KR20180077651A - electric generator using helical piezoelectric structures - Google Patents

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KR20180077651A
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윤광석
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서강대학교산학협력단
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Abstract

Disclosed is a power generator using a spiral piezoelectric structure, capable of increasing the amount of power generation. The power generator of the present invention comprises: a first piezoelectric structure; a first support to which one end of the first piezoelectric structure is connected; and a second support to which the other end of the first piezoelectric structure is connected.

Description

나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치{electric generator using helical piezoelectric structures}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electric generator using helical piezoelectric structures,
본 발명은 대체로 전기에너지 수확소자에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나선형태의 압전물질을 이용하여 풍력 또는 파력을 이용하여 전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to an electric energy harvesting device, and more particularly, to a power generating device using a spiral piezoelectric structure that generates electrical energy using wind or wave using a spiral piezoelectric material.
본 연구는 미래창조과학부의 재원(과제번호 : 1711035244)으로 정보통신기술진흥센터로부터 지원(연구과제명 : 정보기기용 시스템반도체 핵심 설계 기술 개발 및 인력 양성)을 받아 수행되었습니다.This research was supported by the Information and Communication Technology Promotion Center (Project No.: 1711035244) by the future Creation Science Department (Research title: Development of core semiconductor design technology for information equipment and manpower training).
또한, 본 연구는 미래창조과학부의 재원(과제번호 : 1711039564)으로 한국연구재단으로부터 지원(연구과제명 : 다기능 스마트 섬유 및 이를 이용한 자가 발전 기반의 의복형 센서)을 받아 수행되었습니다.In addition, this study was supported by Korea Foundation for Research and Development (Fund No: 1711039564) by the future creation science department (research title: multifunctional smart fiber and clothes sensor based on self-development using it).
최근에 자원고갈, 지구 온난화, 환경문제 등을 이유로 화석연료나 원자력을 대체할 수 있는 무공해 에너지에 대한 중요성이 부각되고 있다. 이러한 추세에 발맞추어 조력, 파력, 풍력 등을 활용한 전기에너지 생성에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, the importance of pollution-free energy that can replace fossil fuels and nuclear power has been highlighted due to resource depletion, global warming, and environmental problems. In response to these trends, research on the generation of electric energy utilizing tidal force, wave power, wind power, etc. is actively being carried out.
특히, 파랑은 모든 해역에 분포하고 있으므로 가용할 수 있는 에너지원이 풍부하고 설치 가능한 해역이 광범위한 해양 에너지 자원으로서 이를 이용한 파력에너지 활용에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다. 파력에너지의 세계적인 부존량은 약 9 ~ 20 TW로 추정되기 때문에 향후 적절한 기술을 개발할 경우 해양발전 중 발전량이 가장 많은 수력발전에 버금가는 미래의 에너지원이 될 수 있다.In particular, since blue is distributed in all waters, there is a wide range of available energy sources and a wider range of marine energy resources are available. The world's total energy reserves are estimated to be about 9 ~ 20 TW, so if we develop the appropriate technology in the future, it will be the energy source of the future, which is equal to the hydropower generating the greatest amount of power during the marine power generation.
파랑을 이용한 파력발전은 파랑의 운동에너지 또는 위치에너지를 활용하여 터빈을 구동하거나 이를 기계장치의 운동으로 변환하여 전기에너지로 생성하는 방식이다. 파력발전은 작동원리에 따라 가동물체형, 진동수주형, 월파형 등이 있다. 가동물체형의 경우 파랑에너지를 직접 이용하기 때문에 상대적으로 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 종래에 많이 사용되는 가동물체형 파력발전은 파랑에 의하여 부표가 위?아래로 움직일 때 생기는 두 개의 실린더 속 공기의 움직임으로 터빈을 돌려 전기를 생산하는 방식이다.Wave power generation using wave is a method of driving a turbine by utilizing the kinetic energy or potential energy of wave or converting it into motion of a mechanical device to generate electric energy. Wave power generation can be a moving object type, a vibration frequency type, or a wall waveform depending on the operating principle. In the case of a moving object type, the energy efficiency is relatively high because the wave energy is directly used. Conventionally, a moving type wave power generator is a method of generating electricity by turning a turbine by the movement of air in two cylinders generated when buoys move up and down by wave.
본 명세서에서 개시하는 기술은 압전물질을 사용하여 나선형 구조의 부유형태의 가동물체형 발전기의 어레이화를 통해 대면적 확장이 가능하며 에너지 밀도가 높은 전기에너지를 수확할 수 있는 전기에너지 수확소자를 제안한다. 본 명세서에서 개시하는 기술은 파랑을 통한 발전 이외에 풍력이나 조수간만의 차이를 이용한 발전에도 그 범위를 확대할 수 있는 장점을 가진다.The technology disclosed in this specification proposes an electric energy harvesting device capable of expanding a large area through arraying of a moving object type generator of a floating type with a helical structure using a piezoelectric material and harvesting electric energy having a high energy density do. The technique disclosed in this specification has an advantage that the range can be extended to the power generation using the difference between the wind power and the tide difference in addition to the power generation through the blue.
압전소자 및 파력을 이용한 발전장치와 관련된 종래기술로는 대한민국공개특허 KR 10-2011-0080747 “조력 및 파력을 이용한 복합발전장치”, 대한민국등록특허 KR 10-1513202 “압전소자를 이용한 파력발전구조물” 등이 있다.Prior art related to a piezoelectric device and a power generation device using wave power is disclosed in Korean Patent Publication No. KR 10-2011-0080747 entitled " Combined power generation device using tidal force and wave power ", Korea Patent No. KR 10-1513202 " Wave power generation structure using piezoelectric device " .
종래기술 중 전자는 내부에 제1압전소자(24)가 배치되는 제1지지칼럼(22)의 상부에 마련되는 플로우트(26)가 조력에 의하여 이동하는 과정에서 플로우트(26)의 하부에 결합되는 제1가압바(28)가 제1압전소자(24)를 가압하여 전기에너지를 생성하는 발명이다. 또한, 종래기술 중 전자는 제1지지칼럼(22)에 연결되는 베이스프레임(32)에 설치되는 제2지지칼럼(34) 구성을 취하고, 제2지지칼럼(34)의 내부에 제2압전소자(36)를 배치하고 베이스프레임(32)에 형성된 가이드레일(31)을 따라 슬라이딩 이동하는 슬라이더(38)가 파력에 의하여 제2압전소자(36)를 가압하여 전기에너지를 생성하는 발명이다.The electrons of the prior art are coupled to the lower portion of the float 26 in the process of moving by the aid of the float 26 provided on the upper portion of the first supporting column 22 in which the first piezoelectric element 24 is disposed And the first pressing bar 28 presses the first piezoelectric element 24 to generate electric energy. In the prior art, the former takes the configuration of the second supporting column 34 provided in the base frame 32 connected to the first supporting column 22 and the second supporting column 34 in the second supporting column 34, And the slider 38 slidingly moves along the guide rail 31 formed on the base frame 32 presses the second piezoelectric element 36 by the wave force to generate electric energy.
종래기술 중 후자는 가요성 재질을 포함하는 재질에 의하여 형성된 본체(110), 본체(110)에 배치되어 파력에 의한 본체(110)의 구부러짐 동작시, 인장 또는 압축에 의해 물리적 에너지를 전기적 에너지로 변환하도록 하는 압전소자(120)를 통하여 전기에너지를 생성하며, 로프에 대응되는 지지부재(200)는 단순히 본체(110)가 부유되도록 지지하는 역할만을 수행하는 발명이다.The latter of the prior arts includes a body 110 formed of a material containing a flexible material, a body 110 disposed on the body 110, and the body 110 being bent by the force, And the support member 200 corresponding to the rope serves to simply support the body 110 in a floating state.
본 명세서에서 개시하는 기술은 나선형으로 꼬아 스프링 형태로 형성한 압전물질의 양 끝단에 mass와 부표를 달아 형성되는 부표식 가동물체형 파력발전기로 활용할 수 있는 기술로서, 부표와 부표가 해수면에 떠 있도록 지지하는 mass(mass는 발전장치로 구성될 수 있음)를 연결하는 로프를 나선형상의 압전물질로 구성함으로써 조수간만의 차이나 파랑에 의하여 부표가 이동하는 과정에서 신축을 반복하는 로프로부터 전기에너지를 생성한다는 점에서 종래기술들과는 기술 구성 및 과제해결방법에서 차이가 있다.The technique disclosed in this specification is a technique that can be used as a floating wave type movable body type power generator formed by attaching a mass and a buoy to both ends of a piezoelectric material formed into a helical twisted spring shape so that buoys and buoys float at sea level The rope connecting the supporting mass (which may be composed of a power generator) is made of a spiral piezoelectric material so that electric energy is generated from the rope that repeats expansion and contraction in the process of moving the buoy by difference in wave number or wave There is a difference in technology construction and problem solving method from the conventional technologies.
본 명세서에서는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전물질을 포함하는 압전구조체, 압전구조체의 일단이 연결되는 제1지지체 및 압전구조체의 타단이 연결되는 제2구조체를 활용한 전기에너지 수확소자 기술을 제시한다. 본 명세서의 전기에너지 수확소자는 제2구조체가 풍력 또는 파력 등에 기인하는 외력에 의하여 움직임에 따라 변형되는 압전물질을 통하여 전기에너지를 생성하는 전기에너지 수확소자 기술을 제시한다.In this specification, a piezoelectric structure including a piezoelectric material having a spiral shape and generating electric energy by a piezoelectric phenomenon, a first support member to which one end of the piezoelectric structure is connected, and a second structure member to which the other end of the piezoelectric structure is connected, We present the technology of harvesting device. The electric energy harvesting element of the present specification suggests an electric energy harvesting element technology in which a second structure generates electric energy through a piezoelectric material which is deformed by an external force caused by an external force such as wind or wave.
또한, 본 명세서에서는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전물질을 포함하는 복수의 압전구조체들을 서로 병렬로 배치함으로써 풍력 또는 파력에 의하여 변형되는 전기에너지 수확소자의 스프링상수를 제어할 수 있음과 동시에 발전량을 증가시킬 수 있는 기술을 아울러 제시한다.In the present specification, a plurality of piezoelectric structures having a spiral shape and including a piezoelectric material that generates electric energy by a piezoelectric phenomenon are arranged in parallel with each other to control the spring constant of an electric energy harvesting element deformed by wind force or wave force And technologies capable of increasing the generation of electricity at the same time.
일 실시 예에 있어서, 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치가 개시(disclosure)된다. 상기 전기에너지 수확소자는 제1압전구조체, 상기 제1압전구조체의 일단이 연결되는 제1지지체 및 상기 제1압전구조체의 타단이 연결되는 제2지지체를 포함한다. 상기 제1압전구조체는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질, 상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극 및 상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극을 포함한다. 상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결된다. 상기 제2지지체는 외력에 의하여 움직이며, 상기 제1압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.In one embodiment, a generator using a spiral piezoelectric structure is disclosed. The electric energy harvesting device includes a first piezoelectric structure, a first support to which one end of the first piezoelectric structure is connected, and a second support to which the other end of the first piezoelectric structure is connected. The first piezoelectric structure has a spiral shape and includes a first piezoelectric material that generates a first electric energy by a piezoelectric phenomenon, a first electrode that is disposed on one surface of the first piezoelectric material, and a second electrode that is disposed on the other surface of the first piezoelectric material And a second electrode. One end and the other end of the first piezoelectric material are connected to the first support and the second support, respectively. The second support body is moved by an external force, and the first piezoelectric material is deformed according to the movement of the second support body by the external force to generate the first electric energy.
다른 실시 예에 있어서, 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치가 개시된다. 상기 전기에너지 수확소자는 서로 나란히 병렬로 배치되는 복수의 제1압전구조체들, 상기 복수의 제1압전구조체들의 일단이 연결되는 제1지지체 및 상기 복수의 제1압전구조체들의 타단이 연결되는 제2지지체를 포함한다. 상기 제1압전구조체는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질, 상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극, 상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극 중 적어도 어느 한 표면에 배치되는 절연층을 포함한다. 상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결된다. 상기 제2지지체는 외력에 의하여 움직이며, 상기 제1압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.In another embodiment, a power generating device using a spiral piezoelectric structure is disclosed. Wherein the electrical energy harvesting element comprises a plurality of first piezoelectric structures arranged in parallel with each other, a first support to which one end of the plurality of first piezoelectric structures is connected, and a second support to which the other ends of the plurality of first piezoelectric structures are connected, Support. The first piezoelectric structure may include a first piezoelectric material having a spiral shape and generating a first electric energy by a piezoelectric phenomenon, a first electrode disposed on one surface of the first piezoelectric material, and a second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric material A second electrode, and an insulating layer disposed on at least one surface of the first electrode and the second electrode. One end and the other end of the first piezoelectric material are connected to the first support and the second support, respectively. The second support body is moved by an external force, and the first piezoelectric material is deformed according to the movement of the second support body by the external force to generate the first electric energy.
상기 제1압전구조체는 신축성을 가지는 제1탄성코어를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1압전물질은 상기 제1탄성코어에 나선형상으로 배치될 수 있다. 상기 제1탄성코어의 일단 및 타단이 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결됨으로써 상기 제1압전물질의 상기 일단 및 상기 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결될 수 있다. 상기 제1압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되는 상기 제1탄성코어에 의하여 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.The first piezoelectric structure may further include a first elastic core having elasticity. In this case, the first piezoelectric material may be arranged in a spiral shape on the first elastic core. And one end and the other end of the first elastic core are connected to the first and second supports, respectively, so that one end and the other end of the first piezoelectric material can be connected to the first and second supports, respectively. The first piezoelectric material may be deformed by the first elastic core deformed according to the movement of the second support body by the external force to generate the first electric energy.
상기 제2지지체는 상기 제1압전구조체의 상기 타단과 연결되는 판형의 제2압전구조체를 포함할 수 있다. 상기 제2압전구조체는 압전현상에 의하여 제2전기에너지를 생성하는 판형의 제2압전물질, 상기 제2압전물질의 일면에 배치되는 제3전극 및 상기 제2압전물질의 타면에 배치되는 제4전극을 포함할 수 있다. 상기 제2압전구조체는 상기 외력에 의하여 움직이며, 상기 제2압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2압전구조체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제2전기에너지를 생성할 수 있다.The second support may include a second piezoelectric structure connected to the other end of the first piezoelectric structure. Wherein the second piezoelectric structure includes a second piezoelectric material in the form of a plate that generates second electrical energy by piezoelectric development, a third electrode disposed on one surface of the second piezoelectric material, and a fourth electrode disposed on the other surface of the second piezoelectric material, Electrode. The second piezoelectric structure is moved by the external force and the second piezoelectric material is deformed according to the movement of the second piezoelectric structure by the external force to generate the second electric energy.
일례로, 상기 제1지지체는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되며 자기장을 형성하는 자석부, 상기 하우징 내부에 배치되며 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며 상기 자기장 내에 배치되는 코일 및 상기 하우징 내부에 배치되며 일단이 상기 코일의 타측과 연결되며 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 자기장 내에서 이동하는 상기 코일에 의하여 제3전기에너지를 생성할 수 있다.The first support includes a housing, a magnet portion disposed inside the housing and forming a magnetic field, a coil disposed inside the housing and having one side connected to the one end of the first piezoelectric structure and disposed in the magnetic field, And an elastic body disposed inside the housing and having one end connected to the other end of the coil and the other end connected to the inner surface of the housing. In this case, the first support body may be provided with a force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support body, and a restoring force of the elastic body, Can be generated.
상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 일단 및 타단이 각각 상기 코일의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질, 상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극 및 상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The elastic body may include a spiral third piezoelectric structure. Wherein the third piezoelectric structure has a spiral third piezoelectric material having one end and the other end connected to the other side of the coil and the inner surface of the housing and generating fourth electrical energy by piezoelectric development, And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material. Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Lt; / RTI >
다른 예로, 상기 제1지지체는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되며 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며 자기장을 형성하는 자석부, 상기 하우징 내부에 배치되며 상기 자기장 내에 배치되는 코일 및 상기 하우징 내부에 배치되며 일단이 상기 자석부의 타측과 연결되며 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 코일 내에서 이동하는 상기 자석부에 의하여 상기 코일에 유도되는 유도기전력으로부터 제3전기에너지를 생성할 수 있다.As another example, the first support may include a housing, a magnet portion disposed inside the housing, one side of which is connected to the one end of the first piezoelectric structure and forms a magnetic field, a coil disposed in the housing and disposed in the magnetic field, And an elastic body disposed inside the housing and having one end connected to the other side of the magnet portion and the other end connected to the inner surface of the housing. In this case, the first support body is guided to the coil by the force exerted by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support body and the restoring force of the elastic body, The third electrical energy can be generated from the induced electromotive force.
상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 일단 및 타단이 각각 상기 자석부의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질, 상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극 및 상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The elastic body may include a spiral third piezoelectric structure. Wherein the third piezoelectric structure has a helical third piezoelectric material having one end and the other end connected to the other side of the magnet portion and the inner surface of the housing and generating fourth electrical energy by a piezoelectric effect, And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material. Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Lt; / RTI >
또 다른 실시 예에 있어서, 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치가 개시된다. 상기 전기에너지 수확소자는 제1압전구조체, 상기 제1압전구조체의 일단이 연결되는 제1지지체, 상기 제1압전구조체의 타단이 연결되는 제2지지체 및 상기 제1압전구조체를 감싸는 보호부재를 포함한다. 상기 제1압전구조체는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질, 상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극 및 상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극을 포함한다. 상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결된다. 상기 제2지지체는 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치되어 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의하여 움직인다. 상기 제1압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.In another embodiment, a power generating device using a spiral piezoelectric structure is disclosed. The electric energy harvesting device includes a first piezoelectric structure, a first support to which one end of the first piezoelectric structure is connected, a second support to which the other end of the first piezoelectric structure is connected, and a protection member surrounding the first piezoelectric structure do. The first piezoelectric structure has a spiral shape and includes a first piezoelectric material that generates a first electric energy by a piezoelectric phenomenon, a first electrode that is disposed on one surface of the first piezoelectric material, and a second electrode that is disposed on the other surface of the first piezoelectric material And a second electrode. One end and the other end of the first piezoelectric material are connected to the first support and the second support, respectively. The second support body is installed so as to float on the surface of the liquid (hereinafter referred to as " water surface ") and moves by the up and down or left and right movement of the water surface. The first piezoelectric material is deformed in accordance with the movement of the second support body due to the vertical movement or the lateral movement of the water surface to generate the first electric energy.
또 다른 실시 예에 있어서, 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치가 개시된다. 상기 전기에너지 수확소자는 서로 나란히 병렬로 배치되는 복수의 제1압전구조체들, 상기 복수의 제1압전구조체들의 일단이 연결되는 제1지지체, 상기 복수의 제1압전구조체들의 타단이 연결되는 제2지지체 및 상기 제1압전구조체를 감싸는 보호부재를 포함한다. 상기 제1압전구조체는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질, 상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극, 상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극 중 적어도 어느 한 표면에 배치되는 절연층을 포함한다. 상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결된다. 상기 제2지지체는 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치되어 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의하여 움직인다. 상기 제1압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.In another embodiment, a power generating device using a spiral piezoelectric structure is disclosed. Wherein the electrical energy harvesting element comprises a plurality of first piezoelectric structures arranged in parallel with each other, a first support to which one end of the plurality of first piezoelectric structures is connected, a second support to which one end of the plurality of first piezoelectric structures is connected, And a protective member surrounding the first piezoelectric structure. The first piezoelectric structure may include a first piezoelectric material having a spiral shape and generating a first electric energy by a piezoelectric phenomenon, a first electrode disposed on one surface of the first piezoelectric material, and a second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric material A second electrode, and an insulating layer disposed on at least one surface of the first electrode and the second electrode. One end and the other end of the first piezoelectric material are connected to the first support and the second support, respectively. The second support body is installed so as to float on the surface of the liquid (hereinafter referred to as " water surface ") and moves by the up and down or left and right movement of the water surface. The first piezoelectric material is deformed in accordance with the movement of the second support body due to the vertical movement or the lateral movement of the water surface to generate the first electric energy.
상기 제1압전구조체는 신축성을 가지는 제1탄성코어를 더 포함할 수 있다. 상기 제1압전물질은 상기 제1탄성코어에 나선형상으로 배치될 수 있다. 상기 제1탄성코어의 일단 및 타단이 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결됨으로써 상기 제1압전물질의 상기 일단 및 상기 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결될 수 있다. 상기 제1압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되는 상기 제1탄성코어에 의하여 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.The first piezoelectric structure may further include a first elastic core having elasticity. The first piezoelectric material may be arranged in a spiral shape on the first elastic core. And one end and the other end of the first elastic core are connected to the first and second supports, respectively, so that one end and the other end of the first piezoelectric material can be connected to the first and second supports, respectively. The first piezoelectric material may be deformed by the first elastic core deformed according to the movement of the second support body due to the vertical movement or the lateral movement of the water surface to generate the first electrical energy.
상기 제2지지체는 상기 제1압전구조체의 상기 타단과 연결되는 판형의 제2압전구조체를 포함할 수 있다. 상기 제2압전구조체는 압전현상에 의하여 제2전기에너지를 생성하는 판형의 제2압전물질, 상기 제2압전물질의 일면에 배치되는 제3전극 및 상기 제2압전물질의 타면에 배치되는 제4전극을 포함할 수 있다. 상기 제2압전구조체는 상기 외력에 의하여 움직이며, 상기 제2압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2압전구조체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제2전기에너지를 생성할 수 있다.The second support may include a second piezoelectric structure connected to the other end of the first piezoelectric structure. Wherein the second piezoelectric structure includes a second piezoelectric material in the form of a plate that generates second electrical energy by piezoelectric development, a third electrode disposed on one surface of the second piezoelectric material, and a fourth electrode disposed on the other surface of the second piezoelectric material, Electrode. The second piezoelectric structure is moved by the external force and the second piezoelectric material is deformed in accordance with the movement of the second piezoelectric structure due to the vertical movement or the lateral movement of the water surface to generate the second electric energy .
일례로, 상기 제1지지체는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되며 자기장을 형성하는 자석부, 상기 하우징 내부에 배치되며 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며 상기 자기장 내에 배치되는 코일 및 상기 하우징 내부에 배치되며 일단이 상기 코일의 타측과 연결되며 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함할 수 있다. 상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 자기장 내에서 이동하는 상기 코일에 의하여 제3전기에너지를 생성할 수 있다.The first support includes a housing, a magnet portion disposed inside the housing and forming a magnetic field, a coil disposed inside the housing and having one side connected to the one end of the first piezoelectric structure and disposed in the magnetic field, And an elastic body disposed inside the housing and having one end connected to the other end of the coil and the other end connected to the inner surface of the housing. The first support body may generate third electric energy by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support body and the coil moving in the magnetic field due to the restoring force of the elastic body have.
상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 일단 및 타단이 각각 상기 코일의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질, 상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극 및 상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The elastic body may include a spiral third piezoelectric structure. Wherein the third piezoelectric structure has a spiral third piezoelectric material having one end and the other end connected to the other side of the coil and the inner surface of the housing and generating fourth electrical energy by piezoelectric development, And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material. Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Lt; / RTI >
다른 예로, 상기 제1지지체는 하우징, 상기 하우징 내부에 배치되며 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며 자기장을 형성하는 자석부, 상기 하우징 내부에 배치되며 상기 자기장 내에 배치되는 코일 및 상기 하우징 내부에 배치되며 일단이 상기 자석부의 타측과 연결되며 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함할 수 있다. 상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 코일 내에서 이동하는 상기 자석부에 의하여 상기 코일에 유도되는 유도기전력으로부터 제3전기에너지를 생성할 수 있다.As another example, the first support may include a housing, a magnet portion disposed inside the housing, one side of which is connected to the one end of the first piezoelectric structure and forms a magnetic field, a coil disposed in the housing and disposed in the magnetic field, And an elastic body disposed inside the housing and having one end connected to the other side of the magnet portion and the other end connected to the inner surface of the housing. Wherein the first support body includes a first piezoelectric body, a first piezoelectric body, and a second piezoelectric body, wherein the first support body includes a first piezoelectric body that moves in accordance with the movement of the second support body, To generate the third electrical energy.
상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 일단 및 타단이 각각 상기 자석부의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질, 상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극 및 상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The elastic body may include a spiral third piezoelectric structure. Wherein the third piezoelectric structure has a helical third piezoelectric material having one end and the other end connected to the other side of the magnet portion and the inner surface of the housing and generating fourth electrical energy by a piezoelectric effect, And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material. Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Lt; / RTI >
한편, 상기 제2지지체는 상기 액체보다 밀도가 낮아 상기 수면에서 떠 다닐 수 있는 부양체를 포함할 수 있다.Meanwhile, the second support body may include a floating body which is denser than the liquid and can float on the water surface.
본 명세서에서 개시하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전물질을 포함하는 압전구조체, 압전구조체의 일단이 연결되는 제1지지체 및 압전구조체의 타단이 연결되는 제2구조체를 활용한 전기에너지 수확소자 기술을 제시한다. 이를 통하여 본 명세서의 전기에너지 수확소자는 제2구조체가 풍력 또는 파력 등에 기인하는 외력에 의하여 움직임에 따라 변형되는 압전물질을 통하여 전기에너지를 생성할 수 있다.The power generating device using the spiral-shaped piezoelectric structure disclosed in this specification has a spiral shape and includes a piezoelectric structure including a piezoelectric material that generates electric energy by a piezoelectric phenomenon, a first support to which one end of the piezoelectric structure is connected, And a second structure to which the other end is connected. As a result, the electric energy harvesting device of the present invention can generate electric energy through the piezoelectric material that is deformed by the second structure due to an external force due to wind or wave or the like.
또한, 본 명세서에서는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전물질을 포함하는 복수의 압전구조체들을 서로 병렬로 배치함으로써 풍력 또는 파력에 의하여 변형되는 전기에너지 수확소자의 스프링상수를 제어할 수 있음과 동시에 발전량을 증가시킬 수 있는 기술을 아울러 제시한다.In the present specification, a plurality of piezoelectric structures having a spiral shape and including a piezoelectric material that generates electric energy by a piezoelectric phenomenon are arranged in parallel with each other to control the spring constant of an electric energy harvesting element deformed by wind force or wave force And technologies capable of increasing the generation of electricity at the same time.
또한, 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자는 제1지지체를 통하여 전자기유도 방식으로 전기에너지를 생산할 수 있어 에너지 생산의 효율성을 높일 수 있다.In addition, the electric energy harvesting device disclosed in the present specification can produce electric energy through an electromagnetic induction manner through the first support, thereby increasing energy production efficiency.
또한, 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자는 제1지지체를 구성하는 탄성체를 나선형상의 압전물질로 구성함으로써 추가적인 전기에너지를 더 생산할 수 있다.Further, the electric energy harvesting element disclosed in this specification can further produce additional electric energy by constituting the elastic body constituting the first support with a spiral piezoelectric substance.
또한, 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자는 판형의 압전구조체를 포함한 제2지지체를 활용함으로써 추가적인 전기에너지를 더 생산할 수 있다.Further, the electric energy harvesting element disclosed in this specification can further produce additional electric energy by utilizing a second support including a plate-like piezoelectric structure.
전술한 내용은 이후 보다 자세하게 기술되는 사항에 대해 간략화된 형태로 선택적인 개념만을 제공한다. 본 내용은 특허 청구 범위의 주요 특징 또는 필수적 특징을 한정하거나, 특허청구범위의 범위를 제한할 의도로 제공되는 것은 아니다.The foregoing provides only a selective concept in a simplified form as to what is described in more detail hereinafter. The present disclosure is not intended to limit the scope of the claims or limit the scope of essential features or essential features of the claims.
도 1은 본 명세서에서 개시하는 압전구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 명세서에서 개시하는 제1구조체 및 제2구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자가 풍력을 활용하여 발전하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자가 파력을 활용하여 발전하는 모습을 보여주는 도면이다.
1 is a view for explaining a piezoelectric structure disclosed in this specification.
2 is a view for explaining the first structure and the second structure disclosed in this specification;
FIG. 3 is a view showing an electric energy harvesting device disclosed in this specification using wind power. FIG.
FIG. 4 is a view showing an electric energy harvesting device disclosed in the present specification as it develops utilizing a wave.
이하, 본 명세서에 개시된 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고 자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 상술하는 예시적인 실시 예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시 예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개시의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성2, 결합, 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되어지며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.Hereinafter, embodiments disclosed in this specification will be described in detail with reference to the drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements, unless the context clearly indicates otherwise. The exemplary embodiments described above in the detailed description, the drawings, and the claims are not intended to be limiting, and other embodiments may be utilized, and other variations are possible without departing from the spirit or scope of the disclosed technology. Those skilled in the art will appreciate that the components of the present disclosure, that is, the components generally described herein and illustrated in the figures, can be arranged, configured, combined, or configured in a variety of different configurations, all of which are explicitly contemplated, It will be readily understood that the invention forms part of the disclosure. In the drawings, the width, length, thickness or shape of an element, etc. may be exaggerated in order to clearly illustrate the various layers (or films), regions and shapes.
일 구성요소가 다른 구성요소에 "배치"라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.When a component is referred to as being "positioned" to another component, it may include a case where the component is directly disposed on the other component as well as a case where an additional component is interposed therebetween.
일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.When a component is referred to as a "connection" with another component, the component may include a case where an additional component is interposed therebetween as well as directly connected to the other component.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The description of the disclosed technique is merely an example for structural or functional explanation and the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the rights of the disclosed technology should be understood to include equivalents capable of realizing the technical ideas.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that the singular " include " or " have " are to be construed as including the stated feature, number, step, operation, It is to be understood that the combination is intended to specify that it is present and not to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
여기서 사용된 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석 될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the disclosed technology belongs, unless otherwise defined. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with meaning in the context of the relevant art and can not be construed as having ideal or overly formal meaning unless expressly defined in the present application.
도 1은 본 명세서에서 개시하는 압전구조체를 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 (a) 내지 (d)는 각각 전기에너지 수확소자, 압전구조체, AA’선에 따른 압전구조체의 단면도 및 복수의 압전구조체들을 보여주는 도면이다. 도 2는 본 명세서에서 개시하는 제1구조체 및 제2구조체를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a) 내지 (c)는 각각 파력발전 중에 있는 전기에너지 수확소자, 제2지지체의 발전모습 및 제1지지체의 발전모습을 보여주는 도면이다. 도 3은 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자가 풍력을 활용하여 발전하는 모습을 보여주는 도면이다. 도 4는 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자가 파력을 활용하여 발전하는 모습을 보여주는 도면이다.1 is a view for explaining a piezoelectric structure disclosed in this specification. 1 (a) to 1 (d) are views showing a piezoelectric structure according to an electric energy harvesting element, a piezoelectric structure, a AA 'line, and a plurality of piezoelectric structures, respectively. 2 is a view for explaining the first structure and the second structure disclosed in this specification; Figs. 2 (a) to 2 (c) are diagrams showing electric power harvesting elements in a wave power generation, a development state of a second support body, and a development state of a first support body, respectively. FIG. 3 is a view showing an electric energy harvesting device disclosed in this specification using wind power. FIG. FIG. 4 is a view showing an electric energy harvesting device disclosed in the present specification as it develops utilizing a wave.
이하 도면을 참조하여 일 실시 예에 따른 본 명세서에서 개시하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치(100)를 설명하기로 한다.Hereinafter, a power generation apparatus 100 using a spiral piezoelectric structure disclosed in this specification according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
일 실시 예에 따른 전기에너지 수확소자(100)는, 도 1의 (a) 내지 (c) 및 도 2에 예로서 도시한 바와 같이, 제1압전구조체(110), 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로(optionally) 절연층(140)을 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 제1탄성코어(150)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 보호부재(160)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 부양체(132d)를 더 포함할 수 있다.The electric energy harvesting device 100 according to one embodiment is constituted by the first piezoelectric structure 110, the first support 120 and the second piezoelectric structure 110, as shown in Figs. 1 (a) to 1 (c) And a second support body (130). In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may further optionally include an insulating layer 140. In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further comprise a first resilient core (150). In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further include a protective member 160. [ In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further include a float 132d.
도 1에 예로서 도시한 바와 같이, 제1압전구조체(110)는 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)을 포함한다. 제1압전물질(112)은 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성한다. 몇몇 다른 실시 예에 있어서, 제1압전구조체(110)는 신축성을 가지는 제1탄성코어(150)를 더 포함할 수 있다.1, the first piezoelectric structure 110 includes a first piezoelectric material 112, a first electrode 114, and a second electrode 116. As shown in FIG. The first piezoelectric material 112 has a spiral shape and generates a first electric energy by a piezoelectric phenomenon. In some other embodiments, the first piezoelectric structure 110 may further include a first elastic core 150 having elasticity.
제1지지체(120)에는 제1압전구조체(110)의 일단이 연결된다.One end of the first piezoelectric structure 110 is connected to the first support 120.
제2지지체(130)에는 제1압전구조체(110)의 타단이 연결된다. The other end of the first piezoelectric structure 110 is connected to the second support 130.
제1압전구조체(110)는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질(112), 제1압전물질(112)의 일면에 배치되는 제1전극(114) 및 제1압전물질(112)의 타면에 배치되는 제2전극(116)을 포함한다.The first piezoelectric structure 110 includes a first piezoelectric material 112 having a spiral shape and generating first electrical energy by piezoelectric development, a first electrode 114 disposed on one surface of the first piezoelectric material 112, And a second electrode 116 disposed on the other surface of the first piezoelectric material 112.
제1압전물질(112)의 일단 및 타단은 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결된다. 제2지지체(130)는 외력에 의하여 움직이며, 제1압전물질(112)은 상기 외력에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.One end and the other end of the first piezoelectric material 112 are connected to the first and second supports 120 and 130, respectively. The second support body 130 is moved by an external force and the first piezoelectric material 112 is deformed in accordance with the movement of the second support body 130 by the external force to generate the first electric energy.
일례로, 도면에 도시한 바와 달리, 제1압전구조체(110)는 나선형상의 제1압전물질(112)의 일단 및 타단이 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결됨으로써 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결될 수 있다. 이 경우, 제1탄성코어(150)는 생략될 수 있다. 나선형상의 제1압전물질(112)은 탄성체의 기능을 수행할 수 있다. 나선의 피치 간격, 나선의 단면적, 제1압전물질(112)의 소재를 선택함으로써 제1압전물질(112)가 제공하는 스프링 상수를 조절할 수 있다.For example, in the first piezoelectric structure 110, one end and the other end of the spiral first piezoelectric material 112 are connected to the first and second supports 120 and 130, respectively, 1 support 120 and the second support 130. In this case, In this case, the first elastic core 150 may be omitted. The spiral first piezoelectric material 112 may function as an elastic body. The spring constant provided by the first piezoelectric material 112 can be adjusted by selecting the pitch interval of the helix, the cross-sectional area of the helix, and the material of the first piezoelectric material 112.
다른 예로, 제1압전구조체(110)가 제1탄성코어(150)를 포함하는 경우, 제1압전구조체(110)는 제1탄성코어(150)의 일단 및 타단이 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결됨으로써 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결될 수 있다. 이 경우, 제1압전물질(112)은 제1탄성코어(150)에 나선형상으로 배치될 수 있다. 나선형상의 제1압전물질(112)은 제1탄성코어(150)와 함께 탄성체의 기능을 수행할 수 있다. 제1탄성코어(150)로는 신축성을 가지는 합성수지, 천연고무 등으로 제작될 수 있으며, 솔리드(solid) 형상, 속이 빈 관형, 코일 형상 등 신축성을 제공하는 다양한 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1압전물질(112)은 상기 외력에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형되는 제1탄성코어(150)에 의하여 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.The first piezoelectric structure 110 may have a structure in which one end and the other end of the first elastic core 150 are connected to the first support 120, And the second support body 130 to be connected to the first support body 120 and the second support body 130. In this case, the first piezoelectric material 112 may be spirally arranged on the first elastic core 150. The first piezoelectric material 112 in the form of a spiral can perform the function of an elastic body together with the first elastic core 150. The first elastic core 150 may be made of a synthetic resin having elasticity, natural rubber, or the like, and may have various shapes such as a solid shape, a hollow tube shape, and a coil shape to provide elasticity. In this case, the first piezoelectric material 112 may be deformed by the first elastic core 150 deformed in accordance with the movement of the second support body 130 by the external force to generate the first electric energy.
제1압전물질(112)로는 일반적으로 사용되는 압전물질(piezoelectric material)이 사용될 수 있다. 압전물질은 기계적인 변형에 의하여 전하의 분극 현상이 생성되거나, 반대로 전기장에 의하여 기계적인 변형이 생기는 물질을 말한다. 기계적인 변형에 의하여 전하의 분극 현상이 생성되거나, 반대로 전기장에 의하여 기계적인 변형이 생기는 현상을 압전 효과라고 한다. 즉, 압전 효과가 발생하는 물질이 압전물질이다. 일례로, Z축 방향의 극성(polarization)을 가지는 압전물질이 xy평면 상에 배치되고, Z축 방향으로 작용하는 힘에 의하여 압전물질의 길이가 신장되면, 압전물질의 상부와 하부에 각각 음의 전하와 양의 전하가 유도되는 전하의 분극현상이 나타난다. 또한, 압전물질이 Z축 방향으로 작용하는 외력에 의하여 길이가 압축되면 압전물질의 상부와 하부에는 각각 양의 전하와 음의 전하가 유도되는 전하의 분극현상이 나타난다. 즉, 압전물질에 인장과 압축이 반복적으로 가해지는 경우 압전물질에 발생되는 전하의 분극 현상은 극성이 반복적으로 바뀌게 된다. 반복적인 인장과 압축을 통해 압전물질은 교류 전기 신호를 생성할 수 있다.As the first piezoelectric material 112, a generally used piezoelectric material may be used. Piezoelectric material refers to a material in which the polarization of electric charge is generated by mechanical deformation or, on the other hand, mechanical deformation is caused by an electric field. Piezoelectric effect is the phenomenon that the polarization of charge is generated by mechanical deformation or, conversely, the mechanical deformation occurs by electric field. That is, the material from which the piezoelectric effect is generated is a piezoelectric material. For example, when the piezoelectric material having the polarization in the Z axis direction is disposed on the xy plane and the length of the piezoelectric material is elongated by the force acting in the Z axis direction, Charge and polarization of charge induced by positive charge appear. In addition, when the length of the piezoelectric material is compressed by an external force acting in the Z-axis direction, a polarization phenomenon of positive and negative charges is induced in the upper and lower portions of the piezoelectric material, respectively. That is, when the piezoelectric material is repeatedly subjected to tension and compression, the polarization of the electric charge generated in the piezoelectric material is repeatedly changed in polarity. With repeated tension and compression, the piezoelectric material can generate alternating electrical signals.
한편, 제1탄성코어(150)와 같은 길이의 신장과 압축이 반복되는 물체의 표면에 압전물질을 배치하는 경우에 제1탄성코어(150)의 길이 변화, 뒤틀림 등에 따라 제1탄성코어(150)의 표면에 배치된 압전물질은 기계적 변형을 겪을 수 있다. 기계적 변형에 의하여 압전물질에는 전하의 분극 현상을 발생될 수 있다. 다시 말하면, 제1탄성코어(150)의 표면에 압전물질을 배치하고 제1탄성코어(150)를 반복하여 신장, 압축, 뒤트는 경우, 제1탄성코어(150)의 표면에 배치된 압전물질은 인장과 압축을 반복적으로 경험하게 된다. 압전물질에 인장과 압축이 반복적으로 가해지는 경우 압전물질에 발생되는 전하의 분극 현상은 극성이 반복적으로 바뀌게 된다. 반복적인 인장과 압축을 통해 압전물질은 교류 전기 신호를 생성할 수 있다.On the other hand, when the piezoelectric material is disposed on the surface of an object having the same length as the first elastic core 150 and repeatedly stretched and compressed, the first elastic core 150 ) May experience mechanical deformation. Mechanical deformation can cause polarization of charge in the piezoelectric material. In other words, when the piezoelectric material is disposed on the surface of the first elastic core 150 and the first elastic core 150 is repeatedly stretched, compressed and twisted, the piezoelectric material 150 disposed on the surface of the first elastic core 150 Will experience tension and compression repeatedly. When the piezoelectric material is repeatedly subjected to tension and compression, the polarization of the electric charge generated in the piezoelectric material is repeatedly changed in polarity. With repeated tension and compression, the piezoelectric material can generate alternating electrical signals.
압전물질로는 다양한 종류의 재료가 사용될 수 있다. 예로서, 압전물질로는 PVDF(polyvinylidene fluoride), PZT(lead zirconate titanate) 등이 사용될 수 있다. 한편, 압전물질은 예로서 압전물질 단독으로부터 얻어지는 압전물질, 압전물질 단독으로부터 얻어지는 섬유 형상의 압전물질, 압전물질이 코팅된 섬유 및 이들의 조합 중에서 선택되는 적어도 어느 하나의 형태를 취할 수 있다. 도면에는 압전물질로서 압전물질 단독으로부터 얻어지는 나선형태의 압전물질이 예로서 표현되어 있다. 다른 예로서, 도면에 도시된 바와 달리, 압전물질로서 압전물질, 압전물질이 코팅된 일반적인 섬유 또는 압전물질 단독으로부터 얻어지는 나선형상의 압전물질과 압전물질이 코팅된 일반적인 섬유가 조합된 나선형상의 압전물질이 사용될 수도 있다.As the piezoelectric material, various kinds of materials can be used. Examples of the piezoelectric material include polyvinylidene fluoride (PVDF), lead zirconate titanate (PZT), and the like. On the other hand, the piezoelectric material may take, for example, at least any one selected from a piezoelectric material obtained from a piezoelectric material alone, a piezoelectric material obtained from a piezoelectric material alone, a fiber coated with a piezoelectric material, and combinations thereof. In the figure, a spiral piezoelectric material obtained from a piezoelectric material alone as a piezoelectric material is shown as an example. As another example, a spiral piezoelectric material in which a piezoelectric material as a piezoelectric material, a general fiber coated with a piezoelectric material, or a spiral piezoelectric material obtained from a piezoelectric material alone and a general fiber coated with a piezoelectric material are combined .
제1전극(114)은 제1압전물질(112)의 일면에 배치된다. 제2전극(116)은 제1압전물질(112)의 타면에 배치된다. 제1압전물질(112)의 일단 및 타단은 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결된다. 제2지지체(130)는 외력에 의하여 움직이며, 제1압전물질(112)은 상기 외력에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.The first electrode (114) is disposed on one surface of the first piezoelectric material (112). The second electrode 116 is disposed on the other surface of the first piezoelectric material 112. One end and the other end of the first piezoelectric material 112 are connected to the first and second supports 120 and 130, respectively. The second support body 130 is moved by an external force and the first piezoelectric material 112 is deformed in accordance with the movement of the second support body 130 by the external force to generate the first electric energy.
제1전극(114)과 제2전극(116)은 외력에 의한 제1압전물질(112)의 변형에 의한 변형으로부터 제1압전물질(112)에 의해 생성되는 상기 제1전기에너지를 외부회로(미도시)에 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 일례로, 제1전극(114)과 제2전극(116)은 제1압전물질(112)에 의해 생성되는 상기 제1전기에너지를 저장회로(미도시)에 제공할 수 있다. 제1전극(114) 및 제2전극(116)으로서 다양한 전도성 재료가 사용될 수 있다. 상기 전도성 재료는 예로서 금속, 전도성 폴리머 등일 수 있다. 제1전극(114)과 제2전극(116)은 제1압전물질(112)에 의해 생성되는 상기 제1전기에너지를 상기 외부회로에 제공할 수 있는 한 다양한 형태로 제1압전물질(112) 표면에 배치될 수 있다.The first electrode 114 and the second electrode 116 are connected to an external circuit (not shown) through the first electric energy generated by the first piezoelectric material 112 from deformation due to deformation of the first piezoelectric material 112 due to an external force (Not shown). For example, the first electrode 114 and the second electrode 116 may provide the first electrical energy generated by the first piezoelectric material 112 to a storage circuit (not shown). As the first electrode 114 and the second electrode 116, various conductive materials may be used. The conductive material may be, for example, a metal, a conductive polymer, or the like. The first electrode 114 and the second electrode 116 are formed of a first piezoelectric material 112 in various forms as long as they can provide the first electric energy generated by the first piezoelectric material 112 to the external circuit. Can be placed on the surface.
상기 저장회로는 예로서 제1압전물질(112)에 의하여 생성되는 전류를 수신하는 적어도 하나의 다이오드(미도시) 및 상기 다이오드로부터 출력되는 전류를 저장하는 적어도 하나의 충전기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 다이오드는 제1압전물질(112)이 생성하는 상기 교류 전기 신호를 정류하여 상기 충전기에 제공하며, 상기 충전기는 정류된 전기 신호로부터 전기에너지를 저장할 수 있다. 다른 예로, 전기에너지를 이용하는 무선 센서 네트워크 등과 같은 회로에서 교류 전기 신호를 직접 이용하는 경우에는 상기 충전기는 생략될 수 있다.The storage circuit may include, for example, at least one diode (not shown) for receiving a current generated by the first piezoelectric material 112 and at least one charger (not shown) for storing the current output from the diode . The diode rectifies the AC electrical signal generated by the first piezoelectric material 112 and provides it to the charger, which can store electrical energy from the rectified electrical signal. As another example, if the AC electric signal is directly used in a circuit such as a wireless sensor network using electric energy, the charger may be omitted.
도 2 및 도 3에 예로서 도시한 바와 같이, 제1지지체(120)와 제2지지체(130) 사이에 제1압전물질(112)을 포함하는 제1압전구조체(110)를 배치할 경우, 제1지지체(120)와 제2지지체(130) 사이에 배치된 제1압전물질(112)은 외력에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형될 수 있다. 이 과정에서 제1압전물질(112)은 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.When the first piezoelectric structure 110 including the first piezoelectric material 112 is disposed between the first and second supports 120 and 130 as shown in FIGS. 2 and 3 as an example, The first piezoelectric material 112 disposed between the first and second supporting bodies 120 and 130 may be deformed according to the movement of the second supporting body 130 due to an external force. In this process, the first piezoelectric material 112 may generate the first electric energy.
도면에 예로서 도시한 바와 같이, 상기 외력에 의하여 제2지지체(130)가 움직일 경우 제1압전물질(112)의 일측 및 일측에 대향하는 타측은 각각 압축력 및 인장력을 받게 된다. 이는 제1압전물질(112)의 체적이 일정하다는 점에 기인한다. 즉, 상기 외력에 의하여 제2지지체(130)가 움직일 경우 제1압전물질(112)의 일측과 타측에는 압축력과 인장력이 가해진다. 제2지지체(130)는 상기 외력에 의하여 상하 또는 좌우로 반복하여 움직이게 되며, 이 과정에서 제1압전물질(112)의 일측과 타측에는 반복적으로 인장력 및 압축력이 번갈아 가며 발생하게 된다. 이를 통하여 제1압전물질(112)은 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.As shown in the figure, when the second support body 130 moves by the external force, one side of the first piezoelectric material 112 and the other side opposite to the first side receive the compressive force and the tensile force, respectively. This is due to the fact that the volume of the first piezoelectric material 112 is constant. That is, when the second support body 130 moves due to the external force, a compressive force and a tensile force are applied to one side and the other side of the first piezoelectric material 112. The second support body 130 is repeatedly moved vertically or horizontally by the external force. In this process, a tensile force and a compressive force alternately occur on one side and the other side of the first piezoelectric material 112 repeatedly. So that the first piezoelectric material 112 can generate the first electric energy.
한편, 도 2에 예로서 도시한 바와 같이, 전기에너지 수확소자(100)는 제1지지체(120)가 액체 아래에 배치되고, 제2지지체(130)는 상기 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 제2지지체(130)에는 부양체(132d)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제2지지체(130)에 인가되는 상기 외력은 상기 수면에서 발생하는 파랑(20)에 의한 파력 또는 상기 수면의 조수간만의 차이에 기인하는 힘의 형태일 수 있다. 조수간만의 차이에 기인하는 힘은 상기 수면이 높아지고 낮아지는 경우에 따른 부양체(132d)에 의하여 야기되는 제2지지체(130)의 위치에너지가 운동에너지로 변화하는 과정에서 유래할 수 있다.On the other hand, as shown in the example of FIG. 2, the electric energy harvesting element 100 is arranged such that the first support body 120 is disposed under the liquid, and the second support body 130 is disposed on the surface- As shown in Fig. To this end, the second support body 130 may be provided with a floating body 132d. In this case, the external force applied to the second support member 130 may be in the form of a force due to the difference between the wave power generated by the wave 20 or the tide of the water surface. The force due to the difference in the tidal range can be derived from a process in which the potential energy of the second support body 130 caused by the lifting body 132d due to the increase or decrease in the water level is changed into kinetic energy.
다른 한편, 도 3에 예로서 도시한 바와 같이, 전기에너지 수확소자(100)는 제1지지체(120)가 구조물(support)에 고정 배치되고, 제2지지체(130)는 상기 구조물 아래에 매달려 있도록 설치될 수 있다. 이 경우, 제2지지체(130)에 인가되는 상기 외력은 전기에너지 수확소자(100)이 배치되는 공간에서 이동하는 공기에 흐름인 바람(10)에 의한 풍력일 수 있다.3, the electric energy harvesting element 100 is configured such that the first support body 120 is fixedly disposed on a support and the second support body 130 is suspended below the structure. Can be installed. In this case, the external force applied to the second support body 130 may be a wind force due to the wind 10 flowing in the air moving in the space where the electric energy harvesting element 100 is disposed.
제1지지체(120)는 하우징(122), 자석부(124), 코일(126) 및 탄성체(128)를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 제1지지체(120)는 스토퍼(stopper)를 더 포함할 수 있다. 제1지지체(120)는 제1압전구조체(110)가 외력에 의하여 날려가거나 떠내려가지 아니하도록 붙잡아 주는 기능을 수행할 수 있다.The first support 120 may include a housing 122, a magnet portion 124, a coil 126, and an elastic body 128. In another embodiment, the first support 120 may further include a stopper. The first support 120 may perform a function of holding the first piezoelectric structure 110 so that the first piezoelectric structure 110 is not blown away or floated by an external force.
일례로, 도 2의 (c)에 예로서 도시한 바와 같이, 하우징(122) 내부에는 자석부(124), 코일(126), 탄성체(128) 및 스토퍼(stopper)가 배치될 수도 있다.For example, a magnet portion 124, a coil 126, an elastic body 128, and a stopper may be disposed inside the housing 122, as shown in FIG. 2 (c).
하우징(122)은 하우징(122) 내부에 배치되는 자석부(124), 코일(126), 탄성체(128) 및 스토퍼를 외부환경으로부터 격리하는 기능을 수행할 수 있다. 이들을 외부환경으로부터 격리할 수 있는 한 하우징(122)의 소재로는 합성수지, 금속재, 유리재, 자기재 등 다양한 소재가 사용될 수 있다. 하우징(122)의 일면에는 하우징(122)의 내부와 외부를 관통하여 제1압전구조체(110)가 유입되어 이동할 수 있는 채널(channel)이 형성될 수 있다. 채널은 외부의 유체가 하우징(122)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여 씰링될 수 있다. The housing 122 may function to isolate the magnet portion 124, the coil 126, the elastic body 128, and the stopper disposed inside the housing 122 from the external environment. As the material of the housing 122, various materials such as synthetic resin, metal material, glass material, and magnetic material can be used as long as they can isolate them from the external environment. A channel through which the first piezoelectric structure 110 flows may be formed on one side of the housing 122 through the inside and the outside of the housing 122. The channel may be sealed to prevent external fluid from entering the interior of the housing 122.
자석부(124)는 하우징(122) 내부에 배치되며, 자기장을 형성한다. 자석부(124)로는 영구자석, 전자석 및 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있다.The magnet portion 124 is disposed inside the housing 122 and forms a magnetic field. As the magnet portion 124, any one selected from a permanent magnet, an electromagnet, and a combination thereof may be used.
코일(126)은 하우징(122) 내부에 배치되며, 일측이 제1압전구조체(110)의 상기 일단과 연결되며, 자석부(124)가 형성하는 상기 자기장 내에 배치될 수 있다. 도면에는 스토퍼를 통하여 코일(126)의 상기 일측이 제1압전구조체(110)의 상기 일단과 연결되는 코일(126)이 예로서 표현되어 있다. 스토퍼가 생략될 경우, 도면에 도시한 바와 달리, 코일(126)의 상기 일측은 제1압전구조체(110)의 상기 일단과 직접 연결될 수도 있다.The coil 126 is disposed inside the housing 122 and has one side connected to the one end of the first piezoelectric structure 110 and disposed in the magnetic field formed by the magnet portion 124. In the figure, a coil 126 is illustrated in which one side of the coil 126 is connected to the one end of the first piezoelectric structure 110 through a stopper. When the stopper is omitted, the one side of the coil 126 may be directly connected to the one end of the first piezoelectric structure 110, unlike the one shown in the drawing.
한편, 코일(126)은 보빈(미도시)에 감겨서 제공될 수 있다. 보빈은 전선을 감아 코일을 만드는 원형이나 다각형의 틀을 말한다. 이 경우, 코일(126)은 상기 보빈의 일측이 스토퍼 또는 제1압전구조체(110)의 일단과 연결되고, 상기 보빈의 타측이 탄성체(128)의 일단과 연결되는 방식으로 하우징(122) 내부에 배치될 수 있다.Meanwhile, the coil 126 may be provided by being wound around a bobbin (not shown). A bobbin refers to a circular or polygonal frame that winds a wire to form a coil. In this case, the coil 126 is connected to one end of the bobbin with a stopper or one end of the first piezoelectric structure 110, and the other side of the bobbin is connected with one end of the elastic body 128, .
탄성체(128)는 하우징(122) 내부에 배치되며, 일단이 코일(126)의 타측과 연결되며, 타단이 하우징(122)의 내면과 연결될 수 있다.The elastic body 128 is disposed inside the housing 122 and has one end connected to the other end of the coil 126 and the other end connected to the inner surface of the housing 122.
스토퍼는 도면에 도시한 바와 같이, 제1압전구조체(110)와 코일(126) 사이에 배치될 수 있다. 외력에 의하여 야기되는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 가해지는 힘은 상기 스토퍼를 통하여 코일(126)에 전달될 수 있다. 다르게는, 도면에 도시된 바와 달리, 스토퍼는 생략될 수 있으며, 이 경우 외력에 의하여 야기되는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 가해지는 힘은 코일(126)에 직접 전달될 수 있다.The stopper may be disposed between the first piezoelectric structure 110 and the coil 126, as shown in the figure. A force applied to the first piezoelectric structure 110 moving in accordance with the movement of the second support 130 caused by an external force can be transmitted to the coil 126 through the stopper. Alternatively, the stopper may be omitted. In this case, the force applied to the first piezoelectric structure 110, which moves in accordance with the movement of the second support 130 caused by the external force, 126 < / RTI >
제1지지체(120)는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 의하여 가해지는 힘 및 탄성체(128)의 복원력에 의하여 상기 자기장 내에서 이동하는 코일(126)에 의하여 제3전기에너지를 생성할 수 있다.The first support 120 supports the coil 126 moving in the magnetic field due to the force applied by the first piezoelectric structure 110 moving according to the movement of the second support 130 and the restoring force of the elastic body 128, To generate a third electrical energy.
다시 말하면, 코일(126)은 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 의하여 가해지는 힘 및 탄성체(128)의 복원력에 의하여 자석부(124)가 형성하는 상기 자기장 내에서 왕복 이동할 수 있다. 이 경우, 전자기유도 현상에 의하여 코일(126)에는 상기 제3전기에너지가 생성될 수 있다.In other words, the coil 126 is moved by the force applied by the first piezoelectric structure 110 moving according to the movement of the second support body 130 and the restoring force of the elastic body 128, It can reciprocate within the magnetic field. In this case, the third electric energy can be generated in the coil 126 by the electromagnetic induction phenomenon.
한편, 탄성체(128)는 나선형상의 제3압전구조체(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 제3압전물질(미도시), 제5전극(미도시) 및 제6전극(미도시)을 포함할 수 있다.On the other hand, the elastic body 128 may include a spiral third piezoelectric structure (not shown). The third piezoelectric structure may include a third piezoelectric material (not shown), a fifth electrode (not shown), and a sixth electrode (not shown).
상기 제3압전물질은 나선형상을 가지며, 일단 및 타단이 각각 코일(126)의 상기 타측 및 하우징(122)의 상기 내면과 연결되며, 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The third piezoelectric material has a spiral shape. One end and the other end of the third piezoelectric material are connected to the other side of the coil 126 and the inner surface of the housing 122, respectively, and can generate fourth electric energy by piezoelectric development.
상기 제5전극은 상기 제3압전물질의 일면에 배치될 수 있다.The fifth electrode may be disposed on one surface of the third piezoelectric material.
상기 제6전극은 상기 제3압전물질의 타면에 배치될 수 있다.The sixth electrode may be disposed on the other surface of the third piezoelectric material.
상기 제3압전구조체는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure 110 moving according to the movement of the second support member 130 and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, It is possible to generate the fourth electric energy.
나선형상의 상기 제3압전구조체의 형상은 본 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 사람-이하 통상의 기술자라 함-은 제1압전구조체(110)의 형상으로부터 충분히 유추할 수 있으므로 이에 대한 자세한 도면은 생략하기로 한다. 또한, 상기 제3압전물질, 상기 제5전극 및 상기 제6전극의 소재, 기능, 형상 등은 앞서 제1압전구조체(110)와 관련하여 상술한 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)의 소재, 기능, 형상 등과 실질적으로 동일하다. 따라서 통상의 기술자는 상기 제3압전물질, 상기 제5전극 및 상기 제6전극의 소재, 기능, 형상 등을 앞서 제1압전구조체(110)와 관련하여 상술한 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)의 소재, 기능, 형상 등에 대한 내용으로부터 충분히 유추할 수 있으므로 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.Since the shape of the third piezoelectric structure on the spiral shape can be sufficiently inferred from the shape of the first piezoelectric structure 110 by a person having ordinary knowledge in the art to which the present technology belongs, Is omitted. The materials, functions, and shapes of the third piezoelectric material, the fifth electrode, and the sixth electrode are the same as those of the first piezoelectric material 112 and the first electrode Function, shape, and the like of the second electrode 114 and the second electrode 116, respectively. Accordingly, a person skilled in the art will be able to understand the material, function, shape, and the like of the third piezoelectric material, the fifth electrode, and the sixth electrode with reference to the first piezoelectric material 112, Function, shape, etc. of the first electrode 114 and the second electrode 116, it will be omitted for convenience of explanation.
다른 예로, 도 2의 (c)에 도시한 바와 달리, 자석부(124)는 하우징(122) 내부에 배치되며, 일측이 제1압전구조체(110)의 상기 일단과 연결되며, 자기장을 형성할 수 있다. 자석부(124)로는 영구자석, 전자석 및 이들의 조합 중에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있다. 이 경우, 자석부(124)는 스토퍼를 통하여 자석부(124)의 상기 일측이 제1압전구조체(110)의 상기 일단과 연결될 수 있다. 다르게는, 스토퍼가 생략될 경우, 자석부(124)의 상기 일측은 제1압전구조체(110)의 상기 일단과 직접 연결될 수도 있다.2C, the magnet portion 124 is disposed inside the housing 122, and one side of the magnet portion 124 is connected to the one end of the first piezoelectric structure 110 and forms a magnetic field . As the magnet portion 124, any one selected from a permanent magnet, an electromagnet, and a combination thereof may be used. In this case, the magnet portion 124 can be connected to the one end of the first piezoelectric structure 110 via the stopper. Alternatively, when the stopper is omitted, the one side of the magnet portion 124 may be directly connected to the one end of the first piezoelectric structure 110.
코일(126)은 하우징(122) 내부에 배치되며, 상기 자기장 내부에 배치될 수 있다. 한편, 코일(126)은 보빈(미도시)에 감겨서 제공될 수 있다. 보빈은 전선을 감아 코일을 만드는 원형이나 다각형의 틀을 말한다.The coil 126 is disposed within the housing 122 and may be disposed within the magnetic field. Meanwhile, the coil 126 may be provided by being wound around a bobbin (not shown). A bobbin refers to a circular or polygonal frame that winds a wire to form a coil.
탄성체(128)는 하우징(122) 내부에 배치되며, 일단이 자석부(124)의 타측과 연결되며, 타단이 하우징(122)의 내면과 연결될 수 있다.The elastic body 128 is disposed inside the housing 122 and has one end connected to the other side of the magnet portion 124 and the other end connected to the inner surface of the housing 122.
스토퍼는 제1압전구조체(110)와 자석부(124) 사이에 배치될 수 있다. 외력에 의하여 야기되는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 가해지는 힘은 상기 스토퍼를 통하여 자석부(124)에 전달될 수 있다. 다르게는, 스토퍼는 생략될 수 있으며, 이 경우 외력에 의하여 야기되는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 가해지는 힘은 자석부(124) 에 직접 전달될 수 있다.The stopper may be disposed between the first piezoelectric structure 110 and the magnet portion 124. The force applied to the first piezoelectric structure 110 moving in accordance with the movement of the second support 130 caused by the external force can be transmitted to the magnet portion 124 through the stopper. Alternatively, the stopper may be omitted. In this case, the force applied to the first piezoelectric structure 110, which moves in accordance with the movement of the second support 130 caused by the external force, is directly transmitted to the magnet portion 124 .
제1지지체(120)는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 의하여 가해지는 힘 및 탄성체(128)의 복원력에 의하여 상기 코일(126) 내에서 이동하는 자석부(124)에 의하여 상기 코일에 유도되는 유도기전력으로부터 제3전기에너지를 생성할 수 있다.The first support body 120 moves in the coil 126 due to the force applied by the first piezoelectric structure 110 moving according to the movement of the second support body 130 and the restoring force of the elastic body 128, And the third electric energy can be generated from the induced electromotive force induced in the coil by the coil unit 124.
다시 말하면, 자석부(124)는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 의하여 가해지는 힘 및 탄성체(128)의 복원력에 의하여 코일(126) 내에서 왕복 이동할 수 있다. 이 경우, 전자기유도 현상에 의하여 코일(126)에는 상기 제3전기에너지가 생성될 수 있다. 제2지지체(130)는 앞서 상술한 바와 같이 바람, 파랑, 조수간만의 차이 등에 의하여 움직일 수 있다.In other words, the magnet portion 124 reciprocates in the coil 126 due to the force applied by the first piezoelectric structure 110 moving according to the movement of the second support body 130 and the restoring force of the elastic body 128 . In this case, the third electric energy can be generated in the coil 126 by the electromagnetic induction phenomenon. As described above, the second support body 130 can be moved by difference in wind, wave, tide, or the like.
한편, 탄성체(128)는 나선형상의 제3압전구조체(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 제3압전구조체는 제3압전물질(미도시), 제5전극(미도시) 및 제6전극(미도시)을 포함할 수 있다.On the other hand, the elastic body 128 may include a spiral third piezoelectric structure (not shown). The third piezoelectric structure may include a third piezoelectric material (not shown), a fifth electrode (not shown), and a sixth electrode (not shown).
상기 제3압전물질은 나선형상을 가지며, 일단 및 타단이 각각 자석부(124)의 상기 타측 및 하우징(122)의 상기 내면과 연결되며, 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The third piezoelectric material has a spiral shape. One end and the other end of the third piezoelectric material are connected to the other side of the magnet portion 124 and the inner surface of the housing 122, respectively, and can generate fourth electric energy by piezoelectric development.
상기 제5전극은 상기 제3압전물질의 일면에 배치될 수 있다.The fifth electrode may be disposed on one surface of the third piezoelectric material.
상기 제6전극은 상기 제3압전물질의 타면에 배치될 수 있다.The sixth electrode may be disposed on the other surface of the third piezoelectric material.
상기 제3압전구조체는 제2지지체(130)의 움직임에 따라 이동하는 제1압전구조체(110)에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성할 수 있다.The third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure 110 moving according to the movement of the second support member 130 and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, It is possible to generate the fourth electric energy.
나선형상의 상기 제3압전구조체의 형상은 본 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 사람-이하 통상의 기술자라 함-은 제1압전구조체(110)의 형상으로부터 충분히 유추할 수 있으므로 이에 대한 자세한 도면은 생략하기로 한다. 또한, 상기 제3압전물질, 상기 제5전극 및 상기 제6전극의 소재, 기능, 형상 등은 앞서 제1압전구조체(110)와 관련하여 상술한 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)의 소재, 기능, 형상 등과 실질적으로 동일하다. 따라서 통상의 기술자는 상기 제3압전물질, 상기 제5전극 및 상기 제6전극의 소재, 기능, 형상 등을 앞서 제1압전구조체(110)와 관련하여 상술한 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)의 소재, 기능, 형상 등에 대한 내용으로부터 충분히 유추할 수 있으므로 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.Since the shape of the third piezoelectric structure on the spiral shape can be sufficiently inferred from the shape of the first piezoelectric structure 110 by a person having ordinary knowledge in the art to which the present technology belongs, Is omitted. The materials, functions, and shapes of the third piezoelectric material, the fifth electrode, and the sixth electrode are the same as those of the first piezoelectric material 112 and the first electrode Function, shape, and the like of the second electrode 114 and the second electrode 116, respectively. Accordingly, a person skilled in the art will be able to understand the material, function, shape, and the like of the third piezoelectric material, the fifth electrode, and the sixth electrode with reference to the first piezoelectric material 112, Function, shape, etc. of the first electrode 114 and the second electrode 116, it will be omitted for convenience of explanation.
제2지지체(130)는 도 2의 (b)에 예로서 도시한 바와 같이, 제1압전구조체(110)의 상기 타단과 연결되는 판형의 제2압전구조체(132)를 포함할 수 있다. 예로서, 제2압전구조체(132)와 제1압전구조체(110)는 제1압전물질(112)의 타단이 제2압전구조체(132)의 하우징(미도시), 제2압전물질(132a), 제3전극(132b) 또는 부양체(132d)와 서로 연결됨으로써 서로 연결될 수 있다. 다르게는, 제1압전물질(112)이 제1탄성코어(150)에 배치되는 경우, 제1탄성토어(150)의 타단이 제2압전구조체(132)의 하우징(미도시), 제2압전물질(132a), 제3전극(132b) 또는 부양체(132d)와 서로 연결됨으로써 서로 연결될 수 있다.The second support body 130 may include a plate-shaped second piezoelectric structure 132 connected to the other end of the first piezoelectric structure 110, as shown in FIG. 2 (b). The second piezoelectric structure 132 and the first piezoelectric structure 110 are formed such that the other end of the first piezoelectric material 112 is connected to the housing of the second piezoelectric structure 132 (not shown), the second piezoelectric material 132a, The third electrode 132b, or the floating body 132d, to each other. Alternatively, when the first piezoelectric material 112 is disposed on the first elastic core 150, the other end of the first elastic torsion 150 is connected to the housing (not shown) of the second piezoelectric structure 132, And may be connected to each other by being connected to the substance 132a, the third electrode 132b, or the floating body 132d.
제2압전구조체(132)는 압전현상에 의하여 제2전기에너지를 생성하는 판형의 제2압전물질(132a), 제2압전물질(132a)의 일면에 배치되는 제3전극(132b) 및 제2압전물질(132a)의 타면에 배치되는 제4전극(132c)을 포함할 수 있다. 제2압전구조체(132)는 외력에 의하여 움직이며, 제2압전물질(132a)은 상기 외력에 의한 제2압전구조체(132)의 움직임에 따라 변형되어 상기 제2전기에너지를 생성할 수 있다. 다른 예로, 제2압전구조체(132)는 부양체(132d)를 더 포함할 수 있다. 상기 외력이 풍력인 경우, 부양체(132d)는 예로서 바람에 의하여 부유할 수 있는 풍선 또는 발포성 수지로 구성된 합성수지 구조물일 수 있다. 상기 외력이 파력이나 조수간만의 차이에 기인하는 힘일 경우, 부양체(132d)는 예로서 물보다 밀도가 가벼운 부표일 수 있다.The second piezoelectric structure 132 includes a second piezoelectric material 132a in the form of a plate that generates second electrical energy by piezoelectric development, a third electrode 132b disposed on one surface of the second piezoelectric material 132a, And a fourth electrode 132c disposed on the other surface of the piezoelectric material 132a. The second piezoelectric structure 132 is moved by an external force and the second piezoelectric material 132a is deformed in response to the movement of the second piezoelectric structure 132 by the external force to generate the second electric energy. As another example, the second piezoelectric structure 132 may further include a floating body 132d. When the external force is wind, the float 132d may be a synthetic resin structure composed of a balloon or a foamable resin that can float by wind, for example. When the external force is a force due to a difference in wave or tidal water only, the float 132d may be a buoy having a density less than that of water, for example.
제2압전물질(132a), 제3전극(132b) 및 제4전극(132c)의 소재, 기능, 형상 등은 앞서 제1압전구조체(110)와 관련하여 상술한 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)의 소재, 기능, 형상 등과 실질적으로 동일하다. 따라서 통상의 기술자는 제2압전물질(132a), 제3전극(132b) 및 제4전극(132c)의 소재, 기능, 형상 등을 앞서 제1압전구조체(110)와 관련하여 상술한 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)의 소재, 기능, 형상 등에 대한 내용으로부터 충분히 유추할 수 있으므로 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.The material, function, and shape of the second piezoelectric material 132a, the third electrode 132b and the fourth electrode 132c are the same as those of the first piezoelectric material 112 described above with respect to the first piezoelectric structure 110, Functions, shapes and the like of the first electrode 114 and the second electrode 116 are substantially the same. Accordingly, a person skilled in the art will be able to understand the material, function, shape and the like of the second piezoelectric material 132a, the third electrode 132b and the fourth electrode 132c in advance with respect to the first piezoelectric structure 110, Functions, shapes, and the like of the material 112, the first electrode 114, and the second electrode 116, and therefore will not be described herein for the sake of convenience.
한편, 제2압전물질(132a)는 풍력, 파력, 조수간만의 차이에 기인하는 힘 등으로 제공되는 상기 외력을 직접 전달받아 변형되거나, 부양체(132d)에 가해지는 상기 외력에 의한 부양체(132d)에 따른 관성에 의하여 변형되어 상기 제2전기에너지를 생성할 수 있다. 상기 외력을 직접 전달받을 수 있을 경우 부양체(132d)는 생략될 수 있다. 부양체(132)가 생략되고, 상기 외력이 파력, 조수간만의 차이에 기인하는 힘 등으로 제공될 경우, 제2압전물질(132a)는 물에 부유할 수 있는 물보다 밀도가 낮은 압전소재로 제작될 수 있다.On the other hand, the second piezoelectric material 132a is deformed due to the direct transfer of the external force provided by the force due to the difference in wind force, wave power, tidal water or the like, or by the external force applied to the floating body 132d 132d to generate the second electrical energy. When the external force can be directly transmitted, the floating body 132d may be omitted. When the floating body 132 is omitted and the external force is provided by a force due to a difference in wave power and tidal water only, the second piezoelectric material 132a is made of a piezoelectric material having a density lower than that of water, Can be produced.
제1압전구조체(110)는 절연층(140)을 포함할 수 있다. 절연층(140)은 제1전극(114) 및 제2전극(116) 중 적어도 어느 한 표면에 배치될 수 있다. 도 1의 (c)에는 제2전극(116)의 표면에 배치된 절연층(140)이 예로서 표현되어 있다. 절연층(140)은 복수의 제1압전구조체(110)들을 서로 병렬 연결하여 전기에너지 수확소자(100)를 형성할 때, 서로 접하는 제1압전구조체(110)들 각각을 전기적으로 분리하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 이러한 기능을 수행할 수 있는 한 절연층(140)의 배치, 형상, 소재 등에는 제한이 없다.The first piezoelectric structure 110 may include an insulating layer 140. The insulating layer 140 may be disposed on at least one surface of the first electrode 114 and the second electrode 116. In FIG. 1 (c), an insulating layer 140 disposed on the surface of the second electrode 116 is shown as an example. The insulating layer 140 is used for electrically isolating each of the first piezoelectric structures 110 that are in contact with each other when the plurality of first piezoelectric structures 110 are connected in parallel to form the electric energy harvesting device 100, . The arrangement, shape, material, etc. of the insulating layer 140 are not limited as long as these functions can be performed.
보호부재(160)는 제1압전구조체(110)를 감쌀 수 있다. 보호부재(160)는 제1압전구조체(110)가 유체에 적용이 될 경우에 제1압전구조체(110)가 유체로부터 오염되거나 유체에 의하여 전기적으로 단락 등의 현상이 발생하는 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 보호부재(160)는 도 1의 (b) 및 (c)에 예로서 도시한 바와 같이 제1압전구조체(110)을 감싸는 튜브 형상으로 제공될 수도 있다. 보호부재(160)의 소재로는 합성수지 소재 등이 사용될 수 있다. 제1압전구조체(110)를 외부로부터 보호하는 기능을 수행하는 한 보호부재(160)의 형상, 소재 등에는 그 제한이 없다.The protective member 160 may cover the first piezoelectric structure 110. The protective member 160 has a function of preventing the first piezoelectric structure 110 from being contaminated from the fluid or short-circuiting by the fluid when the first piezoelectric structure 110 is applied to the fluid can do. To this end, the protective member 160 may be provided in a tube shape surrounding the first piezoelectric structure 110 as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c) as an example. As the material of the protection member 160, a synthetic resin material or the like can be used. There is no limitation on the shape, material, and the like of the protective member 160 as long as it performs the function of protecting the first piezoelectric structure 110 from the outside.
다른 실시 예에 따른 전기에너지 수확소자(100)는, 도 1의 (a) 내지 (d) 및 도 2에 예로서 도시한 바와 같이, 복수의 제1압전구조체(110)들, 제1지지체(120), 제2지지체(130) 및 절연층(140)을 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 제1탄성코어(150)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 보호부재(160)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 부양체(132d)를 더 포함할 수 있다.The electric energy harvesting element 100 according to another embodiment includes a plurality of first piezoelectric structures 110, a plurality of first piezoelectric elements 110, and a plurality of second piezoelectric elements 110, as shown in Figs. 1 (a) 120, a second support 130, and an insulating layer 140. In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further comprise a first elastic core 150. In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further include a protective member 160. [ In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further include a float 132d.
복수의 제1압전구조체(110)들은 서로 나란히 병렬로 배치된다.The plurality of first piezoelectric structures 110 are arranged side by side in parallel with each other.
제1지지체(120)에는 복수의 제1압전구조체(110)들의 일단이 연결된다.One end of the plurality of first piezoelectric structures 110 is connected to the first support 120.
제2지지체(130)에는 복수의 제1압전구조체(110)들이 타단이 연결된다.The other end of the plurality of first piezoelectric structures 110 is connected to the second support member 130.
이 경우, 제1압전구조체(110)는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질(112), 제1압전물질(112)의 일면에 배치되는 제1전극(114), 제1압전물질(112)의 타면에 배치되는 제2전극(116) 및 제1전극(114)과 제2전극(116) 중 적어도 어느 한 표면에 배치되는 절연층(140)을 포함한다. 제1압전물질(112)의 일단 및 타단은 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결될 수 있다. 제2지지체(130)는 외력에 의하여 움직이며, 제1압전물질(112)은 상기 외력에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.In this case, the first piezoelectric structure 110 includes a first piezoelectric material 112 having a spiral shape and generating first electrical energy by piezoelectric development, a first electrode 112 disposed on one surface of the first piezoelectric material 112 A second electrode 116 disposed on the other surface of the first piezoelectric material 112 and an insulating layer 140 disposed on at least one surface of the first electrode 114 and the second electrode 116 do. One end and the other end of the first piezoelectric material 112 may be connected to the first and second supports 120 and 130, respectively. The second support body 130 is moved by external force and the first piezoelectric material 112 is deformed according to the movement of the second support body 130 by the external force to generate the first electric energy.
앞서 일 실시 예에 따른 전기에너지 수확소자(100)와 관련하여 상술한 내용과 실질적으로 동일한 내용은 설명의 편의상 생략하여 서술하기로 한다. 이러한 설명이 본 명세서에서 개시하는 기술의 권리범위를 제한할 의도가 아님을 분명히 밝혀둔다. 이하에서는 제1압전구조체(110)들을 복수 개로 구성한 경우에 얻어지는 차별화된 부분을 위주로 설명하기로 한다.Substantially the same contents as those described above with respect to the electric energy harvesting element 100 according to one embodiment will be omitted for convenience of explanation. It is clear that this description is not intended to limit the scope of rights of the technology disclosed herein. Hereinafter, differentiated portions obtained when a plurality of first piezoelectric structures 110 are formed will be mainly described.
복수의 제1압전구조체(110)들을 서로 병렬로 연결하여 전기에너지 수확소자(100)를 제작함으로써 외력에 의하여 변형되는 제1압전물질(112)의 수를 증가시킬 수 있다. 이를 통하여 외력에 의한 발전효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 나선형상의 제1압전물질(112)은 탄성체의 기능을 수행할 수 있다. 이들을 병렬로 연결함으로써 병렬로 연결되는 제1압전물질(112)의 개수를 조절함으로써 스프링 상수를 조절할 수 있다.It is possible to increase the number of the first piezoelectric materials 112 deformed by the external force by connecting the plurality of first piezoelectric structures 110 in parallel to each other to manufacture the electric energy harvesting device 100. This makes it possible to improve the power generation efficiency by the external force. In addition, the first piezoelectric material 112 in the spiral shape can perform the function of an elastic body. By connecting these in parallel, the spring constant can be adjusted by adjusting the number of the first piezoelectric materials 112 connected in parallel.
절연층(140)은 제1전극(114) 및 제2전극(116) 중 적어도 어느 한 표면에 배치될 수 있다. 도 1의 (c)에는 제2전극(116)의 표면에 배치된 절연층(140)이 예로서 표현되어 있다. 절연층(140)은 복수의 제1압전구조체(110)들을 서로 병렬 연결하여 전기에너지 수확소자(100)를 형성할 때, 서로 접하는 제1압전구조체(110)들 각각을 전기적으로 분리하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 이러한 기능을 수행할 수 있는 한 절연층(140)의 배치, 형상, 소재 등에는 제한이 없다.The insulating layer 140 may be disposed on at least one surface of the first electrode 114 and the second electrode 116. In FIG. 1 (c), an insulating layer 140 disposed on the surface of the second electrode 116 is shown as an example. The insulating layer 140 is used for electrically isolating each of the first piezoelectric structures 110 that are in contact with each other when the plurality of first piezoelectric structures 110 are connected in parallel to form the electric energy harvesting device 100, . The arrangement, shape, material, etc. of the insulating layer 140 are not limited as long as these functions can be performed.
또 다른 실시 예에 따른 전기에너지 수확소자(100)는, 도 1의 (a) 내지 (c), 도 2 및 도 4에 예로서 도시한 바와 같이, 제1압전구조체(110), 제1지지체(120), 제2지지체(130) 및 보호부재(160)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 절연층(140)을 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 제1탄성코어(150)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 부양체(132d)를 더 포함할 수 있다.The electric energy harvesting device 100 according to still another embodiment includes a first piezoelectric structure 110, a first piezoelectric body 110, and a second piezoelectric body 110, as shown in Figs. 1 (a) to 1 (120), a second support (130), and a protection member (160). In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may further comprise an insulating layer 140 optionally. In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further comprise a first resilient core (150). In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further include a float 132d.
도 1에 예로서 도시한 바와 같이, 제1압전구조체(110)는 제1압전물질(112), 제1전극(114) 및 제2전극(116)을 포함한다. 제1압전물질(112)은 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성한다.1, the first piezoelectric structure 110 includes a first piezoelectric material 112, a first electrode 114, and a second electrode 116. As shown in FIG. The first piezoelectric material 112 has a spiral shape and generates a first electric energy by a piezoelectric phenomenon.
제1지지체(120)에는 제1압전구조체(110)의 일단이 연결된다.One end of the first piezoelectric structure 110 is connected to the first support 120.
제2지지체(130)에는 제1압전구조체(110)의 타단이 연결된다.The other end of the first piezoelectric structure 110 is connected to the second support 130.
보호부재(160)는 제1압전구조체(110)를 감싼다.The protective member 160 surrounds the first piezoelectric structure 110.
제1압전구조체(110)는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질(112), 제1압전물질(112)의 일면에 배치되는 제1전극(114) 및 제1압전물질(112)의 타면에 배치되는 제2전극(116)을 포함한다.The first piezoelectric structure 110 includes a first piezoelectric material 112 having a spiral shape and generating first electrical energy by piezoelectric development, a first electrode 114 disposed on one surface of the first piezoelectric material 112, And a second electrode 116 disposed on the other surface of the first piezoelectric material 112.
제1압전물질(112)의 일단 및 타단은 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결된다. 제2지지체(130)는 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치되어 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의하여 움직인다. 제1압전물질(112)은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.One end and the other end of the first piezoelectric material 112 are connected to the first and second supports 120 and 130, respectively. The second support body 130 is installed to float on the surface of the liquid (hereinafter referred to as " water surface "), and is moved by the upward / downward movement or the left / right movement of the water surface. The first piezoelectric material 112 is deformed in accordance with the movement of the second support body 130 by the vertical and / or lateral movement of the water surface to generate the first electric energy.
앞서 일 실시 예에 따른 전기에너지 수확소자(100)와 관련하여 상술한 내용과 실질적으로 동일한 내용은 설명의 편의상 생략하여 서술하기로 한다. 이러한 설명이 본 명세서에서 개시하는 기술의 권리범위를 제한할 의도가 아님을 분명히 밝혀둔다. 이하에서는 제2지지체(130)가 부유함으로써 얻어지는 차별화된 부분을 위주로 설명하기로 한다.Substantially the same contents as those described above with respect to the electric energy harvesting element 100 according to one embodiment will be omitted for convenience of explanation. It is clear that this description is not intended to limit the scope of rights of the technology disclosed herein. Hereinafter, differentiated portions obtained by floating the second support body 130 will be mainly described.
액체는 담수, 해수 등일 수 있다.The liquid may be fresh water, seawater, and the like.
제1지지체(120) 및 제1압전구조체(110)가 상기 수면 아래에 설치되고, 제2지지체(130)가 상기 수면에 부유하도록 설치되는 경우 제1압전구조체(110)는 상기 수면에 부유하는 제2지지체(130)에 의하여 장력을 받게 된다. 제1압전구조체(110)에 가해지는 장력은 상기 수면에 생성되는 파랑, 조수간만의 차이에 따른 상기 수면의 해수면 상승과 하강에 따라 상기 수면의 상하 또는 좌우로 이동하는 제2지지체(130)에 의하여 변화하게 된다. 이를 통하여 제1압전구조체(110)의 제1압전물질(112)은 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.When the first support body 120 and the first piezoelectric body 110 are installed below the water surface and the second support body 130 is installed to float on the water surface, the first piezoelectric structure 110 floats on the water surface Tension is applied by the second support member 130. The tension applied to the first piezoelectric structure 110 is transmitted to the second support body 130 which moves up and down or right and left of the water surface in accordance with the rise and fall of the sea level of the water surface depending on the difference between the waves and the tide water generated in the water surface . So that the first piezoelectric material 112 of the first piezoelectric structure 110 can generate the first electrical energy.
제1지지체(120)는 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 제1압전구조체(110)에 가해지는 힘 및 탄성체(128)의 복원력에 의하여 자석부(124)가 제공하는 자기장 내에서 이동하는 코일(126) 또는 코일(126) 내에서 이동하는 자석부(124)에 의하여 제3전기에너지를 생성할 수 있다. 상기 제3전기에너지를 생성하는 제1지지체(120)의 구조, 동작 등은 앞서 상술한 바 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.The first support body 120 is rotated by the force applied to the first piezoelectric body 110 and the restoring force of the elastic body 128 in accordance with the movement of the second support body 130 by the vertical and / 124 may move the coil 126 within the magnetic field provided by the first coil 124 or the magnet portion 124 moving within the coil 126 to generate third electrical energy. The structure, operation, and the like of the first support 120 for generating the third electrical energy will be omitted for the sake of simplicity and description.
제2지지체(130)의 제2압전물질(132a)는 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 제2압전구조체(132)의 움직임에 따라 변형되어 제2전기에너지를 생성할 수 있다. 상기 제2전기에너지를 생성하는 제2지지체(130)의 구조, 동작 등은 앞서 상술한 바 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.The second piezoelectric material 132a of the second support member 130 may be deformed in response to the movement of the second piezoelectric structure 132 due to the vertical or horizontal movement of the water surface to generate second electrical energy. The structure, operation, and the like of the second support 130 for generating the second electrical energy will be omitted for the sake of simplicity and description.
보호부재(160)는 제1압전구조체(110)를 감쌀 수 있다. 보호부재(160)는 제1압전구조체(110)가 유체에 적용이 될 경우에 제1압전구조체(110)가 유체로부터 오염되거나 유체에 의하여 전기적으로 단락 등의 현상이 발생하는 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 보호부재(160)는 도 1의 (b) 및 (c)에 예로서 도시한 바와 같이 제1압전구조체(110)을 감싸는 튜브 형상으로 제공될 수도 있다. 보호부재(160)의 소재로는 합성수지 소재 등이 사용될 수 있다. 제1압전구조체(110)를 외부로부터 보호하는 기능을 수행하는 한 보호부재(160)의 형상, 소재 등에는 그 제한이 없다.The protective member 160 may cover the first piezoelectric structure 110. The protective member 160 has a function of preventing the first piezoelectric structure 110 from being contaminated from the fluid or short-circuiting by the fluid when the first piezoelectric structure 110 is applied to the fluid can do. To this end, the protective member 160 may be provided in a tube shape surrounding the first piezoelectric structure 110 as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c) as an example. As the material of the protection member 160, a synthetic resin material or the like can be used. There is no limitation on the shape, material, and the like of the protective member 160 as long as it performs the function of protecting the first piezoelectric structure 110 from the outside.
또 다른 실시 예에 따른 전기에너지 수확소자(100)는, 도 1의 (a) 내지 (d), 도 2 및 도 4에 예로서 도시한 바와 같이, 복수의 제1압전구조체(110)들, 제1지지체(120), 제2지지체(130), 절연층(140) 및 보호부재(160)를 포함한다. 몇몇 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 제1탄성코어(150)를 더 포함할 수 있다. 몇몇 또 다른 실시 예들에 있어서, 전기에너지 수확소자(100)는 선택적으로 부양체(132d)를 더 포함할 수 있다.The electric energy harvesting device 100 according to another embodiment includes a plurality of first piezoelectric structures 110, a plurality of second piezoelectric elements 110, and a plurality of second piezoelectric elements 110, as shown in FIGS. 1 (a) A first support 120, a second support 130, an insulation layer 140, and a protection member 160. In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further comprise a first elastic core 150. In some other embodiments, the electrical energy harvesting element 100 may optionally further include a float 132d.
복수의 제1압전구조체(110)들은 서로 나란히 병렬로 배치된다.The plurality of first piezoelectric structures 110 are arranged side by side in parallel with each other.
제1지지체(120)에는 복수의 제1압전구조체(110)들의 일단이 연결된다.One end of the plurality of first piezoelectric structures 110 is connected to the first support 120.
제2지지체(130)에는 복수의 제1압전구조체(110)들이 타단이 연결된다.The other end of the plurality of first piezoelectric structures 110 is connected to the second support member 130.
보호부재(160)는 제1압전구조체(110)를 감싼다.The protective member 160 surrounds the first piezoelectric structure 110.
제1압전구조체(110)는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질(112), 제1압전물질(112)의 일면에 배치되는 제1전극(114), 제1압전물질(112)의 타면에 배치되는 제2전극(116) 및 제1전극(114)과 제2전극(116) 중 적어도 어느 한 표면에 배치되는 절연층(140)을 포함한다.The first piezoelectric structure 110 includes a first piezoelectric material 112 having a spiral shape and generating first electrical energy by piezoelectric development, a first electrode 114 disposed on one surface of the first piezoelectric material 112, A second electrode 116 disposed on the other surface of the first piezoelectric material 112 and an insulating layer 140 disposed on at least one surface of the first electrode 114 and the second electrode 116.
제1압전물질(112)의 일단 및 타단은 각각 제1지지체(120) 및 제2지지체(130)와 연결된다. 제2지지체(130)는 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치되어 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의하여 움직인다. 제1압전물질(112)은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성한다.One end and the other end of the first piezoelectric material 112 are connected to the first and second supports 120 and 130, respectively. The second support body 130 is installed to float on the surface of the liquid (hereinafter referred to as " water surface "), and is moved by the upward / downward movement or the left / right movement of the water surface. The first piezoelectric material 112 is deformed in accordance with the movement of the second support body 130 by the vertical and / or lateral movement of the water surface to generate the first electric energy.
앞서 여러 실시 예들에 따른 전기에너지 수확소자(100)와 관련하여 상술한 내용과 실질적으로 동일한 내용은 설명의 편의상 생략하여 서술하기로 한다. 이러한 설명이 본 명세서에서 개시하는 기술의 권리범위를 제한할 의도가 아님을 분명히 밝혀둔다. 이하에서는 제2지지체(130)가 부유하고, 제1압전구조체(110)들을 복수 개로 구성한 경우에 얻어지는 차별화된 부분을 위주로 설명하기로 한다.Substantially the same contents as those described above with respect to the electric energy harvesting element 100 according to the above-described various embodiments will be omitted for convenience of description. It is clear that this description is not intended to limit the scope of rights of the technology disclosed herein. Hereinafter, differentiated portions obtained when the second support body 130 floats and the plurality of first piezoelectric structures 110 are formed will be mainly described.
액체는 담수, 해수 등일 수 있다.The liquid may be fresh water, seawater, and the like.
제1지지체(120) 및 제1압전구조체(110)가 상기 수면 아래에 설치되고, 제2지지체(130)가 상기 수면에 부유하도록 설치되는 경우 제1압전구조체(110)는 상기 수면에 부유하는 제2지지체(130)에 의하여 장력을 받게 된다. 제1압전구조체(110)에 가해지는 장력은 상기 수면에 생성되는 파랑, 조수간만의 차이에 따른 상기 수면의 해수면 상승과 하강에 따라 상기 수면의 상하 또는 좌우로 이동하는 제2지지체(130)에 의하여 변화하게 된다. 이를 통하여 제1압전구조체(110)의 제1압전물질(112)은 상기 제1전기에너지를 생성할 수 있다.When the first support body 120 and the first piezoelectric body 110 are installed below the water surface and the second support body 130 is installed to float on the water surface, the first piezoelectric structure 110 floats on the water surface Tension is applied by the second support member 130. The tension applied to the first piezoelectric structure 110 is transmitted to the second support body 130 which moves up and down or right and left of the water surface in accordance with the rise and fall of the sea level of the water surface depending on the difference between the waves and the tide water generated in the water surface . So that the first piezoelectric material 112 of the first piezoelectric structure 110 can generate the first electrical energy.
제1지지체(120)는 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 제2지지체(130)의 움직임에 따라 제1압전구조체(110)에 가해지는 힘 및 탄성체(128)의 복원력에 의하여 자석부(124)가 제공하는 자기장 내에서 이동하는 코일(126) 또는 코일(126) 내에서 이동하는 자석부(124)에 의하여 제3전기에너지를 생성할 수 있다. 상기 제3전기에너지를 생성하는 제1지지체(120)의 구조, 동작 등은 앞서 상술한 바 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.The first support body 120 is rotated by the force applied to the first piezoelectric body 110 and the restoring force of the elastic body 128 in accordance with the movement of the second support body 130 by the vertical and / 124 may move the coil 126 within the magnetic field provided by the first coil 124 or the magnet portion 124 moving within the coil 126 to generate third electrical energy. The structure, operation, and the like of the first support 120 for generating the third electrical energy will be omitted for the sake of simplicity and description.
제2지지체(130)의 제2압전물질(132a)는 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 제2압전구조체(132)의 움직임에 따라 변형되어 제2전기에너지를 생성할 수 있다. 상기 제2전기에너지를 생성하는 제2지지체(130)의 구조, 동작 등은 앞서 상술한 바 이하 설명의 편의상 생략하기로 한다.The second piezoelectric material 132a of the second support member 130 may be deformed in response to the movement of the second piezoelectric structure 132 due to the vertical or horizontal movement of the water surface to generate second electrical energy. The structure, operation, and the like of the second support 130 for generating the second electrical energy will be omitted for the sake of simplicity and description.
보호부재(160)는 제1압전구조체(110)를 감쌀 수 있다. 보호부재(160)는 제1압전구조체(110)가 유체에 적용이 될 경우에 제1압전구조체(110)가 유체로부터 오염되거나 유체에 의하여 전기적으로 단락 등의 현상이 발생하는 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 보호부재(160)는 도 1의 (b) 및 (c)에 예로서 도시한 바와 같이 제1압전구조체(110)을 감싸는 튜브 형상으로 제공될 수도 있다. 보호부재(160)의 소재로는 합성수지 소재 등이 사용될 수 있다. 제1압전구조체(110)를 외부로부터 보호하는 기능을 수행하는 한 보호부재(160)의 형상, 소재 등에는 그 제한이 없다.The protective member 160 may cover the first piezoelectric structure 110. The protective member 160 has a function of preventing the first piezoelectric structure 110 from being contaminated from the fluid or short-circuiting by the fluid when the first piezoelectric structure 110 is applied to the fluid can do. To this end, the protective member 160 may be provided in a tube shape surrounding the first piezoelectric structure 110 as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c) as an example. As the material of the protection member 160, a synthetic resin material or the like can be used. There is no limitation on the shape, material, and the like of the protective member 160 as long as it performs the function of protecting the first piezoelectric structure 110 from the outside.
복수의 제1압전구조체(110)들을 서로 병렬로 연결하여 전기에너지 수확소자(100)를 제작함으로써 외력에 의하여 변형되는 제1압전물질(112)의 수를 증가시킬 수 있다. 이를 통하여 외력에 의한 발전효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 나선형상의 제1압전물질(112)은 탄성체의 기능을 수행할 수 있다. 이들을 병렬로 연결함으로써 병렬로 연결되는 제1압전물질(112)의 개수를 조절함으로써 스프링 상수를 조절할 수 있다.It is possible to increase the number of the first piezoelectric materials 112 deformed by the external force by connecting the plurality of first piezoelectric structures 110 in parallel to each other to manufacture the electric energy harvesting device 100. This makes it possible to improve the power generation efficiency by the external force. In addition, the first piezoelectric material 112 in the spiral shape can perform the function of an elastic body. By connecting these in parallel, the spring constant can be adjusted by adjusting the number of the first piezoelectric materials 112 connected in parallel.
절연층(140)은 제1전극(114) 및 제2전극(116) 중 적어도 어느 한 표면에 배치될 수 있다. 도 1의 (c)에는 제2전극(116)의 표면에 배치된 절연층(140)이 예로서 표현되어 있다. 절연층(140)은 복수의 제1압전구조체(110)들을 서로 병렬 연결하여 전기에너지 수확소자(100)를 형성할 때, 서로 접하는 제1압전구조체(110)들 각각을 전기적으로 분리하기 위한 용도로 사용될 수 있다. 이러한 기능을 수행할 수 있는 한 절연층(140)의 배치, 형상, 소재 등에는 제한이 없다.The insulating layer 140 may be disposed on at least one surface of the first electrode 114 and the second electrode 116. In FIG. 1 (c), an insulating layer 140 disposed on the surface of the second electrode 116 is shown as an example. The insulating layer 140 is used for electrically isolating each of the first piezoelectric structures 110 that are in contact with each other when the plurality of first piezoelectric structures 110 are connected in parallel to form the electric energy harvesting device 100, . The arrangement, shape, material, etc. of the insulating layer 140 are not limited as long as these functions can be performed.
이상 여러 실시 예들을 통하여 살펴본 바와 같이, 본 명세서에서 개시하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치(100)는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 전기에너지를 생성하는 압전물질을 포함하는 제1압전구조체(110), 제1압전구조체(110)의 일단이 연결되는 제1지지체(120) 및 제1압전구조체(130)의 타단이 연결되는 제2구조체(130)를 활용한 전기에너지 수확소자 기술을 제시한다. 이를 통하여 본 명세서의 전기에너지 수확소자(100)는 제2구조체(130)가 바람, 파랑, 조수간만의 차이 등에 기인하는 외력에 의하여 움직임에 따라 변형되는 제1압전물질(112)을 통하여 제1전기에너지를 생성할 수 있다.As described above, the power generation apparatus 100 using the spiral-shaped piezoelectric structure disclosed in the present specification has a spiral shape and includes a first piezoelectric structure including a piezoelectric material that generates electric energy by a piezoelectric phenomenon. An electric energy harvesting device technology using a first supporting body 120 to which one end of the first piezoelectric structure 110 is connected and a second structure 130 to which the other ends of the first piezoelectric body 130 are connected, present. Accordingly, the electric energy harvesting device 100 of the present invention is constructed such that the second structure 130 is divided into the first through third piezoelectric materials 112 through the first piezoelectric material 112 deformed by the external force due to the difference in wind, It is possible to generate electric energy.
또한, 본 명세서에서는 나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질(112)을 포함하는 복수의 제1압전구조체들(110)을 서로 병렬로 배치함으로써 풍력 또는 파력 등의 외력에 의하여 변형되는 전기에너지 수확소자(100)의 스프링상수를 제어할 수 있음과 동시에 발전량을 증가시킬 수 있는 기술을 아울러 제시한다.In the present specification, a plurality of first piezoelectric structures 110 having a spiral shape and including a first piezoelectric material 112 that generates first electrical energy by a piezoelectric phenomenon are arranged in parallel with each other, A technique for controlling the spring constant of the electric energy harvesting element 100 which is deformed by the external force of the electric energy harvesting element 100 and increasing the power generation amount is also presented.
또한, 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자(100)는 제1지지체(120)를 통하여 전자기유도 방식으로 제3전기에너지를 생산할 수 있어 에너지 생산의 효율성을 높일 수 있다.In addition, the electric energy harvesting device 100 disclosed in this specification can produce the third electric energy through the first support 120 in an electromagnetic induction manner, thereby enhancing the energy production efficiency.
또한, 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자(100)는 제1지지체(120)를 구성하는 탄성체(128)를 나선형상의 제3압전물질로 구성함으로써 추가적으로 제4전기에너지를 더 생산할 수 있다.Further, the electric energy harvesting element 100 disclosed in this specification can further produce the fourth electric energy additionally by constituting the elastic body 128 constituting the first support body 120 with the spiral third piezoelectric material.
또한, 본 명세서에서 개시하는 전기에너지 수확소자(100)는 판형의 제2압전구조체(132)를 포함한 제2지지체(130)를 활용함으로써 추가적으로 제2전기에너지를 더 생산할 수 있다.Further, the electric energy harvesting element 100 disclosed in this specification can further produce the second electric energy additionally by utilizing the second support body 130 including the second piezoelectric structure 132 in the form of a plate.
상기로부터, 본 개시의 다양한 실시 예들이 예시를 위해 기술되었으며, 아울러 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 가능한 다양한 변형 예들이 존재함을 이해할 수 있을 것이다. 그리고 개시되고 있는 상기 다양한 실시 예들은 본 개시된 사상을 한정하기 위한 것이 아니며, 진정한 사상 및 범주는 하기의 청구항으로부터 제시될 것이다.From the foregoing it will be appreciated that various embodiments of the present disclosure have been described for purposes of illustration and that there are many possible variations without departing from the scope and spirit of this disclosure. And that the various embodiments disclosed are not to be construed as limiting the scope of the disclosed subject matter, but true ideas and scope will be set forth in the following claims.
10 : 바람
20 : 파랑
100 : 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치
110 : 제1압전구조체
112 : 제1압전물질
114 : 제1전극
116 : 제2전극
120 : 제1지지체
122 : 하우징
124 : 자석부
126 : 코일
128 : 탄성체
130 : 제2지지체
132 : 판형의 제2압전구조체
132a : 제2압전물질
132b : 제3전극
132c : 제4전극
132d : 부양체
140 : 절연층
150 : 제1탄성코어
160 : 보호부재
10: Wind
20: Blue
100: Generating device using spiral piezoelectric structure
110: first piezoelectric structure
112: first piezoelectric material
114: first electrode
116: second electrode
120: first support
122: Housing
124:
126: Coil
128: elastomer
130: second support
132: Plate-shaped second piezoelectric structure
132a: second piezoelectric material
132b: third electrode
132c: fourth electrode
132d:
140: insulating layer
150: first elastic core
160: Protection member

Claims (17)

  1. 제1압전구조체;
    상기 제1압전구조체의 일단이 연결되는 제1지지체; 및
    상기 제1압전구조체의 타단이 연결되는 제2지지체를 포함하되,
    상기 제1압전구조체는
    나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질;
    상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극; 및
    상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극을 포함하며,
    상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결되며,
    상기 제2지지체는 외력에 의하여 움직이며,
    상기 제1압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    A first piezoelectric structure;
    A first supporter to which one end of the first piezoelectric structure is connected; And
    And a second support body to which the other end of the first piezoelectric structure is connected,
    The first piezoelectric structure
    A first piezoelectric material having a spiral shape and generating a first electric energy by a piezoelectric phenomenon;
    A first electrode disposed on one surface of the first piezoelectric material; And
    And a second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric material,
    Wherein one end and the other end of the first piezoelectric material are respectively connected to the first and second supports,
    The second support body is moved by an external force,
    Wherein the first piezoelectric material is deformed in response to the movement of the second support by the external force to generate the first electric energy.
  2. 서로 나란히 병렬로 배치되는 복수의 제1압전구조체들;
    상기 복수의 제1압전구조체들의 일단이 연결되는 제1지지체; 및
    상기 복수의 제1압전구조체들의 타단이 연결되는 제2지지체를 포함하되,
    상기 제1압전구조체는
    나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질;
    상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극;
    상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극; 및
    상기 제1전극 및 상기 제2전극 중 적어도 어느 한 표면에 배치되는 절연층을 포함하며,
    상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결되며,
    상기 제2지지체는 외력에 의하여 움직이며,
    상기 제1압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    A plurality of first piezoelectric structures arranged in parallel with each other;
    A first support body to which one ends of the plurality of first piezoelectric structures are connected; And
    And a second support body to which the other ends of the plurality of first piezoelectric structures are connected,
    The first piezoelectric structure
    A first piezoelectric material having a spiral shape and generating a first electric energy by a piezoelectric phenomenon;
    A first electrode disposed on one surface of the first piezoelectric material;
    A second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric material; And
    And an insulating layer disposed on at least one surface of the first electrode and the second electrode,
    Wherein one end and the other end of the first piezoelectric material are respectively connected to the first and second supports,
    The second support body is moved by an external force,
    Wherein the first piezoelectric material is deformed in response to the movement of the second support by the external force to generate the first electric energy.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1압전구조체는 신축성을 가지는 제1탄성코어를 더 포함하되,
    상기 제1압전물질은 상기 제1탄성코어에 나선형상으로 배치되며,
    상기 제1탄성코어의 일단 및 타단이 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결됨으로써 상기 제1압전물질의 상기 일단 및 상기 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결되며,
    상기 제1압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되는 상기 제1탄성코어에 의하여 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    3. The method according to claim 1 or 2,
    The first piezoelectric structure may further include a first elastic core having elasticity,
    The first piezoelectric material is arranged in a spiral shape on the first elastic core,
    Wherein one end and the other end of the first elastic core are respectively connected to the first and second supports so that one end and the other end of the first piezoelectric material are respectively connected to the first and second supports,
    Wherein the first piezoelectric material is deformed by the first elastic core deformed according to the movement of the second support body by the external force to generate the first electrical energy.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2지지체는 상기 제1압전구조체의 상기 타단과 연결되는 판형의 제2압전구조체를 포함하며,
    상기 제2압전구조체는
    압전현상에 의하여 제2전기에너지를 생성하는 판형의 제2압전물질;
    상기 제2압전물질의 일면에 배치되는 제3전극; 및
    상기 제2압전물질의 타면에 배치되는 제4전극을 포함하며,
    상기 제2압전구조체는 상기 외력에 의하여 움직이며,
    상기 제2압전물질은 상기 외력에 의한 상기 제2압전구조체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제2전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    3. The method according to claim 1 or 2,
    The second support body includes a second piezoelectric structure connected to the other end of the first piezoelectric structure,
    The second piezoelectric structure
    A second piezoelectric material in the form of a plate that generates a second electric energy by a piezoelectric phenomenon;
    A third electrode disposed on one surface of the second piezoelectric material; And
    And a fourth electrode disposed on the other surface of the second piezoelectric material,
    The second piezoelectric structure is moved by the external force,
    Wherein the second piezoelectric material is deformed in response to the movement of the second piezoelectric structure by the external force to generate the second electric energy.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1지지체는
    하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 자기장을 형성하는 자석부;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며, 상기 자기장 내에 배치되는 코일; 및
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일단이 상기 코일의 타측과 연결되며, 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함하되,
    상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 자기장 내에서 이동하는 상기 코일에 의하여 제3전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    3. The method according to claim 1 or 2,
    The first support
    housing;
    A magnet disposed inside the housing and forming a magnetic field;
    A coil disposed in the housing and having one side connected to the one end of the first piezoelectric structure and disposed in the magnetic field; And
    And an elastic body disposed inside the housing and having one end connected to the other end of the coil and the other end connected to the inner surface of the housing,
    Wherein the first support comprises a first piezoelectric body and a second piezoelectric body, the second piezoelectric body being movable in accordance with the movement of the second support body, and a restoring force of the elastic body, Type piezoelectric structure.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함하며,
    상기 제3압전구조체는
    일단 및 타단이 각각 상기 코일의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며, 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질;
    상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극; 및
    상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함하며,
    상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    6. The method of claim 5,
    The elastic body includes a spiral third piezoelectric structure,
    The third piezoelectric structure
    A third spiral piezoelectric material having one end and the other end respectively connected to the other side of the coil and the inner surface of the housing and generating fourth electric energy by a piezoelectric effect;
    A fifth electrode disposed on one surface of the third piezoelectric material; And
    And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material,
    Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Wherein the piezoelectric structure is formed of a spiral type piezoelectric structure.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1지지체는
    하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며, 자기장을 형성하는 자석부;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 자기장 내에 배치되는 코일; 및
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일단이 상기 자석부의 타측과 연결되며, 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함하되,
    상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 코일 내에서 이동하는 상기 자석부에 의하여 상기 코일에 유도되는 유도기전력으로부터 제3전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    3. The method according to claim 1 or 2,
    The first support
    housing;
    A magnet disposed in the housing and having one side connected to the one end of the first piezoelectric structure and forming a magnetic field;
    A coil disposed within the housing and disposed within the magnetic field; And
    And an elastic body disposed inside the housing, the elastic body having one end connected to the other side of the magnet portion and the other end connected to the inner surface of the housing,
    Wherein the first support body includes a first piezoelectric body, a first piezoelectric body, and a second piezoelectric body, wherein the first support body includes a first piezoelectric body that moves in accordance with the movement of the second support body, To generate a third electrical energy from the spiral-shaped piezoelectric structure.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함하며,
    상기 제3압전구조체는
    일단 및 타단이 각각 상기 자석부의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며, 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질;
    상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극; 및
    상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함하며,
    상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    8. The method of claim 7,
    The elastic body includes a spiral third piezoelectric structure,
    The third piezoelectric structure
    A third spiral piezoelectric material having one end and the other end connected to the other side of the magnet portion and the inner surface of the housing, respectively, and generating fourth electric energy by piezoelectric effect;
    A fifth electrode disposed on one surface of the third piezoelectric material; And
    And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material,
    Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Wherein the piezoelectric structure is formed of a spiral type piezoelectric structure.
  9. 제1압전구조체;
    상기 제1압전구조체의 일단이 연결되는 제1지지체;
    상기 제1압전구조체의 타단이 연결되는 제2지지체; 및
    상기 제1압전구조체를 감싸는 보호부재를 포함하되,
    상기 제1압전구조체는
    나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질;
    상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극; 및
    상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극을 포함하며,
    상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결되며,
    상기 제2지지체는 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치되어 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의하여 움직이며,
    상기 제2지지체는 외력에 의하여 움직이며,
    상기 제1압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    A first piezoelectric structure;
    A first supporter to which one end of the first piezoelectric structure is connected;
    A second support body to which the other end of the first piezoelectric structure is connected; And
    And a protective member surrounding the first piezoelectric structure,
    The first piezoelectric structure
    A first piezoelectric material having a spiral shape and generating a first electric energy by a piezoelectric phenomenon;
    A first electrode disposed on one surface of the first piezoelectric material; And
    And a second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric material,
    Wherein one end and the other end of the first piezoelectric material are respectively connected to the first and second supports,
    The second support body is installed to float on the surface of the liquid (hereinafter referred to as " water surface ") and moves by the upward and downward or leftward and rightward movement of the water surface,
    The second support body is moved by an external force,
    Wherein the first piezoelectric material is deformed in accordance with the movement of the second support body by the vertical and / or lateral movement of the water surface to generate the first electrical energy.
  10. 서로 나란히 병렬로 배치되는 복수의 제1압전구조체들;
    상기 복수의 제1압전구조체들의 일단이 연결되는 제1지지체;
    상기 복수의 제1압전구조체들의 타단이 연결되는 제2지지체; 및
    상기 제1압전구조체를 감싸는 보호부재를 포함하되,
    상기 제1압전구조체는
    나선형상을 가지며 압전현상에 의하여 제1전기에너지를 생성하는 제1압전물질;
    상기 제1압전물질의 일면에 배치되는 제1전극;
    상기 제1압전물질의 타면에 배치되는 제2전극; 및
    상기 제1전극 및 상기 제2전극 중 적어도 어느 한 표면에 배치되는 절연층을 포함하며,
    상기 제1압전물질의 일단 및 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체와 연결되며,
    상기 제2지지체는 액체의 표면-이하 수면이라 함-에 부유하도록 설치되어 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의하여 움직이며,
    상기 제2지지체는 외력에 의하여 움직이며,
    상기 제1압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    A plurality of first piezoelectric structures arranged in parallel with each other;
    A first support body to which one ends of the plurality of first piezoelectric structures are connected;
    A second support body to which the other ends of the plurality of first piezoelectric structures are connected; And
    And a protective member surrounding the first piezoelectric structure,
    The first piezoelectric structure
    A first piezoelectric material having a spiral shape and generating a first electric energy by a piezoelectric phenomenon;
    A first electrode disposed on one surface of the first piezoelectric material;
    A second electrode disposed on the other surface of the first piezoelectric material; And
    And an insulating layer disposed on at least one surface of the first electrode and the second electrode,
    Wherein one end and the other end of the first piezoelectric material are respectively connected to the first and second supports,
    The second support body is installed to float on the surface of the liquid (hereinafter referred to as " water surface ") and moves by the upward and downward or leftward and rightward movement of the water surface,
    The second support body is moved by an external force,
    Wherein the first piezoelectric material is deformed in accordance with the movement of the second support body by the vertical and / or lateral movement of the water surface to generate the first electrical energy.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1압전구조체는 신축성을 가지는 제1탄성코어를 더 포함하되,
    상기 제1압전물질은 상기 제1탄성코어에 나선형상으로 배치되며,
    상기 제1탄성코어의 일단 및 타단이 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결됨으로써 상기 제1압전물질의 상기 일단 및 상기 타단은 각각 상기 제1지지체 및 상기 제2지지체에 연결되며,
    상기 제1압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2지지체의 움직임에 따라 변형되는 상기 제1탄성코어에 의하여 변형되어 상기 제1전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    11. The method according to claim 9 or 10,
    The first piezoelectric structure may further include a first elastic core having elasticity,
    The first piezoelectric material is arranged in a spiral shape on the first elastic core,
    Wherein one end and the other end of the first elastic core are respectively connected to the first and second supports so that one end and the other end of the first piezoelectric material are respectively connected to the first and second supports,
    Wherein the first piezoelectric material is deformed by the first elastic core deformed in accordance with the movement of the second support body by the vertical movement or the lateral movement of the water surface to generate the first electric energy, Generator.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2지지체는 상기 제1압전구조체의 상기 타단과 연결되는 판형의 제2압전구조체를 포함하며,
    상기 제2압전구조체는
    압전현상에 의하여 제2전기에너지를 생성하는 판형의 제2압전물질;
    상기 제2압전물질의 일면에 배치되는 제3전극; 및
    상기 제2압전물질의 타면에 배치되는 제4전극을 포함하며,
    상기 제2압전구조체는 상기 외력에 의하여 움직이며,
    상기 제2압전물질은 상기 수면의 상하 또는 좌우의 이동에 의한 상기 제2압전구조체의 움직임에 따라 변형되어 상기 제2전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    11. The method according to claim 9 or 10,
    The second support body includes a second piezoelectric structure connected to the other end of the first piezoelectric structure,
    The second piezoelectric structure
    A second piezoelectric material in the form of a plate that generates a second electric energy by a piezoelectric phenomenon;
    A third electrode disposed on one surface of the second piezoelectric material; And
    And a fourth electrode disposed on the other surface of the second piezoelectric material,
    The second piezoelectric structure is moved by the external force,
    Wherein the second piezoelectric material is deformed in accordance with the movement of the second piezoelectric structure due to the vertical and / or lateral movement of the water surface to generate the second electrical energy.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1지지체는
    하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 자기장을 형성하는 자석부;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며, 상기 자기장 내에 배치되는 코일; 및
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일단이 상기 코일의 타측과 연결되며, 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함하되,
    상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 자기장 내에서 이동하는 상기 코일에 의하여 제3전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    11. The method according to claim 9 or 10,
    The first support
    housing;
    A magnet disposed inside the housing and forming a magnetic field;
    A coil disposed in the housing and having one side connected to the one end of the first piezoelectric structure and disposed in the magnetic field; And
    And an elastic body disposed inside the housing and having one end connected to the other end of the coil and the other end connected to the inner surface of the housing,
    Wherein the first support comprises a first piezoelectric body and a second piezoelectric body, the second piezoelectric body being movable in accordance with the movement of the second support body, and a restoring force of the elastic body, Type piezoelectric structure.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함하며,
    상기 제3압전구조체는
    일단 및 타단이 각각 상기 코일의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며, 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질;
    상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극; 및
    상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함하며,
    상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    14. The method of claim 13,
    The elastic body includes a spiral third piezoelectric structure,
    The third piezoelectric structure
    A third spiral piezoelectric material having one end and the other end respectively connected to the other side of the coil and the inner surface of the housing and generating fourth electric energy by a piezoelectric effect;
    A fifth electrode disposed on one surface of the third piezoelectric material; And
    And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material,
    Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Wherein the piezoelectric structure is formed of a spiral type piezoelectric structure.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1지지체는
    하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일측이 상기 제1압전구조체의 상기 일단과 연결되며, 자기장을 형성하는 자석부;
    상기 하우징 내부에 배치되며, 상기 자기장 내에 배치되는 코일; 및
    상기 하우징 내부에 배치되며, 일단이 상기 자석부의 타측과 연결되며, 타단이 상기 하우징의 내면과 연결되는 탄성체를 포함하되,
    상기 제1지지체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 힘 및 상기 탄성체의 복원력에 의하여 상기 코일 내에서 이동하는 상기 자석부에 의하여 상기 코일에 유도되는 유도기전력으로부터 제3전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    11. The method according to claim 9 or 10,
    The first support
    housing;
    A magnet disposed in the housing and having one side connected to the one end of the first piezoelectric structure and forming a magnetic field;
    A coil disposed within the housing and disposed within the magnetic field; And
    And an elastic body disposed inside the housing, the elastic body having one end connected to the other side of the magnet portion and the other end connected to the inner surface of the housing,
    Wherein the first support body includes a first piezoelectric body, a first piezoelectric body, and a second piezoelectric body, wherein the first support body includes a first piezoelectric body that moves in accordance with the movement of the second support body, To generate a third electrical energy from the spiral-shaped piezoelectric structure.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 탄성체는 나선형상의 제3압전구조체를 포함하며,
    상기 제3압전구조체는
    일단 및 타단이 각각 상기 자석부의 상기 타측 및 상기 하우징의 상기 내면과 연결되며, 압전현상에 의하여 제4전기에너지를 생성하는 나선형상의 제3압전물질;
    상기 제3압전물질의 일면에 배치되는 제5전극; 및
    상기 제3압전물질의 타면에 배치되는 제6전극을 포함하며,
    상기 제3압전구조체는 상기 제2지지체의 움직임에 따라 이동하는 상기 제1압전구조체에 의하여 가해지는 상기 힘에 의하여 변형되었다가 상기 제3압전물질의 복원력에 의하여 복원되는 과정에서 상기 제4전기에너지를 생성하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    16. The method of claim 15,
    The elastic body includes a spiral third piezoelectric structure,
    The third piezoelectric structure
    A third spiral piezoelectric material having one end and the other end connected to the other side of the magnet portion and the inner surface of the housing, respectively, and generating fourth electric energy by piezoelectric effect;
    A fifth electrode disposed on one surface of the third piezoelectric material; And
    And a sixth electrode disposed on the other surface of the third piezoelectric material,
    Wherein the third piezoelectric structure is deformed by the force applied by the first piezoelectric structure moving according to the movement of the second support member and is restored by the restoring force of the third piezoelectric member, Wherein the piezoelectric structure is formed of a spiral type piezoelectric structure.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제2지지체는 상기 액체보다 밀도가 낮아 상기 수면에서 떠 다닐 수 있는 부양체를 포함하는 나선형태의 압전구조체를 이용한 발전장치.
    11. The method according to claim 9 or 10,
    And the second support body has a density lower than that of the liquid so that the second support body can float on the water surface.
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