KR20220087315A - Piezoelectric energy harvesting devices - Google Patents

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KR20220087315A
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문지훈
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Abstract

본 발명에서는 압전 에너지 하베스팅 장치에 대하여 개시한다. 본 발명의 압전 에너지 하베스팅 장치는, 하우징, 가압부, 진동부, 압전부를 포함한다. 외부의 눌림 운동은 하우징의 관통공을 통하는 가압부의 가압축에 전달되고, 가압축은 진동부재에 연결된 진동추를 진동시킨다. 진동추에 형성된 타격돌기는 압전부를 타격하고 압전부의 진동에 의해 전력이 발생한다. 외부의 눌림 운동을 진동추의 진동 에너지로 저장하여 압전효율을 높일 수 있으며, 타격돌기는 압전부의 고정되지 않은 자유단에 타격을 가하므로 무리한 압력이 가해지지 않아서 압전체의 내구성을 향상시킬 수 있다.The present invention discloses a piezoelectric energy harvesting device. The piezoelectric energy harvesting device of the present invention includes a housing, a pressing unit, a vibrating unit, and a piezoelectric unit. The external pressing motion is transmitted to the pressing shaft of the pressing part through the through hole of the housing, and the pressing shaft vibrates the vibrating weight connected to the vibrating member. The striking protrusion formed on the vibrating weight hits the piezoelectric part, and electric power is generated by the vibration of the piezoelectric part. The piezoelectric efficiency can be increased by storing the external pressing motion as vibration energy of the vibrating weight, and the durability of the piezoelectric body can be improved because the striking protrusion applies a blow to the unfixed free end of the piezoelectric part, so that excessive pressure is not applied.

Description

압전 에너지 하베스팅 장치{Piezoelectric energy harvesting devices}Piezoelectric energy harvesting devices

본 발명은 압전 에너지 하베스팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하우징 외부의 압력을 가압부를 통해 하우징 내부의 진동부로 전달하여 저장하고, 진동부에 저장된 진동 에너지를 압전부에 전달하여 전기 에너지를 수확함으로써, 압전 효율이 높고 내구성을 향상할 수 있는 압전 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric energy harvesting device, and more particularly, by transferring pressure from the outside of the housing to a vibrating unit inside the housing through a pressing unit and storing it, and transferring the vibration energy stored in the vibrating unit to the piezoelectric unit to harvest electrical energy By doing so, it relates to a piezoelectric energy harvesting device having high piezoelectric efficiency and improved durability.

최근 화석연료의 사용으로 인한 대기오염 및 지구온난화 문제 등 다양한 환경 문제가 발생하고 있다. 또한 화석 연료의 고갈이 다가옴에 따라 태양광, 풍력, 지열, 조력 등을 이용하는 다양한 신재생에너지가 연구개발되고 있다. Recently, various environmental problems such as air pollution and global warming due to the use of fossil fuels have occurred. In addition, as the depletion of fossil fuels approaches, various new and renewable energies using solar power, wind power, geothermal heat, and tidal power are being researched and developed.

압전 효과(Piezoelectric Effect)는 고체에 힘을 가해 기계적 변형을 일으킬 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상이다. 압전 소자로는 페로브스카이트(Perovskite)구조의 인공 압전 세라믹스 제품이 많이 사용된다.The piezoelectric effect is a phenomenon in which electrical polarization occurs on the surface of a crystal when a force is applied to a solid to cause mechanical deformation. As the piezoelectric element, artificial piezoelectric ceramics having a perovskite structure are widely used.

일상생활에서 다양한 진동이 발생하므로, 이러한 진동 에너지를 압전 소자에 인가하여 발전에 이용하려는 연구가 이루어지고 있으나, 발전효율이 낮아서 제한적인 용도로만 사용되었다.Since various vibrations occur in daily life, studies have been made to apply this vibration energy to the piezoelectric element and use it for power generation, but it has been used only for limited purposes due to low power generation efficiency.

최근, 버려지는 에너지를 수확(harvesting) 또는 이용하여 에너지를 재생산하는 기술로 에너지 하베스팅 기술이 대두되고 있다. 에너지 하베스팅은 그동안 버려져 왔던 진동, 열 등의 에너지를 압전, 열전, 광전, 전자기 현상을 이용하여 전기로 변환하고, 에너지를 저장하여, 에너지를 활용하거나 소비할 수 있도록 한다. Recently, energy harvesting technology has emerged as a technology for reproducing energy by harvesting or using wasted energy. Energy harvesting uses piezoelectric, thermoelectric, photoelectric, and electromagnetic phenomena to convert energy, such as vibration and heat, that has been thrown away, into electricity, and then stores energy so that energy can be utilized or consumed.

에너지 하베스팅에서 주목받고 있는 분야는 진동 에너지를 압전 현상을 이용하여 전기에너지로 변환하는 방식이다. 압전 현상에서는 전기에너지 발전량을 늘리기 위해, 변위 확대, 광대역 활용, 기계적 구조 개선, 변환 회로 개선 등의 노력이 진행되고 있다. A field that is attracting attention in energy harvesting is a method of converting vibrational energy into electrical energy using a piezoelectric phenomenon. In the piezoelectric phenomenon, in order to increase the amount of electrical energy generated, efforts such as displacement expansion, broadband utilization, mechanical structure improvement, and conversion circuit improvement are underway.

등록특허공보 제10-1881468호 “태양광 일체형 압전 하베스팅 시스템”(2018년07월18일 등록)에서는 독립적으로 재생 에너지 또는 신재생 에너지로부터 전기 에너지를 발생시키는 두 개 이상의 하베스터들을 일체형으로 구현하여 전기 에너지 발생 효율을 높일 수 있는 태양광 일체형 압전 하베스팅 시스템에 대해 개시하고 있다. In Patent Publication No. 10-1881468 “Solar Integrated Piezoelectric Harvesting System” (registered on July 18, 2018), two or more harvesters that independently generate electrical energy from renewable energy or new and renewable energy are implemented in one piece. Disclosed is a solar-integrated piezoelectric harvesting system capable of increasing electrical energy generation efficiency.

등록특허공보 제10-1958685호 “노면 설치형 발전장치”(2019년03월11일 등록)에서는 도로를 통행하는 자동차 바퀴에 의해 승강 진동하면서 자석 또는 유도코일의 왕복 이동에 따른 전자기 유도 현상 또는 압전판의 진동에 따른 압력변화에 의한 압전효과를 이용하여 전기를 생산할 수 있도록 한 노면 설치형 발전장치에 대해 개시하고 있다. In Registered Patent Publication No. 10-1958685 “Road-mounted power generation device” (registered on March 11, 2019), electromagnetic induction phenomenon or piezoelectric plate caused by reciprocating movement of magnets or induction coils while elevating and vibrating by the wheels of automobiles passing on the road Disclosed is a road-mounted power generation device capable of producing electricity using the piezoelectric effect caused by the pressure change according to the vibration of the motor.

등록특허공보 제10-1971787호 “압전소자를 이용하는 에너지 하베스터”(2019년04월17일 등록)에서는 한번의 외력에 의해 복수회 에너지 하베스팅이 수행될 수 있는 압전 소자를 이용하는 에너지 하베스터에 대해 개시하고 있다. Patent Publication No. 10-1971787 “Energy harvester using piezoelectric element” (registered on April 17, 2019) discloses an energy harvester using a piezoelectric element that can perform energy harvesting multiple times by one external force are doing

등록특허공보 제10-2020269호 “변위 확대가 가능한 압전 에너지 하베스터 모듈”(2019년09월04일 등록)에서는 미소 변위를 확대할 수 있는 구조를 포함하여 전기적 에너지 생산을 극대화할 수 있는 압전 에너지 하베스터 모듈에 대해 개시하고 있다. In Patent Publication No. 10-2020269 “Piezoelectric Energy Harvester Module with Expandable Displacement” (registered on September 04, 2019), a piezoelectric energy harvester that can maximize electrical energy production including a structure that can expand micro-displacement The module is disclosed.

등록특허공보 제10-1881468호 “태양광 일체형 압전 하베스팅 시스템”(2018년07월18일 등록)Registered Patent Publication No. 10-1881468 “Solar Power Integrated Piezoelectric Harvesting System” (registered on July 18, 2018) 등록특허공보 제10-1958685호 “노면 설치형 발전장치”(2019년03월11일 등록)Registered Patent Publication No. 10-1958685 “Road-mounted power generation device” (registered on March 11, 2019) 등록특허공보 제10-1971787호 “압전소자를 이용하는 에너지 하베스터”(2019년04월17일 등록)Registered Patent Publication No. 10-1971787 “Energy harvester using piezoelectric element” (registered on April 17, 2019) 등록특허공보 제10-2020269호 “변위 확대가 가능한 압전 에너지 하베스터 모듈”(2019년09월04일 등록)Registered Patent Publication No. 10-2020269 “Piezoelectric energy harvester module capable of expanding displacement” (registered on September 04, 2019)

본 발명의 목적은, 외부 압력을 진동으로 저장하여 발전 효율이 향상된 압전 에너지 하베스팅 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric energy harvesting device with improved power generation efficiency by storing external pressure as vibration.

본 발명의 다른 목적은, 외부 압력 인가에 따른 변위보다 큰 변형을 일으켜서 높은 발전 효율을 얻을 수 있는 압전 에너지 하베스팅 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric energy harvesting device capable of obtaining high power generation efficiency by generating a deformation greater than a displacement according to an external pressure application.

본 발명의 또다른 목적은, 급격한 외부 압력 인가에도 내구성을 유지할 수 있는 압전 에너지 하베스팅 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric energy harvesting device capable of maintaining durability even when a sudden external pressure is applied.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 이루기 위한 하나의 양태에 따르면, 압전 에너지 하베스팅 장치는, 일면에 관통공 및 내부 측면에 고정부를 구비하는 하우징; 상기 하우징의 관통공에 삽입되어, 하우징 외부의 눌림 운동을 하우징 내부로 전달하는 가압축을 구비하는 가압부; 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 가압부와 접촉하여 하우징 외부의 눌림 운동을 진동 에너지로 저장하는 진동부; 및 상기 하우징의 고정부에 일단이 고정되고, 타단에 상기 진동부의 타격을 받아 압전 에너지를 생성하는 압전부;를 포함한다.According to one aspect for achieving the above object, the piezoelectric energy harvesting device includes a housing having a through hole on one surface and a fixing part on the inner side; a pressing unit inserted into the through hole of the housing and having a pressing shaft that transmits a pressing motion from the outside of the housing to the inside of the housing; a vibrating unit installed inside the housing and in contact with the pressing unit to store a pressing motion outside the housing as vibration energy; and a piezoelectric part having one end fixed to the fixing part of the housing and receiving a blow from the vibrating part on the other end to generate piezoelectric energy.

상기 진동부는, 상기 가압부에 접촉하여 하우징 외부의 눌림 운동을 전달받는 진동추; 상기 진동추가 가압부에 접촉하는 면의 반대면에 일단이 연결되고, 타단은 상기 하우징 내부에 연결되어, 상기 진동추를 진동시키는 진동부재; 및 상기 진동추에 연결되고 상기 압전부를 향해 돌출되어 압전부를 타격하는 타격돌기;를 포함한다. The vibrating unit may include: a vibrating weight that is in contact with the pressing unit and receives a pressing motion from the outside of the housing; a vibrating member having one end connected to a surface opposite to the surface in contact with the pressing part of the vibrating weight and the other end connected to the inside of the housing to vibrate the vibrating weight; and a striking protrusion connected to the vibrating weight and protruding toward the piezoelectric unit to strike the piezoelectric unit.

상기 압전부는, 상기 하우징의 고정부에 일단이 고정되는 고정단을 구비하고, 탄성을 가지는 금속판; 상기 금속판의 일면에 부착된 압전시트; 및 상기 압전시트에서 발생한 전력을 외부로 전송하는 전선;을 포함한다.The piezoelectric unit may include: a metal plate having a fixed end having one end fixed to the fixed unit of the housing and having elasticity; a piezoelectric sheet attached to one surface of the metal plate; and an electric wire for transmitting the electric power generated by the piezoelectric sheet to the outside.

상기 가압부는, 상기 하우징 외부에서 상기 가압축에 연결되는 가압판; 상기 하우징 내부에서 상기 가압축에 연결되고, 상기 하우징의 관통공의 형상보다 돌출되어 형성되는 가압축 헤드; 및 상기 가압축 주위에 탄성체로 된 가압부 복귀부재;를 더 포함할 수 있다.The pressing unit may include: a pressing plate connected to the pressing shaft from the outside of the housing; a pressure shaft head connected to the pressure shaft inside the housing and formed to protrude from a shape of a through hole of the housing; and a pressing unit return member made of an elastic body around the pressing shaft.

상기 하우징은, 상기 관통공 상부에 가압판 수납부 및 가압부 복귀부재 수납부;를 더 포함할 수 있다.The housing may further include a pressure plate receiving unit and a pressing unit returning member receiving unit at an upper portion of the through hole.

상기 진동부의 진동추는, 상기 진동부재가 연결된 면의 반대면에 상기 가압축 헤드가 수납될 수 있는 헤드 수납홈을 구비할 수 있다.The vibrating weight of the vibrating unit may include a head receiving groove in which the pressing shaft head can be accommodated on a surface opposite to the surface to which the vibrating member is connected.

상기 진동부는, 상기 타격돌기의 끝에 회동가능하도록 결합되는 타격롤러; 및 상기 진동추에 연결되고 상기 하우징의 내벽에 설치되는 가이드;를 더 포함할 수 있다.The vibrating unit includes: a striking roller that is rotatably coupled to the end of the striking protrusion; and a guide connected to the vibrating weight and installed on the inner wall of the housing.

상기 진동부는, 상기 진동추의 측면에 상기 압전부 쪽으로 편심되도록 설치되고, 상기 타격돌기가 회전할 수 있도록 고정하는 돌기 회전축; 및 상기 타격돌기의 압전부 반대쪽에 설치되고, 상기 타격롤러보다 무거운 관성추;를 더 포함할 수 있다.The vibrating part is installed on the side of the vibrating weight so as to be eccentric toward the piezoelectric part, and the protrusion rotating shaft is fixed so that the striking protrusion can rotate; and an inertia weight installed on the opposite side of the piezoelectric part of the striking protrusion and heavier than the striking roller.

상기 압전부는, 상기 금속판에서 고정단의 반대쪽인 자유단 끝에 회동가능하도록 설치되는 압전롤러;를 더 포함할 수 있다.The piezoelectric unit may further include a piezoelectric roller installed so as to be rotatable at the end of the free end opposite to the fixed end of the metal plate.

상기 압전 에너지 하베스팅 장치는, 교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 에너지 변환부; 및 직류 전력을 배터리에 저장하는 에너지 저장부;를 더 포함할 수 있다.The piezoelectric energy harvesting device may include: an energy converter converting AC power into DC power; and an energy storage unit for storing DC power in the battery.

본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는, 외부 압력을 진동으로 저장하고, 저장된 진동 에너지를 압전효과를 이용하여 전기에너지로 변환하여 높은 발전 효율을 얻을 수 있다.The piezoelectric energy harvesting device according to the present invention stores external pressure as vibration, and converts the stored vibration energy into electrical energy using the piezoelectric effect to obtain high power generation efficiency.

본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는, 관성추를 사용하여 외부 압력의 변위보다 큰 변형을 일으켜서 높은 발전 효율을 얻을 수 있다.The piezoelectric energy harvesting device according to the present invention uses an inertia weight to generate a larger deformation than the displacement of external pressure, thereby obtaining high power generation efficiency.

본 발명에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는, 관성추를 사용하여 급격한 외부 압력 인가에 의한 급격한 변형을 방지하여 압전체의 내구성을 향상시킬 수 있다.The piezoelectric energy harvesting apparatus according to the present invention can improve durability of a piezoelectric body by preventing abrupt deformation due to abrupt external pressure application using an inertia weight.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 압전 발전부의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에서 가압부와 하우징의 구성를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에서 진동부의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에서 압전부의 구성을 나타내는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 동작 상태를 나타내는 모식도이다.1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a piezoelectric power generation unit of a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view showing the configuration of the pressing unit and the housing in the piezoelectric energy harvesting device according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view illustrating the configuration of a vibrating unit in the piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view illustrating a configuration of a piezoelectric part in a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating an operating state of a piezoelectric energy harvesting device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the content to be described later. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout. On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means that the stated component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치는 압전 발전부(600), 에너지 변환부(700), 에너지 저장부(800)를 포함한다. 압전 에너지 발전부(600)는 하우징(200), 가압부(300), 진동부(400), 압전부(500)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a piezoelectric power generation unit 600 , an energy conversion unit 700 , and an energy storage unit 800 . The piezoelectric energy generating unit 600 includes a housing 200 , a pressing unit 300 , a vibrating unit 400 , and a piezoelectric unit 500 .

하우징(200) 외부의 에너지가 가압부(300)의 눌림 운동 등에 의해 하우징(200) 내부로 전달된다. 가압부(300)를 통해 전달된 에너지는 진동부(400)의 진동 에너지로 저장되고, 진동 에너지는 압전부(500)를 통해서 전기에너지로 변환된다. 압전부(500)에서 발생하는 교류 전력은 에너지 변환부(700)에서 직류 전력으로 변환되고, 직류 전력은 에너지 저장부(800)를 통해서 배터리 등에 저장한다.Energy from the outside of the housing 200 is transferred to the inside of the housing 200 by a pressing motion of the pressing unit 300 . Energy transmitted through the pressing unit 300 is stored as vibration energy of the vibrating unit 400 , and the vibration energy is converted into electrical energy through the piezoelectric unit 500 . AC power generated by the piezoelectric unit 500 is converted into DC power by the energy converter 700 , and the DC power is stored in a battery or the like through the energy storage unit 800 .

하우징(200) 외부에서 에너지를 공급하는 것은 주기적인 것과 단속적인 것으로 구분할 수 있다. 주기적인 에너지 공급은 눌림 운동 또는 압력을 주기적 또는 연속적으로 공급하는 것으로 풍력, 조력 등을 사용하는 경우에 발생한다. The supply of energy from the outside of the housing 200 may be divided into periodic and intermittent ones. Periodic energy supply occurs when wind power, tidal power, or the like is used by periodically or continuously supplying a pressing motion or pressure.

단속적인 에너지 공급원으로는 도로의 특정 부위를 통과하는 자동차의 압력과 같이 간헐적으로 눌림 운동이 발생하는 경우이다. 지하 주차장 진입로에 설치되는 과속 방지턱의 경우, 자동차가 통과하는 경우에만 단속적으로 에너지가 전달되므로, 전달된 에너지를 최대한 활용하여 배터리에 저장하면 지하 주차장의 조명에 활용할 수 있다.An intermittent energy source is a case in which intermittent pressing motion occurs, such as the pressure of a car passing through a specific part of the road. In the case of a speed bump installed in the entrance of an underground parking lot, energy is intermittently transmitted only when a car passes.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 압전 발전부의 구성을 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a piezoelectric power generation unit of a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.

압전 발전부(600)는 하우징(200), 가압부(300), 진동부(400), 압전부(500)를 포함한다. The piezoelectric power generation unit 600 includes a housing 200 , a pressing unit 300 , a vibrating unit 400 , and a piezoelectric unit 500 .

가압부(300)는 하우징 외부의 에너지를 하우징 내부로 전달한다. 가압부(300)는 가압판(310), 가압부 복귀부재(330), 가압축(350), 가압축 헤드(370)를 포함한다.The pressing unit 300 transfers energy from the outside of the housing to the inside of the housing. The pressing unit 300 includes a pressing plate 310 , a pressing unit returning member 330 , a pressing shaft 350 , and a pressing shaft head 370 .

가압판(310)은 탄성을 가진 가압부 복귀부재(330)에 의해 하우징(200) 외부로 돌출된다. 돌출된 가압판(310)에 하우징 외부의 압력 또는 눌림 운동이 인가되면 가압부 복귀부재(330)가 압축되고, 가압판(310)도 하우징의 가압판 수납부(210)에 수납될 때까지 눌리게 된다.The pressing plate 310 protrudes to the outside of the housing 200 by the pressing portion return member 330 having elasticity. When the pressure or pressing motion from the outside of the housing is applied to the protruding pressure plate 310 , the pressure unit return member 330 is compressed, and the pressure plate 310 is also pressed until it is accommodated in the pressure plate receiving unit 210 of the housing.

가압축(350)은 가압판(310)의 하부에 연결되고 하우징의 관통공(250)에 삽입되어, 하우징 외부의 상하 눌림 운동을 하우징 내부로 전달한다. The pressing shaft 350 is connected to the lower portion of the pressing plate 310 and is inserted into the through hole 250 of the housing, and transmits a vertical pressing motion from the outside of the housing to the inside of the housing.

가압부 복귀부재(330)는 스프링 등 탄성체를 사용하여 가압축(350) 주위의 가압부 복귀부재 수납부(230)에 설치한다. The pressing unit return member 330 is installed in the pressing unit return member receiving unit 230 around the pressing shaft 350 using an elastic body such as a spring.

가압축 헤드(370)는 하우징 내부에서 가압축(350)의 하부에 연결되고, 하우징의 관통공(250)의 형상보다 돌출되어 형성되어 가압축(350)과 가압판(310)이 하우징(200)으로부터 분리되는 것을 방지한다.The pressure shaft head 370 is connected to the lower part of the pressure shaft 350 in the housing, and is formed to protrude from the shape of the through hole 250 of the housing, so that the pressure shaft 350 and the pressure plate 310 are connected to the housing 200 . to prevent separation from

하우징(200)은 자동차 등 외부의 압력으로부터 진동부와 압전부를 보호한다. 하우징(200)은 가압판 수납부(210), 가압부 복귀부재 수납부(230), 관통공(250), 하우징 몸체(270), 고정부(290)를 포함한다.The housing 200 protects the vibrating unit and the piezoelectric unit from external pressure such as a vehicle. The housing 200 includes a pressure plate receiving unit 210 , a pressing unit returning member receiving unit 230 , a through hole 250 , a housing body 270 , and a fixing unit 290 .

하우징 몸체의 일면인 상부면에 내부로부터 외부로 관통공(250), 가압부 복귀부재 수납부(230), 가압판 수납부(210) 순으로 관통되어 있다. 관통공(250)은 가압축(350)이 통과하는 구멍이다. 가압부 복귀부재 수납부(230)는 관통공(250)의 상부에 형성되며, 탄성체인 가압부 복귀부재(330)가 수납되는 공간이다. 가압판 수납부(210)는 가압부 복귀부재 수납부의 상부에 형성되며, 가압판(310)이 외부의 압력에 의해 하우징에 밀착하게 되는 경우 가압판이 수납되는 공간이다.The through hole 250, the pressing unit return member receiving part 230, and the pressing plate receiving part 210 are penetrated in the order from the inside to the outside in the upper surface, which is one surface of the housing body. The through hole 250 is a hole through which the pressing shaft 350 passes. The pressing unit return member receiving unit 230 is formed in the upper portion of the through hole 250 and is a space in which the pressing unit return member 330, which is an elastic body, is accommodated. The pressure plate accommodating part 210 is formed on the upper part of the pressing part return member accommodating part, and is a space in which the pressure plate is accommodated when the pressure plate 310 is brought into close contact with the housing by external pressure.

하우징의 내부 측면에는 고정부(290)가 형성되어 있다. 고정부(290)는 압전부(500)의 금속판(510)의 고정단(590)을 고정시키는 부분이다.A fixing part 290 is formed on the inner side surface of the housing. The fixing part 290 is a part for fixing the fixing end 590 of the metal plate 510 of the piezoelectric part 500 .

진동부(400)는 하우징(200)의 내부에 설치되고, 가압부(300)와 접촉하여 가압부에 의해 전달된 하우징 외부의 (상하) 눌림 운동 에너지를 진동에너지로 변환하여 저장한다. 진동부(400)는 진동부재(430), 타격돌기(450), 진동추(470), 헤드 수납홈(475), 가이드(490)를 포함한다.The vibrating unit 400 is installed inside the housing 200, and in contact with the pressing unit 300, converts and stores (up and down) pressing kinetic energy of the outside of the housing transmitted by the pressing unit into vibration energy. The vibrating unit 400 includes a vibrating member 430 , a striking protrusion 450 , a vibrating weight 470 , a head receiving groove 475 , and a guide 490 .

진동추(470)는, 가압부(300)에 접촉하여 하우징 외부의 눌림 운동을 상부에서 전달받는다. 진동추의 아래쪽 일면에는 진동부재(430)가 연결되고, 진동부재(430)가 연결된 면의 반대면인 상부에는 가압축 헤드(370)가 접촉하여 에너지를 전달받을 수 있다. 진동추(470)의 상부에는 가압축 헤드(370)가 수납될 수 있는 헤드 수납홈(475)을 구비한다.The vibrating weight 470 is in contact with the pressing unit 300 and receives the pressing motion of the outside of the housing from the upper portion. The vibration member 430 is connected to the lower surface of the vibrating weight, and the pressure shaft head 370 is in contact with the upper surface opposite to the surface to which the vibration member 430 is connected to receive energy. A head receiving groove 475 in which the pressing shaft head 370 can be accommodated is provided at an upper portion of the vibrating weight 470 .

진동부재(430)는 진동추(470)가 가압부(300)에 접촉하는 면의 반대면인 하부에 일단이 연결되고, 타단은 하우징(200) 내부에 연결되어, 진동추(470)를 상하로 진동시킨다.One end of the vibrating member 430 is connected to the lower portion, which is the opposite surface of the surface where the vibrating weight 470 contacts the pressing unit 300 , and the other end is connected to the inside of the housing 200 to move the vibrating weight 470 up and down. vibrate with

타격돌기(450)는 진동추(470)에 연결되고 압전부(500)를 향해 수평으로 돌출되어 압전부(500) 중 금속판(510)의 자유단(550)을 타격하여 압전 현상을 일으킨다.The striking protrusion 450 is connected to the vibrating weight 470 and horizontally protrudes toward the piezoelectric part 500 to strike the free end 550 of the metal plate 510 of the piezoelectric part 500 to generate a piezoelectric phenomenon.

가이드(490)는 하우징(200)의 내벽에 수직으로 설치되어 연결된 진동추(470)를 수직으로 안정적으로 이동시킨다.The guide 490 is installed vertically on the inner wall of the housing 200 to vertically and stably move the connected vibrating weight 470 .

압전부(500)는 진동부의 타격에 의해 전기를 생성하고, 생성된 전력을 외부 저장장치로 공급한다. 압전부(500)는 금속판(510), 압전시트(530), 전선(미도시)을 포함한다. The piezoelectric unit 500 generates electricity by hitting the vibrating unit, and supplies the generated power to an external storage device. The piezoelectric part 500 includes a metal plate 510 , a piezoelectric sheet 530 , and an electric wire (not shown).

금속판(510)은 탄성을 가지고 있으며, 하우징의 내부 측면에 형성된 고정부(290)에 고정되는 일단인 고정단(590)과, 고정단의 반대쪽에 형성된 타단인 자유단(550)을 포함한다. 금속판(510)은 한쪽 고정단(590)만 고정되어 외팔보(캔틸레버) 형태를 가진다. The metal plate 510 has elasticity, and includes a fixed end 590 that is fixed to the fixed portion 290 formed on the inner side surface of the housing, and a free end 550 that is the other end formed on the opposite side of the fixed end. The metal plate 510 has a cantilever (cantilever) shape in which only one fixed end 590 is fixed.

압전시트(530)는 금속판(510)의 상부 일면에 부착된다. 금속판의 외팔보 타단인 자유단(550)에 진동부(400)의 타격을 받으면, 금속판 위에 형성된 압전시트(530)에 변형이 발생하여 압전 에너지가 생성된다. 전선(미도시)은 압전시트(530)에서 발생한 전력을 외부로 전송하기 위해 사용된다.The piezoelectric sheet 530 is attached to the upper surface of the metal plate 510 . When the vibrating unit 400 hits the free end 550 that is the other end of the cantilever of the metal plate, deformation occurs in the piezoelectric sheet 530 formed on the metal plate, thereby generating piezoelectric energy. An electric wire (not shown) is used to transmit power generated from the piezoelectric sheet 530 to the outside.

도 2에서 가압부(300)와 진동부(400)는 수직으로 구성하고, 압전부(500)는 수평으로 구성하였다. 자동차의 주행 압력을 이용하는 경우와 같이 상부에서 압력을 가하는 경우에 적용할 수 있다. 한편, 전체적인 구성을 90° 회전하여 가압부와 진동부를 수평으로 구성하고 압전부를 수직으로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 수평으로 압력을 인가하는 외부 장치와 결합하여 사용할 수 있다.In FIG. 2 , the pressing part 300 and the vibrating part 400 are vertically configured, and the piezoelectric part 500 is horizontally configured. It can be applied when pressure is applied from the top, such as when using the driving pressure of a vehicle. On the other hand, it is also possible to configure the entire configuration by rotating 90° horizontally the pressing part and the vibrating part and vertically configuring the piezoelectric part. In this case, it can be used in combination with an external device that horizontally applies pressure.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에서 가압부와 하우징의 구성를 나타내는 측면도이다. 3 is a side view showing the configuration of the pressing unit and the housing in the piezoelectric energy harvesting device according to an embodiment of the present invention.

도 3(a)를 참조하면, 가압부(300)는 가압판(310), 가압부 복귀부재(330), 가압축(350), 가압축 헤드(370)를 포함한다. 가압판(310)이 외부 압력에 의해 하우징(200)에 밀착되는 경우, 가압판(310)은 하우징의 가압판 수납부(210)에 수납되고, 가압부 복귀부재(330)는 가압부 복귀부재 수납부(230)에 수납된다. 가압축(350)은 하우징의 관통공(250)을 통해 하우징 내로 밀려 들어가며, 가압축의 끝에 연결된 가압축 헤드(370)가 진동추(470)를 밀게된다.Referring to FIG. 3A , the pressing unit 300 includes a pressing plate 310 , a pressing unit return member 330 , a pressing shaft 350 , and a pressing shaft head 370 . When the pressure plate 310 is in close contact with the housing 200 by external pressure, the pressure plate 310 is accommodated in the pressure plate receiving part 210 of the housing, and the pressing unit return member 330 is the pressing unit returning member receiving part ( 230) is stored. The pressing shaft 350 is pushed into the housing through the through hole 250 of the housing, and the pressing shaft head 370 connected to the end of the pressing shaft pushes the vibrating weight 470 .

도 3(b)를 참조하면, 가압판(311)은 하우징 외부로 볼록하게 돌출된 원호 형상을 할 수 있다. 특히 자동차의 과속 방지턱 등에 사용시 자동차의 바퀴가 부드럽게 통과하게 하기 위하여 원호 형상을 하는 것이 바람직하다. 이 때, 하우징의 가압판 수납부(211)는 가압판이 눌렸을 때 하우징 내로 장착될 수 있도록 가압판의 형태에 맞추어 테두리 부분이 오목하게 형성된다.Referring to FIG. 3B , the pressure plate 311 may have an arc shape convexly protruding to the outside of the housing. In particular, it is preferable to have an arc shape in order to allow the wheels of the vehicle to pass smoothly when used in a speed bump of a vehicle. At this time, the pressure plate receiving part 211 of the housing has a concave rim to match the shape of the pressure plate so that it can be mounted into the housing when the pressure plate is pressed.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에서 진동부의 구성을 나타내는 측면도이다. 4 is a side view illustrating the configuration of a vibrating unit in the piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4(a)와 도 2를 참조하면, 진동부(400)는 진동부재(430), 타격돌기(450), 진동추(470), 헤드 수납홈(475), 가이드(490)를 포함한다. 진동추(470)가 가압축 헤드(370)에 의해 가이드(490)를 따라 하강하게 되면, 진동추(470)에 연결되어 있는 타격돌기(450)가 압전부의 금속판(510)을 타격하게 된다. 압전부의 금속판(510)은 타격돌기(450)에 의해 휘어지게 되고, 금속판 위의 압전시트(530)에 변형이 일어나서 전기 에너지가 발생한다. 4A and 2 , the vibrating unit 400 includes a vibrating member 430 , a striking protrusion 450 , a vibrating weight 470 , a head receiving groove 475 , and a guide 490 . . When the vibrating weight 470 descends along the guide 490 by the pressing shaft head 370 , the striking protrusion 450 connected to the vibrating weight 470 strikes the metal plate 510 of the piezoelectric part. The metal plate 510 of the piezoelectric part is bent by the striking protrusion 450 , and the piezoelectric sheet 530 on the metal plate is deformed to generate electric energy.

진동추(470)가 더욱 아래로 내려가면, 타격돌기(450)에 의해 압전부의 금속판(510)이 더욱 휘어지고, 금속판(510)이 타격돌기(450)와 겹치는 부분이 점점 줄어들어 결국 금속판은 타격돌기와 떨어진다. 타격돌기와 떨어진 금속판(510)은 탄성에 의해 원래 위치를 중심으로 진동을 하게된다. 금속판(510)은 탄성계수는 크고 질량은 작기 때문에 주기가 작아서 상대적으로 탄성계수가 작은 진동부재(430)에 연결된 무거운 진동추(470)보다 빠른 진동을 하게된다. 금속판(510)의 진동에 의해 금속판 위의 압전시트(530)의 변형도 지속적으로 발생하여 교류 전력이 발생한다.As the vibrating weight 470 goes further down, the metal plate 510 of the piezoelectric part is further bent by the striking protrusion 450 , and the portion where the metal plate 510 overlaps the striking protrusion 450 is gradually reduced, and eventually the metal plate is struck Stones and falls. The metal plate 510 separated from the striking projection vibrates around its original position by elasticity. The metal plate 510 vibrates faster than the heavy vibrating weight 470 connected to the vibrating member 430 having a relatively small elastic modulus because the metal plate 510 has a small period because of a large elastic modulus and a small mass. Deformation of the piezoelectric sheet 530 on the metal plate by the vibration of the metal plate 510 also continuously occurs, thereby generating AC power.

금속판(510)의 빠른 진동이 감쇄되어도, 상대적으로 느린 진동을 하는 진동추(470)가 상승하며, 타격돌기(450)가 금속판(510)의 아래쪽을 타격하여 금속판(510)을 위쪽으로 휘어지도록 변형시킨다. 진동추(470)의 진폭이 적어져서 타격돌기(450)가 금속판(510)을 벗어나지 못하게 되면, 진동추의 진동에 맞추어 금속판이 휘어지며 압전시트(530)에서 전력을 생산한다.Even if the fast vibration of the metal plate 510 is attenuated, the vibrating weight 470 with relatively slow vibration rises, and the striking protrusion 450 strikes the lower side of the metal plate 510 to bend the metal plate 510 upward. transform it When the amplitude of the vibrating weight 470 decreases so that the striking protrusion 450 does not deviate from the metal plate 510 , the metal plate is bent in accordance with the vibration of the vibrating weight and power is generated from the piezoelectric sheet 530 .

도 4(b)를 참조하면, 진동부(400)는 돌기 회전축(455), 타격롤러(460), 관성추(465)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4B , the vibrating unit 400 may further include a protrusion rotating shaft 455 , a striking roller 460 , and an inertia weight 465 .

타격롤러(460)를 타격돌기(450)의 끝에 회동가능하도록 결합할 수 있다. 타격롤러(460)는 금속판(510)이 타격돌기(450)를 원활하게 벗어날 수 있도록 도와준다.The striking roller 460 may be rotatably coupled to the end of the striking protrusion 450 . The striking roller 460 helps the metal plate 510 to smoothly escape the striking protrusion 450 .

돌기 회전축(455)은 진동추(470)의 측면에 압전부(500) 쪽으로 편심되도록 설치한다. 타격돌기(450)는 돌기 회전축(455)을 기준으로 회동가능하도록 장착한다. 관성추(465)는 타격롤러(460)보다 무거우며, 타격돌기(450)의 압전부(500) 반대쪽에 설치한다. 도 4(b)를 참조하면, 가벼운 타격롤러(460)가 돌기 회전축(455)의 위쪽에 위치하고, 무거운 관성추(465)가 돌기 회전축(455)의 아래쪽에 위치하는 것을 확인할 수 있다.The protrusion rotating shaft 455 is installed so as to be eccentric toward the piezoelectric part 500 on the side surface of the vibrating weight 470 . The striking protrusion 450 is mounted to be rotatable based on the protrusion rotation shaft 455 . The inertia weight 465 is heavier than the striking roller 460 and is installed on the opposite side of the piezoelectric part 500 of the striking protrusion 450 . Referring to FIG. 4( b ), it can be seen that the light striking roller 460 is positioned above the protrusion rotating shaft 455 , and the heavy inertia weight 465 is positioned below the protruding rotating shaft 455 .

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치에서 압전부의 구성을 나타내는 측면도이다. 5 is a side view illustrating a configuration of a piezoelectric part in a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5(a)를 참조하면, 압전부(500)는 금속판(510)과, 압전시트(530)를 포함한다. 금속판(510)은 탄성을 가지고 있으며, 하우징의 고정부(290)에 고정되는 고정단(590)과, 고정단의 반대쪽에 자유단(550)을 포함한다. 자유단(550)은 진동부의 타격돌기(450) 또는 타격롤러(460)에 의해 변위하게 되고, 그 결과 금속판(510)은 휘어지고, 금속판 위의 압전시트(530)에 변형이 발생하여 전력을 생산한다.Referring to FIG. 5A , the piezoelectric part 500 includes a metal plate 510 and a piezoelectric sheet 530 . The metal plate 510 has elasticity, and includes a fixed end 590 fixed to the fixed portion 290 of the housing, and a free end 550 opposite to the fixed end. The free end 550 is displaced by the striking protrusion 450 or the striking roller 460 of the vibrating unit. produce

도 5(b)를 참조하면, 압전부(500)는 고정단의 반대쪽인 자유단(550) 끝에 압전롤러(560)를 회동가능하도록 설치할 수 있다. 압전롤러(560)는 맞닿는 경우 타격롤러(460)의 중심보다 진동추(470)쪽에 가깝게 중심이 위치하도록 하여 타격롤러(460)에 의해 금속판(510)이 충분히 변형될 수 있도록 한다. 압전롤러(560)를 사용하면, 금속판(510)이 충분히 휘는 경우 진동부의 타격돌기(450) 또는 타격롤러(460)를 벗어나는 것이 용이해진다. Referring to FIG. 5( b ), the piezoelectric part 500 may have a piezoelectric roller 560 rotatably installed at the end of the free end 550 opposite to the fixed end. When the piezoelectric roller 560 is in contact, the center is located closer to the vibrating weight 470 than the center of the striking roller 460 so that the metal plate 510 can be sufficiently deformed by the striking roller 460 . When the piezoelectric roller 560 is used, when the metal plate 510 is sufficiently bent, it is easy to escape from the striking protrusion 450 or the striking roller 460 of the vibrating unit.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 에너지 하베스팅 장치의 동작 상태를 나타내는 모식도이다.6 is a schematic diagram illustrating an operating state of a piezoelectric energy harvesting apparatus according to an embodiment of the present invention.

가압판(310)이 충분히 눌려 하우징의 가압판 수납부(210)에 밀착하는 경우, 가압축 헤드(370)가 진동추의 헤드 수납홈(475)을 밀어 진동추(470)가 가이드(490)를 따라서 아래로 급격히 이동하며, 진동추(470)에 고정된 돌기 회전축(455)도 함께 아래로 이동한다. When the pressure plate 310 is sufficiently pressed to closely contact the pressure plate receiving part 210 of the housing, the pressure shaft head 370 pushes the head receiving groove 475 of the vibrating weight, and the vibrating weight 470 follows the guide 490 . It moves rapidly downward, and the protrusion rotating shaft 455 fixed to the vibrating weight 470 also moves downward.

타격롤러(460)보다 무거운 관성추(465)의 관성이 크기 때문에, 관성추(465)는 그대로 있으려는 경향이 크다. 그 결과 돌기 회전축(455)이 아래쪽으로 이동함에 따라 타격롤러(460)가 아래쪽으로 회전하며, 압전롤러(560)를 아래쪽으로 눌러서 금속판(510)에 변형을 일으킨다.Since the inertia of the inertia weight 465 heavier than the striking roller 460 is large, the inertia weight 465 tends to remain as it is. As a result, as the protrusion rotating shaft 455 moves downward, the striking roller 460 rotates downward, and the piezoelectric roller 560 is pressed downward to cause deformation in the metal plate 510 .

돌기 회전축(455) 위치에 타격돌기(450)를 형성한 경우에 비해서, 타격롤러(460)는 추가적인 변형(d)을 일으킬 수 있어서 외부의 에너지를 효율적으로 전기에너지로 변환시킬 수 있다.Compared to the case where the striking protrusion 450 is formed at the position of the protrusion rotating shaft 455, the striking roller 460 can cause additional deformation (d), so that external energy can be efficiently converted into electrical energy.

한편, 급격한 외력의 인가는 금속판(510)과 그 위의 압전시트(530)의 급격한 변형을 일으키므로 내구성 문제가 발생할 수 있다. 관성추(465)를 이용하는 경우, 급격한 외력이 인가되면 타격롤러(460)는 더욱 수직이 되어 금속판과 떨어지게 되므로, 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.On the other hand, since application of an abrupt external force causes abrupt deformation of the metal plate 510 and the piezoelectric sheet 530 thereon, durability problems may occur. In the case of using the inertia weight 465, when an abrupt external force is applied, the striking roller 460 becomes more vertical and separates from the metal plate, so that durability can be improved.

200 : 하우징(200) 210 : 가압판 수납부(210)
230 : 가압부 복귀부재 수납부(230) 250 : 관통공(250)
270 : 하우징 몸체(270) 290 : 고정부(290)
300 : 가압부(300) 310 : 가압판(310)
330 : 가압부 복귀부재(330) 350 : 가압축(350)
370 : 가압축 헤드(370)
400 : 진동부(400) 430 : 진동부재(430)
450 : 타격돌기(450) 455 : 돌기 회전축(455)
460 : 타격롤러(460) 465 : 관성추(465)
470 : 진동추(470) 475 : 헤드 수납홈(475)
490 : 가이드(490)
500 : 압전부(500) 510 : 금속판(510)
530 : 압전시트(530) 550 : 자유단(550)
560 : 압전롤러(560) 590 : 고정단(590)
600 : 압전 발전부(600)
700 : 에너지 변환부(700) 800 : 에너지 저장부(800)200: housing 200 210: pressure plate receiving part 210
230: pressing unit return member receiving unit 230 250: through hole (250)
270: housing body (270) 290: fixing part (290)
300: pressing unit 300 310: pressing plate 310
330: pressing portion return member (330) 350: pressing shaft (350)
370: pressure shaft head (370)
400: vibrating unit 400 430: vibrating member 430
450: striking projection (450) 455: projection rotating shaft (455)
460: striking roller (460) 465: inertia weight (465)
470: vibrating weight (470) 475: head receiving groove (475)
490: guide (490)
500: piezoelectric part (500) 510: metal plate (510)
530: piezoelectric sheet (530) 550: free end (550)
560: piezoelectric roller (560) 590: fixed end (590)
600: piezoelectric power generation unit (600)
700: energy conversion unit 700 800: energy storage unit 800

Claims (6)

일면에 관통공 및 내부 측면에 고정부를 구비하는 하우징;
상기 하우징의 관통공에 삽입되어, 하우징 외부의 눌림 운동을 하우징 내부로 전달하는 가압축을 구비하는 가압부;
상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 가압부와 접촉하여 하우징 외부의 눌림 운동을 진동 에너지로 저장하는 진동부; 및
상기 하우징의 고정부에 일단이 고정되고, 타단에 상기 진동부의 타격을 받아 압전 에너지를 생성하는 압전부;를 포함하고,
상기 진동부는,
상기 가압부에 접촉하여 하우징 외부의 눌림 운동을 전달받는 진동추;
상기 진동추가 가압부에 접촉하는 면의 반대면에 일단이 연결되고, 타단은 상기 하우징 내부에 연결되어, 상기 진동추를 진동시키는 진동부재; 및
상기 진동추에 연결되고 상기 압전부를 향해 돌출되어 압전부를 타격하는 타격돌기;를 포함하고,
상기 압전부는,
상기 하우징의 고정부에 일단이 고정되는 고정단을 구비하고, 탄성을 가지는 금속판;
상기 금속판의 일면에 부착된 압전시트; 및
상기 압전시트에서 발생한 전력을 외부로 전송하는 전선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.a housing having a through hole on one surface and a fixing part on the inner side;
a pressing unit inserted into the through hole of the housing and having a pressing shaft that transmits a pressing motion from the outside of the housing to the inside of the housing;
a vibrating unit installed inside the housing and in contact with the pressing unit to store a pressing motion outside the housing as vibration energy; and
One end is fixed to the fixing part of the housing, and the other end is a piezoelectric part receiving the blow of the vibrating part to generate piezoelectric energy;
The vibrating unit,
a vibrating weight that is in contact with the pressing unit and receives a pressing motion from the outside of the housing;
a vibrating member having one end connected to a surface opposite to the surface in contact with the pressing part of the vibrating weight and the other end connected to the inside of the housing to vibrate the vibrating weight; and
A striking projection connected to the vibrating weight and protruding toward the piezoelectric unit to strike the piezoelectric unit;
The piezoelectric part,
a metal plate having a fixed end having one end fixed to the fixed portion of the housing and having elasticity;
a piezoelectric sheet attached to one surface of the metal plate; and
A piezoelectric energy harvesting device comprising a; a wire for transmitting the power generated from the piezoelectric sheet to the outside. 제1항에 있어서,
상기 가압부는,
상기 하우징 외부에서 상기 가압축에 연결되는 가압판;
상기 하우징 내부에서 상기 가압축에 연결되고, 상기 하우징의 관통공의 형상보다 돌출되어 형성되는 가압축 헤드; 및
상기 가압축 주위에 탄성체로 된 가압부 복귀부재;를 더 포함하고,
상기 하우징은, 상기 관통공 상부에 가압판 수납부 및 가압부 복귀부재 수납부;를 더 포함하고,
상기 진동부의 진동추는, 상기 진동부재가 연결된 면의 반대면에 상기 가압축 헤드가 수납될 수 있는 헤드 수납홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.The method of claim 1,
The pressurizing part,
a pressure plate connected to the pressure shaft from the outside of the housing;
a pressure shaft head connected to the pressure shaft inside the housing and formed to protrude from a shape of a through hole of the housing; and
Further comprising; a pressing portion return member made of an elastic body around the pressing shaft,
The housing further includes a pressure plate receiving portion and a pressing portion returning member receiving portion on the upper portion of the through hole,
The vibrating weight of the vibrating unit is a piezoelectric energy harvesting device, characterized in that it has a head receiving groove in which the pressing shaft head can be accommodated on a surface opposite to the surface to which the vibrating member is connected. 제1항에 있어서,
상기 진동부는,
상기 타격돌기의 끝에 회동가능하도록 결합되는 타격롤러; 및
상기 진동추에 연결되고 상기 하우징의 내벽에 설치되는 가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.The method of claim 1,
The vibrating unit,
a striking roller that is rotatably coupled to the end of the striking protrusion; and
The piezoelectric energy harvesting device further comprising; a guide connected to the vibrating weight and installed on the inner wall of the housing. 제3항에 있어서,
상기 진동부는,
상기 진동추의 측면에 상기 압전부 쪽으로 편심되도록 설치되고, 상기 타격돌기가 회전할 수 있도록 고정하는 돌기 회전축; 및
상기 타격돌기의 압전부 반대쪽에 설치되고, 상기 타격롤러보다 무거운 관성추;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.4. The method of claim 3,
The vibrating unit,
a protrusion rotating shaft that is installed on the side of the vibrating weight so as to be eccentric toward the piezoelectric part, and fixed so that the striking protrusion can rotate; and
Piezoelectric energy harvesting device, characterized in that it further comprises; installed on the opposite side of the piezoelectric part of the striking protrusion, the inertia weight heavier than the striking roller. 제1항에 있어서,
상기 압전부는,
상기 금속판에서 고정단의 반대쪽인 자유단 끝에 회동가능하도록 설치되는 압전롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.The method of claim 1,
The piezoelectric part,
Piezoelectric energy harvesting device further comprising a; piezoelectric roller installed so as to be rotatable at the end of the free end opposite to the fixed end of the metal plate. 제1항에 있어서,
교류 전력을 직류 전력으로 변환하는 에너지 변환부; 및
직류 전력을 배터리에 저장하는 에너지 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 에너지 하베스팅 장치.The method of claim 1,
an energy converter for converting AC power into DC power; and
The piezoelectric energy harvesting device further comprising; an energy storage unit for storing DC power in the battery.
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