KR101772573B1 - Piezoelectric harvesting system - Google Patents

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KR101772573B1
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성태현
정현준
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주식회사 에이엠씨에너지
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 압전 물질로 마련되는 압전체가 부착되며, 일측이 지지대에 고정되는 외팔보 타입의 고정 플레이트; 고정 플레이트의 자유단 부분을 타격함으로써 압전체에 변형을 발생시켜 전기에너지를 생성하도록 하는 타격부; 및 고정 플레이트의 자유단 부분의 일측에 구비되어, 압전체가 부착된 고정 플레이트의 변형 정도를 제한하는 변형 제한부;를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 변형 제한부에 의해 압전체의 변형 정도를 제한함으로써 압전체의 파손을 방지할 수 있으면서도 압전체가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있다.A piezoelectric hovering system according to an embodiment of the present invention includes: a cantilever-type fixing plate to which a piezoelectric body provided with a piezoelectric material is attached, one side of which is fixed to a support; A striking portion that generates deformation in the piezoelectric body by hitting the free end portion of the fixed plate to generate electric energy; And a deformation restricting portion provided at one side of the free end portion of the fixing plate, for restricting the degree of deformation of the fixing plate to which the piezoelectric body is attached. According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the breakage of the piezoelectric body by limiting the deformation degree of the piezoelectric body by the deformation restricting portion, and to increase the electric energy generation amount due to the piezoelectric body deformation by providing the repulsive force when the piezoelectric body returns to the original position .

Description

압전 하베스팅 시스템{PIEZOELECTRIC HARVESTING SYSTEM}[0001] PIEZOELECTRIC HARVESTING SYSTEM [0002]

압전 하베스팅 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 변형 제한부에 의해 압전체의 변형 정도를 제한함으로써 압전체의 파손을 방지할 수 있으면서도 압전체가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템이 개시된다.
A piezoelectric harvesting system is disclosed. More particularly, the present invention relates to a piezoelectric device capable of preventing the breakage of a piezoelectric body by restricting the degree of deformation of the piezoelectric body by the deformation restricting portion and also providing a repulsive force when the piezoelectric body returns to the original position, A harvesting system is disclosed.

최근 자연의 에너지 사용 비중이 꾸준히 늘어나고 있으며 발전량의 크기도 점점 대형화되고 있어 이를 위한 발전 시스템의 용량도 점점 늘어나고 있다. 일반적인 신재생의 에너지 발전, 태양광이나 풍력 발전의 경우 불규칙한 자연에너지로 인하여 발전량이 안정적이지 못하고 사람들로부터 멀리 떨어진 곳에 설치하여야 되는 문제가 있어 추가적인 발전 시스템이 고려되고 있다.Recently, the proportion of natural energy use is steadily increasing, and the size of power generation is getting bigger and bigger. Generally, in the case of renewable energy generation, solar power or wind power generation, irregular natural energy sources are not stable and it is necessary to install them far from people. Therefore, additional power generation system is considered.

이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 형태의 분산전원으로서 초전도 발전 시스템이 고려되고 있으나, 신재생 에너지의 발전 효율 등을 고려할 때, 압전 발전 시스템의 개발이 진행 중이다.In order to solve these problems, superconducting power generation systems have been considered as various types of distributed power sources. However, considering the power generation efficiency of new and renewable energy, a piezoelectric power generation system is under development.

한편, 최근 신재생 에너지 중에서도 비교적 미세한 에너지에서 재생 에너지로 사용할 수 있는 압전 에너지 하베스팅이 연구되고, 또한 산업화에 많은 관심이 모아지고 있다.Recently, piezoelectric energy harvesting which can be used as renewable energy from relatively small energy among renewable energy has been researched and much attention has been paid to industrialization.

일반적으로 압전체를 이용한 장치의 발전 형태는 변형의 정도와 분석이 용이한 외팔보 형태가 주로 사용되고 있다. 발전의 에너지 인가 방식에 있어서는 주로 진동식과 타격 발전이 있으며, 일반적으로 진동식 보다는 타격식의 발전량이 크기 때문에 적용이 더 많다. Generally, the development type of the device using the piezoelectric body is mainly used in the degree of deformation and the cantilever shape which is easy to analyze. In the energy application method of power generation, there are mainly vibration type and striking power generation. Generally, the application is more because the generation amount of striking type is larger than that of vibration type.

그런데, 외팔보 타격식 압전 발전에 있어서는, 외팔보의 타격 시 압전체의 변형이 일어나며 이로 인해 파손이 발생될 우려가 있다. 이에, 압전체의 파손을 방지하기 위해 압전체의 변형을 제한하는 방법을 적용할 수 있는데, 이의 방법을 적용하는 경우 발전량의 감소가 함께 이루어질 수도 있다.
However, in the cantilever striking type piezoelectric power generation, when the cantilever beam strikes, the piezoelectric body is deformed, which may cause breakage. Accordingly, in order to prevent breakage of the piezoelectric body, a method of restricting the deformation of the piezoelectric body can be applied. In the case of applying the method, the reduction of the electric power generation may be performed at the same time.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 변형 제한부에 의해 압전체의 변형 정도를 제한함으로써 압전체의 파손을 방지할 수 있으면서도 압전체가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.
An object of an embodiment of the present invention is to provide a piezoelectric device that can prevent breakage of a piezoelectric body by limiting the degree of deformation of the piezoelectric body by the deformation restricting portion and provides a repulsive force when the piezoelectric body returns to the original position, And to provide a piezoelectric harvesting system capable of enhancing the piezoelectric effect.

본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 압전 물질로 마련되는 압전체가 부착되며, 일측이 지지대에 고정되는 외팔보 타입의 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 자유단 부분을 타격함으로써 상기 압전체에 변형을 발생시켜 전기에너지를 생성하도록 하는 타격부; 및 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 일측에 구비되어, 상기 압전체가 부착된 상기 고정 플레이트의 변형 정도를 제한하는 변형 제한부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 변형 제한부에 의해 압전체의 변형 정도를 제한함으로써 압전체의 파손을 방지할 수 있으면서도 압전체가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있다.A piezoelectric hovering system according to an embodiment of the present invention includes: a cantilever-type fixing plate to which a piezoelectric body provided with a piezoelectric material is attached, one side of which is fixed to a support; A striking portion for generating a deformation in the piezoelectric body by striking the free end portion of the fixed plate to generate electric energy; And a deformation restricting portion provided at one side of the free end portion of the fixing plate and restricting a degree of deformation of the fixing plate to which the piezoelectric body is attached. With such a configuration, By restricting the degree of deformation, it is possible to prevent breakage of the piezoelectric body, but also provide a repulsive force when the piezoelectric body returns to the original position, thereby increasing the amount of electric energy generated by the piezoelectric body deformation.

일측에 따르면, 상기 변형 제한부에 대칭되는 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 타측에 구비되어, 상기 압전체가 부착된 상기 고정 플레이트에 반발력을 제공하는 반발력 제공부를 더 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the apparatus may further include a repulsive force providing unit provided on the other side of the free end portion of the fixed plate symmetrical to the deformation restricting unit, for providing a repulsive force to the fixed plate to which the piezoelectric body is attached.

일측에 따르면, 상기 압전체는 상기 고정 플레이트의 일면에서 부분적으로 부착되고, 상기 변형 제한부는 상기 고정 플레이트의 일면에서 상기 압전체가 미부착된 영역에 인접하게 위치되어 상기 고정 플레이트의 변형을 제한하고, 상기 반발력 제공부는 상기 고정 플레이트의 타면에 인접하게 위치되어 변형되었다가 복귀되는 상기 고정 플레이트의 타면에 반발력을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the piezoelectric body is partially attached to one surface of the fixed plate, and the deformation restricting portion is positioned adjacent to the region where the piezoelectric body is not attached at one surface of the fixed plate, thereby restricting the deformation of the fixed plate, The providing portion may be disposed adjacent to the other surface of the fixing plate to provide a repulsive force to the other surface of the fixing plate that is deformed and returned.

일측에 따르면, 상기 고정 플레이트의 원래 위치 시 상기 고정 플레이트의 타면과 상기 반발력 제공부의 단부는 상호 접촉될 수 있다. According to one aspect, at the original position of the fixed plate, the other surface of the fixed plate and the end of the repulsive force providing portion can be in contact with each other.

일측에 따르면, 상기 변형 제한부 및 상기 반발력 제공부는 비전도성의 물질로 제조될 수 있다.According to one aspect, the deformation restricting portion and the repulsive force providing portion may be made of a nonconductive material.

일측에 따르면, 상기 타격부는, 제자리 회전되는 회전부재; 및 상기 회전부재의 외면에 등간격으로 배치되어 상기 회전부재의 회전 동작에 따라 상기 고정 플레이트의 자유단 부분을 타격하는 복수 개의 타격부재를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the striking portion includes: a rotary member that rotates in place; And a plurality of striking members disposed at equal intervals on the outer surface of the rotating member and striking the free end portion of the fixed plate in accordance with the rotating operation of the rotating member.

일측에 따르면, 상기 타격부재는 상기 회전부재의 외면에서 90도 간격으로 배치되는 총 4개의 타격부재일 수 있다.According to one aspect, the striking member may be a total of four striking members disposed at an interval of 90 degrees from the outer surface of the rotating member.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 압전 물질로 마련되는 압전체가 부착되며, 일측이 지지대에 고정되는 외팔보 타입의 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 자유단 부분을 타격함으로써 상기 압전체에 변형을 발생시켜 전기에너지를 생성하도록 하는 타격부; 및 상기 변형 제한부에 대칭되는 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 타측에 구비되어, 상기 압전체가 부착된 상기 고정 플레이트에 반발력을 제공하는 반발력 제공부;를 포함할 수도 있다.Meanwhile, a piezoelectric hovering system according to an embodiment of the present invention includes: a cantilever-type fixing plate to which a piezoelectric body provided with a piezoelectric material is attached and one side of which is fixed to a support; A striking portion for generating a deformation in the piezoelectric body by striking the free end portion of the fixed plate to generate electric energy; And a repulsive force providing portion provided on the other side of the free end portion of the fixed plate symmetrical to the deformation restricting portion and providing a repulsive force to the fixed plate to which the piezoelectric body is attached.

일측에 따르면, 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 일측에 구비되어, 상기 압전체가 부착된 상기 고정 플레이트의 변형 정도를 제한하는 변형 제한부를 더 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the apparatus may further include a deformation restricting portion provided on one side of the free end portion of the fixing plate, for restricting a degree of deformation of the fixing plate to which the piezoelectric body is attached.

일측에 따르면, 상기 압전체는 상기 고정 플레이트의 일면에서 부분적으로 부착되고, 상기 변형 제한부는 상기 고정 플레이트의 일면에서 상기 압전체가 부착되지 않은 영역에 인접하게 위치되어 상기 고정 플레이트의 변형을 제한하고, 상기 반발력 제공부는 상기 고정 플레이트의 타면에 인접하게 위치되어 변형되었다가 복귀되는 상기 고정 플레이트의 타면에 반발력을 제공할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the piezoelectric body is partially attached to one surface of the fixed plate, and the deformation restricting portion is positioned adjacent to a region where the piezoelectric body is not adhered on one surface of the fixed plate to restrict deformation of the fixed plate, The repulsive force providing unit may be located adjacent to the other surface of the fixed plate to provide a repulsive force to the other surface of the fixed plate that is deformed and returned.

일측에 따르면, 상기 변형 제한부 및 상기 반발력 제공부는 비전도성의 물질로 제조될 수 있다.
According to one aspect, the deformation restricting portion and the repulsive force providing portion may be made of a nonconductive material.

본 발명의 실시예에 따르면, 변형 제한부에 의해 압전체의 변형 정도를 제한함으로써 압전체의 파손을 방지할 수 있으면서도 압전체가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the breakage of the piezoelectric body by limiting the deformation degree of the piezoelectric body by the deformation restricting portion, and to increase the electric energy generation amount due to the piezoelectric body deformation by providing the repulsive force when the piezoelectric body returns to the original position .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 변형 제한부에 의해 압전체가 부착된 고정 플레이트의 변형의 제한되는 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 반발력 제공부에 의해 압전체가 부착된 고정 플레이트에 다시 반발력에 제공되는 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 1 is a schematic view of a piezoelectric hovering system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
Fig. 2 is a view showing a limited state of deformation of a fixed plate to which a piezoelectric body is attached by the deformation restricting portion shown in Fig. 1. Fig.
FIG. 3 is a view showing a state in which the repulsive force is again applied to the fixed plate to which the piezoelectric body is attached by the repulsive force providing unit shown in FIG.
4 is a view schematically showing the configuration of a piezoelectric hovering system according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 변형 제한부에 의해 압전체가 부착된 고정 플레이트의 변형의 제한되는 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 반발력 제공부에 의해 압전체가 부착된 고정 플레이트에 다시 반발력에 제공되는 상태를 도시한 도면이다.Fig. 1 is a view schematically showing a configuration of a piezoelectric hubbing system according to an embodiment of the present invention. Fig. 2 is a cross-sectional view of the piezoelectric hubbing system shown in Fig. 1, FIG. 3 is a view showing a state where the repulsive force is again applied to the fixed plate to which the piezoelectric body is attached by the repulsive force providing unit shown in FIG. 1. FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(100)은, 외팔보 타격식이 적용되는 시스템으로, 압전체(111)가 일면에 부착되는 외팔보 타입의 고정 플레이트(115)와, 고정 플레이트(115)의 자유단(115b) 부분을 타격함으로써 압전체(111)에 변형을 발생시켜 전기에너지를 생성하도록 하는 타격부(120)와, 고정 플레이트(115)의 자유단(115b) 부분의 일측에 위치되어 압전체(111)가 부착된 고정 플레이트(115)의 변형 정도를 제한하는 변형 제한부(130)와, 변형 제한부(130)에 대칭되는 고정 플레이트(115)의 자유단(115b) 부분의 타측에 위치되어 압전체(111)가 부착된 고정 플레이트(115)에 반발력을 제공하는 반발력 제공부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a piezoelectric hovering system 100 according to an embodiment of the present invention includes a cantilever type fixing plate 115 to which a piezoelectric body 111 is attached on one surface, A striking portion 120 for generating electrical energy by generating deformation in the piezoelectric body 111 by striking a free end portion 115b of the fixed plate 115; And a free end 115b of the fixed plate 115 symmetrical to the deformation restricting portion 130. The free end 115b of the free end 115b of the fixed plate 115 is connected to the free end 115a of the fixed plate 115, And a repulsive force providing unit 140 disposed on the other side of the fixed plate 115 to provide a repulsive force to the fixed plate 115 to which the piezoelectric body 111 is attached.

이러한 구성에 의해서, 압전체(111)의 파손을 방지하면서도 압전체(111)의 변형에 의한 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있다.With this configuration, it is possible to increase the generation of electric energy due to the deformation of the piezoelectric body 111 while preventing the piezoelectric body 111 from being damaged.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 압전체(111)는, 기본적으로 발전량이 우수한 세라믹(ceramic) 압전소자를 비롯하여 물리적 유연성이 뛰어나 폴리머(polymer)나 폴리머와 세라믹이 혼합된 하이브리드 압전소자가 사용될 수 있다. 따라서 뛰어난 물리적 유연성으로 인해 내구성을 가지며 이에 따라 발전에 용이하다.First of all, the piezoelectric element 111 of the present embodiment is basically a ceramic piezoelectric element having excellent power generation, and is excellent in physical flexibility, and a hybrid piezoelectric element in which a polymer, a polymer and a ceramic are mixed Can be used. It is therefore durable due to its excellent physical flexibility and is therefore easy to generate.

또한, 압전체(111)의 압전소자 종류로는 PVDF의 사용이 기본적이고, 바륨 티타네이트, PZT 결정 또는 PZT 섬유를 포함할 수 있다. 그 외에 NKN계, BZT-BCT계, BNT계, BSNN, BNBN계 등의 무연(Lead-free) 압전소재, PLZT, P(VDF-TrFE), 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등을 사용할 수 있다. The piezoelectric element type of the piezoelectric element 111 is basically the use of PVDF and may include barium titanate, PZT crystal, or PZT fiber. In addition, lead-free piezoelectric materials such as NKN type, BZT-BCT type, BNT type, BSNN and BNBN type, PLZT, P (VDF-TrFE), quartz, tourmaline, rochelite, barium titanate, Ammonium, tartaric acid ethylenediamine, and the like.

다만, 압전체(111)의 종류 및 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 외력에 의해 충분한 발전량을 발생시킬 수 있다면 다른 재질 등이 사용될 수 있음은 당연하다.However, the type and material of the piezoelectric body 111 are not limited thereto, and it is natural that other materials and the like can be used if they can generate a sufficient amount of electric power by an external force.

한편, 압전체(111)는 고정 플레이트(115)의 양면 중, 도 1 기준으로 하면에 부착될 수 있다. 다시 말해, 타격부(120)에 의해 타격이 가해지는 경우 압전체(111)가 압축될 수 있도록 압전체(111)는 고정 플레이트(115)의 하면에 부착된다.On the other hand, the piezoelectric body 111 can be attached to the lower surface of the fixing plate 115 on the basis of Fig. In other words, the piezoelectric body 111 is attached to the lower surface of the fixing plate 115 so that the piezoelectric body 111 can be compressed when the impact is applied by the hitting portion 120.

고정 플레이트(115)는 금속 재질, 사각의 플레이트 형상으로 마련될 수 있으며, 일단, 즉 고정단(115a)은 지지대(113)에 고정되고 타단, 즉 자유단(115b)은 타격부(120)에 의해 타격되는 부분으로 마련될 수 있다. 이러한 고정 플레이트(115)는 외팔보 타입으로 마련되어 고정 플레이트(115)의 자유단(115b)을 타격하는 경우 상하 진동할 수 있으며, 이로 인해 고정 플레이트(115)에 부착된 압전체(111)에 변형이 발생되어 전기에너지를 생성할 수 있다.The fixed plate 115 is fixed to the support 113 and the other end, that is, the free end 115b is fixed to the striking part 120 As shown in FIG. The fixed plate 115 is provided in a cantilever type so that it vibrates up and down when hitting the free end 115b of the fixed plate 115. This causes deformation of the piezoelectric body 111 attached to the fixed plate 115 Thereby generating electrical energy.

이러한 고정 플레이트(115)는 예를 들면 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 마련될 수 있다. 따라서, 고정 플레이트(115)에 타격이 가해지는 경우 고정 플레이트(115)는 압축되는 방향으로 변형될 수 있으며, 외력이 없어지는 경우 다시 원래의 상태로 복귀할 수 있다. 또한 내구성이 강하여 변형 발생을 최소화할 수 있다. 다만, 고정 플레이트(115)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.The fixing plate 115 may be made of, for example, stainless steel. Therefore, when a striking force is applied to the fixing plate 115, the fixing plate 115 can be deformed in a compressing direction. If the external force is lost, the fixing plate 115 can be returned to its original state. Also, the durability is strong and the occurrence of deformation can be minimized. However, the material of the fixing plate 115 is not limited thereto.

본 실시예의 고정 플레이트(115)의 넓이는 압전체(111)의 넓이보다 넓게 형성되며, 이를 통해 고정 플레이트(115)의 일면에 가해지는 타격에 의해서 압전체(111)에 변형이 발생될 뿐만 아니라 외력에 의한 타격 면적을 더욱 극대화할 수 있다.The width of the fixing plate 115 of this embodiment is wider than the width of the piezoelectric body 111 and the piezoelectric body 111 is deformed by the impact applied to one surface of the fixing plate 115, It is possible to further maximize the strike area caused by the impact.

한편, 본 실시예의 타격부(120)는, 고정 플레이트(115)의 자유단(115b) 부분을 타격하는 부분으로서, 제자리 회전 가능한 회전부재(121)와, 회전부재(121)의 외면에서 등간격으로 배치되는 복수 개의 타격부재(125)를 포함할 수 있다.The striking portion 120 of the present embodiment strikes the free end 115b of the fixed plate 115 and includes a rotary member 121 that can rotate in place, And a plurality of striking members 125 disposed in the striking direction.

본 실시예의 경우, 타격부재(125)가 총 4개 마련되어 회전부재(121)의 외면에서 90도 간격으로 배치될 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present embodiment, four striking members 125 are provided in total, and may be disposed at an interval of 90 degrees from the outer surface of the rotary member 121, but the present invention is not limited thereto.

이러한 타격부(120)의 구성에 의해서, 회전부재(121)의 일 회전 시 총 4번 타격할 수 있어 고정 플레이트(115)에 부착된 압전체(111)의 변형 정도를 증대시킬 수 있으며, 이를 통해 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있다. By the configuration of the striking portion 120, it is possible to strike four times in total during one rotation of the rotary member 121, thereby increasing the degree of deformation of the piezoelectric body 111 attached to the fixed plate 115, It is possible to increase electric energy generation.

또한, 타격부(120)의 타격부재(125) 중 하나가 고정 플레이트(115)를 타격하면 고정 플레이트(115)는 압축이 발생되는 방향으로 하강하였다가 다시 올라오는데, 이 때 타격부재(125) 중 다른 하나가 고정 플레이트(115)를 타격함으로써 고정 플레이트(115)에 부착된 압전체(111)에 인장력이 가해지는 것을 줄일 수 있다. 압전체(111)는 압축력에 비해 인장력이 발생되는 경우 파손될 우려가 큰데, 본 실시예의 타격부(120)의 복수 횟수의 타격에 의해 압전체(111)에 발생되는 인장력을 줄일 수 있으며 따라서 압전체(111) 파손을 줄일 수도 있다.When one of the striking members 125 of the striking unit 120 strikes the striking plate 115, the striking plate 125 descends in the direction in which compression occurs, The other one of which strikes the fixed plate 115 can reduce the tensile force applied to the piezoelectric body 111 attached to the fixed plate 115. [ The tensile force generated in the piezoelectric body 111 can be reduced by a plurality of strokes of the striking unit 120 of the present embodiment, It can also reduce the damage.

한편, 본 실시예는 압전체(111)가 부착된 고정 플레이트(115)의 변형 정도, 보다 상세하게는 압축력이 발생되는 방향으로의 변형 정도를 제한하기 위해 변형 제한부(130)를 더 포함하며, 따라서 압전체(111)의 변형을 감소시킴으로써 압전체(111) 파손을 방지할 수 있다.The present embodiment further includes a deformation restricting portion 130 for restricting the degree of deformation of the fixed plate 115 to which the piezoelectric body 111 is attached, more specifically, the degree of deformation in the direction in which the compressive force is generated, Therefore, by reducing the deformation of the piezoelectric body 111, breakage of the piezoelectric body 111 can be prevented.

도 1 및 도 2를 참조하면, 변형 제한부(130)는, 고정 플레이트(115)의 하부 영역에 위치된다. 보다 상세하게는 고정 플레이트(115)의 영역 중 압전체(111)가 부착되지 않은 고정 플레이트(115)의 자유단(115b) 부분의 하부에 위치된다. 따라서, 타격부(120)에 의해 타격이 가해지는 경우 고정 플레이트(115)의 자유단(115b)의 하면이 변형 제한부(130)의 상단부에 접촉되며, 이 때 압전체(111)에서 발생되는 변형이 고정 플레이트(115)의 영역으로 분산됨으로써 압전체(111)의 변형을 감소시킬 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the deformation restricting portion 130 is located in a lower region of the fixing plate 115. More specifically, a portion of the fixed plate 115 is positioned below the free end 115b of the fixed plate 115 to which the piezoelectric body 111 is not attached. The lower end of the free end 115b of the fixed plate 115 is brought into contact with the upper end of the deformation restricting portion 130 and the deformation generated in the piezoelectric body 111 at this time The deformation of the piezoelectric body 111 can be reduced by being dispersed in the region of the fixed plate 115. [

이러한 변형 제한부(130)는 내구성을 구비하면서도 비전도성의 다양한 재료로 제조될 수 있다. The deformation restricting portion 130 may be made of various materials having durability and nonconductive.

한편, 전술한 것처럼, 변형 제한부(130)에 의해 압전체(111)의 변형 제한을 두는 경우, 압전체(111)의 파손을 방지할 수 있지만 그에 따라 전기에너지 생성량을 감소될 우려가 있다. 이에 전술한 바와 같이, 본 실시예의 경우 타격부(120)의 복수 타격이 이루어지는 것이며, 아울러 하강했다가 상승되는 고정 플레이트(115)의 자유단(115b)에 반발력을 제공하는 반발력 제공부(140)가 더 구비될 수 있다. On the other hand, as described above, when the deformation restricting section 130 restricts the deformation of the piezoelectric body 111, breakage of the piezoelectric body 111 can be prevented, but there is a fear that the amount of electrical energy generated is reduced. As described above, in the present embodiment, the repulsive force providing unit 140, in which a plurality of strikes of the striking unit 120 are performed, and provides a repulsive force to the free end 115b of the fixed plate 115 that descends after being lowered, May be further included.

본 실시예의 반발력 제공부(140)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 플레이트(115) 기준으로 변형 제한부(130)에 대칭되게 배치될 수 있다. 고정 플레이트(115)에 타격이 가해지지 않는 상태인 고정 플레이트(115)의 원래 위치 시 고정 플레이트(115)의 자유단(115b)의 상면과 반발력 제공부(140)의 단부는 상호 접촉 상태를 유지할 수 있다. 즉, 고정 플레이트(115)가 수평 위치를 가질 때 고정 플레이트(115)의 상면과 반발력 제공부(140)의 하면을 대응되는 위치를 갖는 것이다.1 and 3, the repulsion force providing unit 140 of the present embodiment may be disposed symmetrically with respect to the deformation restricting unit 130 on the basis of the fixed plate 115. [ The upper surface of the free end 115b of the fixing plate 115 and the end of the repulsive force providing unit 140 are kept in contact with each other at the original position of the fixing plate 115 in a state where no striking is applied to the fixing plate 115 . That is, when the fixing plate 115 has a horizontal position, the upper surface of the fixing plate 115 and the lower surface of the repulsive force providing unit 140 have corresponding positions.

따라서, 압전체(111)가 부착된 고정 플레이트(115)가 하강했다가 상승될 때 반발력 제공부(140)의 타단에 고정 플레이트(115)의 자유단(115b)이 충돌되고 이 때 고정 플레이트(115)에 반발력이 제공됨으로써 고정 플레이트(115)는 다시 하방으로 힘을 받게 되며 압전체(111)에 압축력이 가해질 수 있다.The free end 115b of the fixed plate 115 is collided with the other end of the repulsive force providing unit 140 when the fixed plate 115 with the piezoelectric body 111 is lowered and raised, So that the fixing plate 115 is again subjected to a downward force and a compressive force can be applied to the piezoelectric body 111. [

여기서, 압전체(111)에 인장력이 발생되기 전에 고정 플레이트(115)에 반발력이 제공됨으로써 인장력에 의한 압전체(111)의 파손을 방지할 수 있다.Here, a repulsive force is applied to the fixing plate 115 before a tensile force is generated in the piezoelectric body 111, so that breakage of the piezoelectric body 111 due to a tensile force can be prevented.

이러한 반발력 제공부(140) 역시 전술한 변형 제한부(130)와 같이 내구성을 구비하면서도 전도성이 없는 재질로 제조될 수 있다.The repulsive force providing unit 140 may also be made of a material having durability and nonconductivity like the deformation restricting unit 130 described above.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 변형 제한부(130)에 의해 압전체(111)의 변형 정도를 제한함으로써 압전체(111)의 파손을 방지할 수 있으면서도 압전체(111)가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체(111) 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the degree of deformation of the piezoelectric body 111 is limited by the deformation restricting portion 130, so that breakage of the piezoelectric body 111 can be prevented and the piezoelectric body 111 returns to the original position The amount of electrical energy generated by the deformation of the piezoelectric body 111 can be increased.

아울러, 복수 개의 타격부재(125)를 갖는 타격부(120)의 구성에 의해서 압전체(111)의 변형 횟수를 증대시킴으로써 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, the configuration of the striking portion 120 having the plurality of striking members 125 also has an advantage that the number of deformation of the piezoelectric body 111 is increased, thereby increasing the generation of electric energy.

한편, 이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 대해서 설명하되 전술한 일 실시예의 시스템의 구성과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention will be described, but the description of components substantially the same as those of the system of the above-described embodiment will be omitted.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(100)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 4 is a view schematically showing a configuration of a piezoelectric hubbing system 100 according to another embodiment of the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(200)은, 압전체(211)가 부착된 고정 플레이트(215)와, 고정 플레이트(215)의 자유단(215b)의 하면에 위치되는 변형 제한부(230)와, 고정 플레이트(215)를 타격함으로써 압전체(211)에 변형을 발생시키는 타격부(220)를 포함할 수 있다.As shown in the drawing, the piezoelectric hubbing system 200 of the present embodiment includes a fixed plate 215 to which a piezoelectric body 211 is attached, and a deformation limiter 215 disposed on a lower surface of the free end 215b of the fixed plate 215. [ And a striking part 220 for generating a deformation in the piezoelectric body 211 by striking the fixed plate 215. [

본 실시예의 경우, 고정 플레이트(215)의 자유단(215b)을 타격부(220)에 의해 타격하는 경우 압전체(211)가 부착된 고정 플레이트(215)가 하강하는데, 이 때 변형 제한부(230)에 의해 압전체(211)에 가해지는 변형 정도를 제한할 수 있다.When the free end 215b of the fixing plate 215 is struck by the striking part 220, the fixing plate 215 with the piezoelectric body 211 is lowered. At this time, the deformation restricting part 230 The degree of deformation applied to the piezoelectric body 211 can be limited.

그리고, 고정 플레이트(215)가 하강했다가 다시 올라올 때 타격부(220)의 복수 개의 타격부재(225)의 타격에 의해서 고정 플레이트(215)의 자유단(215b) 부분이 타격됨으로써 반발력과 같은 외력을 가할 수 있으며, 이를 통해 고정 플레이트(215)가 상승되는 방향, 즉 압전체(211)에 인장력이 가해지는 방향으로 변형되는 것을 방지할 수 있다.When the fixing plate 215 descends and then rises again, the free end 215b of the fixing plate 215 is struck by the impact of the plurality of striking members 225 of the striking unit 220, It is possible to prevent the fixing plate 215 from being deformed in the upward direction, that is, the direction in which the tensile force is applied to the piezoelectric body 211.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 변형 제한부(230)에 의해 압전체(211)의 변형 정도를 제한함으로써 압전체(211)의 파손을 방지할 수 있으면서도 타격부(220)의 복수 타격에 의해 압전체(211)가 원래 위치로 복귀할 때 반발력을 제공함으로써 압전체(211) 변형에 의한 전기에너지 생성량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, according to another embodiment of the present invention, the degree of deformation of the piezoelectric body 211 is limited by the deformation restricting portion 230 so that breakage of the piezoelectric body 211 can be prevented, There is an advantage that the amount of electric energy generated by the deformation of the piezoelectric body 211 can be increased by providing a repulsive force when the piezoelectric body 211 returns to the original position.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100 : 압전 하베스팅 시스템
111 : 압전체
115 : 고정 플레이트
120 : 타격부
130 : 변형 제한부
140 : 반발력 제공부100: Piezoelectric hovering system
111:
115: Fixing plate
120:
130:
140: repulsive force majors

Claims (4)

압전 물질로 마련되는 압전체가 일면에 부착되며, 일측이 지지대에 고정되는 외팔보 타입의 고정 플레이트;
상기 고정 플레이트의 자유단 부분을 타격함으로써 상기 압전체에 압축에 의한 변형을 발생시켜 전기에너지를 생성하도록, 제자리 회전되는 회전부재와, 상기 회전부재의 외면에 등간격으로 배치되어 상기 회전부재의 회전 동작에 따라 상기 고정 플레이트의 자유단 부분을 타격하는 복수 개의 타격부재를 구비하는 타격부;
상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 일측에 구비되어, 상기 압전체가 부착된 상기 고정 플레이트의 변형 정도를 제한하는 변형 제한부; 및
상기 변형 제한부에 대칭되는 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 타측에 구비되어, 상기 압전체가 부착된 상기 고정 플레이트에 반발력을 제공하는 반발력 제공부;
를 포함하며,
상기 타격부에 의해 상기 고정 플레이트의 자유단에 대한 타격이 이루어지는 경우 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 일면이 상기 변형 제한부의 일단부에 접촉되어 상기 압전체에 발생되는 변형이 상기 고정 플레이트의 영역으로 분산되어 상기 압전체의 변형을 감소시키고,
상기 고정 플레이트가 복원될 때 상기 반발력 제공부에 상기 고정 플레이트의 자유단 부분의 타면이 충돌되어 상기 고정 플레이트에 반발력이 제공됨으로써 상기 고정 플레이트는 다시 힘을 받게 되며 상기 압전체에 압축력이 가해지고,
상기 타격부의 상기 복수 개의 타격부재 중 하나의 타격부재가 상기 고정 플레이트를 타격하는 경우 상기 압전체에 압축이 발생되는 방향으로 상기 고정 플레이트는 하강하였다가 다시 올라오는데 상기 압전체에 인장력이 발생되기 전에 상기 복수 개의 타격부재 중 다음의 타격부재가 상기 고정 플레이트를 타격하는, 압전 하베스팅 시스템.
A cantilever type fixing plate to which a piezoelectric body provided with a piezoelectric material is attached to one surface and one side is fixed to a support;
A rotating member which is rotated in place so as to generate electrical energy by generating a deformation by compression in the piezoelectric body by striking the free end portion of the fixed plate and an electric motor which is arranged at equal intervals on the outer surface of the rotating member, A striking portion having a plurality of striking members striking the free end portion of the fixed plate according to the striking unit;
A deformation restricting portion provided at one side of the free end portion of the fixing plate to limit a degree of deformation of the fixing plate to which the piezoelectric body is attached; And
A repulsive force providing portion provided on the other side of the free end portion of the fixed plate symmetrical to the deformation restricting portion and providing a repulsive force to the fixed plate to which the piezoelectric body is attached;
/ RTI >
When one end of the free end portion of the fixed plate contacts one end of the deformation restricting portion and the deformation generated in the piezoelectric body is distributed to the region of the fixed plate when the striking portion strikes the free end of the fixed plate, Thereby reducing deformation of the piezoelectric body,
When the fixed plate is restored, the other surface of the free end portion of the fixed plate collides with the repulsive force providing unit to provide a repulsive force to the fixed plate, so that the fixed plate receives a force again, a compressive force is applied to the piezoelectric body,
When one of the plurality of striking members of the striking unit hits the striking plate, the striking plate is lowered in a direction in which compression is generated in the piezoelectric body, and then comes up again. However, And the next of the two striking members strikes the fixed plate.
제1항에 있어서,
상기 압전체는 상기 고정 플레이트의 일면에서 부분적으로 부착되고, 상기 변형 제한부는 상기 고정 플레이트의 일면에서 상기 압전체가 미부착된 영역에 인접하게 위치되어 상기 고정 플레이트의 변형을 제한하고, 상기 반발력 제공부는 상기 고정 플레이트의 타면에 인접하게 위치되어 변형되었다가 복귀되는 상기 고정 플레이트의 타면에 반발력을 제공하는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric body is partially attached to one surface of the stationary plate and the deformation restricting portion is positioned adjacent to an area where the piezoelectric body is not attached at one surface of the stationary plate to restrict deformation of the stationary plate, And a repulsive force is provided on the other surface of the fixed plate which is positioned adjacent to the other surface of the plate and deformed and returned.
제2항에 있어서,
상기 고정 플레이트의 원래 위치 시 상기 고정 플레이트의 타면과 상기 반발력 제공부의 단부는 상호 접촉되는 압전 하베스팅 시스템.
3. The method of claim 2,
And the other surface of the fixed plate and the end of the repulsive force providing portion are in mutual contact when the fixed plate is in its original position.
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