KR20190109897A - AC-AC convertor using dielectric polarization - Google Patents

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KR20190109897A
KR20190109897A KR1020180031553A KR20180031553A KR20190109897A KR 20190109897 A KR20190109897 A KR 20190109897A KR 1020180031553 A KR1020180031553 A KR 1020180031553A KR 20180031553 A KR20180031553 A KR 20180031553A KR 20190109897 A KR20190109897 A KR 20190109897A
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권순형
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Abstract

Provided is an AC-AC convertor using dielectric polarization comprising: at least four electrode layers spaced apart and arranged in parallel; a plurality of dielectric layers formed between the electrode layers; a pair of input cables receiving an external AC power and respectively connected to two electrode layers among the electrode layers; and a plurality of lead cables connected to each electrode layer. In the plurality of lead cables, two lead cables output AC power to the load side in pairs. According to the present invention, the AC-AC converter can output a plurality of AC currents with a simple structure, thereby being miniaturized, being easily manufactured and providing AC currents within various voltage ranges.

Description

유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터{AC-AC convertor using dielectric polarization}AC-AC converter using dielectric polarization

본 발명은 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터에 관한 것이다.The present invention relates to an AC-AC converter using dielectric polarization.

전기에너지는 교류(AC) 방식으로 송전, 배전 되어 변압기를 이용하여 상용 전압(110V 또는 220V)로 강압하여 사용된다. 교류 전압을 낮추기 위하여 코일과 철심으로 구성된 전자기력을 이용하는 방식의 변압기가 널리 사용된다. 이러한 방식의 변압기는 장치의 크기가 크고 무거운 문제가 있다. 또한 다양한 범위의 전압을 출력하려면 크기가 커지고 설계 및 제조가 복잡해지는 문제가 있다. Electric energy is transmitted and distributed by AC method, and it is used by stepping down to a commercial voltage (110V or 220V) using a transformer. In order to lower the AC voltage, a transformer using a electromagnetic force composed of a coil and an iron core is widely used. This type of transformer suffers from a large and heavy device. In addition, outputting a wide range of voltages has a problem of increasing size and complicated design and manufacturing.

KR 10-2017-0105139 AKR 10-2017-0105139 A

본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 교류 전력을 공급받아서 적어도 둘 이상으로 교류 전력을 분배하여 출력하는 간단한 구조의 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 제공하기 위한 것이다. An object of an embodiment of the present invention is to provide an AC-AC converter using a dielectric polarization of a simple structure that receives AC power and distributes and outputs AC power to at least two or more.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 목적은, 복수의 전극층과 전극층 사이에 유전체층을 형성하고, 입력선과 인출선을 연결하는 간단한 구조로 복수의 교류 전력을 출력할 수 있는 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 제공하기 위한 것이다. In addition, an object according to an embodiment of the present invention, AC- using a dielectric polarization that can output a plurality of AC power in a simple structure for forming a dielectric layer between the plurality of electrode layers and the electrode layer, connecting the input line and the lead line. It is to provide an AC converter.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터는, 서로 이격되고 평행하게 배치되는 적어도 4개 이상의 전극층, 상기 전극층들 사이에 형성되는 복수의 유전체층, 외부 교류 전력을 수신하고, 상기 전극층들 중에서 두 개의 전극층에 각각 연결되는 한 쌍의 입력선, 및 상기 전극층들마다 하나씩 연결되는 복수의 인출선을 포함하고, 상기 복수의 인출선은 두 개의 인출선이 한 쌍으로 부하측에 교류 전력을 출력할 수 있다. AC-AC converter using a dielectric polarization according to an embodiment of the present invention, at least four electrode layers spaced apart and parallel to each other, a plurality of dielectric layers formed between the electrode layers, receives the external AC power, A pair of input lines connected to two electrode layers among the electrode layers, and a plurality of lead lines connected to each of the electrode layers, each of the plurality of lead wires having a pair of two lead wires at the load side of the AC power; You can output

또한, 상기 한 쌍의 입력선은 상기 전극층들 중에서 가운데 위치하는 두 개의 전극층에 각각 연결되거나, 상기 전극층들 중에서 양 끝에 위치하는 두 개의 전극층에 각각 연결되거나, 상기 전극층들 중에서 가운데 위치하는 두 개의 전극층을 중심으로 대칭되는 순서의 전극층에 연결될 수 있다. In addition, the pair of input lines may be respectively connected to two electrode layers positioned in the middle of the electrode layers, respectively, or two electrode layers positioned at both ends of the electrode layers, or two electrode layers positioned in the middle of the electrode layers. It may be connected to the electrode layer in the order of symmetry around.

또한, 상기 복수의 인출선은 상기 입력선이 연결된 전극층에 연결된 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결되며, 상기 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선들 중에서 상기 입력선이 연결된 전극층에 가까운 전극층에 연결된 순서대로 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. In addition, the plurality of lead wires are connected so that the lead wires connected to the electrode layer to which the input line is connected outputs AC power in pairs, and the lead wires are connected to the electrode layer of the lead wires connected to the electrode layer to which the input line is not connected. It can be connected to output AC power in pairs in the order connected to the adjacent electrode layers.

또한, 상기 복수의 인출선은 상기 입력선이 연결된 전극층에 연결된 인출선과 상기 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. In addition, the plurality of lead wires may be connected such that a lead wire connected to the electrode layer to which the input line is connected and a lead wire connected to the electrode layer to which the input line is not connected output a pair of AC power.

또한, 상기 복수의 인출선은 상기 입력선이 연결된 전극층과 가까이 위치하는 전극층에 연결된 인출선과 상기 입력선이 연결된 전극층과 멀리 위치하는 전극층에 연결된 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. In addition, the plurality of lead wires may be connected such that a lead wire connected to an electrode layer located close to the electrode layer to which the input line is connected and a lead wire connected to an electrode layer located far from the electrode layer to which the input line is connected may output AC power in pairs. .

또한, 상기 유전체층은 상기 복수의 전극층에 유도되는 교류 전압의 크기가 달라지도록, 서로 다른 유전율을 갖는 물질로 형성되거나, 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. In addition, the dielectric layer may be formed of materials having different dielectric constants or have different thicknesses so that the magnitude of the AC voltage induced in the plurality of electrode layers is different.

또한, 상기 적어도 4개 이상의 전극층은 상기 입력선이 연결되는 두 개의 전극층과 상기 입력선이 연결되지 않는 나머지 전극층의 면적이 상이하게 형성될 수 있다. In addition, the at least four electrode layers may have different areas of two electrode layers to which the input line is connected and the remaining electrode layers to which the input line is not connected.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in this specification and claims are not to be interpreted in a conventional and dictionary sense, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.

본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 전극층과 전극층 사이에 유전체층을 형성하고, 입력선과 인출선을 연결하는 간단한 구조로 복수의 교류 전력을 출력할 수 있으므로, 소형화 가능하며, 제작이 용이하고, 다양한 전압 범위의 교류 전력을 제공할 수 있는 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, since a dielectric layer is formed between the plurality of electrode layers and the electrode layers, and a plurality of AC powers may be output in a simple structure connecting the input line and the lead line, the present invention can be miniaturized and easy to manufacture. It is possible to provide an AC-AC converter using dielectric polarization that can provide alternating current power over a wide range of voltages.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 전극층과 입력선의 연결, 복수의 전극층에 연결된 인출선들 중에서 두 개를 선택하여 한쌍으로 연결하는 연결구조, 전극층의 면적, 유전체층의 두께 또는 유전율을 변경하여 다양한 전압범위 또는 전력범위의 교류 전력을 출력할 수 있어서, 다양한 정격을 갖는 부하를 동시에 이용할 수 있는 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the connection structure of connecting two electrode layers and input lines, selecting two of the lead wires connected to the plurality of electrode layers and connecting them in pairs, the area of the electrode layer, the thickness or dielectric constant of the dielectric layer is changed. Accordingly, AC power of various voltage ranges or power ranges can be output, so that an AC-AC converter using dielectric polarization capable of simultaneously using loads having various ratings can be provided.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터의 입력선 및 인출선의 연결구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터의 입력선 및 인출선의 다른 연결구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터의 입력선 및 인출선의 또 다른 연결구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전극층의 넓이가 다른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체층의 두께가 다른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터를 나타낸 도면이다.1A and 1B illustrate an AC-AC converter using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a connection structure of an input line and a lead line of an AC-AC converter using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing another connection structure of the input line and the lead line of the AC-AC converter using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing another connection structure of the input line and the lead line of the AC-AC converter using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an AC-AC converter using dielectric polarization having different electrode layers according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates an AC-AC converter using dielectric polarization having different thicknesses of dielectric layers according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "일면", "타면", "제1", "제2", "상측", "하측" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 또한, "제1 상측 전극", "제2 상측 전극", "제1 하측 전극", "제2 하측 전극"과 같이 구성요소의 구별을 위한 용어가 함께 사용될 수 있고, 이러한 경우 "제1 전극"은 "제1 상측 전극"과 "제1 하측 전극"을 함께 지칭하는 것으로 이해될 수 있으며, "상측 전극"은 "제1 상측 전극"과 "제2 상측 전극"을 함께 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 이하, 본 발명의 일실시예를 설명함에 있어서, 본 발명의 일실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다. The objects, specific advantages and novel features of one embodiment of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components as possible, even if displayed on different drawings have the same number as possible. In addition, terms such as “one side”, “other side”, “first”, “second”, “upper side” and “lower side” are used to distinguish one component from another component. It is not limited by the terms. In addition, terms such as "first upper electrode", "second upper electrode", "first lower electrode", and "second lower electrode" may be used together, and in this case, "first electrode". May be understood to refer to "first upper electrode" and "first lower electrode" together, and "top electrode" to be understood to refer to "first upper electrode" and "second upper electrode" together. Can be. Hereinafter, in describing one embodiment of the present invention, detailed descriptions of related well-known techniques that may unnecessarily obscure the subject matter of one embodiment of the present invention will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)를 나타낸 도면이다. 1A and 1B show an AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는, 서로 이격되고 평행하게 배치되는 적어도 4개 이상의 전극층, 전극층들 사이에 형성되는 복수의 유전체층, 외부 교류 전력을 수신하고, 전극층들 중에서 두 개의 전극층에 각각 연결되는 한 쌍의 입력선, 및 전극층들마다 하나씩 연결되는 복수의 인출선을 포함할 수 있고, 복수의 인출선은 두 개의 인출선이 한 쌍으로 부하측에 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. AC-AC converter 1 using a dielectric polarization according to an embodiment of the present invention, at least four electrode layers spaced apart from each other and arranged in parallel, a plurality of dielectric layers formed between the electrode layers, the external AC power And a pair of input lines connected to two electrode layers among the electrode layers, and a plurality of lead wires connected to each one of the electrode layers, and the plurality of lead wires have two pairs of lead wires connected to the load side in pairs. May be connected to output power.

도 1a에 도시된 바와 같이, 전극층은 제1 전극층(11), 제2 전극층(12) ... 제6 전극층(16)이 형성될 수 있으며, 서로 일정간격 이격되도록 형성될 수 있다. 전극층이 4개 형성되면 입력되는 교류 전력을 2개의 교류 전력으로 출력할 수 있으므로, 전극층은 적어도 4개 이상 형성될 수 있으며, 출력되는 교류 전력의 수를 증가시키기 위하여 전극층이 복수개 더 형성될 수 있다. As shown in FIG. 1A, the electrode layer may include the first electrode layer 11, the second electrode layer 12, and the sixth electrode layer 16, and may be formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance. When four electrode layers are formed, the input AC power may be output as two AC powers. Therefore, at least four electrode layers may be formed, and a plurality of electrode layers may be further formed to increase the number of AC powers output. .

전극층(11, 12, 13, 14, 15, 16)은 넓이를 갖는 평면 형상으로 형성될 수 있으며, 하나의 전극층의 일면과 다른 전극층의 타면이 이격되어 마주보도록 배치될 수 있다. 또는, 입력선이 연결되는 전극층이 도선 형상일 수 있고 다른 전극층이 도선 형상의 전극층과 이격되어 둘러싸도록 형성될 수도 있다. 전극층은 필름형태나 전도성 섬유(conductive fabric) 형태로 형성될 수 있고, 직물(textile)로 형성될 수도 있다. The electrode layers 11, 12, 13, 14, 15, and 16 may be formed in a planar shape having an area, and may be disposed so that one surface of one electrode layer and the other surface of the other electrode layer are spaced apart from each other. Alternatively, the electrode layer to which the input line is connected may be conductive, and the other electrode layer may be formed to be spaced apart from the conductive electrode. The electrode layer may be formed in the form of a film or a conductive fabric, or may be formed of a fabric.

전극층은, ITO, IGO, 크롬, 알루미늄, IZO(Indium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), ZnO, ZnO2, TiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무기전극, 백금, 금, 은, 알루미늄, 철 또는 구리 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속전극, PEDOT(polyethylenedioxythiophene), 탄소나노튜브(CNT, Carbon nano tube), 그래핀(graphene), 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리티오펜(Polythiophene, PT), 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리파라페닐렌(polyparaphenylene, PPV), 폴리아닐린(Polyaniline), 폴리설퍼니트리드(poly sulfurnitride),스테인레스스틸, 크롬을 10%이상 함유한 철합금, SUS 304, SUS 316, SUS 316L, Co-Cr 합금, Ti 합금, 니티놀(Ni-Ti) 또는 폴리파라페닐렌비닐렌(polyparaphenylenevinylene) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유기전극일 수 있다. The electrode layer is an inorganic electrode containing at least one of ITO, IGO, chromium, aluminum, IZO (Indium Zinc Oxide), IGZO (IGZO), ZnO, ZnO 2 , TiO 2 , platinum, gold, silver, aluminum , Metal electrode containing at least one of iron or copper, polyethylenedioxythiophene (PEDOT), carbon nanotube (CNT), graphene (graphene), polyacetylene (polyacetylene), polythiophene (PT) , Polypyrrole, polyparaphenylene (PPV), polyaniline, poly sulfurnitride, stainless steel, iron alloy containing 10% or more of chromium, SUS 304, SUS 316, SUS It may be an organic electrode including at least one of 316L, Co-Cr alloy, Ti alloy, Nitinol (Ni-Ti) or polyparaphenylenevinylene.

유전체층(21, 22, 23, 24, 25)은 복수의 전극층 사이에 위치하여 전극층 사이를 전기적으로 절연한다. 유전체층은 제1 유전체층(21), 제2 유전체층(22) ... 제5 유전체층(25)이 형성될 수 있다. 유전체층은 전극층과 외부를 전기적으로 절연하기 위하여, 복수의 전극층을 둘러싸도록 더 형성될 수도 있다. 유전체층의 개수는 전극층의 개수에 비례할 수 있다.The dielectric layers 21, 22, 23, 24, 25 are positioned between the plurality of electrode layers to electrically insulate the electrode layers. In the dielectric layer, the first dielectric layer 21, the second dielectric layer 22, and the fifth dielectric layer 25 may be formed. The dielectric layer may be further formed to surround the plurality of electrode layers to electrically insulate the electrode layer from the outside. The number of dielectric layers may be proportional to the number of electrode layers.

유전체층은 전기장에 의하여 분극 변화가 유도되는 전기전도성이 매우 낮은 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 유전체층은 운모(mica), 유리(glass), 고무(rubber), 세라믹(ceramic) 등의 고체(solid), 또는 미네랄 절연 오일(mineral insulating oils), 합성 절연 오일(synthetic insulating oils), 바세린(vaseline), 식물성 오일(vegetable oils), 실리콘 오일(silicon oils) 등의 기타 절연 오일(miscellaneous insulating oils) 등의 액체(liquid), 공기(air), 질소(nitrogen), 육플루오린화항(sulphur hexafluoride), 불활성 가스(inert gases) 등의 가스(gaseous) 중의 하나 또는 복수를 함께 이용할 수 있다. 그리고, 유전체는 PE (LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE), XLPE PVC, XL PVC Rubber (NR, EPDM, CR, SI, CSM, SBR, IIR) TPE (TPE-O, TPE-E, TPE-SEBS, TPU) Ethylene Copolymer (EVA, EEA) Engineering Plastics (PP, PET, PBT, Nylon, PI, PEEK) Fluoro Polymer (PTFE, PFA, FEP, ETFE, PVDF) Thermo-setting Resin (Epoxy) 중에서 선택되는 하나 또는 복수를 함께 이용할 수 있다. As the dielectric layer, a material having a very low electrical conductivity in which polarization change is induced by an electric field may be used. For example, the dielectric layer may be solid, such as mica, glass, rubber, ceramic, or mineral insulating oils or synthetic insulating oils. Liquids such as vaseline, vegetable oils and other miscellaneous insulating oils such as silicone oils, air, nitrogen, hexafluorinated One or a plurality of gases such as sulfur hexafluoride and inert gases may be used together. And dielectrics are PE (LDPE, LLDPE, MDPE, HDPE), XLPE PVC, XL PVC Rubber (NR, EPDM, CR, SI, CSM, SBR, IIR) TPE (TPE-O, TPE-E, TPE-SEBS, TPU) Ethylene Copolymer (EVA, EEA) Engineering Plastics (PP, PET, PBT, Nylon, PI, PEEK) Fluoro Polymer (PTFE, PFA, FEP, ETFE, PVDF) One or more selected from Thermo-setting Resin (Epoxy) Can be used together.

입력선(31, 32)은 AC 전원(100)에 일단이 연결되고 타단이 전극층에 연결되어, 외부에서 교류 전력을 입력받아서 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)로 입력한다. 입력선은 한 쌍으로 형성될 수 있으며, 외부 AC 전원(100)의 3선 3상 방식 등의 교류 전력 전송방식에 따라 입력선은 3개 이상이 될 수도 있다. One end of the input lines 31 and 32 is connected to the AC power source 100 and the other end is connected to the electrode layer, and receives AC power from the outside and inputs the AC-AC converter 1 using dielectric polarization. The input lines may be formed in pairs, and the input lines may be three or more according to an AC power transmission method such as a three-wire three-phase system of the external AC power supply 100.

인출선(41, 42, 43, 44, 45, 46)은 전극층(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 일단이 연결되고 타단이 부하측에 연결된다. 인출선은 전극층마다 적어도 하나씩 연결되고 두 개의 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 부하측에 전달하도록 연결될 수 있다. 본 명세서에서 부하 또는 부하측은 모터(motor) 등의 전력을 소모하는 장치일 수도 있고, 2차 전지(secondary battery) 등과 같이 전력을 저장하는 장치일 수도 있다. 외부 AC 전원(100)의 교류 전력 전송방식 또는 부하의 전력 입력 방식에 따라 인출선은 3개 이상이 될 수도 있다. The lead wires 41, 42, 43, 44, 45, and 46 have one end connected to the electrode layers 11, 12, 13, 14, 15, and 16, and the other end connected to the load side. At least one leader line may be connected to each electrode layer, and two leader lines may be connected to deliver AC power to the load side in pairs. In the present specification, the load or the load side may be a device that consumes power such as a motor, or may be a device that stores power, such as a secondary battery. According to the AC power transmission method of the external AC power supply 100 or the power input method of the load, three or more leader lines may be provided.

도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 부하가 저장장치(400)인 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)를 위한 저장장치(400)는, 인출선에서 출력되는 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 정류하는 정류부(410), 정류부(410)에서 정류한 직류 전력을를 일차적으로 저장하는 말단 저장모듈(420), 말단 저장모듈(420)에 저장된 전기에너지를 다시 저장하는 집합 저장모듈(430), 말단 저장모듈(420)과 집합 저장모듈(430) 사이에 연결되어 말단 저장모듈(420)의 에너지를 집합 저장모듈(430)로 전달하는 스위칭모듈(440)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1A, when a load according to an embodiment of the present invention is a storage device 400, a storage device for an AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention ( 400, the rectifier 410 for rectifying the AC (AC) power output from the leader line to the direct current (DC) power, the terminal storage module 420 for storing the DC power rectified by the rectifier 410 primarily, the terminal The collective storage module 430, which stores the electrical energy stored in the storage module 420 again, is connected between the terminal storage module 420 and the collective storage module 430 to collect energy of the terminal storage module 420. It may include a switching module 440 to deliver to 430.

정류부(410)는 제3 인출선(43) 및 제4 인출선(44)에서 출력되는 전류를 정류하는 제1 정류기(411), 제2 인출선(42) 및 제5 인출선(45)에서 출력되는 전류를 정류하는 제2 정류기(412)를 포함할 수 있으며, 제1 인출선(41) 및 제6 인출선(46)에 연결되는 제3 정류기(413)를 더 포함할 수 있다. 정류부(410)는 인출선의 개수에 따라 적어도 둘 이상의 정류기를 포함할 수 있다. 정류부(410)는 한 쌍의 제1, 제2 및 제3 인출선(43)에서 출력되는 전류를 일방향으로 정리하고 말단 저장모듈(420)에 공급할 수 있는 정도의 전압으로 감압하여 말단 저장모듈(420)로 공급한다. 정류기(411, 412, 413)는 브릿지(bridge) 정류기를 사용할 수 있으며, 그 외에 알려진 방식을 사용할 수 있다.The rectifier 410 may be formed by the first rectifier 411, the second lead line 42, and the fifth lead line 45 rectifying current output from the third lead line 43 and the fourth lead line 44. The second rectifier 412 may rectify the output current, and may further include a third rectifier 413 connected to the first lead line 41 and the sixth lead line 46. The rectifier 410 may include at least two rectifiers according to the number of leader lines. The rectifying unit 410 organizes the current output from the pair of first, second and third lead-out lines 43 in one direction, and reduces the voltage to a degree that can be supplied to the terminal storage module 420 to reduce the voltage of the terminal storage module ( 420). Rectifiers 411, 412, 413 may use bridge rectifiers, and other known schemes may be used.

말단 저장모듈(420)은 정류기들(411, 412, 413)마다 하나씩 연결되어, 정류부(410)에서 정류한 전기에너지를 저장한다. 제1 말단 저장모듈(420)은 제1 정류기(411)에 연결되어 제1 정류기(411)가 정류한 전기에너지를 저장하고, 제2 말단 저장모듈(420)은 제2 정류기(412)에 연결되어 제2 정류기(412)가 정류한 전기에너지를 저장한다. 말단 저장모듈(420)은 캐패시터 또는 리튬이온전지 등의 2차전지를 포함할 수 있으며, 집합 저장모듈(430)은 2차전지, ESS(Energy Storage System) 등을 포함할 수 있다. The terminal storage module 420 is connected to each of the rectifiers 411, 412, 413, and stores the electrical energy rectified by the rectifier 410. The first end storage module 420 is connected to the first rectifier 411 to store the electrical energy rectified by the first rectifier 411, the second end storage module 420 is connected to the second rectifier 412 The second rectifier 412 stores the rectified electric energy. The terminal storage module 420 may include a secondary battery such as a capacitor or a lithium ion battery, and the assembly storage module 430 may include a secondary battery, an energy storage system (ESS), or the like.

스위칭모듈(440)은 적어도 하나 이상의 스위치(441, 442, 443)를 포함하며, 각 스위치들(441, 442, 443)은 집합 저장모듈(430)과 말단 저장모듈(420)을 연결한다. 스위치가 온(On)되면 말단 저장모듈(420)에 저장된 전기에너지가 집합 저장모듈(430)로 전달되어 집합 저장모듈(430)에 압전 발전소자(1)가 생성한 전기에너지를 저장할 수 있다. The switching module 440 includes at least one switch 441, 442, and 443, and each of the switches 441, 442, and 443 connects the collective storage module 430 and the terminal storage module 420. When the switch is turned on, electrical energy stored in the terminal storage module 420 is transferred to the collective storage module 430 to store the electrical energy generated by the piezoelectric generator 1 in the collective storage module 430.

도 1a에 도시된 바와 같이, 외부의 AC 전원(100)으로부터 교류 전력이 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)에 입력되지 않는 경우, 유전체층(21, 22, 23, 24, 25)은 전기장이 존재하지 않으므로 분극되지 않은 상태일 수 있다. As shown in FIG. 1A, when the AC power is not input from the external AC power source 100 to the AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to the embodiment of the present invention, the dielectric layers 21, 22, 23, 24, and 25 may be in a non-polarized state because there is no electric field.

도 1b에 도시된 바와 같이, 외부의 AC 전원(100)으로부터 입력선을 통하여 교류 전력이 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)에 입력되면, 한 쌍의 입력선이 각각 연결된 제3 전극층(13) 및 제4 전극층(14)에 연결된 제3 인출선(43) 및 제4 인출선(44)으로 입력선을 통하여 입력된 교류 전력과 동일하거나 전압이 낮은 교류 전력이 출력된다. 제3 전극층(13)의 전위가 + 일때, 제2 유전체층(22)이 분극되어 제2 전극층(12)의 전위가 - 가 되고, 연속적으로 제1 유전체층(21)이 분극되어 제1 전극층(11)의 전위가 + 가 된다. 동일하게, 제4 전극층(14)의 전위가 - 일때, 제4 유전체층(24)이 분극되어 제5 전극층(15)의 전위가 + 가 되고, 연속적으로 제5 유전체층(25)이 분극되어 제6 전극층(16)의 전위가 - 가 된다. 즉, 입력선(31, 32)이 연결되지 않은 전극층들(11, 12, 15, 16)이라도, 입력선(31, 32)이 연결된 전극층(14, 15)에 교류 전위를 입력하면, 인접한 유전체층이 분극됨에 따라 연속적으로 전극층들에 전위를 유도하게 된다. As shown in FIG. 1B, when AC power is input from an external AC power source 100 through an input line to an AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention, a pair of inputs are provided. Alternating current having the same or lower voltage as the AC power input through the input line to the third lead line 43 and the fourth lead line 44 connected to the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14 connected to each other, respectively. Power is output. When the potential of the third electrode layer 13 is +, the second dielectric layer 22 is polarized so that the potential of the second electrode layer 12 becomes-, and the first dielectric layer 21 is polarized continuously so that the first electrode layer 11 is polarized. ) Becomes positive. Similarly, when the potential of the fourth electrode layer 14 is-, the fourth dielectric layer 24 is polarized so that the potential of the fifth electrode layer 15 becomes +, and the fifth dielectric layer 25 is polarized successively to form a sixth electrode. The potential of the electrode layer 16 becomes-. In other words, even when the electrode layers 11, 12, 15, and 16 are not connected to the input lines 31 and 32, when an AC potential is input to the electrode layers 14 and 15 to which the input lines 31 and 32 are connected, an adjacent dielectric layer is formed. This polarization continuously induces a potential in the electrode layers.

입력선이 연결되지 않은 제1 전극층(11), 제2 전극층(12), 제5 전극층(15), 제6 전극층(16)에 각각 연결된 제1 인출선(41), 제2 인출선(42), 제5 인출선(45), 제6 인출선(46)은 유전체의 분극에 의하여 생성된 교류 전위차를 기반으로 교류 전류를 출력할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 제1 인출선(41)과 제6 인출선(46)이 한 쌍을 이루고, 제2 인출선(42)과 제5 인출선(45)이 한 쌍을 이루도록 연결되어 교류 전류를 정류부(410)로 출력할 수 있다. 도 1은 6개의 전극층을 포함하는 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)를 예시적으로 도시하였으나, 4개의 전극층을 포함하거나 8개 이상의 전극층을 포함하는 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)도 동일한 원리로 동작할 수 있다. First lead wires 41 and second lead wires 42 respectively connected to the first electrode layer 11, the second electrode layer 12, the fifth electrode layer 15, and the sixth electrode layer 16 to which the input line is not connected. ), The fifth leader line 45 and the sixth leader line 46 may output an AC current based on an AC potential difference generated by polarization of the dielectric. As shown in FIG. 1, the first leader line 41 and the sixth leader line 46 form a pair, and the second leader line 42 and the fifth leader line 45 are connected to form a pair. AC current may be output to the rectifier 410. 1 exemplarily illustrates an AC-AC converter 1 using a dielectric polarization including six electrode layers, the AC-AC converter 1 using a dielectric polarization including four electrode layers or eight or more electrode layers. ) May operate on the same principle.

교류 전류를 교류 전류으로 변환할 때 철심과 코일을 이용하여 전자기장을 이용한 변압기를 사용할 수 있으나, 철심과 코일로 이루어지는 변압기는 무게가 무겁고 크기가 크며 소형화에 한계가 존재하는 문제가 있다. 또한 철심과 코일로 이루어지는 변압기는 복수의 출력을 생성하기 위해서 설계가 복잡해지는 문제가 있다. When converting an AC current into an alternating current, a transformer using an electromagnetic field may be used using an iron core and a coil. However, a transformer consisting of an iron core and a coil has a problem in that the weight is large, the size is large, and there is a limit in miniaturization. In addition, a transformer consisting of an iron core and a coil has a problem in that a design becomes complicated to generate a plurality of outputs.

이에 비하여 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는, 복수의 전극층과 전극층 사이에 유전체층을 형성하고, 입력선과 인출선을 연결하는 간단한 구조를 이용하여 복수의 교류 전력을 출력할 수 있으므로, 소형화 가능하며, 제작이 용이하고, 다양한 전압 범위의 교류 전력을 제공할 수 있는 이점이 있다. In contrast, the AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention uses a simple structure in which a dielectric layer is formed between the plurality of electrode layers and the electrode layers and connects the input line and the lead line to each other. Since the power can be output, it can be miniaturized, easy to manufacture, and can provide AC power of various voltage ranges.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는 하나의 교류 입력으로 복수의 교류 출력을 제공할 수 있으므로, 복수의 이차전지가 포함되는 배터리 팩(battery pack)을 충전하는 경우에 개별 이차전지 셀의 묶음을 별개로 충전하도록 사용될 수도 있고, 다양한 정격 전압을 갖는 복수의 장치를 동시에 충전하거나 사용하도록 교류 전력을 제공할 수 있다. The AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention may provide a plurality of AC outputs with one AC input, thereby charging a battery pack including a plurality of secondary batteries. In this case, it may be used to separately charge a bundle of individual secondary battery cells, and may provide AC power to simultaneously charge or use a plurality of devices having various rated voltages.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는, 적어도 두 개 이상 연결되는 어레이(array) 구조로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터가 외부 AC 전원으로부터 외부 교류 전력을 제공받고, 제1 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터에서 출력되는 복수의 교류 전력 중의 하나가 제2 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터로 입력되어 제2 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터가 복수의 교류 전력을 출력할 수 있다. 제1 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터에서 출력되는 복수의 교류 전력 중의 다른 하나가 제3 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터로 입력되어 제3 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터가 복수의 교류 전력을 출력할 수 있다.The AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention may be used as an array structure in which at least two are connected. For example, an AC-AC converter using the first dielectric polarization receives external AC power from an external AC power supply, and one of the plurality of AC powers output from the AC-AC converter using the first dielectric polarization is the second dielectric polarization. The AC-AC converter input to the AC-AC converter using the second dielectric polarization may output a plurality of AC powers. The other of the plurality of AC powers output from the AC-AC converter using the first dielectric polarization is input to the AC-AC converter using the third dielectric polarization so that the AC-AC converter using the third dielectric polarization generates a plurality of AC powers. You can print

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)의 입력선 및 인출선의 연결구조를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)의 입력선 및 인출선의 다른 연결구조를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)의 입력선 및 인출선의 또 다른 연결구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing the connection structure of the input line and the lead line of the AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a dielectric polarization using an embodiment of the present invention FIG. 4 is a view illustrating another connection structure of the input line and the lead line of the AC-AC converter 1, and FIG. 4 illustrates the input line and the lead line of the AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention. A diagram showing another connection structure.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는, 외부 교류 전력을 수신하고, 상기 전극층들 중에서 두 개의 전극층에 각각 연결되는 한 쌍의 입력선을 포함하되, 입력선은 복수의 전극층들 중에서 임의의 두 개에 연결될 수 있다. The AC-AC converter 1 using dielectric polarization according to an embodiment of the present invention includes a pair of input lines that receive external AC power and are connected to two electrode layers among the electrode layers, respectively. May be connected to any two of the plurality of electrode layers.

구체적으로, 입력선(31, 32)은 전극층들(11, 12 ... 16) 중에서 가운데 위치하는 두 개의 전극층(13, 14)에 각각 연결되거나(도 2 참조), 전극층들 중에서 양 끝에 위치하는 두 개의 전극층(11, 16)에 각각 연결되거나(도 3 참조), 전극층들 중에서 일측 끝쪽으로 편향되는 두 개의 전극층(11, 14)에 각각 연결(도 4 참조)될 수 있다. 또는 필요한 경우 입력선(31, 32)은 전극층들 중에서 가운데 위치하는 두 개의 전극층을 중심으로 대칭되는 순서의 전극층(12, 15)에 연결될 수 있다. Specifically, the input lines 31 and 32 are respectively connected to two electrode layers 13 and 14 positioned in the middle of the electrode layers 11, 12 ... 16, respectively (see FIG. 2), or positioned at both ends of the electrode layers. It may be connected to the two electrode layers 11 and 16, respectively (see FIG. 3), or to the two electrode layers 11 and 14 deflected toward one end of the electrode layers, respectively (see FIG. 4). Alternatively, if necessary, the input lines 31 and 32 may be connected to the electrode layers 12 and 15 in a symmetrical order with respect to two electrode layers positioned in the middle of the electrode layers.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는, 전극층들마다 하나씩 연결되는 복수의 인출선을 포함하고, 복수의 인출선은 두 개의 인출선이 한 쌍으로 부하측에 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. The AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention includes a plurality of lead wires connected to each one of the electrode layers, and the plurality of lead wires have two lead wires in pairs on the load side. It can be connected to output AC power.

구체적으로, 복수의 인출선은 도 2에 도시된 바와 같이, 입력선(31, 32)이 연결된 전극층(13, 14)에 연결된 인출선(43, 44)이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결되며, 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선들 중에서 입력선이 연결된 전극층(13, 14)에 가까운 전극층(12, 15)에 연결된 인출선들(42, 45)이 순서대로 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 2, the plurality of lead wires are connected such that the lead wires 43 and 44 connected to the electrode layers 13 and 14 connected to the input lines 31 and 32 output AC power in pairs. Among the lead wires connected to the electrode layer to which the input line is not connected, the lead wires 42 and 45 connected to the electrode layers 12 and 15 close to the electrode layers 13 and 14 to which the input line is connected are sequentially supplied with AC power. Can be connected to output.

또는, 복수의 인출선은 도 3에 도시된 바와 같이, 입력선(31, 32)이 연결된 전극층(11, 16)에 연결된 인출선(41, 46)과 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선(44, 43)이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. 또는, 복수의 인출선은 도 4에 도시된 바와 같이, 입력선(31, 32)이 연결된 전극층(11, 14)과 가까이 위치하는 전극층(13)에 연결된 인출선(43)과 입력선이 연결된 전극층과 멀리 위치하는 전극층(16)에 연결된 인출선(46)이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결될 수 있다. 인출선의 연결은 입력선의 연결위치와 부하가 요구하는 전압에 따라 유동적으로 변경할 수 있다. Alternatively, as shown in FIG. 3, the plurality of lead wires may be connected to the lead wires 41 and 46 connected to the electrode layers 11 and 16 to which the input lines 31 and 32 are connected and the electrode layers to which the input lines are not connected. Lines 44 and 43 may be connected to output AC power in pairs. Alternatively, as shown in FIG. 4, the plurality of leader lines may be connected to the leader line 43 connected to the electrode layer 13 positioned near the electrode layers 11 and 14 to which the input lines 31 and 32 are connected. The leader line 46 connected to the electrode layer 16 located far from the electrode layer may be connected to output AC power in pairs. The connection of the lead wire can be changed flexibly according to the connection position of the input wire and the voltage required by the load.

도 2를 참조하면, 외부 AC 전원(100)으로부터 교류 전력을 입력받는 제1 입력선(31) 및 제2 입력선(32)이 제3 전극층(13) 및 제4 전극층(14)에 연결되고, 제1 전극층(11)에 연결된 제1 인출선(41)과 제6 전극층(16)에 연결된 제6 인출선(46)이 한 쌍으로 제3 교류 전력(Ia3)을 출력하도록 연결되고, 제2 전극층(12)에 연결된 제2 인출선(42)과 제5 전극층(15)에 연결된 제5 인출선(45)이 한 쌍으로 제2 교류 전력(Ia2)을 출력하도록 연결되고, 제3 전극층(13)에 연결된 제3 인출선(43)과 제4 전극층(14)에 연결된 제4 인출선(44)이 한 쌍으로 제1 교류 전력(Ia1)을 출력하도록 연결된다. Referring to FIG. 2, the first input line 31 and the second input line 32 that receive AC power from the external AC power source 100 are connected to the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14. The first leader line 41 connected to the first electrode layer 11 and the sixth leader line 46 connected to the sixth electrode layer 16 are connected to each other to output the third AC power Ia3. The second leader line 42 connected to the second electrode layer 12 and the fifth leader line 45 connected to the fifth electrode layer 15 are connected to each other to output the second AC power Ia2, and the third electrode layer. A third leader line 43 connected to 13 and a fourth leader line 44 connected to the fourth electrode layer 14 are connected to output the first AC power Ia1 in pairs.

이러한 경우, 제3 인출선(43)과 제4 인출선(44)의 쌍으로 출력되는 제1 교류 전력(Ia1)은 입력선으로 입력되는 교류 전력과 같거나 작을 수 있다. 입력선이 연결된 제3 전극층(13) 및 제4 전극층(14)과 가까운 제2 전극층(12) 및 제5 전극층(15)에 연결된 제2 인출선(42) 및 제5 인출선(45)의 쌍으로 출력되는 제2 교류 전력(Ia2)은 제1 교류 전력(Ia1) 보다 작다. 입력선이 연결된 제3 전극층(13) 및 제4 전극층(14)과 먼 제1 전극층(11) 및 제6 전극층(16)에 연결된 제1 인출선(41) 및 제6 인출선(46)의 쌍으로 출력되는 제3 교류 전력(Ia3)은 제2 교류 전력(Ia2) 보다 작다. 즉, 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선들 중에서 입력선이 연결된 전극층에 가까운 전극층에 연결된 순서대로 한 쌍으로 교류 전력을 출력하게 되면, 입력선이 연결된 전극층에 가까운 순서대로 큰 교류 전력을 출력할 수 있다. 이는 전기장이 거리가 멀어질수록 약해지기 때문이다. In this case, the first AC power Ia1 output as a pair of the third leader line 43 and the fourth leader line 44 may be equal to or smaller than the AC power input to the input line. The second lead line 42 and the fifth lead line 45 connected to the second electrode layer 12 and the fifth electrode layer 15, which are adjacent to the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14, to which the input line is connected. The second AC power Ia2 output in pairs is smaller than the first AC power Ia1. The first lead line 41 and the sixth lead line 46 connected to the first electrode layer 11 and the sixth electrode layer 16 far from the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14 to which the input line is connected. The third AC power Ia3 output in pairs is smaller than the second AC power Ia2. That is, when AC power is output in pairs among lead wires connected to the electrode layer to which the input line is not connected, the AC power is output in pairs close to the electrode layer to which the input line is connected. can do. This is because the electric field weakens as the distance increases.

도 3을 참조하면, 외부 AC 전원(100)으로부터 교류 전력을 입력받는 제1 입력선(31) 및 제2 입력선(32)이 제1 전극층(11) 및 제6 전극층(16)에 연결되고, 제1 전극층(11)에 연결된 제1 인출선(41)과 제4 전극층(14)에 연결된 제4 인출선(44)이 한 쌍으로 제2 교류 전력(Ib2)을 출력하도록 연결되고, 제2 전극층(12)에 연결된 제2 인출선(42)과 제5 전극층(15)에 연결된 제5 인출선(45)이 한 쌍으로 제3 교류 전력(Ib3)을 출력하도록 연결되고, 제3 전극층(13)에 연결된 제3 인출선(43)과 제6 전극층(16)에 연결된 제6 인출선(46)이 한 쌍으로 제1 교류 전력(Ib1)을 출력하도록 연결된다. Referring to FIG. 3, a first input line 31 and a second input line 32 that receive AC power from an external AC power source 100 are connected to the first electrode layer 11 and the sixth electrode layer 16. The first leader line 41 connected to the first electrode layer 11 and the fourth leader line 44 connected to the fourth electrode layer 14 are connected to each other so as to output the second AC power Ib2. The second leader line 42 connected to the second electrode layer 12 and the fifth leader line 45 connected to the fifth electrode layer 15 are connected to each other to output the third AC power Ib3, and the third electrode layer A third leader line 43 connected to 13 and a sixth leader line 46 connected to the sixth electrode layer 16 are connected to output the first AC power Ib1 in pairs.

이러한 경우, 제1 입력선(31)이 연결된 제1 전극층(11)에 연결된 제1 인출선(41)과, 제2 입력선(32)이 연결된 제6 전극층(16)과 가장 먼 제4 전극층(14)에 연결된 제4 인출선(44)의 쌍으로 출력하는 제2 교류 전력(Ib2)은 도 2의 제3 교류 전력(Ia3)보다 크고 입력선으로 입력되는 교류 전력보다 작을 수 있다. 동일하게, 제3 인출선(43)과 제6 인출선(46)의 쌍으로 출력하는 제1 교류 전력(Ib1)은 도 2의 제3 교류 전력(Ia3)보다 크고 입력선으로 입력되는 교류 전력보다 작을 수 있다. 제2 인출선(42)과 제5 인출선(45)의 쌍으로 출력되는 제3 교류 전력(Ib3)은 제1 및 제2 교류 전력(Ib1, Ib2)와 유사한 크기를 가질 수 있다. 즉, 입력선이 연결된 전극층에 연결된 인출선과, 입력선이 연결된 전극층과 가장 먼 전극층에 연결된 인출선을 연결하고, 입력선이 연결된 전극층에 가까운 인출선과, 입력선이 연결된 전극층과 번 전극층에 연결된 인출선을 순서대로 연결함으로써, 전체적으로 출력되는 교류 전력의 크기를 균일화 할 수 있다.In this case, the first lead line 41 connected to the first electrode layer 11 to which the first input line 31 is connected, and the fourth electrode layer farthest from the sixth electrode layer 16 to which the second input line 32 is connected. The second AC power Ib2 outputted as a pair of the fourth leader lines 44 connected to 14 may be larger than the third AC power I3 of FIG. 2 and smaller than the AC power input to the input line. Similarly, the first AC power Ib1 outputted as a pair of the third leader line 43 and the sixth leader line 46 is larger than the third AC power Ia3 of FIG. 2 and input to the input line. Can be less than The third AC power Ib3 outputted as a pair of the second leader line 42 and the fifth leader line 45 may have a size similar to that of the first and second AC powers Ib1 and Ib2. That is, the lead wire connected to the electrode layer to which the input line is connected, the lead wire connected to the electrode layer farthest from the electrode layer to which the input line is connected, the lead wire close to the electrode layer to which the input line is connected, and the lead line connected to the electrode layer and the first electrode layer to which the input line is connected By connecting the lines in order, the magnitude of the AC power output as a whole can be made uniform.

도 4를 참조하면, 외부 AC 전원(100)으로부터 교류 전력을 입력받는 제1 입력선(31) 및 제2 입력선(32)이 제1 전극층(11) 및 제4 전극층(14)에 연결되고, 제1 전극층(11)에 연결된 제1 인출선(41)과 제4 전극층(14)에 연결된 제4 인출선(44)이 한 쌍으로 제3 교류 전력(Ic3)을 출력하도록 연결되고, 제2 전극층(12)에 연결된 제2 인출선(42)과 제5 전극층(15)에 연결된 제5 인출선(45)이 한 쌍으로 제2 교류 전력(Ic2)을 출력하도록 연결되고, 제3 전극층(13)에 연결된 제3 인출선(43)과 제6 전극층(16)에 연결된 제6 인출선(46)이 한 쌍으로 제1 교류 전력(Ic1)을 출력하도록 연결된다. Referring to FIG. 4, a first input line 31 and a second input line 32 that receive AC power from an external AC power source 100 are connected to the first electrode layer 11 and the fourth electrode layer 14. The first leader line 41 connected to the first electrode layer 11 and the fourth leader line 44 connected to the fourth electrode layer 14 are connected to each other to output the third AC power Ic3. The second leader line 42 connected to the second electrode layer 12 and the fifth leader line 45 connected to the fifth electrode layer 15 are connected to each other to output the second AC power Ic2, and the third electrode layer The third leader line 43 connected to the 13 and the sixth leader line 46 connected to the sixth electrode layer 16 are connected to output the first AC power Ic1 in pairs.

이러한 경우, 제3 교류 전류(Ic3)의 크기가 가장 크고, 제2 교류 전류(Ic2)의 크기가 다음으로 크며, 제1 교류 전류(Ic1)의 크기가 가장 작게 출력될 수 있다. In this case, the third alternating current Ic3 may have the largest magnitude, the second alternating current Ic2 may have the largest, and the first alternating current Ic1 may have the smallest magnitude.

도 2, 도 3, 도 4에 도시된 바와 같이, 입력선과 인출선의 다양한 연결구조가 가능하며, 어느 전극층에 입력선과 인출선을 연결할 것인지 여부에 따라 출력되는 교류 전력의 크기가 달라질 수 있다. 따라서 필요한 교류 전력의 크기에 따라 입력선 또는 인출선의 연결을 결정할 수 있다. As shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4, various connection structures of the input line and the lead line may be possible, and the magnitude of the AC power output may vary depending on which electrode layer the input line and the lead line are connected to. Therefore, the connection of the input line or the lead line can be determined according to the amount of AC power required.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)는 입력선 또는 인출선이 전극층과 연결되는 위치를 변경하기 위하여 입력선(31, 32)과 전극층(11, 12 ... 16) 사이에 제1 스위칭부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 인출선(41, 42 ... 46)과 전극층(11, 12 ... 16) 사이에 제2 스위칭부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 스위칭부는 복수의 스위치를 포함하는 스위치 네트워크일 수 있으며, 스위치 네트워크의 구체적인 설계는 통상의 기술자가 용이하게 설계할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)가 스위칭부를 더 포함함에 따라, 필요한 교류 전력을 얻기 위하여 스위칭부를 제어하여 입력선 또는 인출선의 연결을 변경할 수 있는 이점이 있다.In the AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention, the input lines 31 and 32 and the electrode layers 11, 12... 16) may further include a first switching unit (not shown), and the second switching unit (not shown) between the leader line (41, 42 ... 46) and the electrode layer (11, 12 ... 16). May further include). The first and second switching unit may be a switch network including a plurality of switches, the specific design of the switch network can be easily designed by those skilled in the art. As the AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention further includes a switching unit, there is an advantage in that the connection of the input line or the lead line can be changed by controlling the switching unit to obtain the required AC power. .

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전극층의 넓이가 다른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 유전체층의 두께가 다른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)를 나타낸 도면이다.5 is a view showing an AC-AC converter 1 using dielectric polarization having different electrode layers according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a dielectric polarization having different thicknesses of a dielectric layer according to an embodiment of the present invention. A diagram showing the AC-AC converter 1 using FIG.

본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)의 출력 전력을 다양화하기 위하여, 복수의 전극층의 넓이를 서로 다르게 형성할 수 있으며, 복수의 유전체층의 두께를 서로 다르게 형성할 수 있고, 복수의 유전체층의 유전율을 서로 다르게 형성할 수 있다. In order to vary the output power of the AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention, the widths of the plurality of electrode layers may be different from each other, and the thicknesses of the plurality of dielectric layers may be different from each other. The dielectric constants of the plurality of dielectric layers can be formed differently.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 입력선(31)이 연결된 제3 전극층(13)과 제2 입력선(32)이 연결된 제4 전극층(14)의 넓이를 가장 작게 하고, 제3 전극층(13)과 제4 전극층(14)에 가까운 제2 전극층(12)과 제5 전극층(15)의 넓이를 제3 전극층(13)과 제4 전극층(14)보다 넓게 하고, 제3 전극층(13)과 제4 전극층(14)에 먼 제1 전극층(11)과 제6 전극층(16)의 넓이를 가장 넓게 형성할 수 있다. As shown in FIG. 5, the width of the third electrode layer 13 to which the first input line 31 is connected and the fourth electrode layer 14 to which the second input line 32 is connected is minimized, and the third electrode layer ( The width of the second electrode layer 12 and the fifth electrode layer 15 close to the third electrode layer 14 and the fourth electrode layer 14 is wider than that of the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14, and the third electrode layer 13 is formed. The area of the first electrode layer 11 and the sixth electrode layer 16 far away from the fourth electrode layer 14 may be formed to be the widest.

이러한 구조라면, 입력선이 연결된 제3 전극층(13)과 제4 전극층(14)에 연결된 제3 인출선(43)과 제4 인출선(44)으로부터 출력되는 제1 교류 전력(Id1)은 입력선으로부터 입력되는 교류 전력과 같거나 작지만, 제2 인출선(42)과 제5 인출선(45)의 쌍으로 출력되는 제2 교류 전력(Id2)과 제1 인출선(41)과 제6 인출선(46)의 쌍으로 출력되는 제3 교류 전력(Id3)은 비슷한 크기를 가질 수 있다. 거리가 멀어질수록 분극에 의하여 전달되는 에너지가 약해지지만, 전극층의 면적을 그만큼 늘려서 유사한 정도의 교류 전위가 유도될 수 있는 것이다.In this structure, the first AC power Id1 output from the third lead line 43 and the fourth lead line 44 connected to the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14 to which the input line is connected is input. The second AC power Id2 and the first leader line 41 and the sixth drawing, which are the same as or smaller than the AC power input from the line, but are output as a pair of the second leader line 42 and the fifth leader line 45. The third AC power Id3 outputted as a pair of lines 46 may have a similar magnitude. As the distance increases, the energy transmitted by the polarization becomes weaker, but by increasing the area of the electrode layer, an alternating potential of a similar degree can be induced.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1 입력선(31)이 연결되는 제3 전극층(13)과 제2 전극층(12) 사이의 제2 유전체층(22)의 두께(t2)를 작게 하고, 제2 입력선(32)이 연결되는 제4 전극층(14)과 제5 전극층(15) 사이의 제4 유전체층(24)의 두께(t4)를 작게 형성할 수 있다. 이러한 구조라면, 제2 전극층(12) 및 제5 전극층(15)이 제3 전극층(13) 및 제4 전극층(14)과 거리가 가까워지므로 분극의 영향을 더 강하게 받을 수 있다. 따라서 제2 인출선(42) 및 제5 인출선(45)의 쌍으로 출력되는 제2 교류 전력(Ie2)의 크기가 도 2의 제2 교류 전력(Ia2)보다 클 수 있다. As shown in FIG. 6, the thickness t2 of the second dielectric layer 22 between the third electrode layer 13 and the second electrode layer 12 to which the first input line 31 is connected is reduced, and the second The thickness t4 of the fourth dielectric layer 24 between the fourth electrode layer 14 and the fifth electrode layer 15 to which the input line 32 is connected may be reduced. In such a structure, since the distance between the second electrode layer 12 and the fifth electrode layer 15 is closer to the third electrode layer 13 and the fourth electrode layer 14, the influence of polarization may be more strongly influenced. Therefore, the magnitude of the second AC power Ie2 outputted as the pair of the second leader line 42 and the fifth leader line 45 may be larger than the second AC power Ia2 of FIG. 2.

또한, 복수의 전극층에 유도되는 교류 전압의 크기가 달라지도록, 본 발명의 일실시예에 따른 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)의 유전체층을 서로 다른 유전율을 갖는 물질로 형성할 수도 있다. 또한, 하나의 유전체층을 두 개의 서로다른 유전율을 갖는 물질로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 제2 전극층 아래에 제1 유전율을 갖는 물질로 제2-1 유전체층이 형성되고, 제2-1 유전체층 아래 제2 유전율을 갖는 물질로 제2-2 유전체층이 형성되고, 제2-1 유전체층 아래 제3 전극층이 형성될 수 있다. 서로 다른 유전율을 갖는 물질로 유전체층이 형성되는 경우, 동일한 거리에 있는 전극층이라도 유도되는 교류 전위의 크기가 다를 수 있다.In addition, the dielectric layers of the AC-AC converter 1 using the dielectric polarization according to an embodiment of the present invention may be formed of a material having different dielectric constants so that the magnitude of the AC voltage induced in the plurality of electrode layers is different. In addition, one dielectric layer may be formed of a material having two different dielectric constants. For example, a 2-1 dielectric layer is formed of a material having a first dielectric constant under a second electrode layer, a 2-2 dielectric layer is formed of a material having a second dielectric constant under a 2-1 dielectric layer, and a 2- A third electrode layer may be formed below the first dielectric layer. In the case where the dielectric layers are formed of materials having different dielectric constants, the magnitude of the induced AC potential may be different even for electrode layers at the same distance.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 복수의 전극층과 입력선의 연결, 복수의 전극층에 연결된 인출선들 중에서 두 개를 선택하여 한쌍으로 연결하는 연결구조, 전극층의 면적, 유전체층의 두께 또는 유전율을 변경하여 다양한 전압범위 또는 전력범위의 교류 전력을 출력할 수 있어서, 다양한 정격을 갖는 부하를 동시에 이용할 수 있는 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터(1)를 제공할 수 있다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the connection structure of connecting two electrode layers and the input line, selecting two pairs of lead wires connected to the plurality of electrode layers, connecting the electrode structure, the area of the electrode layer, the thickness of the dielectric layer or By varying the dielectric constant and outputting alternating current power in various voltage ranges or power ranges, it is possible to provide an AC-AC converter 1 using dielectric polarization capable of simultaneously using loads having various ratings.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and should be understood by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious that the modifications and improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be apparent from the appended claims.

11 ~ 16: 제1 ~ 제6 전극층
21 ~ 25: 제1 ~ 제5 유전체층
31: 제1 입력선
32: 제2 입력선
41 ~ 46: 제1 ~ 제6 인출선
100: AC 전원
400: 저장장치
410: 정류부
420: 말단 저장모듈
430: 집합 저장모듈
440: 스위칭모듈11 to 16: 1st to 6th electrode layers
21 to 25: first to fifth dielectric layers
31: first input line
32: second input line
41 to 46: first to sixth leader lines
100: AC power
400: storage device
410: rectifier
420: terminal storage module
430: storage module
440: switching module

Claims (7)

서로 이격되고 평행하게 배치되는 적어도 4개 이상의 전극층;
상기 전극층들 사이에 형성되는 복수의 유전체층;
외부 교류 전력을 수신하고, 상기 전극층들 중에서 두 개의 전극층에 각각 연결되는 한 쌍의 입력선; 및
상기 전극층들마다 하나씩 연결되는 복수의 인출선을 포함하고,
상기 복수의 인출선은
두 개의 인출선이 한 쌍으로 부하측에 교류 전력을 출력하는, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.At least four electrode layers spaced apart from each other and arranged in parallel;
A plurality of dielectric layers formed between the electrode layers;
A pair of input lines receiving external AC power and connected to two electrode layers among the electrode layers; And
A plurality of leader lines connected to each of the electrode layers;
The plurality of leader lines
An AC-AC converter using dielectric polarization wherein two lead wires output AC power to the load side in pairs. 청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 입력선은
상기 전극층들 중에서 가운데 위치하는 두 개의 전극층에 각각 연결되거나, 상기 전극층들 중에서 양 끝에 위치하는 두 개의 전극층에 각각 연결되거나, 상기 전극층들 중에서 가운데 위치하는 두 개의 전극층을 중심으로 대칭되는 순서의 전극층에 연결되는, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.The method according to claim 1,
The pair of input lines
To the electrode layers in the order of being connected to each of the two electrode layers located in the middle of the electrode layers, respectively connected to two electrode layers located at both ends of the electrode layers, or symmetrical around the two electrode layers located in the center of the electrode layers AC-AC converter with dielectric polarization connected. 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 인출선은
상기 입력선이 연결된 전극층에 연결된 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결되며, 상기 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선들 중에서 상기 입력선이 연결된 전극층에 가까운 전극층에 연결된 순서대로 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결되는, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.The method according to claim 1,
The plurality of leader lines
The lead wires connected to the electrode layer to which the input line is connected are connected to output AC power in pairs, and the pair of lead wires connected to the electrode layer to which the input line is not connected is connected to the electrode layer close to the electrode layer to which the input line is connected. AC-AC converter using dielectric polarization, which is connected to output AC power. 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 인출선은
상기 입력선이 연결된 전극층에 연결된 인출선과 상기 입력선이 연결되지 않은 전극층에 연결된 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결되는, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.The method according to claim 1,
The plurality of leader lines
And a lead wire connected to the electrode layer to which the input line is connected and a lead wire connected to the electrode layer to which the input line is not connected are connected to output AC power in pairs. 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 인출선은
상기 입력선이 연결된 전극층과 가까이 위치하는 전극층에 연결된 인출선과 상기 입력선이 연결된 전극층과 멀리 위치하는 전극층에 연결된 인출선이 한 쌍으로 교류 전력을 출력하도록 연결되는, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.The method according to claim 1,
The plurality of leader lines
An AC-AC converter using dielectric polarization, wherein a lead wire connected to an electrode layer located close to the electrode layer connected to the input line and a lead wire connected to an electrode layer located far from the electrode layer connected to the input line are connected to output AC power in pairs . 청구항 1에 있어서,
상기 유전체층은
상기 복수의 전극층에 유도되는 교류 전압의 크기가 달라지도록, 서로 다른 유전율을 갖는 물질로 형성되거나, 서로 다른 두께로 형성되는, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.The method according to claim 1,
The dielectric layer
An AC-AC converter using dielectric polarization, formed of a material having a different dielectric constant or formed with a different thickness so that the magnitude of the AC voltage induced in the plurality of electrode layers is different. 청구항 1에 있어서,
상기 적어도 4개 이상의 전극층은
상기 입력선이 연결되는 두 개의 전극층과 상기 입력선이 연결되지 않는 나머지 전극층의 면적이 상이한, 유전체 분극을 이용한 AC-AC 컨버터.The method according to claim 1,
The at least four electrode layers are
AC-AC converter using a dielectric polarization is different in the area of the two electrode layer is connected to the input line and the remaining electrode layer is not connected to the input line.
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