KR20190020497A - 자기전기 에너지하베스터 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
발전전압의 제어가 용이한 자기전기 에너지하베스터 및 그의 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 자기전기 에너지하베스터는 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부 및 자왜부로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 발전전압이 2이상인 압전부를 포함한다.
Description
본 발명은 자기전기 에너지하베스터 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발전전압의 제어가 용이한 자기전기 에너지하베스터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
에너지 하베스팅(energy harvesting)이란 주변의 사용되지 못하고 버려지는 에너지들을 끌어 모아 전기 에너지로 변환하는 기술인데, 최근 저탄소 녹색성장의 시대 조류와 맞물려 온실 효과로 대표되는 환경 문제를 해결할 수 있고, 고유가 시대에 대처할 수 있는 대표적인 청정에너지 시스템 중 하나로서 주목받고 있다.
이러한 에너지 하베스팅 기술은 압전 효과(piezoelectric), 광전 효과(photovoltaic effect) 또는 열전 효과(thermoelectric effect) 등 다양한 원리에 의해 실현할 수 있으나, 그 중에서도 압전 특성을 가진 소재를 이용한 기술에 대한 연구가 가장 활발히 진행되고 있다. 압전 에너지 하베스팅은 주변의 진동을 이용하여 전기 에너지를 저장하는 방식으로서 주변 기후나 지형에 따른 기술 적용의 제약이 없고, 초소형 장치로 기술 구현이 가능하다는 등의 다수의 장점을 가지고 있다.
한편, 이러한 압전 효과를 이용한 소자에는 자기전기소자가 있다. 자기전기소자란 외부에서 자기에너지의 인가에 따라 변형이 생기는 자왜물질과 외부의 변형에 따라 발전을 하는 압전물질로 구성된 소자를 말한다. 자기전기 에너지하베스터는 자기전기소자를 이용하여 에너지 하베스팅을 하는 소자이다. 자기전기 에너지하베스터는 자왜물질층과 압전물질이 부착되어 있는 자기전기소자에 자기에너지를 인가하면 자왜물질층에 자왜 변형이 발생하고 변형된 자왜물질층과 압전물질층이 서로 부착되어 있기 때문에 압전물질층에 변형이 발생된다. 압전물질층의 변형은 전압의 발생을 유도하므로 자가발전이 이루어질 수 있게 된다.
친환경적이고, 버려지는 에너지들을 이용한 발전형태로서 다양한 장점을 갖는 자기전기 에너지하베스터의 발전성능향상을 위하여 다양한 소재개발이나 형상변형이 시도되었으나 아직까지 원하는 수준의 발전성능이나 다양한 발전전압을 구현할 수 있는 구조의 자기전기 에너지하베스터는 개발되지 않고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 발전전압의 제어가 용이한 자기전기 에너지하베스터 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 자기전기 에너지하베스터는 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부; 및 자왜부로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 발전전압이 2이상인 압전부;를 포함한다.
자왜물질은 강자성 금속, 페라이트계 세라믹스, 자왜 합금 및 자성 형상기억 합금 중 어느 하나일 수 있다.
압전물질은 PbZrO3, PbTiO3, KNbO3, NaNbO3, BiTiO3, NaTiO3 및 BaTiO3 중 어느 하나일 수 있다.
압전부는 압전물질층이 복수개 적층되고, 압전물질층 상에 형성된 전극층의 구조에 따라 발전전압이 달라질 수 있다.
전극층의 구조는 전극층의 위치 및 갯수 중 적어도 어느 하나에 따라 달라질 수 있다.
2이상의 발전전압을 제1발전전압 및 제2발전전압이라고 하면, 압전부는 제1발전전압을 발생시키는 제1압전부 및 제2발전전압을 발생시키는 제2압전부를 포함할 수 있다.
제1압전부는 제2압전부보다 전극층의 갯수가 적은 경우, 제1발전전압은 제2발전전압보다 클 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 압전물질층을 복수개 적층하되, 압전물질층 상에는 서로 다른 위치 및 갯수를 갖는 전극층이 형성되어 2이상의 발전전압을 발생시키는 압전부 형성단계; 및 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 압전부 상에 도포하여 자왜부를 형성하는 자왜부 형성단계;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 자기전기 에너지하베스터 제조방법은 자왜부 형성단계 후 압전부 및 자왜부 적층체를 소결하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 도포하여 자왜부를 형성하는 자왜부 형성단계; 및 자왜부 상에 압전물질층을 복수개 적층하되, 압전물질층 상에는 서로 다른 위치 및 갯수를 갖는 전극층이 형성되어, 2이상의 발전전압을 발생시키는 압전부를 형성하는 압전부 형성단계;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부; 및 자왜부로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 자왜부와의 접촉여부에 따라 2이상의 발전전압을 나타내는 압전부;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터가 제공된다.
압전부는 자왜부와 접촉하는 제1압전부 및 자왜부와 접촉하지 않는 제2압전부를 포함하고, 제1압전부의 발전전압은 제2압전부의 발전전압보다 클 수 있다.
본 발명에 따르면, 하나의 자기전기 에너지하베스터로부터 다양한 발전전압을 획득할 수 있어 효용성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 단일 적층방식으로 한번에 적층체 형성이 가능하여 자왜부와 압전부를 별도로 형성하고 접착시키는 방식보다 간단하고 재료비용이 절감되며 접착에 따른 제품불량율이 낮아져 신뢰성 높은 자기전기 에너지하베스터를 저비용의 간단한 공정으로 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이며, 도 3은 도 2의 자기전기 에너지하베스터에서 압전부의 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이며, 도 3은 도 2의 자기전기 에너지하베스터에서 압전부의 사시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다.
도 8은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다. 본 발명에 따른 자기전기 에너지하베스터(100)는 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부(120); 및 자왜부(120)로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 발전전압이 2이상인 압전부(110);를 포함한다.
본 발명에 따른 자기전기 에너지하베스터(100)는 자기전기(Magnetoelectric effect) 효과를 이용하여 에너지 하베스팅을 하는 소자이다. 자기전기효과는 전계(electric field)를 인가함에 따라 자화(magnetization)가 유발되거나, 반대로 자계(magnetic field)에 의해 편극(polarization)을 유도할 수 있는 특성을 의미한다.
이러한 자기전기효과를 나타내는 소재로는 Cr2O3 등과 같은 단일상(single phase) 물질, 압전 특성을 가진 소재와 자왜 특성을 가진 소재를 섞거나 본 발명에서와 같이 자왜 특성(magnetostrictivity)을 가지는 소재와 압전 특성(piezoelectricity)을 가지는 소재를 적층한 복합재료 등이 있다. 이 중에서도 자왜물질과 압전물질의 적층구조를 이용하는 경우, 층 간의 강한 탄성 커플링(elastic coupling), 간단한 제조 공정, 높은 전기 저항, 용이한 분극(poling) 공정, 또는 자기전기 전압 계수(αME) 등의 다양한 측면에서 장점을 가진다.
본 발명에서 자기전기 에너지하베스터(100)는 자왜부(120) 및 압전부(110)를 포함한다. 자왜부(120)는 자왜현상(magnetostriction phenomena)이 발생하는 물질인 자왜물질을 포함한다. 자왜현상은 강자성의 물질 등을 자화할 때 물질에 탄성적 변형이 생기는 현상을 의미한다. 즉, 자왜물질은 자화되면 기계적 변형이 발생한다.
자왜부(120)에 포함되는 자왜물질은 강자성 금속, 페라이트계 세라믹스, 자왜 합금 및 자성 형상기억 합금 중 어느 하나일 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 강자성 금속으로는 니켈 코발트 또는 철 등의 금속이 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 페라이트계 세라믹스로는, 일반식 MFe2O4 또는 MFe12O19(M은 1종 이상의 2가의 금속 이온)으로 나타내는 스피넬(spinel)형 또는 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite)형 페라이트 또는 M'3Fe5O12 (M'은 3가의 금속 이온)으로 나타내는 페라이트나, Li0.5Fe2.5O4로 나타내는 리튬페라이트를 예로 들 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 자왜 합금으로는 테르븀(terbium)-디스프로슘(dysprosium)-철(iron) 합금(Terfenol-D), 갈륨-철 합금(Gafenol), 사마륨(samarium)-디스프로슘-철 합금(Samfenol-D), 붕소(boron)-규소(silicon)-철 합금(Metglas 2605SA1), 또는 붕소(boron)-규소(silicon)-탄소(carbon)-철 합금(Metglas 2605SC) 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 사용될 수 있는 자성 형상기억 합금으로는 Ni2MnGa 합금, NiMnIn 합금, NiCoMnIn 합금, FePd 합금, FeNiGa 합금, 또는 CoNiGa 합금 등을 예로 들 수 있다.
압전부(110)에는 기계적인 변형을 가하면 전압이 발생하고 전압을 가하면 기계적인 변형이 발생하는 압전현상이 발생하는 압전물질이 포함된다. 압전물질로는 PbZrO3, PbTiO3, KNbO3, NaNbO3, BiTiO3, NaTiO3 및 BaTiO3 중 어느 하나가 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 자기전기 에너지하베스터(100)에서 압전부(110)는 자왜부(120)로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하되, 압전부(110)에서는 2이상의 발전전압을 얻을 수 있다.
압전부(110)에서 2이상의 발전전압을 얻게 되면, 하나의 자기전기 에너지하베스터(100)로부터 단일 발전전압을 얻는 것이 아니므로 원하는 전압을 선택하여 사용할 수 있다. 이를 위해서 본 실시예에서는 압전부(110)에 압전물질층(131)이 복수개 적층되고, 압전물질층(131) 상에 형성된 전극층(132)의 구조에 따라 발전전압이 달라질 수 있다.
전극층(132)은 전기전도성을 갖는 도전성 물질을 포함하여 기계적 변형력이 전달된 압전부(110)가 발전하는 전압을 외부로 전달할 수 있도록 한다. 전극층(132)에 사용될 수 있는 도전성 물질로는 금속이 사용될 수 있으며, 예를 들면 Ag, Pd, Pt 및 이들의 합금이 사용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 자기전기 에너지하베스터(100)의 하부에는 압전부(110)가 위치하고, 압전부(110)의 상부에는 자왜부(120)가 위치하여 자왜부(120)로부터의 기계적 변형력이 하부의 압전부(110)에 전달된다.
압전부(110)는 복수의 압전물질층(131)을 포함하고, 압전물질층(131) 사이에 전극층(132)이 형성되어 발전전압을 외부로 전달할 수 있다. 압전부(110)는 전극층(132)이 2개인 제1압전부(111) 및 전극층(132)이 8개인 제2압전부(112)를 포함한다. 제1압전부(111) 및 제2압전부(112)는 자왜부(120)로부터 기계적 변형력을 전달받아 각각 발전한다. 제1압전부(111)에서 발전되는 발전전압을 제1발전전압이라 하고, 제2압전부(112)에서 발전되는 발전전압을 제2발전전압이라 하면, 제1발전전압 및 제2발전전압은 서로 상이할 수 있다. 즉, 자왜부(120)로부터 동일한 기계적 변형력을 전달받아 발전을 하는 제1압전부(111) 및 제2압전부(112)는 각각 전극층(132)의 위치나 갯수 등이 상이하여 발전되는 전압이 상이하게 되고, 따라서 자기전기 에너지하베스터(100)는 2종의 발전전압을 발생시킬 수 있다.
발전전압을 상이하게 하기 위하여 압전부 내부의 전극층(132)의 구조를 달리할 수 있는데, 전극층(132)의 전극층(132) 위치 및 갯수 중 어느 하나에 따라 달라질 수 있다. 도 1에서와 같이 제1압전부(111)는 전극층(132)의 갯수가 2개이고, 제2압전부(112)는 전극층의 갯수가 8개이므로 제1압전부(111)와 제2압전부(112)는 전극층의 구조가 상이하고 이에 따라 제1발전전압 및 제2발전전압은 서로 상이하다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이며, 도 3은 도 2의 자기전기 에너지하베스터에서 압전부의 사시도이다. 본 실시예에서는 압전부(110)가 제1압전부(111), 제2압전부(112) 및 제3압전부(113)을 포함한다. 제1압전부(111)은 전극층(132)이 2개이고, 제2압전부(112)는 전극층(132)이 4개이며, 제3압전부(113)은 전극층(132)이 8개이다. 따라서, 자왜부(120)로부터 동일한 기계적 변형력을 전달받아도 제1압전부(111), 제2압전부(112) 및 제3압전부(113)으로부터 발생되는 발전전압은 서로 상이하게 되고, 자기전기 에너지하베스터(100)는 3개의 발전전압을 발생시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 자기전기 에너지하베스터(100)에서 압전부(110)의 사시도이다. 압전부(110)는 복수의 압전물질층(131)의 사이에 전극층(132)을 각 압전부별로 구조를 상이하게 배치하여 복수의 발전전압을 발생시킨다. 제1압전부(111), 제2압전부(112) 및 제3압전부(113)은 서로 이격된 전극층들을 포함하는데, 이들 전극층(132)은 압전부(110)의 내부전극들이고, 발전전압은 외부전극(미도시)을 통해 외부로 전달될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터 제조방법의 설명에 제공되는 도면들이다. 본 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터 제조방법은 압전물질층을 복수개 적층하되, 압전물질층 상에는 서로 다른 위치 및 갯수를 갖는 전극층이 형성되어 2이상의 발전전압을 발생시키는 압전부 형성단계; 및 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 압전부 상에 도포하여 자왜부를 형성하는 자왜부 형성단계;를 포함한다.
본 실시예에서 자기전기 에너지하베스터를 제조하기 위하여 먼저, 압전물질층(131)을 복수개 적층하되, 압전물질층(131) 상에는 서로 다른 위치 및 갯수를 갖는 전극층(132)이 형성된다. 도 4에서는 제1압전부(111)에는 전극층(132)이 한개 형성되고, 제2압전부(112)에는 전극층(132)이 2개 형성되며, 제3압전부(113)에는 전극층(132)이 3개 형성되어 있다
압전물질층(131)은 전술한 압전물질분말을 용매나 바인더와 혼합하여 얻은 압전물질 페이스트를 시트형태로 성형하여 형성할 수 있다. 전극층(132)은 전술한 도전성물질을 포함하는 도전성 페이스트를 압전물질층(131)에 도포나 인쇄하여 형성할 수 있다.
도 5에서는 압전물질층(131) 및 전극층(132)이 더 적층되어 제2압전부(112)에는 3개의 전극층(132)이, 제3압전부(113)에는 6개의 전극층(132)이 형성되어 있다. 압전물질층(131) 및 전극층(132)이 더 적층되면 도 6과 같이 제1압전부(111)에는 전극층(132)이 2개, 제2압전부(112)에는 전극층(132)이 4개, 제3압전부(113)에는 전극층(132)이 8개가 형성되어 압전부(110)가 형성된다. 전극층(132)의 구조가 서로 상이한 제1압전부(111), 제2압전부(112) 및 제3압전부(113)은 각각 서로 다른 발전전압을 발생시킨다.
압전부(110)가 형성되면, 압전부(110) 상에는 자왜부(120)가 형성된다. 자왜부(120)는 전술한 자왜물질을 용매나 바인더 등과 혼합하고 이를 압전부(110) 상에 도포나 인쇄하여 형성된다.
본 실시예와 달리 도 8과 같은 형태의 자기전기 에너지하베스터(100)를 형성할 수도 있는데, 먼저 압전부(110)를 형성한 도 7과 달리 자왜부(120)를 먼저 형성하고 자왜부(120)의 상부에 압전물질층(131) 및 전극층(132)을 도포나 인쇄하여 압전부(110)를 형성할 수도 있다.
압전부(110) 및 자왜부(120)를 포함하는 적층체가 형성되면, 적층체를 소정 온도 이상으로 소결하여 신뢰성 높은 자기전기 에너지하베스터(100)를 얻을 수 있다. 본 실시예에 따르면 압전부(110) 및 자왜부(120)를 단일공정에서 적층하여 적층체를 얻고, 단일소결공정으로 자기전기 에너지하베스터(100)를 얻을 수 있어 공정이 단순하고 저비용으로 수행될 수 있으며, 압전부(110) 및 자왜부(120) 사이의 결합력이 우수하여 자기전기 에너지하베스터(100)의 장기 사용시에도 자왜부(120) 등의 탈락이 발생하지 않아 우수한 품질의 자기전기 에너지하베스터(100)를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이고, 도 10은 본 발명의 또다른 일실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터의 단면도이다. 본 실시예에 따른 자기전기 에너지하베스터(100)는 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부(120); 및 자왜부(120)로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 자왜부(120)와의 접촉여부에 따라 2이상의 발전전압을 나타내는 압전부(110);를 포함한다.
본 실시예의 자기전기 에너지하베스터(100)는 2이상의 발전전압을 발생시키는데, 이를 위해 압전부(110)는 자왜부(120)와 접촉하는 제1압전부(111) 및 자왜부(120)와 접촉하지 않는 제2압전부(112)를 포함한다. 도 9를 참조하면, 좌측의 제1압전부(111)는 상부에 자왜부(120)가 위치하나 동일한 전극구조의 제2압전부(112)는 상부에 자왜부(120)가 위치하지 않는다.
따라서, 제1압전부(111)는 상부의 자왜부(120)로부터 기계적 변형력을 직접 전달받으나, 제2압전부(112)는 자왜부의 직접적인 기계적 변형력을 전달받지 못하고, 제1압전부(111)에 전달된 기계적 변형력을 간접적으로 전달받게 된다. 따라서, 동일한 전극구조를 갖는 제1압전부(111) 및 제2압전부(112)는 서로 다른 발전전압을 발생시키게 된다. 제2압전부(112)에 전달되는 기계적 변형력이 더 작으므로 제1압전부(111)의 발전전압은 제2압전부(112)의 발전전압보다 클 수 있다.
도 10의 자기전기 에너지하베스터(100)는 압전부(110)가 동일한 전극구조의 제1압전부(111), 제2압전부(112) 및 제3압전부(113)을 포함하되, 자왜부는 제1자왜부(121) 및 제2자왜부(122)를 포함하여 제1압전부(111) 및 제3압전부(113) 상에만 위치한다. 제2압전부(112) 상에는 자왜부가 위치하지 않으므로 제1자왜부(121) 및 제2자왜부(122)의 기계적 변형력을 간접적으로 전달받아 발전전압을 발생시킨다. 따라서, 제1압전부(111) 및 제3압전부(113)의 발전전압은 동일하나, 제2압전부(112)의 발전전압은 이들과 상이하게 되고, 자기전기 에너지하베스터(100)는 2이상의 발전전압을 발생시킬 수 있다.
제3압전부(113)의 전극구조를 제1압전부(111)의 전극구조와 상이하게 형성하면 제3압전부(113)의 발전전압이 달라지게 되어 자기전기 에너지하베스터(100)는 3개의 발전전압을 발생시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100
자기전기 에너지하베스터
110 압전부
111 제1압전부
112 제2압전부
113 제3압전부
120 자왜부
121 제1자왜부
122 제2자왜부
131 압전물질층
132 전극층
110 압전부
111 제1압전부
112 제2압전부
113 제3압전부
120 자왜부
121 제1자왜부
122 제2자왜부
131 압전물질층
132 전극층
Claims (12)
- 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부; 및
상기 자왜부로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 발전전압이 2이상인 압전부;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 1에 있어서,
상기 자왜물질은 강자성 금속, 페라이트계 세라믹스, 자왜 합금 및 자성 형상기억 합금 중 어느 하나인 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 1에 있어서,
상기 압전물질은 PbZrO3, PbTiO3, KNbO3, NaNbO3, BiTiO3, NaTiO3 및 BaTiO3 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 1에 있어서,
상기 압전부는 압전물질층이 복수개 적층되고,
상기 압전물질층 상에 형성된 전극층의 구조에 따라 상기 발전전압이 달라지는 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 4에 있어서,
상기 전극층의 구조는 상기 전극층의 위치 및 갯수 중 적어도 어느 하나에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 4에 있어서,
상기 2이상의 발전전압을 제1발전전압 및 제2발전전압이라고 하면,
상기 압전부는 제1발전전압을 발생시키는 제1압전부 및 제2발전전압을 발생시키는 제2압전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 6에 있어서,
상기 제1압전부는 제2압전부보다 전극층의 갯수가 적은 경우, 제1발전전압은 제2발전전압보다 큰 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터. - 압전물질층을 복수개 적층하되, 상기 압전물질층 상에는 서로 다른 위치 및 갯수를 갖는 전극층이 형성되어 2이상의 발전전압을 발생시키는 압전부 형성단계; 및
자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 상기 압전부 상에 도포하여 자왜부를 형성하는 자왜부 형성단계;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터 제조방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 자왜부 형성단계 후 상기 압전부 및 상기 자왜부 적층체를 소결하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터 제조방법. - 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 도포하여 자왜부를 형성하는 자왜부 형성단계; 및
상기 자왜부 상에 압전물질층을 복수개 적층하되, 상기 압전물질층 상에는 서로 다른 위치 및 갯수를 갖는 전극층이 형성되어, 2이상의 발전전압을 발생시키는 압전부를 형성하는 압전부 형성단계;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터 제조방법. - 자화되면 기계적 변형이 발생하는 자왜물질을 포함하는 자왜부; 및
상기 자왜부로부터 기계적 변형력을 전달받아 발전하는 압전물질을 포함하되, 상기 자왜부와의 접촉여부에 따라 2이상의 발전전압을 나타내는 압전부;를 포함하는 자기전기 에너지하베스터. - 청구항 11에 있어서,
상기 압전부는 상기 자왜부와 접촉하는 제1압전부 및 상기 자왜부와 접촉하지 않는 제2압전부를 포함하고,
상기 제1압전부의 발전전압은 상기 제2압전부의 발전전압보다 큰 것을 특징으로 하는 자기전기 에너지하베스터.
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| CN112564545A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-03-26 | 航天特种材料及工艺技术研究所 | 一种基于磁电复合材料的能量收集器及可穿戴设备 |
| KR20220152747A (ko) * | 2021-05-10 | 2022-11-17 | 동아대학교 산학협력단 | 자기전기 복합체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 자기전기 복합체 |
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