(57)【要約】【課題】自家発電メカニズムが簡単でありながら発電効率を極大化し、製造コストを節減して実用性を向上させることができる、磁気誘導を利用した自家発電靴を提供する。【解決手段】本発明の磁気誘導を利用した自家発電靴は、靴底のかかと部分内側の空間部に形成され、磁気誘導現象によって起電力を発生させる自家発電部と、前記自家発電部で生成された起電力を一定の定電圧に変換して出力させる整流回路部と、前記整流回路部から出力される電圧を充電させる充電回路部とを含んでなる、磁気誘導を利用した自家発電靴であって、前記自家発電部は、前記空間部の上面から下方へ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビン、および前記空間部の下面から上方へ突設され、前記空間部の収縮と弛緩によって前記コイルボビンの内部に対して挿脱される永久磁石、を含むことを技術的要旨とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
靴底のかかと部分内側の空間部に形成され、磁気誘導現象によって起電力を発生させる自家発電部と、前記自家発電部で生成された起電力を一定の定電圧に変換して出力させる整流回路部と、前記整流回路部から出力される電圧を充電させる充電回路部とを含んでなる、磁気誘導を利用した自家発電靴であって、
前記自家発電部は、
前記空間部の上面から下方へ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビンと、
前記空間部の下面から上方へ突設され、前記空間部の収縮と弛緩によって前記コイルボビンの内部に対して挿脱される永久磁石と、を含むことを特徴とする、磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項２】
前記空間部の上面と前記コイルボビンとの間には、前記永久磁石の極性と同じ極性を有する緩衝磁石が介在することを特徴とする、請求項１に記載の磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項３】
前記緩衝磁石のガウス値は前記永久磁石のガウス値よりも相対的に小さいことを特徴とする、請求項２に記載の磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項４】
前記コイルボビンのコイルは、一定区間ごとに異なる方向に交互に巻線されることを特徴とする、請求項１に記載の磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項５】
靴底のかかと部分内側の空間部に形成され、磁気誘導現象により起電力を発生させる自家発電部と、前記自家発電部で生成された起電力を一定の定電圧に変換して出力させる整流回路部と、前記整流回路部から出力される電圧を充電させる充電回路部とを含んでなる、磁気誘導を利用した自家発電靴であって、
前記自家発電部は、
前記空間部を横切って形成され、上方の第１空間部と下方の第２空間部に区画する隔壁と、
前記隔壁を挟んで上方と下方へそれぞれ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビンと、
前記第１空間部の上面及び前記第２空間部の下面からそれぞれ前記隔壁の方向へ突設され、前記空間部の収縮と弛緩によって前記コイルボビンの内部に対して挿脱される永久磁石と、を含むことを特徴とする、磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項６】
前記隔壁と前記コイルボビンとの間には、前記永久磁石の極性と同じ極性を有する緩衝磁石が介在することを特徴とする、請求項５に記載の磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項７】
前記緩衝磁石のガウス値は前記永久磁石のガウス値よりも相対的に小さいことを特徴とする、請求項６に記載の磁気誘導を利用した自家発電靴。
【請求項８】
前記コイルボビンのコイルは、一定区間ごとに異なる方向に交互に巻線されることを特徴とする、請求項７に記載の磁気誘導を利用した自家発電靴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気誘導を利用した自家発電靴に係り、さらに詳しくは、磁気誘導現象により生成される誘導電流を利用して自家発電を実現することができるようにする、磁気誘導を利用した自家発電靴に関する。
【背景技術】
【０００２】
靴は、人体の足部分を保護および装飾するためのもので、特に地面における歩行および作業の際に埋没または滑りを防止するなど、様々な方面で使用されている。
【０００３】
最近では、健康と美容への関心の増加、スマート技術応用への関心の増大、靴とＩＴ産業との融合、及びウェルビーイング（Ｗｅｌｌ−Ｂｅｉｎｇ）産業の好調に支えられ、靴に関連した足部健康にも関心が集中しており、歩行時に発生する運動エネルギーを電気エネルギー化することに多くの努力を傾けている。
【０００４】
一方、歩行時に靴自体に持続的な運動エネルギーが発生するという点に着目して、靴と融合した様々な電気的機能を提供するために、様々な自家発電技術が提案されている。
【０００５】
特に靴の自家発電技術は、靴底に装着可能なサイズを有しなければならないという根本的なサイズの問題により圧電素子が主に利用されているが、耐久性が弱く、金属を重ね当てて強度を高めなければならず、素子自体のコストおよび製作コストが高くて実用性に問題があり、歩行時の出力電流が微小であってＲＦ信号発生のような微小出力信号処理システムに局限的に応用されている。
【０００６】
そして、靴底の内部に発電機を装着してエネルギーを発生する自家発電機も提示されたことがあるが、体積が大きく力伝達メカニズムが複雑であるため、信頼性や騒音発生などの面で問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国登録特許１０−１２３４３０５公報
【特許文献２】韓国登録特許１０−１１９９２６３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述の背景技術から導出された問題点を解決するためのもので、その目的は、自家発電メカニズムが簡単でありながら発電効率を極大化し、製造コストを節減して実用性を向上させることができる、磁気誘導を利用した自家発電靴を提供することにある。
【０００９】
本発明の目的は上述した目的に制限されず、上述していない別の目的は以降の記載から明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態によれば、靴底のかかと部分内側の空間部に形成され、磁気誘導現象によって起電力を発生させる自家発電部と、前記自家発電部で生成された起電力を一定の定電圧に変換して出力させる整流回路部と、前記整流回路部から出力される電圧を充電させる充電回路部とを含んでなる、磁気誘導を利用した自家発電靴であって、前記自家発電部は、前記空間部の上面から下方へ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビン、および前記空間部の下面から上方へ突設され、前記空間部の収縮と弛緩によって前記コイルボビンの内部に対して挿脱される永久磁石、を含むことを特徴とする、磁気誘導を利用した自家発電靴を提供する。
【００１１】
ここで、前記空間部の上面と前記コイルボビンとの間には、前記永久磁石の極性と同じ極性を有する緩衝磁石が介在できる。この際、前記緩衝磁石のガウス値は、前記永久磁石のガウス値よりも相対的に小さいことが好ましい。
【００１２】
また、前記コイルボビンのコイルは、一定区間ごとに異なる方向に交互に巻線されることが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の他の実施形態によれば、靴底のかかと部分内側の空間部に形成され、磁気誘導現象により起電力を発生させる自家発電部と、前記自家発電部で生成された起電力を一定の定電圧に変換して出力させる整流回路部と、前記整流回路部から出力される電圧を充電させる充電回路部とを含んでなる、磁気誘導を利用した自家発電靴であって、前記自家発電部は、前記空間部を横切って形成され、上方の第１空間部と下方の第２空間部に区画する隔壁と、前記隔壁を挟んで上方と下方へそれぞれ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビンと、前記第１空間部の上面及び前記第２空間部の下面からそれぞれ前記隔壁の方向へ突設され、前記空間部の収縮と弛緩によって前記コイルボビンの内部に対して挿脱される永久磁石と、を含むことを特徴とする、磁気誘導を利用した自家発電靴を提供する。
【００１４】
ここで、前記隔壁と前記コイルボビンとの間には、前記永久磁石の極性と同じ極性を有する緩衝磁石が介在できる。このとき、前記緩衝磁石のガウス値は、前記永久磁石のガウス値よりも相対的に小さいことが好ましい。
【００１５】
また、前記コイルボビンのコイルは、一定区間ごとに異なる方向に交互に巻線されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
前述した実施形態に係る本発明によれば、磁気誘導方式による簡単な構造の自家発電メカニズムを利用して発電効率を極大化することができるのはもちろんのこと、製造コストを削減して実用性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気誘導を利用した自家発電靴を示す概念図である。
【図２】図１の自家発電部を具体的に示す立体概念図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る自家発電部を説明するための概念図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る自家発電部を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の利点、特徴、およびそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現される。但し、本実施形態は、単に本発明の開示を完全たるものにし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。そして、本明細書で使用された用語は、実施形態を説明するためのもので、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数型は、特に言及しない限り、複数型も含む。
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。一方、当該技術分野における通常の知識を有する者が容易に分かる構成、それに対する作用および効果についての図示および詳細な説明は簡略化または省略し、本発明に関連した部分を中心に詳細に説明する。
【００２０】
本発明の実施形態に係る磁気誘導を利用した自家発電靴は、図１に示すように、靴底のかかと部分内側の空間部に形成され、磁気誘導現象により起電力を発生させる自家発電部２００と、前記自家発電部２００で生成された起電力を一定の定電圧に変換して出力させる整流回路部４００と、前記整流回路部４００から出力される電圧を充電させる充電回路部６００とを含んでなる。
【００２１】
ここで、前記整流回路部４００および前記充電回路部６００は、当該技術分野で通常使用されるものと同一または極めて類似する構成であって、当業者によって様々な実施形態が選択的に使用可能なので、その具体的な説明は省略する。また、本発明の技術的要旨である自家発電部２００について以下に詳細に説明する。
【００２２】
＜第１実施例＞
本発明の第１実施例に係る自家発電部２００は、図２及び図３に示すように、空間部２２０の上面から下方へ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビン２２４と、前記空間部２２０の下面から上方へ突設され、前記空間部２２０の収縮と弛緩によって前記コイルボビン２２４の内部に対して挿脱される永続磁石２２６とを含む。
【００２３】
ここで、前記空間部２２０は、歩行の際に足の踵部分から加えられる外力によって収縮と弛緩を繰り返す。このような収縮と弛緩作用によって、永久磁石がコイルボビン２２４の内部に対して挿脱される動作を繰り返すことになる。よって、反復的な磁気誘導現象が発生して、コイルボビン２２４に巻線されたコイルの両端に起電力が発生するのである。
【００２４】
前述した自家発電部２００は、前記コイルボビン２２４と永久磁石２２６を空間部２２０内に複数配置することが可能なので、発電効率を高めることができ、何よりも簡単な構造のため、生産性を向上させかつ製造コストを削減することができる。
【００２５】
一方、前記空間部２２０の上面と前記コイルボビン２２４との間には、前記永久磁石２２６の極性と同じ極性を有する緩衝磁石２２２が介在できる。このような緩衝磁石２２２は、前記永久磁石２２６の１／３以下の大きさを有する磁石からなることが好ましく、射出成形された支持具を介して結合固定できる。したがって、前記永久磁石２２６がコイルボビン２２４に挿入されて接近すると、前記緩衝磁石２２２の逆極性により磁気ベアリング効果が発生して衝撃を吸収することができ、このときに発生する磁石間の震えによる磁石振動のため、コイルに微小電圧がさらに誘導されて起電力が追加確保されるので、全体的な発電効率を向上させることができる。
【００２６】
ここで、前記緩衝磁石２２２のガウス値は、前記永久磁石２２６のガウス値よりも非常に小さくなければならないのが好ましいが、これは、前記緩衝磁石２２２のガウス値が前記永久磁石２２６のガウス値よりも大きい場合、前記永久磁石２２６の遊動距離が短くなって誘導電流発電効率が低下するからである。
【００２７】
次に、前記コイルボビン２２４は、前記永久磁石２２６がコイルを通るときに発生する鎖交磁束が最大値を維持するために、なるべく前記永久磁石２２６に近く巻線しなければならず、コイル間の相互干渉を防ぐために一定区間ごとに異なる方向に交互に巻線されることが好ましい。したがって、誘導電圧が互いに相殺せずに合わせられる方向を維持するようにし、永久磁石２２６がコイルボビン２２４のコイル間連結部を通るたびに発生する誘導電圧は、第１コイルの入口端と第３コイルの出口端を通るときに発生する誘導電圧よりも２倍程度の振幅を有し、２周期の誘導電圧波形が出力されるので、全体的な誘導電圧の実効値と出力電力密度が１コイル方式に比べて２倍以上の大きさを有することになる。
【００２８】
しかも、鎖交磁束の変化が一定の空間でさらに多く発生することができるように、各コイルの長さを制限して構成することができるが、これを考慮して、各コイルの長さは前記永久磁石２２６の長さの１．５倍であることが好ましい。
【００２９】
前記永久磁石２２６はネオジム磁石からなることが好ましいが、このようなネオジム磁石は、磁気エネルギー積が高く、保磁力が優れるため、磁気誘導による発電効率を大幅に向上させることができる。前述したようなネオジム磁石は、耐食性が弱いため、ニッケルメッキでコートし、或いは目的に合わせて亜鉛、ウレタン、エポキシなどでコートして使用することができる。
【００３０】
＜第２実施例＞
本発明の第２実施例に係る自家発電部は、図４に示すように、空間部を横切って形成され、上方の第１空間部２４０ａと下方の第２空間部２４０ｂに区画する隔壁２４１と、前記隔壁２４１を挟んで上方および下方へそれぞれ突設され、外周面にコイルが巻線された中空管状のコイルボビン２４４ａ、２４４ｂと、前記第１空間部２４０ａの上面及び前記第２空間部２４０ｂの下面からそれぞれ前記隔壁２４１の方向へ突設され、前記空間部の収縮と弛緩によって前記コイルボビン２４４ａ、２４４ｂの内部に対して挿脱される永久磁石２４６ａ、２４６ｂとを含んでなる。
【００３１】
前述したような実施例の自家発電部２００は、隔壁２４１によってコイルボビン２４４ａ、２４４ｂと永久磁石２４６ａ、２４６ｂを多段に配置することができるので、発電効率を２倍以上期待することができ、踵の高い靴などに適用されて多方面にわたって活用が可能である。
【００３２】
ここで、前記空間部は、歩行の際に足の踵部から加えられる外力によって収縮と弛緩を繰り返す。このような収縮と弛緩作用によって、永久磁石２４６ａ、２４６ｂがコイルボビン２４４ａ、２４４ｂの内部に対して挿脱される動作を繰り返すことになる。よって、反復的な磁気誘導現象が発生して、コイルボビン２４４ａ、２４４ｂに巻線されたコイルの両端に起電力が発生するのである。
【００３３】
前述したような自家発電部２００は、前記コイルボビン２４４ａ、２４４ｂと永久磁石２４６ａ、２４６ｂを空間部内に多段に複数配置することが可能なので、発電効率を高めることができ、何よりも簡単な構造のため、生産性を向上させ且つ製造コストを削減することができる。
【００３４】
一方、前記隔壁２４１と前記コイルボビン２４４ａ、２４４ｂとの間には、前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂの極性と同じ極性を有する緩衝磁石２４２が介在できる。このような緩衝磁石２４２は、前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂの１／３以下の大きさを有する磁石からなることが好ましく、射出成形された支持具を介して結合固定できる。したがって、前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂがコイルボビン２４４ａ、２４４ｂに挿入されて接近する場合、前記緩衝磁石２４２の逆極性により磁気ベアリング効果が発生して衝撃を吸収することができ、このときに発生する磁石間の震えによる磁石振動のため、コイルに微小電圧がさらに誘導されて起電力が追加確保されるので、全体的な発電効率を向上させることができる。
【００３５】
ここで、前記緩衝磁石２４２のガウス値は、前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂのガウス値よりも非常に小さくなければならないのが好ましいが、これは、前記緩衝磁石２４２のガウス値が前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂのガウス値よりも大きい場合、前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂの遊動距離が短くなって誘導電流発電効率が低下するからである。
【００３６】
次に、前記コイルボビン２４４ａ、２４４ｂは、前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂがコイルを通るときに発生する鎖交磁束が最大値を維持するために、なるべく前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂに近く巻線しなければならず、コイル間の相互干渉を防ぐために、一定区間ごとに異なる方向に交互に巻線されることが好ましい。したがって、誘導電圧が互いに相殺されずに合わせられる方向を維持するようにし、永久磁石２４６ａ、２４６ｂがコイルボビン２４４ａ、２４４ｂのコイル間連結部を通るたびに発生する誘導電圧は、第１コイルの入口端と第３コイルの出口端を通過するときに発生する誘導電圧よりも２倍程度の振幅を有し、２周期の誘導電圧波形が出力されるので、全体的な誘導電圧の実効値と出力電力密度が１コイル方式に比べて２倍以上の大きさを有することになる。
【００３７】
また、鎖交磁束の変化が一定の空間でさらに多く発生することができるように、各コイルの長さを制限して構成することができるが、これを考慮して、各コイルの長さは前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂの長さの１．５倍であることが好ましい。
【００３８】
前記永久磁石２４６ａ、２４６ｂはネオジム磁石からなることが好ましいが、このようなネオジム磁石は、磁気エネルギー積が高く、保磁力に優れるため、磁気誘導による発電効率を大幅に向上させることができる。前述したようなネオジム磁石は、耐食性が弱いため、ニッケルメッキでコートし、或いは目的に合わせて亜鉛、ウレタン、エポキシなどでコートして使用することができる。
【００３９】
これまで説明した本発明の実施形態によれば、磁気誘導方式による簡単な構造の自家発電メカニズムを利用して発電効率を極大化することができるのはもちろんのこと、製造コストを削減して実用性を向上させることができるという効果がある。
【００４０】
前述した内容は、後述する請求の範囲をさらによく理解することができるように、本発明の特徴および技術的利点を多少幅広く詳述している。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、その技術的思想や必須的な特徴を変更することなく、本発明が他の具体的な形態に実施できることを理解するだろう。したがって、上述した実施形態は、すべての面で例示的なもので、限定的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって定められ、特許請求の範囲およびその均等概念から導出されるすべての変更または変形形態も本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４１】
２００    自家発電部
２２０    空間部
２２２    緩衝磁石
２２４    コイルボビン
２２６    永久磁石
２４０ａ    第１空間部
２４０ｂ    第２空間部
２４１    隔壁
２４２    緩衝磁石
２４４ａ、２４４ｂ    コイルボビン
２４６ａ、２４６ｂ    永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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