KR101878332B1 - Piezoelectric Power Generating Apparatus of Cantilever Type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지렛대 방식으로 동작하는 외력 전달 구조물을 이용하여 변위를 증폭시켜 캔틸레버 구조의 압전체에 전달함으로써 압전체의 변위를 증대시키고, 발전 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 캔틸레버형 도로 압전발전장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 캔틸레버형 도로 압전발전장치는, 도로에 매설되는 케이스와; 상기 케이스의 상부에 설치되어 차량의 하중을 받는 하중지지판과; 상기 케이스에 대해 하중지지판을 탄력적으로 지지하는 탄성부재와; 상기 케이스 내부에 상기 하중지지판과 연결되게 설치되며, 하중지지판이 하측으로 이동함에 따라 지렛대 방식으로 운동하는 외력전달부와; 상기 케이스 내부에 설치되는 고정블록과; 일단이 상기 고정블록에 고정되게 연결되고, 타단이 자유로운 상태로 되어 상기 외력전달부에 의해 상하로 휨 변형되면서 전기에너지를 발생시키는 캔틸레버 압전체와; 상기 캔틸레버 압전체와 전기적으로 연결되어 캔틸레버 압전체에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a cantilever-type road piezoelectric power generator capable of amplifying displacement and transmitting it to a cantilever-shaped piezoelectric body by using an external force transmission structure operating in a leverage system, thereby increasing the displacement of the piezoelectric body and greatly improving power generation efficiency. A cantilever type road-electric power generating device according to the present invention comprises: a case embedded in a road; A load supporting plate installed on the case to receive a load of the vehicle; An elastic member for elastically supporting the load supporting plate with respect to the case; An external force transmitting part installed inside the case so as to be connected to the load supporting plate and moving in a leverage manner as the load supporting plate moves downward; A fixing block installed inside the case; A cantilever piezoelectric body, one end of which is fixedly connected to the fixed block, and the other end of which is free to generate electric energy while being flexed up and down by the external force transmitting portion; And a capacitor electrically connected to the cantilever piezoelectric body to store electric energy generated by the cantilever piezoelectric body.
Description
본 발명은 압전발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도로나 지반, 또는 구조물에 매설되며, 지렛대 방식으로 동작하는 외력 전달 구조물을 이용하여 캔틸레버 구조로 설치된 압전체의 자유단에 외력을 전달하여 변형시킴으로써 전력을 생성할 수 있는 캔틸레버형 도로 압전발전장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
에너지 하베스팅 기술은 태양광 발전, 열전소자의 지백(Zeeback) 효과를 이용하여 온도 차로부터 전기 에너지를 얻는 열전 발전 및 압전체를 이용하여 주변의 진동이나 충격으로부터 전기 에너지를 얻는 압전 발전으로 구분될 수 있다. 이 중, 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 압전체에 기계적 변형이 인가될 경우, 전기 에너지가 발생하는 효과를 이용하여 주위의 버려지는 힘, 압력, 진동 등의 에너지를 전기 에너지로 변환하여 주는 것을 말한다.Energy harvesting technology can be classified into photovoltaic power generation that uses solar energy, zeeback effect of thermoelectric element to obtain electric energy from temperature difference, and piezoelectric power generation which obtains electric energy from surrounding vibration or impact by using piezoelectric body have. Among them, energy harvesting technology using a piezoelectric body refers to the conversion of energy such as force, pressure, vibration, and the like, which surrounds the surroundings, into electric energy by utilizing the effect of generating electrical energy when mechanical deformation is applied to the piezoelectric body .
압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 다른 발전 방식 보다 작은 진동을 전기 에너지로 변환하는데 용이하다. 또한, 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 태양광이 없는 어두운 곳이나 밤에도 발전을 할 수 있는 이점을 가지고 있다. 따라서, 항상 진동이 있거나, 압력이나 힘이 작용하는 곳, 그리고 물의 흐름이 있거나 바람이 부는 곳에서도 사용될 수 있다.Energy harvesting technology using piezoelectric materials is easier to convert small vibration to electric energy than other power generation methods. In addition, energy harvesting technology using a piezoelectric body has an advantage that it can be generated in the dark in the absence of sunlight or at night. Therefore, it can be used at all times, where there is vibration, pressure or force, and where there is a flow of water or wind.
최근에는 이러한 압전체를 이용한 에너지 하베스팅 기술을 차량이 빈번히 운행하는 도로에 적용하려는 시도가 진행 중에 있다. In recent years, attempts have been made to apply energy harvesting technology using such a piezoelectric body to roads frequently operated by vehicles.
예를 들어 대한민국 등록특허 제10-0911886호에는 도로에 매설되어 양단이 고정되고 하부에 공동(空洞)이 형성된 상판 저면에 압전막이 내장된 진동판이 설치되어 차륜하중(車輪荷重)에 의한 상판의 변형 및 복원과정에서 진동판의 진동을 유도함으로써 전력을 발생하는 도로 매설형 에너지 하베스터(energy harvester)가 개시되어 있다.For example, in Korean Patent No. 10-0911886, a diaphragm having a piezoelectric film embedded in the bottom of a top plate, which is embedded in a road and has both ends fixed and a cavity at the bottom, is provided, and deformation of the top plate due to wheel load And an energy harvester for generating electric power by inducing vibration of a diaphragm during a restoration process.
그러나, 이러한 종래의 압전체를 이용한 도로 매설형 압전발전장치는 압전체의 변위가 작아서 에너지 변환 효율이 낮은 문제가 있다. However, such a conventional road-buried piezoelectric power generation device using a piezoelectric body has a problem that the displacement of the piezoelectric body is small and the energy conversion efficiency is low.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 지렛대 방식으로 동작하는 외력 전달 구조물을 이용하여 변위를 증폭시켜 캔틸레버 구조의 압전체에 전달함으로써 압전체의 변위를 증대시키고, 발전 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 캔틸레버형 도로 압전발전장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a cantilever-type piezoelectric element which amplifies a displacement using an external force transmitting structure operated in a leverage system, And the efficiency of the cantilever-type road piezoelectric power generator can be greatly improved.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캔틸레버형 도로 압전발전장치는, 도로에 매설되는 케이스와; 상기 케이스의 상부에 설치되어 차량의 하중을 받는 하중지지판과; 상기 케이스에 대해 하중지지판을 탄력적으로 지지하는 탄성부재와; 상기 케이스 내부에 상기 하중지지판과 연결되게 설치되며, 하중지지판이 하측으로 이동함에 따라 지렛대 방식으로 운동하는 외력전달부와; 상기 케이스 내부에 설치되는 고정블록과; 일단이 상기 고정블록에 고정되게 연결되고, 타단이 자유로운 상태로 되어 상기 외력전달부에 의해 상하로 휨 변형되면서 전기에너지를 발생시키는 캔틸레버 압전체와; 상기 캔틸레버 압전체와 전기적으로 연결되어 캔틸레버 압전체에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a cantilever-type road piezoelectric power generator comprising: a case embedded in a road; A load supporting plate installed on the case to receive a load of the vehicle; An elastic member for elastically supporting the load supporting plate with respect to the case; An external force transmitting part installed inside the case so as to be connected to the load supporting plate and moving in a leverage manner as the load supporting plate moves downward; A fixing block installed inside the case; A cantilever piezoelectric body, one end of which is fixedly connected to the fixed block, and the other end of which is free to generate electric energy while being flexed up and down by the external force transmitting portion; And a capacitor electrically connected to the cantilever piezoelectric body to store electric energy generated by the cantilever piezoelectric body.
본 발명에 따르면, 차량의 하중에 의해 눌려지는 하중지지판의 변위를 지렛대 구조로 된 외력전달부를 통해 증폭하여 캔틸레버 압전체로 전달하므로, 하중지지판의 변위가 작더라도 캔틸레버 압전체의 변형량을 크게 증가시킬 수 있고, 높은 효율로 전기에너지를 생성할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, since the displacement of the load supporting plate pressed by the load of the vehicle is amplified through the external force transmitting portion having the lever structure and transferred to the cantilever piezoelectric body, the deformation amount of the cantilever piezoelectric body can be greatly increased even if the displacement of the load supporting plate is small , It is possible to generate electric energy with high efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 캔틸레버형 도로 압전발전장치를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 캔틸레버형 도로 압전발전장치의 작동례를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 캔틸레버형 도로 압전발전장치의 케이스 및 하중지지판을 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 캔틸레버형 도로 압전발전장치의 외력전달부 및 캔틸레버 압전체를 나타낸 종단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 외력전달부 및 캔틸레버 압전체의 작동례를 나타낸 종단면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 외력전달부 및 캔틸레버 압전체의 측면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 캔틸레버형 도로 압전발전장치의 캔틸레버 압전체의 일부 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 캔틸레버형 도로 압전발전장치의 고정블록 및 충전지의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다. 1 is a longitudinal sectional view of a cantilever-type road piezoelectric power generator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing an operation example of the cantilever-type road piezoelectric power generator shown in Fig. 1. Fig.
3 is an exploded perspective view showing a case and a load supporting plate of the cantilever-type road piezoelectric power generator shown in Fig. 1. Fig.
4 is a longitudinal sectional view showing an external force transmitting portion and a cantilever piezoelectric body of the cantilever-type road piezoelectric power generator shown in Fig.
5 is a longitudinal sectional view showing an operation example of the external force transmitting portion and the cantilever piezoelectric body shown in Fig.
6 is a side view of the external force transmitting portion and the cantilever piezoelectric body shown in Fig.
Fig. 7 is an exploded perspective view showing a part of the configuration of the cantilever piezoelectric body of the cantilever-type road piezoelectric power generator shown in Fig. 1. Fig.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing the configuration of a fixed block and a rechargeable battery of the cantilever-type road piezoelectric power generator shown in FIG. 1. FIG.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 캔틸레버형 도로 압전발전장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a cantilever-type road piezoelectric power generator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 캔틸레버형 도로 압전발전장치는, 도로에 매설되는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 상부에 설치되어 차량의 하중에 의해 상하로 탄력적으로 변형하는 하중지지판(20)과, 상기 케이스(10)에 대해 하중지지판(20)을 탄력적으로 지지하는 탄성부재와, 상기 케이스(10) 내부에 설치되어 상기 하중지지판(20)이 하측으로 변형됨에 따라 지렛대 방식으로 운동하는 외력전달부와, 상기 케이스(10) 내부에 설치되는 고정블록(60)과, 일단이 상기 고정블록(60)에 고정되게 연결되어 상기 외력전달부에 의해 상하로 휨 변형되면서 전기에너지를 발생시키는 캔틸레버 압전체(50)와, 상기 캔틸레버 압전체(50)와 전기적으로 연결되어 캔틸레버 압전체(50)에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지(70) 등을 포함한 구성으로 이루어진다.1 and 2, a cantilever-type road piezoelectric power generator according to an embodiment of the present invention includes a
상기 외력전달부와 캔틸레버 압전체(50)는 고정블록(60)을 기준으로 좌우로 한 쌍이 대칭되게 배치되는 것이 바람직하다. The external force transmitting portion and the cantilever
도 3에 도시한 것과 같이 상기 케이스(10)는 상부면이 개방된 사각형의 함체로 되어 도로의 지면(地面) 아래에 매설된다. 상기 케이스(10)는 차량의 하중을 견딜 수 있는 강도를 지닌 금속이나 콘크리트 등의 고강도 소재로 이루어진다. As shown in FIG. 3, the
상기 하중지지판(20)은 상기 케이스(10)의 상단부와 대응하는 크기를 갖는 사각형의 금속 평판으로 이루어진다. 상기 하중지지판(20)은 도로의 포장면(1)을 통해 차량의 하중이 가해짐에 따라 탄성부재를 하측으로 누르면서 일정 거리만큼 하강하고, 차량의 하중이 없어지면 탄성부재의 탄성력에 의해 상승하여 원위치로 복귀한다. 상기 하중지지판(20)은 차량의 하중을 충분히 견딜 수 있는 강도를 갖는데, 차량의 하중에 의해 하측으로 눌려지면 일정 정도 휨 변형이 발생하고, 차량의 하중이 없어지면 원상태로 복원되는 탄력성이 있는 금속 재질로 이루어진다. The
상기 케이스(10)의 상단부에는 케이스(10)에 대해 하중지지판(20)을 탄력적으로 지탱하는 탄성부재로서 탄성패드(30)가 설치된다. 상기 탄성패드(30)는 케이스(10)의 상단부 가장자리를 따라 설치되어 상기 하중지지판(20)의 하부면 가장자리 부분을 떠받치는며, 고무나 실리콘과 같이 유연하고 탄성력이 있는 수지 재질로 이루어진다. 물론 이 실시예와 다르게 탄성부재로서 소정의 두께를 갖는 탄성패드 이외에도 코일스프링이나 판스프링 등의 스프링을 적용할 수도 있으며, 탄성패드(30)와 스프링을 복합적으로 구성할 수도 있을 것이다. An
상기 하중지지판(20)의 하강 변위는 지렛대 방식으로 동작하는 외력전달부에 의해 증폭되어 캔틸레버 압전체(50)로 전달된다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 외력전달부는 상단이 상기 하중지지판(20)에 연결되어 상하로 이동하는 하중전달부재(41)와, 상기 케이스(10) 내에서 받침부(43)를 중심으로 상하로 회전하도록 설치되며 일단이 상기 하중전달부재(41)와 연접하게 설치된 레버(42)와, 상기 레버(42)의 다른 일단부와 상기 캔틸레버 압전체(50)의 하단부 사이에 설치되는 연결부재(44)를 포함한다. The downward displacement of the
상기 하중전달부재(41)의 하단부는 상기 레버(42)에 힌지축(41a)을 매개로 연결되어 하중지지판(20)과 함께 하강하면서 레버(42)의 일단부를 하측으로 누르는 작용을 한다. The lower end of the
상기 레버(42)는 케이스(10)의 바닥면에 받침부(43)를 중심으로 상하로 회전하도록 설치되어 하중지지판(20)의 변위를 증폭하여 캔틸레버 압전체(50)로 전달하는 지렛대로서 기능한다. 상기 레버(42)의 받침부(43)는 레버(42)의 일측으로 치우쳐서 설치되며, 받침부(43)의 상단부는 받침힌지축(43a)을 매개로 레버(42)와 연결되어 레버(42)가 받침힌지축(43a)을 중심으로 상하로 회전하게 된다. 하중전달부재(41)의 하단부가 레버(42)와 연결된 지점, 즉 연결힌지축(44b)에서부터 받침힌지축(43a) 사이의 거리(L1)와 상기 받침힌지축(43a)과 레버(42)와 연결부재(44) 간의 연결 지점인 연결힌지축(44b) 사이의 거리(L2)의 비는 1:4 인 것이 바람직하다. The
상기 연결부재(44)는 레버(42)의 일단부의 상승 운동을 캔틸레버 압전체(50)의 자유로운 일단부의 하단부로 전달하여 캔틸레버 압전체(50)의 하단부를 상승시키는 작용을 한다. 상기 연결부재(44)는 하부면 중심이 상기 레버(42)의 일단부에 설치되며 상기 캔틸레버 압전체(50)의 하단부가 수용되는 'U'자형의 연결브라켓(44a)과, 상기 연결브라켓(44a)의 내측에 회전이 자유롭게 설치되며 상기 캔틸레버 압전체(50)의 하단부와 접촉하도록 설치된 가압로울러(44c)를 포함한다. 상기 연결브라켓(44a)의 하부면 중심은 연결힌지축(44b)을 매개로 레버(42)의 일단부에 회전 가능하게 설치된다. The connecting
상기 가압로울러(44c)는 상기 연결브라켓(44a) 내측에 로울러축(44d)을 중심으로 자유롭게 회전하도록 설치되어, 압전소자(51) 및 도전판(52)의 적층체로 된 캔틸레버 압전체(50)의 최하부면과 접촉하여 구름운동하면서 캔틸레버 압전체(50)의 하단부를 상측으로 밀어 올려 캔틸레버 압전체(50)의 손상을 방지하면서 캔틸레버 압전체(50)에 변위를 발생시킨다. The
상기 연결브라켓(44a)은 연결힌지축(44b)을 매개로 레버(42)의 일단부에 상대 회전이 가능하게 연결되므로 레버(42)와 연결브라켓(44a) 간의 마모를 방지할 수 있다. Since the
또한 상기 연결브라켓(44a)의 양측면과 캔틸레버 압전체(50)의 양측면 간의 간격은 대략 1㎜ 정도로 약간 이격된 상태를 유지하는 것이 바람직하다. It is preferable that the distance between the both side surfaces of the
도 7을 참조하면, 상기 캔틸레버 압전체(50)는 휨 변형에 의해 전기에너지를 생성하는 평판 형태로 된 압전소자(51)(Piezoelectric Element)와, 상기 압전소자(51)의 상부면 또는 하부면에 적층되며 상기 축전지(70)와 전기적으로 연결되는 전도성 금속 재질의 도전판(52)을 포함한다. 상기 압전소자(51)와 도전판(52)은 복수개가 상하로 적층된다. 상기 도전판(52)은 구리와 같이 전도성이 우수한 금속 재질로 이루어진다. 7, the cantilever
상기 압전소자(51)와 도전판(52)의 일단부는 상기 고정블록(60)의 양측면에 고정되게 연결되고, 다른 일단부는 자유로운 캔틸레버(cantilever) 구조로 되어 상기 레버(42) 및 연결부재(44)에 의해 상하로 휨 변형되면서 전기에너지를 생성하여 축전지(70)로 전달한다. One end portion of the
상기 압전소자(51)는 기계적 압력을 인가하면 전압이 발생하고, 전압을 인가하면 기계적 변형이 생기는 압전기 현상을 나타낸 압전 효과를 지닌 소자이다. 즉 외력을 가하면 전기 분극이 일어나서 전위차가 생기고, 반대로 전압을 가하면 변형이나 변형력이 생기는 성질을 가진 소자를 말한다. 상기 압전소자(51)는 공지의 세라믹 압전소자 등을 적용하여 구성할 수 있다. The
도 1 및 도 8에 도시한 것과 같이 상기 고정블록(60)은 대략 원통형으로 이루어져 케이스(10)의 바닥면에 고정되게 설치되며, 양측면에 상기 캔틸레버 압전체(50)가 고정되게 결합된다. 그리고 상기 고정블록(60)의 하부에는 상기 축전지(70)가 설치된다. 상기 고정블록(60)의 양측면에는 상기 캔틸레버 압전체(50)의 도전판(52)과 축전지(70)를 전기적으로 연결하는 전선(53)이 설치된다. As shown in FIGS. 1 and 8, the
상기 축전지(70)는 캔틸레버 압전체(50)의 도전판(52)과 전기적으로 연결됨과 더불어, 도면에 도시하지는 않은 외부의 전력수요처 또는 전기저장장치에 전기적으로 연결되어 전력을 공급하는 작용을 할 수 있다.The
이와 같이 구성된 본 발명의 캔틸레버형 도로 압전발전장치는 다음과 같이 작동한다. The cantilever-type road piezoelectric power generator of the present invention configured as above operates as follows.
도 1에 도시된 것과 같이 하중지지판(20) 위에 외력이 가해지지 않은 상태에서 외력전달부의 레버(42)는 대체로 수평한 상태를 유지하며, 연결부재(44)의 가압로울러(44c)는 캔틸레버 압전체(50)의 하부면에 가압력을 발생시키지 않은 채로 단순히 연접한 상태를 유지한다. The
이 상태에서 도 2에 도시된 것과 같이 차량이 하중지지판(20)의 상측을 지나가게 되면, 하중지지판(20)에 차량의 하중이 가해져서 하중지지판(20)이 탄성패드(30)를 누르면서 하측으로 이동하게 된다. 2, when the vehicle passes over the
상기 하중지지판(20)이 하측으로 눌려져 이동함에 따라 하중전달부재(41)가 하측으로 이동하여 레버(42)의 일단부를 누르게 되고, 레버(42)가 받침힌지축(43a)을 중심으로 회전하게 된다. 이에 따라 레버(42)의 다른 일단부에 설치된 연결부재(44)가 상승하게 되고, 연결부재(44) 내의 가압로울러(44c)가 캔틸레버 압전체(50)의 하단부를 상측으로 밀어 올려 캔틸레버 압전체(50)를 휨 변형시킨다. As the
상기 캔틸레버 압전체(50)가 휨 변형됨에 따라 캔틸레버 압전체(50)의 압전소자(51)에서 전기에너지가 발생하게 되고, 축전지(70)에 전기에너지가 저장된다. As the cantilever
상기 캔틸레버 압전체(50)의 압전소자(51)에 의해 발생하는 전기에너지는 아래의 수학식 1과 같으며, 변위(ｌ)가 클수록 많은 양의 전기에너지(
위 수학식 1에서 
이와 같이 본 발명의 캔틸레버형 도로 압전발전장치는 차량의 하중에 의해 눌려지는 하중지지판(20)의 변위를 지렛대 구조로 된 외력전달부를 통해 증폭하여 캔틸레버 압전체(50)로 전달하므로, 하중지지판(20)의 변위가 작더라도 캔틸레버 압전체(50)의 변형량을 크게 증가시킬 수 있고, 높은 효율로 전기에너지를 생성할 수 있게 된다. As described above, the cantilever-type road piezoelectric power generator according to the present invention amplifies the displacement of the
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. And it is to be understood that such modified embodiments belong to the scope of protection of the present invention defined by the appended claims.
10 : 케이스 20 : 하중지지판
30 : 탄성패드 41 : 하중전달부재
42 : 레버 43 : 받침부
43a : 받침힌지축 44 : 연결부재
44a : 연결브라켓 44b: 연결힌지축
44c : 가압로울러 50 : 캔틸레버 압전체
51 : 압전소자 52 : 도전판
53 : 전선 60 : 고정블록
70 : 축전지10: Case 20: Load supporting plate
30: elastic pad 41: load transfer member
42: lever 43:
43a: Support hinge shaft 44: Connecting member
44a:
44c: pressure roller 50: cantilever piezoelectric element
51: piezoelectric element 52: conductive plate
53: wire 60: fixed block
70: Battery
Claims (9)
상기 케이스(10)의 상부에 설치되어 차량의 하중을 받는 하중지지판(20)과;
상기 케이스(10)에 대해 하중지지판(20)을 탄력적으로 지지하는 탄성부재와;
상기 케이스(10) 내부에 상기 하중지지판(20)과 연결되게 설치되며, 하중지지판(20)이 하측으로 이동함에 따라 지렛대 방식으로 운동하는 외력전달부와;
상기 케이스(10) 내부에 설치되는 고정블록(60)과;
일단이 상기 고정블록(60)에 고정되게 연결되고, 타단이 자유로운 상태로 되어 상기 외력전달부에 의해 상하로 휨 변형되면서 전기에너지를 발생시키는 캔틸레버 압전체(50)와;
상기 캔틸레버 압전체(50)와 전기적으로 연결되어 캔틸레버 압전체(50)에 의해 생성된 전기에너지를 저장하는 축전지(70);
를 포함하고,
상기 캔틸레버 압전체(50)는 휨 변형에 의해 전기에너지를 생성하는 평판 형태로 된 압전소자(51)와, 상기 압전소자(51)의 상부면 또는 하부면에 적층되며 상기 축전지(70)와 전기적으로 연결되는 전도성 금속 재질의 도전판(52)을 포함하며,
상기 외력전달부는 상단이 상기 하중지지판(20)에 연결되어 상하로 이동하는 하중전달부재(41)와, 상기 케이스(10) 내에서 받침부(43)를 중심으로 상하로 회전하도록 설치되며 일단이 상기 하중전달부재(41)와 연접하게 설치된 레버(42)와, 상기 레버(42)의 다른 일단부와 상기 캔틸레버 압전체(50)의 자유로운 일단부 사이에 설치되는 연결부재(44)를 포함하여, 상기 레버(42)의 회전 운동에 의해 연결부재(44)가 캔틸레버 압전체(50)의 일단부에 상하방향으로 힘을 가하여 캔틸레버 압전체(50)를 휨 변형시키며,
상기 연결부재(44)는, 하부면 중심이 상기 레버(42)의 일단부에 설치되며 상기 캔틸레버 압전체(50)의 자유로운 일단부의 하부가 수용되는 'U'자형의 연결브라켓(44a)과, 상기 연결브라켓(44a)의 내측에 회전이 자유롭게 설치되며 상기 캔틸레버 압전체(50)의 하단부와 접촉하여 구름운동하도록 설치된 가압로울러(44c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버형 도로 압전발전장치.A case 10 embedded in the road;
A load supporting plate 20 installed at an upper portion of the case 10 to receive a load of the vehicle;
An elastic member for elastically supporting the load support plate (20) with respect to the case (10);
An external force transmitting unit installed inside the case 10 so as to be connected to the load supporting plate 20 and moving in a leverage manner as the load supporting plate 20 moves downward;
A fixing block 60 installed inside the case 10;
A cantilever piezoelectric body (50) fixed at one end to the fixed block (60) and free from the other end to generate electric energy while being flexed up and down by the external force transmitting portion;
A battery 70 electrically connected to the cantilever piezoelectric body 50 to store electric energy generated by the cantilever piezoelectric body 50;
Lt; / RTI >
The cantilever piezoelectric member 50 is composed of a piezoelectric element 51 in the form of a flat plate which generates electric energy by bending deformation and a piezoelectric element 51 which is laminated on the upper surface or the lower surface of the piezoelectric element 51, And a conductive plate (52) of a conductive metal material connected thereto,
The external force transmission unit includes a load transfer member 41 whose upper end is connected to the load supporting plate 20 and moves up and down, and a load transfer member 41 installed to rotate up and down about the receiving unit 43 in the case 10, And a connecting member 44 provided between the other end of the lever 42 and a free end of the cantilever piezoelectric member 50. The lever 42 is connected to the load transmitting member 41, The connecting member 44 applies a force to the one end of the cantilever piezoelectric body 50 in the vertical direction by the rotational movement of the lever 42 to flex and deform the cantilever piezoelectric body 50,
The connection member 44 includes a U-shaped connection bracket 44a having a lower surface centered on one end of the lever 42 and receiving a lower portion of a free end of the cantilever piezoelectric body 50, And a pressure roller (44c) installed inside the connection bracket (44a) so as to be freely rotatable and installed in rolling contact with the lower end of the cantilever piezoelectric body (50).
3. The cantilever-type road piezoelectric power generation device according to claim 1, wherein the external force transmitting portion and the cantilever piezoelectric body (50) are symmetrically arranged on the left and right sides with respect to the fixed block (60).
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