KR20130141875A - Piezoelectric harvesting system - Google Patents
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Abstract
Description
아래의 실시예들은 압전 하베스팅 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이동체에 의한 여러 가지 외력으로부터 전기에너지를 효율적으로 수확할 수 있는 압전 하베스팅 시스템에 관한 것이다. The following embodiments relate to a piezoelectric harvesting system, and more particularly, to a piezoelectric harvesting system capable of efficiently harvesting electrical energy from various external forces by a moving body.
최근 자연의 에너지 사용 비중이 꾸준히 늘어나고 있으며 발전량의 크기도 점점 대형화되고 있어 이를 위한 발전시스템의 용량도 늘어나고 있다. 일반적인 신재생의 에너지 발전, 태양광이나 풍력 발전의 경우 불규칙한 자연에너지로 인하여 발전량이 불안정하고 사람들로부터 멀리 떨어진 곳에 설치하여야 한다는 점에서 추가적인 발전시스템이 고려되고 있다.Recently, the share of energy use in nature is steadily increasing, and the size of power generation is also getting bigger and larger, and the capacity of the power generation system for this is also increasing. In the case of general renewable energy generation, photovoltaic or wind power generation, additional power generation systems are considered in that power generation is unstable due to irregular natural energy and should be installed far from people.
따라서 여러 형태의 분산전원으로서 초전도 발전 시스템이 고려되고 있으나, 신재생 에너지의 발전효율 등을 고려할 때, 압전발전시스템의 개발이 진행 중이다. Therefore, superconducting power generation systems have been considered as various types of distributed power sources, but considering the generation efficiency of renewable energy, piezoelectric power generation systems are under development.
일반적인 풍력발전의 형태는 산간지역 등 바람이 많이 부는 곳의 고정된 위치에서 대형 프로펠러를 설치하여 전기를 생산하고, 도시 지역으로 에너지를 전달하는 방식의 시스템을 구성한다. 또한, 태양광 발전의 형태는 산간지역이나 햇빛이 잘 드는 곳의 고정된 위치에서 대형 태양집광판을 설치하여 전기를 생산하고, 필요한 곳으로 전력을 전달하는 방식의 시스템을 구성한다. 진동이나 압력을 이용한 발전기술은 일반적으로 세라믹 압전소자를 사용하여, 인구 유동이 많은 전철이나 고속도로 등의 바닥에 설치하여 에너지를 수확한다.The general form of wind power generation is a large propeller installed at a fixed location in a windy place such as a mountainous area to produce electricity and constitute a system of delivering energy to urban areas. In addition, the form of photovoltaic power generation generates electricity by installing a large solar panel in a fixed location in a mountainous area or a sunny place, and constitutes a system of a method of delivering electric power to a required place. Power generation technology using vibration or pressure generally uses ceramic piezoelectric elements to install energy on the floor of trains or highways with high population flows to harvest energy.
이러한 발전 방식 중 압전소자를 이용한 압전발전시스템은, 일상에서 버려지는 '압력, 충격, 진동' 등의 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 차세대 에너지원이라고 할 수 있다. 따라서, 에너지 손실을 최소화하여 발전 효율을 높이고, 사용에 용이한 압전발전시스템 개발의 필요성이 있다. Among such power generation methods, a piezoelectric power generation system using a piezoelectric element is a next generation energy source capable of converting energy such as pressure, shock, vibration, etc., which is discarded in everyday life, into electrical energy. Therefore, there is a need to develop a piezoelectric power generation system that minimizes energy loss to increase power generation efficiency and is easy to use.
일 실시예에 따른 목적은 동물과 같은 이동체로부터의 중력 및 동물의 움직임으로 인한 진동 등 다양한 외력을 받아 효율적인 발전을 할 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a piezoelectric harvesting system capable of efficient power generation under various external forces such as gravity from a moving object such as an animal and vibration caused by the movement of the animal.
일 실시예에 따른 목적은 휴대성이 좋고 이용에 편리하여, 외력을 받는 물체에는 어디에든 장착하여 전기를 공급받기 힘든 상황에서도 효율적인 발전을 수행할 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a piezoelectric harvesting system that is portable and convenient to use, and can be efficiently mounted even in a situation where it is hard to be supplied with electricity by attaching it to an externally applied object anywhere.
일 실시예에 따른 목적은 동물과 같은 이동체의 움직임에 의해 발생하는 외력에 의해 압전소자를 최대한 많이 진동하게 하여 보다 에너지 발전 효율이 높은 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a piezoelectric harvesting system with higher energy generation efficiency by vibrating the piezoelectric element as much as possible by external force generated by the movement of a moving object such as an animal.
일 실시예에 따른 목적은, 복수 개의 압전소자를 직렬 혹은 병렬의 집적 구조로 구성하거나 복수 개의 압전소자를 단층 또는 다층 구조로 구성함으로써 주어진 힘이 모든 압전소자에 동시에 가해질 수 있으며, 이에 따라 최소한의 공간에서 최대한의 발전량을 얻을 수 있는 이용한 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.According to an embodiment, a plurality of piezoelectric elements may be configured in an integrated structure in series or in parallel, or a plurality of piezoelectric elements may be configured in a single layer or a multilayer structure so that a given force may be simultaneously applied to all piezoelectric elements. It is to provide a piezoelectric harvesting system using a maximum power generation in the space.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 있어서, 상기 압전 하베스팅 시스템은 이동체에 의한 외력에 전달되는 이동본체, 상기 이동본체에 일단이 고정되고, 타단이 탄성 변형을 하는 변형부, 상기 변형부 상에 부착되어 진동에 의한 전기에너지를 발생시키는 압전소자를 포함할 수 있다. In the piezoelectric harvesting system according to an embodiment for achieving the above object, the piezoelectric harvesting system is a mobile body that is transmitted to the external force by the mobile body, one end is fixed to the mobile body, the other end is deformed elastic deformation The piezoelectric device may include a piezoelectric element attached to the deformable part to generate electrical energy due to vibration.
일 측에 의하면, 상기 이동본체는 상기 이동본체에 전달되는 외력을 받아들이는 제 1면, 상기 제 1면에 이격되어 하부에 배치되는 제 2면, 상기 제 1면 및 상기 제 2면 사이에 형성되는 지지부를 포함하고, 상기 변형부 일단이 상기 지지부에 고정되고, 상기 제 1면에 평행하게 배열될 수 있다. According to one side, the mobile body is formed between the first surface receiving the external force transmitted to the mobile body, a second surface disposed below the first surface spaced apart from the first surface, the first surface and the second surface And a support, wherein one end of the deformable part is fixed to the support and arranged parallel to the first surface.
일 측에 의하면, 상기 제 1면 또는 상기 제 2면 중 하나는 탄성 재질, 다른 하나는 비탄성 재질로 이루어질 수 있다. According to one side, one of the first surface or the second surface may be made of an elastic material, the other inelastic material.
일 측에 의하면, 상기 변형부는 평행하게 배열된 복수 개의 평판으로 구성될 수 있다.According to one side, the deformation portion may be composed of a plurality of flat plates arranged in parallel.
일 측에 의하면, 상기 변형부에 충격을 가하는 타격부재를 더 포함하고, 상기 타격부재는 상기 이동본체 또는 상기 변형부 중 적어도 하나에 부착될 수 있다. According to one side, further comprising a striking member for impacting the deformable portion, the striking member may be attached to at least one of the moving body or the deformable portion.
일 측에 의하면, 상기 이동본체는 상기 이동본체에 전달되는 외력에 따라 움직일 수 있는 제 1면, 상기 제 1면에 이격되어 하부에 배치되는 제 2면, 일단이 상기 제 1면에 부착되고, 타단에 스프링이 연결되어 상하 이동하는 이동부재, 상기 이동부재의 측면에 형성되어 상기 이동부재의 움직임에 따라 상기 변형부를 타격하는 타격부재를 포함할 수 있다. According to one side, the mobile body is a first surface movable according to an external force transmitted to the mobile body, a second surface spaced apart from the first surface, one end is attached to the first surface, A spring is connected to the other end and may include a moving member moving up and down, and a striking member formed on a side of the moving member to strike the deformable portion according to the movement of the moving member.
일 측에 의하면, 상기 타격부재는 상기 이동부재의 측면에 부착된 복수의 타격막대 및 상기 타격막대와 상기 변형부 사이에 위치된 타격날개를 포함할 수 있다. According to one side, the striking member may include a plurality of striking rods attached to the side of the moving member and the striking wings positioned between the striking rod and the deformable portion.
일 측에 의하면, 상기 이동본체는 부채꼴 형상의 하우징으로 형성되고, 상기 변형부의 일단은 상기 하우징의 중앙부에 고정되어 방사상으로 배열되고, 상기 하우징의 가장자리에서 상기 변형부의 타단을 가격하는 구슬을 포함할 수 있다. According to one side, the moving body is formed of a fan-shaped housing, one end of the deformable portion is fixed to the central portion of the housing and arranged radially, and comprises a ball beating the other end of the deformable portion at the edge of the housing Can be.
일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 의하면 동물과 같은 이동체로부터의 중력 및 동물의 움직임으로 인한 진동 등 다양한 외력을 받아 효율적인 발전을 할 수 있다. According to the piezoelectric harvesting system according to an embodiment, it is possible to efficiently generate power by receiving various external forces such as gravity from a moving object such as an animal and vibration caused by the movement of the animal.
일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 의하면 휴대성이 좋고 이용에 편리하여, 외력을 받는 물체에는 어디에든 장착하여 전기를 공급받기 힘든 상황에서도 효율적인 발전을 수행할 수 있다. According to the piezoelectric harvesting system according to an embodiment, it is portable and convenient to use, and it is possible to perform efficient power generation even in a situation where it is difficult to supply electricity by attaching it anywhere to an external force.
일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 의하면 동물과 같은 이동체의 움직임에 의해 발생되는 외력에 의해 압전소자를 최대한 많이 진동하게 하여 보다 에너지 발전 효율이 높일 수 있다. According to the piezoelectric harvesting system according to an embodiment, the piezoelectric element may be vibrated as much as possible by external force generated by the movement of a moving object such as an animal, thereby increasing energy generation efficiency more.
일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 의하면 복수 개의 압전소자를 직렬 혹은 병렬의 집적 구조로 구성하거나 복수 개의 압전소자를 단층 또는 다층 구조로 구성함으로써 주어진 힘이 모든 압전소자에 동시에 가해질 수 있으며, 이에 따라 최소한의 공간에서 최대한의 발전량을 얻을 수 있다. According to the piezoelectric harvesting system according to an embodiment, a given force may be simultaneously applied to all piezoelectric elements by configuring a plurality of piezoelectric elements in an integrated structure in series or in parallel, or by configuring a plurality of piezoelectric elements in a single layer or a multilayer structure. Therefore, the maximum generation amount can be obtained in the minimum space.
도 1은 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 아래 방향으로 외력이 가해진 경우를 도시한다.
도 3은 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 아래 방향에서 외력이 가해진 경우를 도시한다.
도 4은 제 2 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 측면도이다.
도 5는 제 3 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 측면도이다.
도 6는 제 4 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 측면도이다. 1 schematically shows a piezoelectric harvesting system according to a first embodiment.
2 illustrates a case in which an external force is applied downward to the piezoelectric harvesting system according to the first embodiment.
3 shows a case where an external force is applied in a downward direction to the piezoelectric harvesting system according to the first embodiment.
4 is a side view of a piezoelectric harvesting system according to a second embodiment.
5 is a side view of a piezoelectric harvesting system according to a third embodiment.
6 is a side view of a piezoelectric harvesting system according to a fourth embodiment.
이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
도 1은 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)을 개략적으로 도시하고, 도 2는 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)에 아래 방향으로 외력이 가해진 경우를 도시하며, 도 3은 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)에 아래방향에서 외력이 가해진 경우를 도시한다. 1 schematically shows a
도 1 내지 3을 참조하여, 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)은, 이동본체(100), 변형부(160), 압전소자(170)를 포함할 수 있다. 1 to 3, the
상기 이동본체(100)는 중력을 포함하여 외력에 노출된 곳이라면 어느 곳이든지 부착가능하며, 제 1면(110), 제 2면(120), 지지부(130), 타격부재(140) 및 측면(140)을 포함할 수 있다. The moving
상기 제 1면(110)은 이동본체(100)에 전달되는 외력을 받아들이는 면이며, 제 2면(120)은 제 1면(110)에 평행하게 이격되어 배치된다. The
상기 제 1면(110) 및 제 2면(120)은 직사각형으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 원형, 다각형 등의 평면을 포함할 수 있다. The
또한, 제 1면(110) 및 제 2면(120)의 재질은 두면 중 외력을 받아들이는 면은 탄성 재질, 그러하지 않은 면은 비탄성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1면(110)이 외력을 받아들이는 면이라면 제 1면(110)은 탄성 재질로 형성되며, 제 2면(120)은 비탄성 재질로 형성될 수 있다. 역으로, 제 2면(120)이 외력을 받아들이는 면이라면 제 2면(120)은 탄성 재질로 형성되며, 제 1면(110)은 비탄성 재질로 형성될 수 있다. In addition, the material of the
또한, 제 1면(110) 및 제 2면(120) 사이의 간격은, 이동본체(100)가 부착되는 이동체의 크기에 의해 결정될 것이다. In addition, the distance between the
상기 지지부(130)는 제 1면(110)의 하부 및 제 2면(120) 상부에 부착되어 고정되며, 높이 방향으로 가로질러 형성될 수 있다. The
또한, 지지부(130)의 재질은 변형되지 않는 비탄성 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 알루미늄으로 이루어질 수 있다. In addition, the material of the
상기 이동본체(100)의 측면(150)은 외부의 수분을 막을 수 있는 탄성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이동본체(100)의 측면(150)은 고무 재질이나 방수 천 등으로 이루어질 수 있다. 즉, 제 1면(110)에 외력이 가해지는 경우, 제 1면(110) 및 제 2면(120) 사이의 간격에 변화가 생길 수 있으므로, 이때 측면에서도 유연하게 이러한 재질에 의해 변형될 수 있다. The
상기 이동본체(100)에 일단이 고정되고, 타단이 변형하는 탄성재질의 변형부(160)를 포함할 수 있다. One end is fixed to the moving
또한, 상기 변형부(160)를 지지부(130)에 부착되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 이동본체(100)에서 외력을 전달받을 수 있는 위치에 배치될 수 있다. In addition, the
상기 변형부(130) 또는 이동본체(100)에는 외력을 전달하도록 하는 타격부재(140)를 더 포함할 수 있다. The
상기 타격부재(140)를 원기둥 또는 사각기둥으로 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 이외의 다각기둥 또는 원뿔형으로 구성될 수 있다. 또한, 타격부재(140)의 높이는 평판 사이의 간격과 동일하거나 그보다 약간 크게 형성될 수 있을 것이다.Although the
상기 변형부(160)의 상단 또는 하단에 부착되어 이동본체(100)에 전달되는 외력에 의해 진동하여 전기에너지를 발생시키는 압전 소자(170)를 포함할 수 있다.Attached to the top or bottom of the
상기 압전소자(170)는 기계 진동을 받을 때 전하를 발생하거나 전하가 가해질 때 기계 진동을 발생시키는 역할을 할 수 있으며, 기본적으로 발전량이 우수한 세라믹(ceramic) 압전소자를 비롯하여 물리적 유연성이 뛰어난 폴리머(polymer)나 폴리머와 세라믹이 혼합된 하이브리드 압전소자(170)가 사용될 수 있다. 따라서 뛰어난 물리적 유연성으로 인해 내구성을 가지며, 이에 따라 발전에 용이하다.The
또한, 압전소자(170)의 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. In addition, as the type of
다만, 압전소자(170)의 종류 및 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)에 가해지는 외력에 의해 충분한 발전량을 발생시킬 수 있다면 다른 재질 등이 사용될 수 있음은 당연하다.However, the type and material of the
또한, 압전소자는 도선(미도시)에 의해 정류부(미도시)와 연결되며, 따라서 압전소자(170)의 진동 및 타격에 의해 발생하는 전기에너지는 도선을 따라 정류부로 이송되어 정류될 수 있다.In addition, the piezoelectric element is connected to the rectifying unit (not shown) by a conductive wire (not shown), and thus electrical energy generated by vibration and strike of the
상기 압전소자(170)의 개수가 많아질수록 더 많은 전기에너지의 수확할 수 있다. 즉, 변형부(160)의 평판의 개수가 많아지면, 부착될 수 있는 압전소자(170)의 개수도 많아지므로, 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)으로부터 더 큰 전기에너지를 얻을 수 있다. As the number of
도 2를 참조하여, 제 1면(110)의 상부에서 아래 방향으로 외력이 가해지는 경우, 외력에 의해 제 1면(110)이 아래 방향으로 휘어지고, 그에 의해 제 1면(110)의 하부에 부착된 타격부재(140)가 인접한 변형부(160)의 상부를 눌러 변형부(160) 또한 아래 방향으로 휘게 될 것이다. 따라서 변형부(160)에 부착된 압전소자(170)에도 휨과 같은 변형 및 진동이 발생하게 되며, 이때, 압전소자(170)에 가해지는 외력에 의해 전기에너지가 발생하며, 도선에 의해 전기에너지를 이송할 수 있다.Referring to FIG. 2, when an external force is applied downward from the top of the
도 3을 참조하여, 아래에서 외력이 가해지는 경우, 상기 이동본체(100)를 반대 방향으로 뒤집어서 이용할 수 있다. 즉, 제 2면(120)이 상부, 제 1면(110)이 하부가 되도록 할 수 있다. 외력에 의해 제 1면(110)이 위로 휘어지고, 그에 의해 제 1면(110)에 부착된 타격부재(140)가 인접한 변형부(160)를 눌러 변형부(160) 또한 위로 휘게 될 것이다. 따라서 변형부(160)에 부착된 압전소자(170)에도 휨과 같은 변형 및 진동이 발생하게 되며, 이때, 압전소자(170)에 가해지는 외력에 의해 전기에너지가 발생하며, 도선에 의해 전기에너지를 이송할 수 있다.Referring to FIG. 3, when an external force is applied from below, the moving
따라서, 동물 또는 사람 등의 중력뿐만 아니라 다른 외력이 작용할 수 있는 이동체에 이동본체(100)를 부착하여, 이동본체(100)와 밀접하게 부착된 압전소자(170)에 의해 쉽게 전기에너지를 얻을 수 있다. Therefore, by attaching the mobile
한편, 이하에서는 제 2 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(20)에 대해 설명하되 전술한 제 1 실시예의 압전 하베스팅 시스템(10)과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다. In the following description, the
도 4는 제 2 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(20)의 측면도이다. 4 is a side view of the
도 4를 참조하여, 제 2 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(20)은, 이동본체(200), 변형부(260), 압전소자(270)로 구성되며, 제 1 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(10)과 실질적으로 유사하되 변형부(260)에 있어서 차이가 있다.Referring to FIG. 4, the
상기 변형부(260)는 평행하게 배열된 복수 개의 평판으로 구성될 수 있으며, 지지부(230)를 사이에 두고 같은 수평선상 또는 거의 수평선상으로 배치될 수 있다.The
따라서, 제 1 면(210)에 외력이 가해지는 경우, 제 1면(210)이 아래 방향으로 휘어지고 제 1면(210)의 하부에 부착된 타격부재(240)가 변형부(260) 중 가장 인접한 평판을 타격할 것이다. 그러면 변형부(260)의 하부에 부착된 타격부재(240)에 의해 또 다른 인접한 평판을 타격하는 등 이러한 과정이 순차적으로 일어나게 되어, 변형부(260)에 부착된 압전소자(270)를 진동시켜 전기에너지를 발생시킬 것이다. Therefore, when an external force is applied to the
또한, 이동본체(200) 내에 복수 개의 변형부(260)를 구비함으로써 압전소자(270)를 더 많이 부착시킬 수 있으므로, 더 많은 전기에너지를 효율적으로 수확할 수 있을 것이다. In addition, since the
도 5는 제 3 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(30)의 측면도이다. 5 is a side view of the
상기 이동본체(300)는 제 1면(310), 제 2면(320), 이동부(330), 타격부재(340) 및 측면(350)을 포함할 수 있다. The moving
상기 제 1면(310)의 하부에 부착되어 제 2면(320)의 상부에 부착되는 이동부재(330)를 포함할 수 있다. The moving
상기 이동부재(330)는 원기둥, 사각기둥을 포함하는 다각기둥으로 형성될 수 있으며, 이동부재(330)의 높이는 제 1면(310) 및 제 2면(320)의 사이의 간격보다 더 작게 형성될 수 있다. The moving
또한, 이동부재(330) 및 제 2면(320)의 사이에는 탄성재질, 즉 스프링(331)을 배치시킬 수 있다. In addition, an elastic material, that is, a spring 331 may be disposed between the moving
따라서, 이동부(330)는 제 1면(310)에 아래 방향으로 외력이 작용하게 되면 외력에 의해 상하로 이동하며, 스프링(331)의 의해 작은 외력에도 반응할 수 있어 손실되는 에너지의 양을 줄일 수 있다. Therefore, the moving
상기 이동본체(300)의 측면(350)은 탄성부(352) 및 비탄성부(354)를 포함할 수 있다. 즉, 외력에 따라 움직이는 제 1면(310)에 인접한 부분을 탄성부(352), 제 2면(320)에 인접한 부분을 비탄성부(354)로 하여 구성될 수 있다.The
상기 탄성부(352)는 외부의 수분을 막을 수 있는 탄성 재질로 구성될 수 있다. 즉, 외력에 의해 변형되어 제 1면(310) 및 제 2면(320) 사이의 간격에 변화가 생길 때, 측면(350)에서도 이러한 재질에 의해 변형될 수 있다.The
또한, 탄성부(352) 및 비탄성부(354)의 길이는 스프링(332)의 압축에 의해 결정되며, 비탄성부(354)의 최대 길이는 이동부(330)의 하부에 부착된 스프링(332)이 최대한 압축되었을 때, 제 1면(310) 및 제 2면(320) 사이의 간격으로 결정할 수 있다.In addition, the length of the
상기 측면(350)의 비탄성부(354)에 일단이 고정되고 이동부재(330)를 향해 수평으로 연장된 변형부(360)를 포함할 수 있다. 변형부(360)는 탄성의 재질로 구성될 수 있으며, 변형부(360)의 상부 또는 하부에는 압전소자(370)가 부착될 수 있다.One end is fixed to the
또한, 외력이 가해지는 경우, 이동부재(330)의 측면에 형성되어 이동부재(330)의 움직임에 따라 변형부(360)를 타격하는 타격부재(340)에 의해 변형부(360)를 변형시켜 압전소자(370)를 진동하게 할 수 있다. In addition, when an external force is applied, the
상기 타격부재(340)는 이동부재(330)의 측면에 부착된 복수 개의 타격막대(342) 및 상기 타격막대(342)와 변형부(360) 사이에 위치된 타격날개(344)를 포함할 수 있다. The striking
상기 타격막대(342)는 이동부재(330)의 측면에서 둘레 방향을 따라 규칙적으로 장착되면서도 이동부재(330)의 길이 방향을 따라 복수의 열로 배치될 수 있다. 따라서 외력이 가해지는 경우, 복수 개의 타격날개(344)에 효율적으로 전달될 수 있으며, 이에 따라 타격날개(344)에 진동이 발생할 수 있다. The
또한, 타격막대(342)의 길이는 타격날개(344)와 일부 중첩되는 길이를 가짐으로써, 외력에 의해 이동부재(330) 및 타격막대(342)가 상하 이동 시, 타격막대(342)에 의해 타격날개(344)가 타격될 수 있다. In addition, the length of the
상기 타격날개(344)는 구형의 물체에 방사상으로 날개가 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 타격막대(342)에 의해 타격될 수 있도록 형성될 수 있다. 또한, 타격날개(344)의 수도 이동부재(330)의 양 측면에 두 개가 형성되는 것에 한정되지 아니하며, 적어도 하나를 포함하여 복수 개로 구성될 수 있다. Although the
이와 같이, 외력의 세기에 비례하여, 타격부재(340)의 타격막대(342) 또는 타격날개(344)가 변형부(360)의 압전소자(370)에 타격을 가할 수 있으며, 이에 따라 전기에너지의 발전량을 증대시킬 수 있다. 이때, 이동부재(330)로부터 변형부(360)로의 힘 전달이 효율적으로 이루어져 전기에너지 발생량을 향상시킬 수 있는 것이다.As such, in proportion to the strength of the external force, the
도 6은 제 4 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(40)의 측면도이다. 6 is a side view of the
도 6을 참조하여, 제 1 내지 제 3 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템과 실질적으로 유사하나, 이동본체(400)의 형상 및 구성에 있어서 차이가 있다. Referring to FIG. 6, substantially similar to the piezoelectric harvesting system according to the first to third embodiments, there are differences in the shape and configuration of the
제 4 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(40)의 이동본체(400)는 부채꼴 형상의 하우징(410) 및 구슬(420)을 포함할 수 있다.The moving
상기 하우징(410)의 크기는 이동본체(400)가 부착되는 이동체의 크기에 의해 자유롭게 결정할 수 있으며, 재질은 변형이 일어나지 않는 비탄성 재질로 형성될 수 있다. The size of the
또한, 이동체에 부착되어 이동체에 움직임이 발생하는 경우, 하우징(410) 또한 하우징(410)의 중앙부를 기준점으로 하여 원주방향의 궤도로 움직임이 발생할 것이다. In addition, when the moving body is attached to the moving body and the movement occurs, the
또한, 하우징(410)의 가장자리에는 변형부(430)의 끝단을 가격할 수 있는 구슬(420)을 포함할 수 있다. In addition, the edge of the
상기 구슬(340)은 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 구슬(340)에 한정되지 아니하며, 구형의 구름 요소를 포함할 수 있다. The
또한, 구슬(340)의 직경 및 변형부(320)의 길이는 변형부(320)의 끝단과 구슬(340)의 일부가 서로 중첩되도록 형성되어야 하므로, 그에 의해 결정될 것이다. In addition, the diameter of the
또한, 하우징(310)이 부착되는 이동체의 중량에 의해 구슬(340)의 중량 또한 결정될 것이다. 구체적으로 이동체의 중량이 작다면, 하우징(310) 및 구슬(340)의 중량 또한 작게 형성될 것이다. 역으로, 이동체의 중량이 크다면, 하우징(310) 및 구슬(340)의 중량 또한 크게 형성될 수 있을 것이다. In addition, the weight of the
상기 하우징(410)의 내에는 상기 하우징(410)의 중앙부에 고정되어 방사상으로 배열된 복수 개의 변형부(430)를 포함할 수 있다. The
상기 변형부(430)는 탄성재질로 구성될 수 있으며, 탄성계수가 높은 재질을 사용할수록 더 많은 변형이 발생하여 변형부(430)에 부착된 압전소자(440)를 진동시킬 것이다. The
또한, 상기 변형부(430) 및 상기 압전소자(440)의 개수는 많을수록 더 많은 전기에너지를 수확할 수 있으므로, 하우징(410)의 크기에 비례하여, 적절하게 변형부(430)의 길이 및 평판의 개수를 결정해야 할 것이다.In addition, as the number of the
따라서, 이동체에 움직임이 발생하는 경우, 구슬(420)이 하우징(410)의 가장자리를 따라 이동할 것이며, 그에 의해 변형부(430)의 일단을 가격하게 되고, 변형부(430)에 부착된 압전소자(440)에 진동이 가해져 전기에너지를 수확할 수 있다. Therefore, when a movement occurs in the movable body, the
상기 실시예들에 따른 압전 하베스팅 시스템을 통하여, 이동체에 가해지는 외력 및 이동체의 움직임에 의해서도 손쉽게 전기에너지를 얻을 수 있다. 특히, 전기를 얻기 어려운 상황에서 이동체에 부착하여 압전소자를 진동시킬 수 있는 만큼의 외력만 가해지면 전기를 얻을 수 있다는 점에서 큰 이점이 있다. 이러한 압전 하베스팅 시스템의 간단한 구조는 비용적인 측면에서 경제적이며, 상용화에 용이할 수 있다. Through the piezoelectric harvesting system according to the embodiments, it is possible to easily obtain electrical energy by the external force applied to the moving object and the movement of the moving object. In particular, there is a great advantage in that electricity can be obtained if only an external force is applied to the moving body to vibrate the piezoelectric element in a situation where it is difficult to obtain electricity. The simple structure of the piezoelectric harvesting system is economical in terms of cost and may be easy to commercialize.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
10, 20, 30, 40: 압전 하베스팅 시스템
100, 200, 300, 400: 이동체
110, 210, 310: 제 1면 120, 220, 320: 제 2면
130, 230: 지지부
140, 240, 340: 타격부재
150, 250, 350: 측면
160, 260, 360, 430: 변형부
170, 270, 370, 440: 압전소자
342: 타격막대 344: 타격날개 332: 스프링
310: 하우징 340: 구슬
352: 탄성부 354: 비탄성부10, 20, 30, 40: piezoelectric harvesting system
100, 200, 300, 400: moving object
110, 210, 310:
130, 230: support portion
140, 240, 340: striking member
150, 250, 350: side
160, 260, 360, 430: deformations
170, 270, 370, 440: piezoelectric elements
342: Strike bar 344: Strike Wing 332: Spring
310: housing 340: beads
352: elastic portion 354: inelastic portion
Claims (8)
상기 이동본체에 일단이 고정되고, 상기 외력에 의해 타단이 탄성 변형을 하는 변형부; 및
상기 변형부 상에 부착되어 진동에 의한 전기에너지를 발생시키는 압전소자;
를 포함하는 압전 하베스팅 시스템. A mobile body to which external force is transmitted by the mobile body;
One end is fixed to the moving body, the other end is deformed elastically deformed by the external force; And
A piezoelectric element attached to the deformable part to generate electric energy due to vibration;
Piezoelectric harvesting system comprising a.
상기 이동본체는,
상기 이동본체에 전달되는 외력을 받아들이는 제 1면;
상기 제 1면에 이격되어 하부에 배치되는 제 2면; 및
상기 제 1면 및 상기 제 2면 사이에 형성되는 지지부를 포함하고,
상기 변형부 일단이 상기 지지부에 고정되고, 상기 제 1면에 평행하게 배열되는 압전 하베스팅 시스템. The method of claim 1,
The moving body includes:
A first surface for receiving an external force transmitted to the mobile body;
A second surface spaced apart from the first surface; And
A support portion formed between the first surface and the second surface,
One end of the deformable portion is fixed to the support portion, the piezoelectric harvesting system arranged in parallel to the first surface.
상기 제 1면 또는 상기 제 2면 중 하나는 탄성 재질, 다른 하나는 비탄성 재질로 이루어지는 압전 하베스팅 시스템. 3. The method of claim 2,
One of the first surface or the second surface of the piezoelectric harvesting system consisting of an elastic material, the other inelastic material.
상기 변형부는 평행하게 배열된 복수 개의 평판으로 구성되는 압전 하베스팅 시스템. The method of claim 1,
And the deformation part comprises a plurality of flat plates arranged in parallel.
상기 변형부에 충격을 가하는 타격부재를 더 포함하고, 상기 타격부재는 상기 이동본체 또는 상기 변형부 중 적어도 하나에 부착되어 형성되는 압전 하베스팅 시스템. The method of claim 1,
And a striking member for impacting the deformable portion, wherein the striking member is attached to at least one of the moving body or the deformable portion.
상기 이동본체는,
상기 이동본체에 전달되는 외력에 따라 움직일 수 있는 제 1면;
상기 제 1면에 이격되어 하부에 배치되는 제 2면;
일단이 상기 제 1면에 부착되고, 타단에 스프링이 연결되어 상하 이동하는 이동부재; 및
상기 이동부재의 측면에 형성되어 상기 이동부재의 움직임에 따라 변형부를 타격하는 타격부재;
를 포함하는 압전 하베스팅 시스템. The method of claim 1,
The moving body includes:
A first surface movable according to an external force transmitted to the moving body;
A second surface spaced apart from the first surface;
A moving member having one end attached to the first surface and having a spring connected to the other end thereof to move up and down; And
A striking member formed on a side of the movable member to strike a deformation part according to the movement of the movable member;
Piezoelectric harvesting system comprising a.
상기 타격부재는 상기 이동부재의 측면에 부착된 복수의 타격막대 및 상기 타격막대와 상기 변형부 사이에 위치된 타격날개를 포함하는 압전 하베스팅 시스템. The method according to claim 6,
The striking member includes a plurality of striking rods attached to the side of the movable member and a striking wing positioned between the striking rod and the deformable portion.
상기 이동본체는 부채꼴 형상의 하우징으로 형성되고, 상기 변형부의 일단은 상기 하우징의 중앙부에 고정되어 방사상으로 배열되고, 상기 하우징의 가장자리에서 상기 변형부의 타단을 가격하는 구슬을 포함하는 압전 하베스팅 시스템. The method of claim 1,
The moving body is formed of a fan-shaped housing, one end of the deformable portion is fixed to the central portion of the housing and arranged radially, the piezoelectric harvesting system comprising a bead hitting the other end of the deformable portion at the edge of the housing.
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- 2012-06-18 KR KR1020120064948A patent/KR101362734B1/en active IP Right Grant
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