KR20140016742A - Piezoelectric harvesting system - Google Patents

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KR20140016742A
KR20140016742A KR1020120083990A KR20120083990A KR20140016742A KR 20140016742 A KR20140016742 A KR 20140016742A KR 1020120083990 A KR1020120083990 A KR 1020120083990A KR 20120083990 A KR20120083990 A KR 20120083990A KR 20140016742 A KR20140016742 A KR 20140016742A
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piezoelectric
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성태현
신이치 히다까
정현준
송준후
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주식회사 에이엠씨에너지
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

A piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention includes: a piezoelectric body produced by the piezoelectric material; and a metal plate mounted with the piezoelectric body and fixed one side by a fixing section. At least one of the piezoelectric body and the metal plate may have a shape whose thickness is thinner with increasing distance from the portion fixed by the fixing section. According to an embodiment of the present invention, it can be dispersed evenly the concentrated load by the shape of the metal plate or the piezoelectric body even though applying the concentrated load by striking a metal plate. Therefore it may be able to increase the generation efficiency of the electric energy by applying a uniform force to the piezoelectric body which is mounted on the metal plate.

Description

압전 하베스팅 시스템{Piezoelectric harvesting system}Piezoelectric Harvesting System

압전 하베스팅 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 금속 플레이트를 타격하여 집중 하중을 가하더라도 금속 플레이트 또는 압전체의 형상에 의해 집중 하중을 골고루 분산시킬 수 있으며, 따라서 금속 플레이트에 부착된 압전체에 균일한 힘을 가할 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템이 개시된다.A piezoelectric harvesting system is disclosed. More specifically, even when the concentrated load is applied by striking the metal plate, the concentrated load can be evenly distributed by the shape of the metal plate or the piezoelectric body, and thus, a uniform force can be applied to the piezoelectric body attached to the metal plate. A piezoelectric harvesting system is disclosed that can increase the generation efficiency.

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 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 is increasing. In the case of general renewable energy generation, photovoltaic or wind power generation, there is a problem that power generation is not stable due to irregular natural energy and needs to be installed far from people.

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 this problem, superconducting power generation systems have been considered as various types of distributed power sources. However, considering the generation efficiency of renewable energy, piezoelectric power generation systems are 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.On the other hand, piezoelectric energy harvesting, which can be used as renewable energy at relatively fine energy among recent renewable energy, has been studied, and much attention has been drawn to industrialization.

압전 에너지 하베스팅에 있어서 압전체에 걸리는 힘을 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있는데, 이 때 압전체 발전량을 증가시키기 위해서는 압전체에 걸리는 힘을 균일하게 분산시키는 것이 좋다. 따라서 이에 대한 연구가 요구된다.In piezoelectric energy harvesting, electric energy may be generated using a force applied to a piezoelectric material. In this case, in order to increase the amount of piezoelectric power generation, it is preferable to uniformly distribute the force applied to the piezoelectric material. Therefore, research on this is required.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 금속 플레이트를 타격하여 집중 하중을 가하더라도 금속 플레이트 또는 압전체의 형상에 의해 집중 하중을 골고루 분산시킬 수 있으며, 따라서 금속 플레이트에 부착된 압전체에 균일한 힘을 가할 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment of the present invention is that even when the concentrated load is applied by hitting the metal plate, the concentrated load can be evenly distributed by the shape of the metal plate or the piezoelectric body, and thus a uniform force can be applied to the piezoelectric body attached to the metal plate. It is possible to provide a piezoelectric harvesting system that can increase the generation efficiency of electrical energy.

또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 금속 플레이트에 집중 하중이 발생되는 것을 방지할 수 있어 금속 플레이트에 변형이 발생되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 집중 하중을 방지함으로써 종래에 비해 상대적으로 큰 힘으로 타격을 가할 수 있어 전기에너지 발생량을 증대시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object according to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent the concentrated load is generated in the metal plate to prevent deformation or breakage in the metal plate, it is possible to prevent the concentrated load relatively compared to the conventional To provide a piezoelectric harvesting system that can be hit by a large force to increase the amount of electrical energy generated.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 발전량의 크기는 유지하면서 압전체 또는 금속 플레이트의 크기를 줄일 수 있기 때문에 경량화 및 비용 감소를 구현할 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object according to an embodiment of the present invention is to provide a piezoelectric harvesting system that can reduce the size of the piezoelectric material or the metal plate while maintaining the size of the power generation amount, which can realize the weight and cost.

본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 압전 물질로 제조되는 압전체; 및 상기 압전체가 장착되며, 일측이 고정부에 의해 고정되는 금속 플레이트;를 포함하며, 상기 압전체 및 상기 금속 플레이트 중 적어도 어느 하나는 상기 고정부에 의해 고정된 부분에서 멀어질수록 두께가 얇아지는 형상을 가질 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 금속 플레이트를 타격하여 집중 하중을 가하더라도 금속 플레이트 또는 압전체의 형상에 의해 집중 하중을 골고루 분산시킬 수 있으며, 따라서 금속 플레이트에 부착된 압전체에 균일한 힘을 가할 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있다.A piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention, a piezoelectric material made of a piezoelectric material; And a metal plate on which the piezoelectric body is mounted, and one side of which is fixed by a fixing unit, wherein at least one of the piezoelectric body and the metal plate is thinner as it moves away from a portion fixed by the fixing unit. By this configuration, even when the concentrated load is applied by striking the metal plate, the concentrated load can be evenly distributed by the shape of the metal plate or the piezoelectric body, and thus a uniform force can be applied to the piezoelectric body attached to the metal plate. It can increase the generation efficiency of electrical energy.

일측에 의하면, 상기 금속 플레이트는 상기 고정부에 일측이 결합되는 외팔보 타입으로 마련되며, 상기 금속 플레이트는 상기 고정부에 고정된 고정단으로부터 자유단 방향으로 갈수록 두께가 작아지는 형상을 가질 수 있다.According to one side, the metal plate is provided in a cantilever type that one side is coupled to the fixing portion, the metal plate may have a shape that is reduced in thickness toward the free end direction from the fixed end fixed to the fixing portion.

일측에 의하면, 상기 금속 플레이트의 상면은 수평하게 형성되고 상기 금속 플레이트의 하면은 상기 자유단 방향으로 갈수록 상방으로 경사지게 마련될 수 있다.According to one side, the upper surface of the metal plate is formed horizontally and the lower surface of the metal plate may be provided to be inclined upward toward the free end direction.

일측에 의하면, 상기 금속 플레이트의 상기 자유단에는 타격 지점이 위치하며, 상기 자유단의 두께는 상기 자유단과 연결되는 상기 금속 플레이트의 두께에 비해 상대적으로 두껍게 형성될 수 있다.According to one side, the impact point is located at the free end of the metal plate, the thickness of the free end may be formed relatively thicker than the thickness of the metal plate connected to the free end.

일측에 의하면, 상기 압전체는 상기 금속 플레이트가 결합되는 고정 부분에서 멀어질수록 두께가 감소되는 형상을 가질 수 있다.According to one side, the piezoelectric body may have a shape in which the thickness decreases away from the fixed portion to which the metal plate is coupled.

일측에 의하면, 상기 압전체는 세라믹(ceramic) 소재 또는 폴리머(polymer) 소재 또는 세라믹, 폴리머가 조합된 소재로 제작되며, 상기 금속 플레이트는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 제작될 수 있다.According to one side, the piezoelectric material is made of a ceramic (ceramic) material, a polymer (polymer) material or a ceramic, a combination material of the polymer, the metal plate may be made of stainless steel (stainless steel) material.

본 발명의 실시예에 따르면, 금속 플레이트를 타격하여 집중 하중을 가하더라도 금속 플레이트 또는 압전체의 형상에 의해 집중 하중을 골고루 분산시킬 수 있으며, 따라서 금속 플레이트에 부착된 압전체에 균일한 힘을 가할 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, even when the concentrated load is applied by hitting the metal plate, the concentrated load can be evenly distributed by the shape of the metal plate or the piezoelectric body, and thus a uniform force can be applied to the piezoelectric body attached to the metal plate. The generation efficiency of electric energy can be increased.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 금속 플레이트에 집중 하중이 발생되는 것을 방지할 수 있어 금속 플레이트에 변형이 발생되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 집중 하중을 방지함으로써 종래에 비해 상대적으로 큰 힘으로 타격을 가할 수 있어 전기에너지 발생량을 증대시킬 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent the concentrated load is generated in the metal plate to prevent deformation or breakage in the metal plate, and by preventing the concentrated load with a relatively large force compared to the conventional The impact can be increased to increase the amount of electrical energy generated.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 발전량의 크기는 유지하면서 압전체 또는 금속 플레이트의 크기를 줄일 수 있기 때문에 경량화 및 비용 감소를 구현할 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since the size of the piezoelectric material or the metal plate can be reduced while maintaining the size of the power generation amount, it is possible to implement the weight reduction and cost reduction.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 압전 하베스팅 시스템을 일측에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 압전 하베스팅 시스템을 일측에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 압전 하베스팅 시스템을 일측에서 바라본 도면이다.1 is a schematic perspective view of a piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of the piezoelectric harvesting system of FIG.
3 is a schematic perspective view of a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention.
4 is a view of the piezoelectric harvesting system of FIG.
5 is a schematic perspective view of a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view of the piezoelectric harvesting system of FIG.

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 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 압전 하베스팅 시스템을 일측에서 바라본 도면이다.1 is a schematic perspective view of a piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view of the piezoelectric harvesting system of Figure 1 from one side.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(100)은, 압전 물질로 이루어진 압전체(120)와, 압전체(120)가 일면에 장착되며 일측이 고정부(130)에 고정되는 금속 플레이트(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 금속 플레이트(110)는 고정부(130)에 고정되는 고정단(111)으로부터 자유단(115)으로 갈수록 얇아지는 형상을 가짐으로써 본 시스템(100)에 외력이 가해지는 경우 외력이 균일하게 압전체(20)에 가해질 수 있다.As shown in these drawings, the piezoelectric harvesting system 100 of the present embodiment includes a piezoelectric body 120 made of a piezoelectric material and a metal on which one side of the piezoelectric body 120 is mounted and fixed to the fixing part 130. Plate 110 may be included. Here, the metal plate 110 has a shape that becomes thinner from the fixed end 111 fixed to the fixing part 130 toward the free end 115 so that the external force is uniformly applied when the external force is applied to the system 100. May be applied to the piezoelectric body 20.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 압전체(120)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 사각의 플레이트 형상을 가지며 금속 플레이트(110)의 상면에 부착된다. 이러한 압전체(120)는 금속 플레이트(110)의 일측에 위치하는 타격 지점(P1)을 타격하게 되면 금속 플레이트(110)의 상하 진동에 의해서 압전체(120) 역시 같이 진동하게 되며 이를 통해 전기에너지를 생성할 수 있다.Referring to each configuration, first, the piezoelectric body 120 of the present embodiment has a rectangular plate shape, as shown in FIGS. 1 and 2, and is attached to the upper surface of the metal plate 110. When the piezoelectric body 120 strikes the hitting point P1 positioned on one side of the metal plate 110, the piezoelectric body 120 also vibrates by vertical vibration of the metal plate 110, thereby generating electrical energy. can do.

본 실시예의 압전체(120)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.The piezoelectric body 120 of the present embodiment may be a hybrid piezoelectric element in which a polymer or a polymer and a ceramic are mixed because of excellent physical flexibility, including a ceramic piezoelectric element having a high power generation. It is therefore durable due to its excellent physical flexibility and is therefore easy to generate.

또한, 압전체(120)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. In addition, as the type of piezoelectric element of the piezoelectric element 120, the use of PVDF is basic, 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(120)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 material 120 are not limited thereto, and it is natural that other materials may be used if sufficient power generation amount can be generated by external force.

한편, 본 실시예의 금속 플레이트(110)는 그 상면에 압전체(120)가 장착되는 구성으로서 일측이 고정부(130)에 고정되는 구조를 갖는다. 즉, 외팔보 구조를 가짐으로써 고정되지 않은 부분, 즉 자유단(115)에 외력을 가하는 경우 고정단(111)을 기준으로 자유단(115)이 상하로 진동함으로써 그 진동을 압전체(120)에 제공할 수 있다.On the other hand, the metal plate 110 of the present embodiment has a structure in which the piezoelectric body 120 is mounted on an upper surface thereof and one side thereof is fixed to the fixing part 130. That is, when an external force is applied to a portion that is not fixed by having a cantilever structure, that is, the free end 115, the free end 115 vibrates up and down based on the fixed end 111 to provide the vibration to the piezoelectric body 120. can do.

이러한 금속 플레이트(110)는 스테인리스 스틸(stainless steel)과 같이 내구성을 구비한 재질로 마련됨으로써 반복적으로 타격이 가해지더라도 균열이 발생되거나 휘는 것 등을 최소화할 수 있다. 다만, 금속 플레이트(110)의 재질이 이에 한정되지는 않는다.Since the metal plate 110 is made of a material having durability such as stainless steel, cracking or bending may be minimized even when repeatedly applied to the metal plate 110. However, the material of the metal plate 110 is not limited thereto.

그러나, 종래의 금속 플레이트의 경우 일반적으로 평평한 형상을 가짐으로써 외력이 가해지는 경우 집중 하중이 가해지고 아울러 타격 지점에서 멀어질수록 모멘트 힘이 커지기 때문에 결과적으로 변형되는 부분뿐만 아니라 발전하는 부분이 국소적이었으며 또한 변형이 국소적인 부분에서 발생되기 때문에 압전체에 손상이 발생될 수 있었다.However, in the case of the conventional metal plate generally has a flat shape, when the external force is applied, the concentrated load is applied and the moment force increases as the distance from the impact point increases, so that not only the deformed portion but also the developing portion is localized. In addition, damage to the piezoelectric body could occur because deformation occurred at the localized portion.

하지만, 본 실시예의 금속 플레이트(110)의 경우, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 고정부(130)에 고정된 고정단(111)으로부터 자유단(115) 방향으로 갈수록 그 두께가 얇아지는 형상을 갖는다. 즉, 압전체(120)가 부착되는 상면은 수평하게 마려되되 하면은 자유단(115) 방향으로 갈수로 상방으로 경사지게 마련됨으로써 금속 플레이트(110)의 형상은 자유단 방향으로 갈수록 전체적으로 얇아질 수 있다.However, in the case of the metal plate 110 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the thickness becomes thinner toward the free end 115 from the fixed end 111 fixed to the fixing part 130. It has a shape. That is, the upper surface to which the piezoelectric body 120 is attached is horizontally finished, but the lower surface thereof is inclined upwardly in the direction of the free end 115 so that the shape of the metal plate 110 may be thinner toward the free end direction.

따라서, 금속 플레이트(110)의 타격 지점(P1)을 타격하는 경우 발생되는 모멘트 힘이 타격 지점(P1)으로부터 멀어지는 경우 더 크게 발생되는 것이 아니라 압전체(120)가 부착된 금속 플레이트(110)의 전 영역에 걸쳐 모멘트 힘이 균일하게 분산되어 압전체(120) 전면에 대하여 균일한 힘이 가해지며 따라서 발전량을 증대시킬 수 있다.Therefore, when the moment force generated when hitting the hitting point P1 of the metal plate 110 is far from the hitting point P1, the force is not generated, but rather, the electric force of the metal plate 110 to which the piezoelectric body 120 is attached. The moment force is uniformly distributed over the region so that a uniform force is applied to the entire surface of the piezoelectric body 120, thereby increasing power generation.

한편 본 실시예의 금속 플레이트(110)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 타격 지점(P1)이 위치하는 자유단(115) 부분은 인접한 다른 부분에 비해 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는다. 보다 구체적으로 설명하면, 금속 플레이트(110)는 고정단(111)에서 자유단(115) 방향으로 갈수록 전체적인 두께가 얇아지지만 자유단(115)에 이르러서는 그 두께가 증가하는 부분이 있다. 이는 외력에 의해 타격되는 타격 지점(P1)이 위치하는 자유단(115) 부분을 강화함으로서 금속 플레이트(10)의 내구성을 강화하기 위함이다.On the other hand, the metal plate 110 of the present embodiment, as shown in Figure 1, the portion of the free end 115, where the striking point (P1) is located has a relatively thick thickness than other adjacent parts. More specifically, the metal plate 110 has a thickness that is thinner from the fixed end 111 toward the free end 115, but the overall thickness thereof is increased. This is to reinforce the durability of the metal plate 10 by reinforcing the portion of the free end 115 where the impact point P1 hit by the external force is located.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 금속 플레이트(110)를 타격하여 집중 하중을 가하더라도 금속 플레이트(110)의 형상에 의해 집중 하중을 골고루 분산시킬 수 있으며, 따라서 금속 플레이트(110)에 부착된 압전체(120)에 균일한 힘을 가할 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, even when the concentrated load is applied by hitting the metal plate 110, the concentrated load may be evenly distributed by the shape of the metal plate 110, and thus, the metal plate 110 may be distributed. Uniform force may be applied to the attached piezoelectric body 120 to increase generation efficiency of electrical energy.

아울러, 금속 플레이트(110)에 집중 하중이 발생되는 것을 방지할 수 있어 금속 플레이트(110)에 변형이 발생되거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 집중 하중을 방지함으로써 종래에 비해 상대적으로 큰 힘으로 타격을 가함으로써 전기에너지 발생량을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, it is possible to prevent the concentrated load is generated in the metal plate 110 to prevent deformation or breakage in the metal plate 110, and to prevent the concentrated load by hitting with a relatively large force compared to the conventional There is also an advantage that can increase the amount of electrical energy generated by adding.

게다가, 발전량의 크기는 유지하면서 압전체(120) 또는 금속 플레이트(110)의 크기를 줄일 수 있기 때문에 경량화 및 비용 감소를 구현할 수 있는 장점도 있다.In addition, since the size of the piezoelectric body 120 or the metal plate 110 can be reduced while maintaining the size of power generation, there is an advantage that weight and cost can be realized.

한편, 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 대해 설명하되 전술한 일 실시예의 시스템과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, hereinafter, a piezoelectric harvesting system according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, but the description thereof will be omitted for parts substantially the same as those of the aforementioned exemplary embodiment.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 압전 하베스팅 시스템을 일측에서 바라본 도면이다.Figure 3 is a schematic perspective view of a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention, Figure 4 is a view of the piezoelectric harvesting system of Figure 3 from one side.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(200)은, 압전체(220)와, 압전체(220)가 부착되며 외팔보 타입으로 고정부(230)에 고정되는 금속 플레이트(210)를 포함하되, 압전체(220) 및 금속 플레이트(210)의 형상에 있어서 전술한 일 실시예의 압전 하베스팅 시스템(100, 도 1 참조)과 차이가 있다.As shown in these figures, the piezoelectric harvesting system 200 according to another embodiment of the present invention, the piezoelectric body 220, the piezoelectric material 220 is attached to the cantilever type fixed to the fixing portion 230 Including the plate 210, there is a difference in the shape of the piezoelectric member 220 and the metal plate 210 and the piezoelectric harvesting system 100 of the above-described embodiment (see FIG. 1).

본 실시예의 압전체(220)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고정부(230)를 기준으로 고정부(230)에서 멀어질수록 두께가 얇아지는 형상을 가지며, 금속 플레이트(210)는 두께가 균일한 사각 플레이트 형상을 갖는다.As shown in FIGS. 3 and 4, the piezoelectric member 220 of the present embodiment has a shape in which the thickness thereof becomes thinner as the distance from the fixing part 230 with respect to the fixing part 230, and the metal plate 210. Has a rectangular plate shape with a uniform thickness.

이러한 구성의 금속 플레이트(210)의 타격 지점(P2)을 타격하는 경우, 금속 플레이트(210)에 작용하는 모멘트 힘은 타격 지점(P2)으로부터 멀어질수록 커질 수 있지만, 압전체(220)의 두께가 타격 지점(P2)으로부터 멀어질수록 두꺼워짐으로써 압전체(220)에 가해지는 모멘트 힘은 균일하게 작용할 수 있으며, 따라서 압전체(220)의 진동에 따라 발생되는 전기에너지의 발전량을 증대시킬 수 있다.When hitting the hitting point P2 of the metal plate 210 of this configuration, the moment force acting on the metal plate 210 may increase as the distance from the hitting point P2 increases, but the thickness of the piezoelectric member 220 is increased. Moment force applied to the piezoelectric member 220 may be uniformly actuated by becoming thicker as it moves away from the impact point P2, thereby increasing the amount of generation of electrical energy generated by the vibration of the piezoelectric member 220.

이처럼, 본 실시예의 경우에도, 금속 플레이트(210)를 타격하여 집중 하중을 가하더라도 압전체(220)의 형상에 의해 집중 하중을 골고루 분산시킬 수 있으며, 따라서 압전체(220)에 균일한 힘을 가할 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.As such, even in the present embodiment, even when the concentrated load is applied by hitting the metal plate 210, the concentrated load can be evenly distributed by the shape of the piezoelectric body 220, and thus a uniform force can be applied to the piezoelectric body 220. There is an advantage that can increase the generation efficiency of electrical energy.

한편, 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 대해 설명하되 전술한 실시예들의 시스템과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, hereinafter, a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, and description thereof will be omitted for parts substantially the same as those of the above-described embodiments.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 개략적인 사시도이고, 도 6은 도 5의 압전 하베스팅 시스템을 일측에서 바라본 도면이다.Figure 5 is a schematic perspective view of a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a view of the piezoelectric harvesting system of Figure 5 from one side.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(300)은, 압전체(320)와 금속 플레이트(310) 모두 고정부(330)로부터 멀어질수록 그 두께가 얇아지는 형상을 갖는다.As shown in these drawings, the piezoelectric harvesting system 300 according to still another embodiment of the present invention has a thinner thickness as both the piezoelectric body 320 and the metal plate 310 move away from the fixing part 330. Losing shape.

이러한 압전체(320)와 금속 플레이트(310)의 형상에 의해 금속 플레이트(310)의 타격 지점(P3)을 타격하는 경우 모멘트 힘이 금속 플레이트(310)에 균일하게 가해질 수 있고 아울러 압전체(320)에도 역시 균일한 힘이 가해질 수 있어 전기에너지의 발생 효율을 증가시킬 수 있다.When the striking point P3 of the metal plate 310 is hit by the shape of the piezoelectric body 320 and the metal plate 310, a moment force may be uniformly applied to the metal plate 310, and the piezoelectric body 320 may also be applied. Also uniform force can be applied to increase the generation efficiency of electrical energy.

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
110 : 금속 플레이트
120 : 압전체
130 : 고정부100: Piezoelectric Harvesting System
110: metal plate
120:
130:

Claims (6)

압전 물질로 제조되는 압전체; 및
상기 압전체가 장착되며, 일측이 고정부에 의해 고정되는 금속 플레이트;
를 포함하며,
상기 압전체 및 상기 금속 플레이트 중 적어도 어느 하나는 상기 고정부에 의해 고정된 부분에서 멀어질수록 두께가 얇아지는 형상을 갖는 압전 하베스팅 시스템.
A piezoelectric material made of a piezoelectric material; And
A metal plate on which the piezoelectric body is mounted, one side of which is fixed by a fixing unit;
Including;
At least one of the piezoelectric body and the metal plate is a piezoelectric harvesting system having a shape that becomes thinner away from the portion fixed by the fixing portion.
제1항에 있어서,
상기 금속 플레이트는 상기 고정부에 일측이 결합되는 외팔보 타입으로 마련되며,
상기 금속 플레이트는 상기 고정부에 고정된 고정단으로부터 자유단 방향으로 갈수록 두께가 작아지는 형상을 갖는 압전 하베스팅 시스템.
The method of claim 1,
The metal plate is provided in a cantilever type that one side is coupled to the fixing portion,
The metal plate is a piezoelectric harvesting system having a shape that is reduced in thickness toward the free end direction from the fixed end fixed to the fixing part.
제1항에 있어서,
상기 금속 플레이트의 상면은 수평하게 형성되고 상기 금속 플레이트의 하면은 상기 자유단 방향으로 갈수록 상방으로 경사지게 마련되는 압전 하베스팅 시스템.
The method of claim 1,
The upper surface of the metal plate is formed horizontally and the lower surface of the metal plate piezoelectric harvesting system is provided to be inclined upward toward the free end direction.
제2항에 있어서,
상기 금속 플레이트의 상기 자유단에는 타격 지점이 위치하며, 상기 자유단의 두께는 상기 자유단과 연결되는 상기 금속 플레이트의 두께에 비해 상대적으로 두껍게 형성되는 압전 하베스팅 시스템.
3. The method of claim 2,
A striking point is located at the free end of the metal plate, and the thickness of the free end is formed relatively thicker than the thickness of the metal plate connected to the free end.
제1항에 있어서,
상기 압전체는 상기 금속 플레이트가 결합되는 고정 부분에서 멀어질수록 두께가 감소되는 형상을 갖는 압전 하베스팅 시스템.
The method of claim 1,
The piezoelectric harvesting system having a shape in which the thickness of the piezoelectric member decreases as it moves away from the fixing portion to which the metal plate is coupled.
제1항에 있어서,
상기 압전체는 세라믹(ceramic) 소재 또는 폴리머(polymer) 소재 또는 세라믹, 폴리머가 조합된 소재로 제작되며,
상기 금속 플레이트는 스테인리스 스틸(stainless steel) 재질로 제작되는 압전 하베스팅 시스템.The method of claim 1,
The piezoelectric material is made of a ceramic material or a polymer material or a material in which a ceramic and a polymer are combined.
The metal plate is a piezoelectric harvesting system made of stainless steel (stainless steel) material.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160030655A (en) * 2014-09-11 2016-03-21 한국전자통신연구원 device for harvesting energy, manufacturing method, and wireless apparatus including the same
CN113315415A (en) * 2021-05-28 2021-08-27 上海应用技术大学 Stepped piezoelectric energy collector based on laser surface thinning and preparation method
KR20220089930A (en) * 2020-12-22 2022-06-29 배상철 Wired device and wired power generation device using the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6382026B1 (en) * 1998-05-19 2002-05-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Acceleration sensor and acceleration apparatus using acceleration sensor
KR100318860B1 (en) * 1998-09-10 2002-03-21 김춘호 Ultrasonic motor
KR100929552B1 (en) * 2007-12-28 2009-12-03 한국과학기술연구원 Energy harvester using relaxed ferroelectric single crystal polarized in [110] direction
FR2934097B1 (en) * 2008-07-17 2014-07-04 Jean Frederic Martin PIEZOELECTRIC DEVICE FOR GENERATING AN ELECTRICAL VOLTAGE
KR20120059363A (en) * 2010-11-30 2012-06-08 세이코 엡슨 가부시키가이샤 Piezoelectric vibrator element, piezoelectric module, and electronic device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160030655A (en) * 2014-09-11 2016-03-21 한국전자통신연구원 device for harvesting energy, manufacturing method, and wireless apparatus including the same
KR20220089930A (en) * 2020-12-22 2022-06-29 배상철 Wired device and wired power generation device using the same
JP2022099253A (en) * 2020-12-22 2022-07-04 チョル ベ，サン Whip electric power element and whip electric power generation device using the same
CN113315415A (en) * 2021-05-28 2021-08-27 上海应用技术大学 Stepped piezoelectric energy collector based on laser surface thinning and preparation method

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