031717 A KR 20190031717A KR 20200111971 A KR20200111971 A KR 20200111971A
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magnet
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frame
energy harvesting
electromagnetic induction
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KR1020190031717A
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Inventor
성태현
우상범
김경범
왕권
류철희
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한양대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators

Abstract

Disclosed is an energy harvesting device capable of providing more improved harvesting efficiency by using an external force, an elastic force and an electromagnetic induction method. The energy harvesting device using the electromagnetic induction method comprises: a frame; an elastic body coupled to the frame; a magnet unit coupled to one side surface of the frame; a core unit made of a ferromagnetic material which is rotated in a clockwise direction or counterclockwise direction around a rotation axis by external pressure or elastic force of the elastic body to be in contact with the magnet unit; and a coil wound on the core unit. A direction of a magnetic force of the core unit magnetized in a state in which the core unit is rotated in the clockwise direction and in contact with the magnet unit is a direction opposite to the direction of the magnetic force of the core unit magnetized in a state in which the core unit is rotated in the counterclockwise direction and in contact with the magnet unit.

Description

전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치{ENERGY HARVESTING APPARATUS USING ELECTROMAGNETIC INDUCTION} Energy harvesting device using electromagnetic induction {ENERGY HARVESTING APPARATUS USING ELECTROMAGNETIC INDUCTION}

본 발명은 에너지 하베스팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an energy harvesting device, and more particularly, to an energy harvesting device using electromagnetic induction.

근래에는 에너지 자원의 부족에 따라 다양한 에너지 생산 방법들이 연구되고 있는데, 특히, 최근에는 에너지 하베스팅(energy harvesting)이라는 개념으로 일상 생활에서 버려지는 에너지를 회수하는 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, various energy production methods have been studied according to the shortage of energy resources. In particular, research on a system for recovering energy discarded in daily life under the concept of energy harvesting has been actively conducted.

에너지 하베스팅 기술은 진동, 빛, 열, 전자파 등 일상 생활에서 버려지는 에너지를 모아 사용 가능한 전기 에너지로 변환하는 기술을 의미하며, 매우 다양한 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다. Energy harvesting technology refers to a technology that collects energy discarded from daily life such as vibration, light, heat, and electromagnetic waves and converts it into usable electrical energy, and active research is being conducted in a wide variety of fields.

관련 선행문헌으로 대한민국 등록특허 제10-1648261호가 있다.As a related prior document, there is Korean Patent Registration No. 10-1648261.

본 발명은 보다 향상된 하베스팅 효율을 나타내는 에너지 하베스팅 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an energy harvesting device that exhibits improved harvesting efficiency.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 프레임; 상기 프레임에 결합되는 탄성체; 상기 프레임의 일측면에 결합되는 자석부; 외부 압력 또는 상기 탄성체의 탄성력에 의해, 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉하는 강자성체로 이루어진 코어부; 및 상기 코어부에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서 자화된 상기 코어부의 자기력 방향은, 상기 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서 자화된 상기 코어부의 자기력 방향과 반대 방향인, 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the frame; An elastic body coupled to the frame; A magnet portion coupled to one side of the frame; A core portion made of a ferromagnetic material that contacts the magnet portion by rotating clockwise or counterclockwise about a rotation axis by external pressure or an elastic force of the elastic body; And a coil wound on the core part, wherein the direction of the magnetic force of the core part magnetized in a state in which it is rotated in a clockwise direction in contact with the magnet part is rotated in the counterclockwise direction in a state in which it is in contact with the magnet part. An energy harvesting device using electromagnetic induction, which is a direction opposite to the magnetic force direction of the magnetized core portion, is provided.

또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 프레임; 상기 프레임에 결합되는 탄성체; 상기 프레임의 측면에 결합되는 한쌍의 자석부; 외부 압력 또는 상기 탄성체의 탄성력에 의해, 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉하는 강자성체로 이루어진 코어부; 및 상기 코어부가 위치하는 상기 프레임의 내부 공간의 외벽에 권선되는 코일을 포함하며, 상기 시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서의 상기 강자성체의 자기력 방향은, 상기 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서의 자기력 방향과 반대 방향인, 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치가 제공된다.In addition, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, the frame; An elastic body coupled to the frame; A pair of magnets coupled to side surfaces of the frame; A core portion made of a ferromagnetic material that contacts the magnet portion by rotating clockwise or counterclockwise about a rotation axis by external pressure or an elastic force of the elastic body; And a coil wound on an outer wall of the inner space of the frame in which the core part is located, wherein the direction of the magnetic force of the ferromagnetic material in a state in which the core part is in contact with the magnet part is rotated in the counterclockwise direction. An energy harvesting device using electromagnetic induction, which is a direction opposite to a direction of magnetic force in a state in contact with the magnet portion, is provided.

본 발명에 따르면, 외력, 탄성력 그리고 전자기 유도 방식을 이용하여, 보다 향상된 하베스팅 효율이 제공될 수 있다.According to the present invention, more improved harvesting efficiency can be provided by using an external force, an elastic force, and an electromagnetic induction method.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자석부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코어부의 자기력 방향의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어부의 자기력 방향의 변화를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an energy harvesting apparatus using electromagnetic induction according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a magnet according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a core according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining a frame according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are views for explaining a change in a direction of a magnetic force of a core part according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining a change in the direction of the magnetic force of the core according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

본 발명은 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치에 관한 발명으로서, 외력을 이용하여, 코일이 권선된 코어부를 자화시킴으로써 전기 에너지를 생성한다. The present invention relates to an energy harvesting device using electromagnetic induction, and generates electric energy by magnetizing a core portion on which a coil is wound using an external force.

이 때, 본 발명은 외력이 인가되고 소멸될 때마다, 강자성체로 이루어진 코어부를 자화시키되, 지속적으로 코어부의 극성의 방향이 바뀌도록 자화시킴으로써, 하베스팅 효율을 높일 수 있다. 다시 말해, 외력이 1회 인가되고 소멸될 때마다 코어부를 1회 자화시켜 전기 에너지를 생성하는 것이 아니라, 본 발명은 외력이 1회 인가되고 소멸될 때마다 서로 다른 극성으로 2회 자회시킴으로써, 코어부가 1회 자화되는 경우와 비교하여 하베스팅 효율이 두배 높아질 수 있다.At this time, in the present invention, whenever an external force is applied and extinguished, the core portion made of a ferromagnetic material is magnetized, but the direction of the polarity of the core portion is continuously changed, thereby increasing harvesting efficiency. In other words, the core part is not magnetized once every time an external force is applied and extinguished to generate electric energy, but the present invention revolves itself twice with different polarities each time an external force is applied and extinguished, the core Compared to the case where the additive is magnetized once, the harvesting efficiency can be doubled.

본 발명에 따른 에너지 하베스팅 장치는, 일실시예로서 신발 또는 깔창에 채용되어, 보행자가 걸을 때 인가되는 압력을 전기 에너지로 변환할 수 있다. 또한 신발, 깔창 이외에도 외력이 인가되는 다양한 공간 또는 물건 등에 채용되어 활용될 수도 있다. The energy harvesting device according to the present invention is employed in shoes or insoles as an embodiment, and may convert pressure applied when a pedestrian walks into electrical energy. In addition, in addition to shoes and insoles, it may be employed and utilized in various spaces or objects to which an external force is applied.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자석부를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 코어부를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 프레임을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an energy harvesting device using electromagnetic induction according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view for explaining a magnet according to an embodiment of the present invention. And Figure 3 is a view for explaining a core according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view for explaining a frame according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 에너지 하베스팅 장치는, 프레임(110), 탄성체(120), 자석부(130, 140), 코어부(150) 및 코일(미도시)을 포함한다.1 to 4, the energy harvesting apparatus according to the present invention includes a frame 110, an elastic body 120, a magnet portion 130, 140, a core portion 150, and a coil (not shown). do.

프레임(110)에 탄성체(120), 자석부(130, 140) 및 코어부(150)가 결합되며, 실시예에 따라서 코일은 코어부(150)에 직접 권선되거나 또는 프레임(110)에 권선될 수도 있다.The elastic body 120, the magnet portions 130, 140 and the core portion 150 are coupled to the frame 110, and according to the embodiment, the coil may be wound directly on the core portion 150 or on the frame 110. May be.

자석부(130)는 프레임(110)의 일측면에 결합되며, 프레임(110)의 길이 방향에 평행하도록 결합된다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 실시에에 따라서는 한쌍의 자석부(130, 140)가 프레임(110)의 일측면 및 좌측면에 대칭 구조로 결합될 수도 있다. 자석부(130)는 한쌍의 막대(131, 132) 및 영구 자석(133)을 포함하며, 도 2에 도시된 바와 같이, 알파벳 H와 같은 형상일 수 있다. 한쌍의 막대(131, 132)는 철, 니켈 등과 같은 강자성체로 이루어지며 서로 마주보도록 배치된다. 또한 한쌍의 막대(131, 132) 사이에 코어부(150)의 돌출부(154 내지 157)가 위치할 수 있도록 프레임(110)에 결합될 수 있다.The magnet unit 130 is coupled to one side of the frame 110 and is coupled to be parallel to the longitudinal direction of the frame 110. In addition, as shown in FIG. 1, depending on implementation, a pair of magnet units 130 and 140 may be coupled to one side and left side of the frame 110 in a symmetrical structure. The magnet unit 130 includes a pair of rods 131 and 132 and a permanent magnet 133, and as shown in FIG. 2, may have a shape such as the letter H. The pair of rods 131 and 132 is made of a ferromagnetic material such as iron or nickel and is disposed to face each other. In addition, it may be coupled to the frame 110 so that the protrusions 154 to 157 of the core part 150 may be positioned between the pair of rods 131 and 132.

영구 자석(133)은 한쌍의 막대(131, 132)사이에서 막대와 결합된다. 영구 자석(123)의 길이는 한쌍의 막대(121, 122)의 길이보다 짧으며, 코어부가 막대와 접촉할 수 있도록 막대의 중심부에서 막대를 결합시킨다.The permanent magnet 133 is coupled with a rod between a pair of rods 131 and 132. The length of the permanent magnet 123 is shorter than the length of the pair of rods 121 and 122, and the rod is coupled at the center of the rod so that the core portion can contact the rod.

영구 자석(133)은, 막대 각각을 서로 다른 극성으로 자화시킨다. 예컨대 영구 자석(133)은 제1막대(131)를 N극으로 자화시키고, 제2막대(132)를 S극으로 자화시킬 수 있다. 그리고 또 다른 자석부(140)와 자석부(130)는 서로 같은 패턴으로 자화되는 것이 바람직하다. The permanent magnet 133 magnetizes each of the rods with different polarities. For example, the permanent magnet 133 may magnetize the first rod 131 to the N pole and the second rod 132 to the S pole. In addition, it is preferable that the other magnet unit 140 and the magnet unit 130 are magnetized in the same pattern as each other.

실시예에 따라서, 자석부(130, 140)는 일면이 제1극성을 나타내고, 타면이 제2극성을 나타내는 영구자석을 포함할 수도 있다.Depending on the embodiment, the magnet portions 130 and 140 may include a permanent magnet having one side showing a first polarity and the other side showing a second polarity.

코어부(150)는 강자성체로 이루어지며, 외부 압력 또는 탄성체(120)의 탄성력에 의해, 시소와 같이 회전축(160)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 자석부(130)에 접촉한다. 외력 또는 탄성력에 의해 자석부(130)에 접촉함으로써, 코어부(150)는 자화될 수 있다. The core part 150 is made of a ferromagnetic material, and by external pressure or an elastic force of the elastic body 120, the core part 150 rotates in a clockwise or counterclockwise direction around the rotating shaft 160 like a seesaw to contact the magnet part 130 . By contacting the magnet unit 130 by an external force or an elastic force, the core unit 150 may be magnetized.

코어부(150)가 시계 방향으로 회전하여 자석부(130, 140)에 접촉한 상태에서 자화된 코어부(150)의 자기력 방향과, 반시계 방향으로 회전하여 자석부(130, 140)에 접촉한 상태에서 자화된 코어부(150)의 자기력 방향은 서로 반대 방향이 된다.In a state in which the core part 150 rotates clockwise and contacts the magnet parts 130, 140, the magnetic force direction of the magnetized core part 150 and the counterclockwise rotation contact the magnet parts 130, 140 The directions of magnetic force of the core portion 150 magnetized in one state are opposite to each other.

코어부(150)는 플레이트(151), 돌기(152, 153), 돌출부(154 내지 157) 및 외력 인가부(158)를 포함한다. The core part 150 includes a plate 151, protrusions 152 and 153, protrusions 154 to 157, and an external force application part 158.

돌기(152, 153)는 회전축(160)에 대응되는 위치에 형성되며, 플레이트(151)의 측면에 형성된다. 프레임(110)에는 코어부가 돌기(152, 153)를 중심으로 회전할 수 있도록, 돌기(152, 153)가 결합되는 홈(111)이 형성된다.The protrusions 152 and 153 are formed at a position corresponding to the rotation shaft 160 and are formed on the side surfaces of the plate 151. A groove 111 to which the protrusions 152 and 153 are coupled is formed in the frame 110 so that the core portion can rotate around the protrusions 152 and 153.

외력 인가부(158)는 플레이트(151)의 길이 방향으로 연장되며, 탄성체(120)가 결합되어 외부 압력을 인가받을 수 있다. 외력 인가부(158)에는 탄성체(120)가 결합되는 결합 영역(159)이 포함될 수 있으며, 결합 영역(159)은 프레임의 탄성체 결합 영역(112)과 마주보도록 배치될 수 있다.The external force application unit 158 extends in the longitudinal direction of the plate 151 and is coupled to the elastic body 120 to receive external pressure. The external force application unit 158 may include a coupling region 159 to which the elastic body 120 is coupled, and the coupling region 159 may be disposed to face the elastic body coupling region 112 of the frame.

돌출부(154 내지 157)는 플레이트(151)로부터 플레이트(151)의 길이 방향에 수직한 방향으로 돌출되며, 자석부(130, 140)에 접촉할 수 있도록 자석부(130, 140)의 한쌍의 막대 사이에 배치된다. 돌출부는, 코어부(150)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 제1극성으로 자화된 자석부의 제1막대(131)에 접촉하는 제1돌출부(154)와, 코어부(150)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 제2극성으로 자화된 자석부의 제2막대(132)에 접촉하며, 제1돌출부(154)로부터 플레이트의 길이 방향으로 이격된 제2돌출부(156)를 포함할 수 있다. The protrusions 154 to 157 protrude from the plate 151 in a direction perpendicular to the length direction of the plate 151, and a pair of rods of the magnets 130 and 140 to contact the magnets 130 and 140 Is placed in between. The protrusion includes a first protrusion 154 in contact with the first rod 131 of the magnet part magnetized to a first polarity when the core part 150 rotates counterclockwise, and the core part 150 is counterclockwise. When rotating in the direction, the second protrusion 156 may be in contact with the second rod 132 of the magnet portion magnetized to the second polarity and spaced apart from the first protrusion 154 in the length direction of the plate.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 제1돌출부(154)와 대칭 구조로 형성된 제3돌출부(155), 제2돌출부(156)와 대칭 구조로 형성된 제4돌출부(157)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 코어부(150)가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 제3돌출부(155)는 제1극성으로 자화된 자석부(140)의 제1막대, 제4돌출부(157)는 제2극성으로 자화된 자석부(140)의 제2막대에 접촉될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, a third protrusion 155 formed in a symmetrical structure with the first protrusion 154, a fourth protrusion 157 formed in a symmetrical structure with the second protrusion 156 may be further included. . At this time, when the core part 150 rotates in a counterclockwise direction, the third protrusion 155 is a first rod of the magnet part 140 magnetized to a first polarity, and the fourth protrusion 157 is a second polarity. It may be brought into contact with the second rod of the magnetized portion 140.

돌출부(154 내지 157)와 자석부(130, 140)의 접촉 관계는 도 5 및 도 6에서 보다 자세히 설명된다.The contact relationship between the protrusions 154 to 157 and the magnets 130 and 140 will be described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6.

프레임(110)은 전술된 바와 같이, 홈(111) 및 탄성체 결합 영역(112)을 포함하며, 좌우 외벽(113, 114)에 의해 생성되는 프레임의 내부 공간(115)에 코일이 권선된 코어부가 배치될 수 있다. The frame 110 includes a groove 111 and an elastic body coupling region 112, as described above, and a core portion in which a coil is wound in the inner space 115 of the frame created by the left and right outer walls 113 and 114 Can be placed.

일실시예로서, 코일이 권선되지 않은 코어부(150)가 배치된 내부 공간(115)을 덮는 덮개(116)가 외벽(113, 114) 상단에 부착될 수 있으며, 코일은 코어부(150)가 위치하는 프레임의 내부 공간의 외벽(113, 114)을 둘러싸도록 권선될 수 있다. 코일이 직접 코어부에 권선되는 경우, 코어부의 회전 운동으로 인해 코일이 프레임에 접촉하여 끊어질 수 있는데, 코일이 프레임에 권선될 경우 코어부의 회전 운동과 무관하기 때문에, 이러한 코일 손상이 방지될 수 있다.As an embodiment, a cover 116 covering the inner space 115 in which the core portion 150 on which the coil is not wound is disposed may be attached to the upper end of the outer walls 113 and 114, and the coil is the core portion 150 It may be wound to surround the outer walls 113 and 114 of the inner space of the frame in which is located. When the coil is directly wound on the core portion, the coil may be cut off by contacting the frame due to the rotational motion of the core portion.When the coil is wound on the frame, since it is irrelevant to the rotational motion of the core portion, such coil damage can be prevented. have.

한편, 프레임에 코일을 권선하기 위한 프레임 회전부(117)가 프레임(110)에 더 포함될 수 있다. 코어부(150)를 프레임(110)에 결합시킨 후 프레임 회전부(117)를 회전시킴으로써, 프레임(110)이 회전되면서 코일이 프레임(110)에 권선될 수 있으며, 코일의 권선이 완료된 이후 프레임 회전부(117)를 제거한 상태로 에너지 하베스팅 장치가 이용될 수 있다.Meanwhile, a frame rotation unit 117 for winding a coil on the frame may be further included in the frame 110. By coupling the core part 150 to the frame 110 and then rotating the frame rotation part 117, the coil may be wound on the frame 110 while the frame 110 is rotated, and after the coil winding is completed, the frame rotation part With 117 removed, an energy harvesting device can be used.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 코어부의 자기력 방향의 변화를 설명하기 위한 도면이다. 5 and 6 are views for explaining a change in a direction of a magnetic force of a core part according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6은 도 2의 자석부가 이용되는 실시예를 도시하는 도면으로서, 설명의 편의를 위해 영구 자석은 생략되었다. 도 5는 외력이 인가된 상황을 나타내며, 도 6은 외력이 소멸된 상황을 나타낸다.5 and 6 are views showing an embodiment in which the magnet part of FIG. 2 is used, and a permanent magnet is omitted for convenience of description. 5 shows a situation in which an external force is applied, and FIG. 6 shows a situation in which the external force is extinguished.

도 1 및 도 5(a)를 참조하면, 외력 인가부(158)로 외력(510)이 인가되면, 코어부(150)가 반시계 방향으로 회전하며, 그에 따라 제1돌출부(154)가 제1막대(131)에 접촉하고 제2돌출부(156)가 제2막대(132)에 접촉한다.1 and 5(a), when the external force 510 is applied to the external force applying unit 158, the core unit 150 rotates counterclockwise, and accordingly, the first protrusion 154 is removed. The first bar 131 is in contact and the second protrusion 156 is in contact with the second bar 132.

제1막대(131) 및 제2막대(132)는 서로 다른 극성으로 자화된 상태이며, 예컨대 제1막대(131)가 N극, 제2막대(132)가 S극으로 자화된 상태인 경우, 제1돌출부(154) 영역은 N극과 접촉하므로 S극으로 자화되고, 제2돌출부(156) 영역은 S극과 접촉하므로 N극으로 자화된다. 결국, 코어부(150)는 도 5(b)와 같이 극성이 나타나도록 자화될 수 있다.When the first bar 131 and the second bar 132 are magnetized with different polarities, for example, when the first bar 131 is magnetized to the N pole and the second bar 132 is magnetized to the S pole, The region of the first protrusion 154 is magnetized to the S pole because it contacts the N pole, and the region of the second protrusion 156 is magnetized to the N pole because it contacts the S pole. As a result, the core portion 150 may be magnetized so that the polarity appears as shown in FIG. 5(b).

이후, 외력이 소멸하면, 탄성력에 의해 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 코어부(150)가 시계 방향으로 회전하며, 그에 따라 제1돌출부(154)가 제2막대(132)에 접촉하고, 제2돌출부(156)가 제1막대(131)에 접촉한다. 따라서, 코어부(150)는 도 6(b)와 같이, 도 5(b)의 극성과는 반대로 극성이 나타나도록 자화될 수 있다.Thereafter, when the external force disappears, the core part 150 rotates clockwise by the elastic force as shown in FIG. 6(a), and the first protrusion 154 contacts the second rod 132 accordingly. Then, the second protrusion 156 contacts the first rod 131. Accordingly, the core portion 150 may be magnetized to have a polarity opposite to that of FIG. 5(b), as shown in FIG. 6(b).

이와 같이, 본 발명에 따르면, 코어부가 시계 방향으로 회전하여 자석부에 접촉한 상태에서 자화된 코어부의 자기력 방향과, 반시계 방향으로 회전하여 자석부에 접촉한 상태에서 자화된 코어부의 자기력 방향은 서로 반대 방향이 된다. 따라서, 1회 외력이 인가되고 소멸될 경우, 최초 자화되지 않았던 코어부가 2회 자화되면서 코어부의 자기력 방향이 1회 변경되므로 하베스팅 효율이 높아질 수 있다.As described above, according to the present invention, the magnetic force direction of the core portion magnetized when the core portion is rotated in a clockwise direction in contact with the magnet portion and the magnetic force direction of the core portion magnetized in a state in which the core portion is rotated counterclockwise and in contact with the magnet portion is They are in opposite directions. Therefore, when the external force is applied once and then disappears, the core portion, which was not initially magnetized, is magnetized twice, and the direction of the magnetic force of the core portion is changed once, thereby increasing harvesting efficiency.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코어부의 자기력 방향의 변화를 설명하기 위한 도면으로서, 도 7(a)는 외력이 인가된 상황을 나타내며, 도 7(b)는 외력이 소멸된 상황을 나타낸다.7 is a view for explaining a change in the direction of magnetic force of a core part according to another embodiment of the present invention, FIG. 7(a) shows a situation in which an external force is applied, and FIG. 7(b) shows a situation in which an external force is extinguished. Show.

전술된 바와 같이, 자석부(130)는 일면이 제1극성을 나타내고 타면이 제2극성을 나타내는 영구자석일 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이, 일면이 N극 타면이 S극일 수 있다.As described above, the magnet unit 130 may be a permanent magnet having one surface having a first polarity and the other surface having a second polarity, and as illustrated in FIG. 7, one surface may be an N-pole and the other surface may be an S-pole.

도 7(a)와 같이 외력(510)이 인가되어 코어부(150)가 반시계 방향으로 회전하여, 제1돌출부(154)가 N극인 영구자석의 일면에 접촉하는 경우, 도 5(b)와 같은 극성으로 자화될 수 있다.When an external force 510 is applied as shown in FIG. 7(a) so that the core part 150 rotates in a counterclockwise direction, the first protrusion 154 contacts one surface of the N-pole permanent magnet, FIG. 5(b) It can be magnetized with the same polarity as

그리고 도 7(b)와 같이, 외력이 소멸하여 탄성력(520)에 의해 코어부(150)가 시계 방향으로 회전하면, 제2돌출부(156)가 N극인 영구자석의 일면에 접촉하여, 코어부(150)가 도 6(b) 와 같은 극성으로 자화될 수 있다.And, as shown in Fig. 7(b), when the external force is extinguished and the core part 150 rotates clockwise by the elastic force 520, the second protrusion 156 comes into contact with one surface of the N-pole permanent magnet, and the core part 150 may be magnetized with the same polarity as in FIG. 6(b).

따라서, 도 5 및 도 6에서 설명된 바와 같이, 하베스팅 효율이 향상될 수 있다.Thus, as described in FIGS. 5 and 6, harvesting efficiency can be improved.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in the present invention, specific matters such as specific components, etc., and limited embodiments and drawings have been described, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments , If a person of ordinary skill in the field to which the present invention belongs, various modifications and variations are possible from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (8)

프레임;
상기 프레임에 결합되는 탄성체;
상기 프레임의 일측면에 결합되는 자석부;
외부 압력 또는 상기 탄성체의 탄성력에 의해, 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉하는 강자성체로 이루어진 코어부; 및
상기 코어부에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서 자화된 상기 코어부의 자기력 방향은,
상기 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서 자화된 상기 코어부의 자기력 방향과 반대 방향인
전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
frame;
An elastic body coupled to the frame;
A magnet portion coupled to one side of the frame;
A core portion made of a ferromagnetic material that contacts the magnet portion by rotating clockwise or counterclockwise about a rotation axis by external pressure or an elastic force of the elastic body; And
It includes a coil wound on the core portion,
The magnetic force direction of the core portion magnetized while rotating in the clockwise direction in contact with the magnet portion,
The direction opposite to the direction of the magnetic force of the core part magnetized while rotating in the counterclockwise direction in contact with the magnet part
Energy harvesting device using electromagnetic induction.
 제 1항에 있어서,
상기 코어부는
플레이트;
상기 회전축에 대응되는 위치에 형성되며, 상기 플레이트의 측면에 형성되는 돌기;
상기 플레이트로부터 상기 플레이트의 길이 방향에 수직한 방향으로 돌출되어, 상기 자석부에 접촉하는 복수의 돌출부; 및
상기 탄성체가 결합되어, 상기 외부 압력을 인가받으며, 상기 플레이트의 길이 방향으로 연장된 외력 인가부
를 포함하는 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 1,
The core part
plate;
A protrusion formed at a position corresponding to the rotation axis and formed on a side surface of the plate;
A plurality of protrusions protruding from the plate in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the plate and contacting the magnet; And
The elastic body is coupled, the external pressure is applied, and an external force applying unit extending in the longitudinal direction of the plate
Energy harvesting device using electromagnetic induction comprising a.
 제 2항에 있어서,
상기 자석부는
강자성체로 이루어지며, 서로 마주보는 한쌍의 막대; 및
상기 한쌍의 막대 사이에 결합되어, 상기 한쌍의 막대 각각을 서로 다른 극성으로 자화시키는 영구자석
을 포함하는 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 2,
The magnet part
A pair of rods made of ferromagnetic materials and facing each other; And
A permanent magnet coupled between the pair of rods and magnetizing each of the pair of rods to different polarities
Energy harvesting device using electromagnetic induction comprising a.
 제 3항에 있어서,
상기 돌출부는
상기 코어부가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 제1극성으로 자화된 상기 자석부의 제1막대에 접촉하는 제1돌출부; 및
상기 코어부가 반시계 방향으로 회전하는 경우, 제2극성으로 자화된 상기 자석부의 제2막대에 접촉하며, 상기 제1돌출부로부터 상기 플레이트의 길이 방향으로 이격된 제2돌출부
를 포함하는 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 3,
The protrusion
A first protrusion in contact with a first rod of the magnet part magnetized to a first polarity when the core part rotates counterclockwise; And
When the core portion rotates in a counterclockwise direction, a second protrusion that contacts the second rod of the magnet unit magnetized to a second polarity and is spaced apart from the first protrusion in the longitudinal direction of the plate
Energy harvesting device using electromagnetic induction comprising a.
 제 4항에 있어서,
상기 제1돌출부는
상기 코어부가 시계 방향으로 회전하는 경우, 상기 제2막대에 접촉하며,
상기 제2돌출부는
상기 코어부가 시계 방향으로 회전하는 경우, 상기 제1막대에 접촉하는
전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 4,
The first protrusion
When the core portion rotates clockwise, it contacts the second rod,
The second protrusion
When the core portion rotates clockwise, contacting the first rod
Energy harvesting device using electromagnetic induction.
 제 2항에 있어서,
상기 자석부는
일면이 제1극성을 나타내고 타면이 제2극성을 나타내는 영구자석을 포함하며,
상기 돌출부는
상기 코어부가 반시계 방향으로 회전한 경우 상기 자석의 일면에 접촉하는 제1돌출부; 및
상기 코어부가 시계 방향으로 회전한 경우, 상기 자석의 일면에 접촉하며, 상기 제1돌출부로부터 상기 플레이트의 길이 방향으로 이격된 제2돌출부
를 포함하는 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 2,
The magnet part
Includes a permanent magnet on one side showing a first polarity and the other side showing a second polarity,
The protrusion
A first protrusion contacting one surface of the magnet when the core portion is rotated counterclockwise; And
When the core portion rotates in a clockwise direction, a second protrusion in contact with one surface of the magnet and spaced apart from the first protrusion in the longitudinal direction of the plate
Energy harvesting device using electromagnetic induction comprising a.
 제 2항에 있어서,
상기 프레임은
상기 돌기가 결합되는 홈
을 포함하는 전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
The method of claim 2,
The frame is
Groove to which the protrusion is coupled
Energy harvesting device using electromagnetic induction comprising a.
 프레임;
상기 프레임에 결합되는 탄성체;
상기 프레임의 측면에 결합되는 한쌍의 자석부;
외부 압력 또는 상기 탄성체의 탄성력에 의해, 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉하는 강자성체로 이루어진 코어부; 및
상기 코어부가 위치하는 상기 프레임의 내부 공간의 외벽에 권선되는 코일을 포함하며,
상기 시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서의 상기 강자성체의 자기력 방향은,
상기 반시계 방향으로 회전하여 상기 자석부에 접촉한 상태에서의 자기력 방향과 반대 방향인
전자기 유도를 이용하는 에너지 하베스팅 장치.
frame;
An elastic body coupled to the frame;
A pair of magnets coupled to side surfaces of the frame;
A core portion made of a ferromagnetic material that contacts the magnet portion by rotating clockwise or counterclockwise about a rotation axis by external pressure or an elastic force of the elastic body; And
And a coil wound on an outer wall of the inner space of the frame in which the core part is located,
The direction of the magnetic force of the ferromagnetic body in a state in which the ferromagnetic body is rotated in a clockwise direction and in contact with the magnet part,
The direction opposite to the direction of the magnetic force in the state in contact with the magnet by rotating in the counterclockwise direction
Energy harvesting device using electromagnetic induction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023106577A1 (en) * 2021-12-07 2023-06-15 주식회사 휴젝트 Energy harvester using electromagnetic induction and energy harvesting block

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