WO2011105642A1 - 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
Definitions
- the present invention relates to a piezoelectric generator unit, and in particular, by converting a linear motion into a rotational motion by using a simple pressure due to the walking or moving gravity of a vehicle and a load pressure obtained by vibration, it is possible to generate electric energy more efficiently.
- piezoelectric materials have a variety of applications as a converter for converting mechanical energy into electrical energy.
- a large number of materials including inorganic and organic materials are known as materials causing piezoelectric phenomenon.
- a piezoelectric body is a device which generates a voltage by the force applied to the piezoelectric body, and changes the amount of voltage generated according to the magnitude of the applied force.
- the present invention has been proposed to solve the problems of the conventional piezoelectric generator unit, and is more efficient by converting a linear motion into a rotational motion by using a load pressure obtained by simple pressure and vibration caused by walking or moving gravity of a vehicle. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric generator unit using a piezoelectric bimorph capable of generating electrical energy.
- the present invention for achieving the above object, the cylindrical housing, and a flywheel which is rotated by an external power inside the housing and a plurality of protrusions formed at regular intervals along the circumferential direction therein, and A fluid injector that rotates the flywheel by injecting fluid or air to the impeller of the flywheel to transmit power, and a piezoelectric material and a plurality of piezoelectric materials radially installed in contact with the flywheel protrusion to generate electricity. It comprises a piezoelectric generator unit using a piezoelectric bimorph including a central axis installed through the material and the connecting member.
- the housing has a fluid injection passage and a fluid discharge passage formed on the outside thereof to supply fluid to the flywheel.
- the fluid injector further includes a fluid pump for injecting fluid.
- the connecting member connected to the piezoelectric material is made of an elastic body so that the piezoelectric material has elastic restoring force.
- the piezoelectric generator unit using the piezoelectric bimorph according to the present invention includes a housing including a cover and a ring, which is rotated through external power and has a plurality of protrusions at regular intervals along the circumferential direction therein, Drive means for mechanically transmitting power to rotate the housing, a piezoelectric material that generates electricity by contact with the projection of the housing and is radially installed, and is installed through the piezoelectric material and the connecting member. It is configured to include a central axis.
- the drive means is engaged with the rack gear and the linear gear to the linear motion to convert the linear motion into a rotary motion and the gear connected to the pinion connected to the pinion is rotated by receiving the rotational force of the pinion and rotated in the housing It is assembled to include a drive gear for rotating the housing.
- the piezoelectric material is made of a ceramic piezoelectric material or a polymer piezoelectric material, and the ceramic piezoelectric material and the polymer piezoelectric material are cross-installed.
- the polymer piezoelectric material is to hit the ceramic piezoelectric material is formed to hit the projection on the plate surface.
- the piezoelectric generator unit using the piezoelectric bimorph according to the present invention it is possible to effectively produce electrical energy by converting such a linear motion into an efficient rotary motion even for a small impact or vibration, and with a small input Since the output can be generated, the power generation efficiency can be improved, and it can be applied to various fields using a moving load.
- FIG. 1 is a perspective view showing a piezoelectric generator unit using a piezoelectric bimorph according to the present invention
- Figure 2 is a perspective view showing the back of Figure 1
- FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of a piezoelectric generator unit according to the present invention.
- Figure 4 is a perspective view showing a state in which an embodiment of the driving means is applied to the piezoelectric generator unit according to the present invention
- FIG. 5 is a perspective view showing the rear portion of FIG.
- FIG. 6 is an exploded perspective view showing a driving means of a piezoelectric generator unit according to the present invention.
- FIG. 7 is a state diagram showing a driving state of the piezoelectric generator unit according to the present invention.
- Embodiments of the invention described with reference to a perspective view specifically illustrate an ideal embodiment of the invention.
- various modifications of the drawings for example, manufacturing methods and / or specifications, are expected.
- the embodiment is not limited to the specific form of the illustrated region, but includes, for example, modification of the form by manufacture.
- regions shown or described as flat may have properties that are generally rough and / or rough.
- portions shown to have sharp angles may be rounded. Accordingly, the regions shown in the figures are only approximate in nature, and their forms are not intended to depict the exact form of the regions and are not intended to narrow the scope of the invention.
- the piezoelectric generator unit 10 is largely the housing 100, flywheel 200, fluid injector, piezoelectric It consists of the raw material 300 and the central axis 400.
- the housing 100 is configured to have a cylindrical shape so as to receive the flywheel 200 and supply fluid to the flywheel 200.
- the housing 100 has a fluid injection passage 110 and a fluid discharge passage 120 formed on the outside thereof to supply fluid to the flywheel 200.
- the flywheel 200 is rotated by the external power inside the housing 100, the inside of the flywheel 200 is formed with a plurality of protrusions 210 at regular intervals along the circumferential direction, the flywheel 200 Fluid is injected to a plurality of impellers 220 installed in the) flywheel 200 is to rotate to generate electrical energy.
- the fluid injector rotates the flywheel 200 by injecting fluid to the impeller 220 of the flywheel 200 to transmit power, and pressurizes the fluid supplied to the flywheel 200 with a pump to press a nozzle. It can be sprayed.
- the fluid injector comprises a fluid pump for injecting fluid.
- the piezoelectric material 300 generates electricity by the impact while contacting the protrusion 210 of the flywheel 200, and a plurality of piezoelectric materials 300 are radially installed inside the flywheel 200.
- the piezoelectric material 300 typically includes Pb (Zr, Ti) O3 + Pb (Zn, Nb) O3, Pb (Zr, Ti) O3 + Pb (Ni, Nb) O3, Pb (Zr, Ti) O3 + PVDF polymer And various piezoelectric layers such as Pb (Zr, Ti) O3 + silicon polymer and Pb (Zr, Ti) O3 + epoxy polymer LiTaO3 are used, and at least one of the piezoelectric layers is selected and used as the piezoelectric material 300. do.
- the central shaft 400 is installed through the piezoelectric material 300 and the connecting member 410, and the piezoelectric material 300 is radially installed around the central axis 400.
- the connecting member 410 connected to the piezoelectric material 300 is made of an elastic body so that the piezoelectric material 300 has elastic restoring force.
- the piezoelectric generator unit 10 using the piezoelectric bimorph having the structure as described above may add or subtract the piezoelectric material 300 in response to the power generation, by using the shock or vibration of the piezoelectric material 300 It is possible to convert linear motion into efficient rotational motion.
- the operation structure of the piezoelectric generator unit 10 is first applied to the impeller 220 of the flywheel 200. While hitting the flywheel 200 is rotated, the protrusion 210 formed inside the flywheel 200 hits the piezoelectric material 300 according to the rotation of the flywheel 200, through which the piezoelectric material 300 The electric shock is to generate electric energy.
- the impact on the piezoelectric material 300 by the rotation of the flywheel 200 can reduce the power loss due to the rotational force transmission.
- the fluid supplied to the flywheel 200 is discharged to the outside through the fluid discharge passage 120 of the housing 100 so that the fluid is supplied to the fluid injection passage 110 to circulate the fluid to the piezoelectric The generator unit 10 is to continue to operate.
- the piezoelectric generator unit 10 produces electrical energy by converting a linear motion into a rotational motion, pumping a fluid pump of the fluid injector to inject external air into the impeller 220 of the flywheel 200.
- a continuous and multiple impact to the piezoelectric material 300 is to obtain a continuous electrical output.
- the piezoelectric generator unit 20 has a housing 500 and a driving means ( 600), the piezoelectric material 300, and comprises a central axis (400).
- the housing includes a cover 510 and a ring 520 and is rotated by external power, and a plurality of protrusions 530 are formed at predetermined intervals along the circumferential direction inside the housing 500.
- the drive means 600 is to rotate the housing 500 by mechanically transmitting power to the housing 500, the drive means 600 is a rack gear 610 in a linear motion and the gear gears And a pinion 620 for converting a linear motion into a rotational motion, and a coupling gear 630 connected to the pinion 620 to be rotated by receiving the rotational force of the pinion 620 and being assembled to the housing 500. It comprises a drive gear 640 for rotating the housing 500.
- the piezoelectric material 300 is a ceramic piezoelectric material 310 Or it is made of a polymer piezoelectric material 320, the ceramic piezoelectric material 310 and the polymer piezoelectric material 320 is cross-installed.
- the polymer piezoelectric material 320 is to hit the ceramic piezoelectric material 310 is formed by the projection protrusion 321 on the plate surface.
- the reason why the projection protrusion 321 is installed only in the polymer piezoelectric material 320 is to use the elasticity of the polymer piezoelectric material 320, and the ceramic piezoelectric material 310 is fixed because it cannot use elasticity due to brittleness. Is to get the voltage by hitting.
- the central shaft 400 is installed through the piezoelectric material 300 and the connecting member 410, and the piezoelectric material 300 is radially installed around the central axis 400.
- the connecting member 410 connected to the piezoelectric material 300 is made of an elastic body so that the piezoelectric material 300 has elastic restoring force.
- the piezoelectric generator unit 20 using the piezoelectric bimorph having the structure described above may add or subtract the ceramic piezoelectric material 310 or the polymer piezoelectric material 320 constituting the piezoelectric material 300 in response to power generation power.
- the shock or vibration of the piezoelectric material 300 it is possible to convert the linear motion into an efficient rotational motion.
- the piezoelectric generator unit 20 is capable of obtaining a continuous electric output by applying a multiple impact on the ceramic piezoelectric material 310 and the polymer piezoelectric material 320 by the rotation of the housing 500. .
- the driving means 600 for rotating the housing 500 first converts the linear motion of the rack gear 610 into the rotational motion through the pinion 620, and connects the rotational motion of the pinion 620.
- the housing 500 may be rotated using the rotation of the drive gear 640.
- the operation structure of the piezoelectric generator unit 20 will be described with reference to FIG. 7, first, when the housing 500 is rotated through the driving means 600, the protrusion 530 formed in the housing 500. ) Strikes the polymer piezoelectric material 320 and applies a chain collision to the ceramic piezoelectric material 310 by the reaction of the polymer piezoelectric material 320 to generate a high voltage due to the impact transfer effect. will be.
- the piezoelectric generator units 10 and 20 produce electric energy by converting linear motion into rotational motion, thereby maintaining continuous power generation by maintaining the rotational force of a rotating body such as the housing 500 to have high speed and sustainability. Can be induced.
- the piezoelectric generator units 10 and 20 are superior to an input power source by applying an impact to the piezoelectric material 300 by using the rotational force of a micro motor when a large amount of output is required in a small space.
- the output power can be derived.
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
본 발명은 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트에 관한 것으로, 이 압전 발전기용 유니트는 원통형의 하우징과, 이 하우징 내측에서 외부의 동력을 통해 회전됨과 아울러 그 내측에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기가 형성된 플라이휠과, 이 플라이휠의 임펠러에 유체나 공기를 분사하여 동력을 전달함으로써 플라이휠을 회전시키는 유체 분사장치와, 상기 플라이휠의 돌기와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시킴과 아울러 다수개가 방사상으로 설치되는 압전소재 및 이 압전소재와 연결부재를 매개로 설치되는 중심축을 포함하여 구성된다. 따라서, 작은 충격이나 진동에 대해서도 이러한 직선운동을 효율적인 회전운동으로 변환시킴으로써 전기에너지를 효과적으로 생산할 수 있고, 적은 입력으로도 큰 출력을 발생할 수 있기 때문에 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 이동 하중을 이용하는 다양한 분야에 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 압전 발전기용 유니트에 관한 것으로, 특히 보행이나 차량의 이동 중력에 의한 단순 압력과 진동으로 얻어지는 하중 압력을 이용하여 직선운동을 회전운동으로 바꾸어줌으로써 보다 효율적으로 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 한 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트에 관한 것이다.
일반적으로 압전물질은 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 변환기로서 다양한 응용분야를 갖는다. 무기물 및 유기물을 포함하는 많은 수의 재료가 압전 현상을 일으키는 재료로서 알려져 있다.
압전체는 그 압전체에 가해지는 힘에 의해 전압을 발생시키며 그 인가된 힘의 크기에 따라 발생되는 전압의 양을 변화시키는 장치를 말한다.
이와 같은 압전체를 이용하여 압전발전기를 제작하는데 있어서는, 외부의 충격 또는 진동을 압전체에 손실 없이 효과적으로 전달하는 것이 중요하다.
또한, 과도한 충격이 압전체에 전달되어 압전체가 파손될 수 있으므로, 외부의 기계적 에너지는 효과적으로 전달하면서도 과도한 충격이 전달되는 것을 방지할 수 있는 구조가 요구된다.
특히, 세라믹으로 된 압전체의 경우에는 취성이 강하므로 기계적 에너지를 효과적으로 전달하면서도 동시에 과도한 외력으로부터 압전체의 파손을 방지할 수 있는 하우징이 필요하다.
한편, 외부로부터 전달된 기계적에너지를 압전체에 의해 전기에너지로 변환하여 사용하기 위해서는 압전체에 부착되거나 압전체에 연결된 전극을 통하여 외부의 회로와 전기적으로 연결되어야 한다.
그러데, 압전발전기에 사용되는 압전체에 지속적인 진동과 충격이 전달되면 압전체와 전극간의 전기적 접속이 끊어 지는 문제가 발생한다. 따라서, 이러한 진동과 충격에도 불구하고 압전체에 대해 전기적 접속을 유지할 수 있는 발전용 유니트 또는 그 시스템이 개발되어야 하나, 아직까지 뚜렷한 성과가 없는 실정이다.
이에 본 발명은 종래의 압전 발전기용 유니트가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 보행이나 차량의 이동 중력에 의한 단순 압력과 진동으로 얻어지는 하중 압력을 이용하여 직선운동을 회전운동으로 바꾸어줌으로써 보다 효율적으로 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 한 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형의 하우징과, 이 하우징 내측에서 외부의 동력을 통해 회전됨과 아울러 그 내측에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기가 형성된 플라이휠과, 이 플라이휠의 임펠러에 유체나 공기를 분사하여 동력을 전달함으로써 플라이휠을 회전시키는 유체 분사장치와, 상기 플라이휠의 돌기와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시킴과 아울러 다수개가 방사상으로 설치되는 압전소재 및 이 압전소재와 연결부재를 매개로 설치되는 중심축을 포함하여 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트를 구성한다.
또한, 상기 하우징은 그 외측에 유체 분사통로와 유체 배출통로가 각각 형성되어 상기 플라이휠에 유체를 공급할 수 있도록 된 것이다.
또한, 상기 유체 분사장치는 유체를 분사하기 위한 유체 펌프를 더 포함한다.
또한, 상기 압전소재와 연결된 연결부재는 탄성체로 이루어져 압전소재가 탄성복원력을 갖도록 된 것이다.
본 발명에 따른 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트는 커버와 링을 포함하면서 외부의 동력을 통해 회전됨과 아울러 그 내측에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기가 형성된 하우징과, 이 하우징에 기계식으로 동력을 전달하여 하우징을 회전시키는 구동수단과, 상기 하우징의 돌기와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시킴과 아울러 다수개가 방사상으로 설치되는 압전소재 및, 이 압전소재와 연결부재를 매개로 설치되는 중심축을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 구동수단은 직선운동을 하는 랙기어와 이 랙기어에 치합되어 직선운동을 회전운동으로 변환시키는 피니언 및 이 피니언과 연결된 연결기어와 치합되어 피니언의 회전력을 전달받아 회전됨과 아울러 상기 하우징에 조립되어 하우징을 회전시키는 구동기어를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 압전소재는 세라믹 압전소재 또는 폴리머 압전소재로 이루어지고 이 세라믹 압전소재와 폴리머 압전소재가 교차설치된다.
또한, 상기 폴리머 압전소재는 그 판면에 타격용 돌기가 형성되어 상기 세라믹 압전소재를 타격할 수 있도록 된 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트에 의하면, 작은 충격이나 진동에 대해서도 이러한 직선운동을 효율적인 회전운동으로 변환시킴으로써 전기에너지를 효과적으로 생산할 수 있고, 적은 입력으로도 큰 출력을 발생할 수 있기 때문에 발전효율을 향상시킬 수 있으며, 이동 하중을 이용하는 다양한 분야에 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 배면부를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 압전 발전기용 유니트의 구성을 나타낸 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 압전 발전기용 유니트에 구동수단의 일실시예가 적용된 상태를 나타낸 사시도,
도 5는 도 4의 배면부를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 압전 발전기용 유니트의 구동수단을 나타낸 분해 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 압전 발전기용 유니트의 구동상태를 나타낸 상태도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 및/또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.
본 발명에 따른 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트를 도 1 내지 도 3을 참조로 설명하면, 상기 압전 발전기용 유니트(10)는 크게 하우징(100), 플라이휠(200), 유체 분사장치, 압전소재(300) 및, 중심축(400)으로 구성된다.
하우징(100)은 플라이휠(200)을 수용하면서 플라이휠(200)에 유체를 공급할 수 있도록 원통형으로 구성된다.
상기 하우징(100)은 그 외측에 유체 분사통로(110)와 유체 배출통로(120)가 각각 형성되어 상기 플라이휠(200)에 유체를 공급할 수 있도록 된 것이다.
플라이휠(200)은 상기 하우징(100) 내측에서 외부의 동력을 통해 회전되고, 상기 플라이휠(200)의 내측에는 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기(210)가 형성된 것으로, 상기 플라이휠(200)에 설치된 다수의 임펠러(220)에 유체가 분사되어 플라이휠(200)이 회전됨으로써 전기에너지를 발생하도록 된 것이다.
유체 분사장치는 상기 플라이휠(200)의 임펠러(220)에 유체를 분사하여 동력을 전달함으로써 플라이휠(200)을 회전시키는 것으로, 상기 플라이휠(200)에 공급되는 유체를 펌프로 가압하여 노즐 등을 통해 분사할 수 있도록 된 것이다.
상기 유체 분사장치는 유체를 분사하기 위한 유체 펌프를 포함하여 구성된다.
압전소재(300)는 상기 플라이휠(200)의 돌기(210)와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시키는 것으로, 상기 플라이휠(200) 내측에서 다수개가 압전소재(300)가 방사상으로 설치된다.
상기 압전소재(300)는 통상 Pb(Zr,Ti)O₃+ Pb(Zn,Nb)O₃, Pb(Zr,Ti)O₃+ Pb(Ni,Nb)O₃, Pb(Zr,Ti)O₃+ PVDF 폴리머와 Pb(Zr,Ti)O₃+ 실리콘 폴리머 및 Pb(Zr,Ti)O₃+ 에폭시 폴리머 LiTaO₃등 다양한 압전층이 이용되는 바, 상기 압전층 중 적어도 어느 하나 이상을 선택하여 압전소재(300)로 사용한다.
중심축(400)은 상기 압전소재(300)와 연결부재(410)를 매개로 설치되는 것으로, 상기 중심축(400)을 중심으로 압전소재(300)가 방사상으로 설치되는 것이다.
상기 압전소재(300)와 연결된 연결부재(410)는 탄성체로 이루어져 압전소재(300)가 탄성복원력을 갖도록 된 것이다.
여기서, 상기와 같은 구조로 이루어진 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트(10)는 발전력에 대응하여 상기 압전소재(300)를 가감할 수 있고, 상기 압전소재(300)의 충격이나 진동을 이용하여 직선운동을 효율적인 회전운동으로 변환할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 압전 발전기용 유니트(10)의 작동구조는 우선 상기 하우징(100)의 유체 분사통로(110)로 유체나 공기 등이 분사되면, 이 유체가 상기 플라이휠(200)의 임펠러(220)에 부딪치면서 플라이휠(200)을 회전시키게 되고, 상기 플라이휠(200)의 회전에 따라 플라이휠(200) 내측에 형성된 돌기(210)가 상기 압전소재(300)와 부딪치게 되며, 이를 통해 상기 압전소재(300)에 충격을 줌으로써 전기에너지를 발생하도록 된 것이다.
상기 플라이휠(200)의 회전에 의해 압전소재(300)에 충격을 가함으로써 회전력 전달에 따른 동력손실을 줄일 수 있다.
또한, 상기 플라이휠(200)에 공급된 유체는 상기 하우징(100)의 유체 배출통로(120)를 통해 외부로 배출되어 다시 유체가 상기 유체 분사통로(110)로 공급되게 함으로써 유체가 순환되어 상기 압전 발전기용 유니트(10)가 지속적으로 작동할 수 있도록 된 것이다.
따라서, 상기 압전 발전기용 유니트(10)는 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 전기에너지를 생산하는 것으로, 상기 유체 분사장치의 유체 펌프를 펌핑하여 외부 공기를 상기 플라이휠(200)의 임펠러(220)에 분사하여 플라이휠(200)을 회전시킴으로써 상기 압전소재(300)에 지속적이며 다발적인 충격을 가하여 연속적인 전기 출력을 얻을 수 있도록 된 것이다.
한편, 상기 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트(10)의 또 다른 실시예를 도 4 내지 도 6을 참조로 설명하면, 상기 압전 발전기용 유니트(20)는 크게 하우징(500), 구동수단(600), 압전소재(300) 및, 중심축(400)을 포함하여 구성된다.
하우징은 커버(510)와 링(520)을 포함하면서 외부의 동력을 통해 회전되는 것으로, 상기 하우징(500)의 내측에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기(530)가 형성된다.
구동수단(600)은 상기 하우징(500)에 기계식으로 동력을 전달하여 하우징(500)을 회전시키는 것으로, 상기 구동수단(600)은 직선운동을 하는 랙기어(610)와, 이 랙기어에 치합되어 직선운동을 회전운동으로 변환시키는 피니언(620) 및, 이 피니언(620)과 연결된 연결기어(630)와 치합되어 피니언(620)의 회전력을 전달받아 회전됨과 아울러 상기 하우징(500)에 조립되어 하우징(500)을 회전시키는 구동기어(640)를 포함하여 구성된다.
압전소재(300)는 상기 하우징(500)의 돌기(530)와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시킴과 아울러 다수개가 방사상으로 설치되는 것으로, 상기 압전소재(300)는 세라믹 압전소재(310) 또는 폴리머 압전소재(320)로 이루어지고 이 세라믹 압전소재(310)와 폴리머 압전소재(320)가 교차설치된다.
또한, 상기 폴리머 압전소재(320)는 그 판면에 타격용 돌기(321)가 형성되어 상기 세라믹 압전소재(310)를 타격할 수 있도록 된 것이다.
상기 폴리머 압전소재(320)에만 타격용 돌기(321)를 설치한 이유는 폴리머 압전소재(320)의 탄성을 이용하고자 함이며, 세라믹 압전소재(310)는 취성 때문에 탄성을 이용할 수가 없어 고정된 상태에서 타격을 가하여 전압을 얻는 것이다.
중심축(400)은 상기 압전소재(300)와 연결부재(410)를 매개로 설치되는 것으로, 상기 중심축(400)을 중심으로 압전소재(300)가 방사상으로 설치되는 것이다.
상기 압전소재(300)와 연결된 연결부재(410)는 탄성체로 이루어져 압전소재(300)가 탄성복원력을 갖도록 된 것이다.
여기서, 상기와 같은 구조로 이루어진 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트(20)는 발전력에 대응하여 상기 압전소재(300)를 이루는 세라믹 압전소재(310) 또는 폴리머 압전소재(320)를 가감할 수 있고, 상기 압전소재(300)의 충격이나 진동을 이용하여 직선운동을 효율적인 회전운동으로 변환할 수 있는 것이다.
즉, 상기 압전 발전기용 유니트(20)는 하우징(500)의 회전에 의해 상기 세라믹 압전소재(310)와 폴리머 압전소재(320)에 다발적인 충격을 가함으로써 연속적인 전기 출력을 얻을 수 있도록 된 것이다.
그리고, 상기 하우징(500)을 회전시키는 구동수단(600)은 우선 상기 랙기어(610)의 직선운동을 상기 피니언(620)을 통해 회전운동으로 변환시키고, 상기 피니언(620)의 회전운동을 연결기어(630)를 통해 상기 하우징(500)에 조립된 구동기어(640)에 전달함으로써 구동기어(640)의 회전을 이용하여 하우징(500)을 회전시킬 수 있도록 된 것이다.
한편, 상기 압전 발전기용 유니트(20)의 작동구조를 도 7을 참조로 설명하면, 우선 상기 구동수단(600)을 통해 하우징(500)을 회전시키게 되면, 상기 하우징(500)에 형성된 돌기(530)가 폴리머 압전소재(320)를 타격하게 되고, 상기 폴리머 압전소재(320)의 반동에 의하여 상기 세라믹 압전소재(310)에 연쇄 충돌을 가함으로써 충격 전이효과로 인하여 높은 전압을 발생시킬 수 있도록 된 것이다.
따라서, 상기 압전 발전기용 유니트(10,20)는 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 전기에너지를 생산하는 것으로, 상기 하우징(500)과 같은 회전체의 회전력을 고속 및 지속성을 가지도록 유지하여 지속적인 발전을 유도할 수 있다.
또한, 상기 압전 발전기용 유니트(10,20)는 협소한 공간에서 적은 에너지로 많은양의 출력이 필요할 경우 초소형 모터의 회전력을 이용하여 상기 압전소재(300)에 충격을 가함으로써 입력 전원 보다 월등한 출력 전원을 유도할 수 있는 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
Claims (8)
- 원통형의 하우징;상기 하우징 내측에서 외부의 동력을 통해 회전됨과 아울러 그 내측에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기가 형성된 플라이휠;상기 플라이휠의 임펠러에 유체 또는 공기를 분사하여 동력을 전달함으로써 플라이휠을 회전시키는 유체 분사장치;상기 플라이휠의 돌기와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시킴과 아울러 다수개가 방사상으로 설치되는 압전소재;상기 압전소재와 연결부재를 매개로 설치되는 중심축;을 포함하여 구성된 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 제 1 항에 있어서,상기 하우징은 그 외측에 유체 분사통로와 유체 배출통로가 각각 형성되어 상기 플라이휠에 유체를 공급할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 제 1 항에 있어서,상기 유체 분사장치는 유체를 분사하기 위한 유체 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 제 1 항에 있어서,상기 압전소재와 연결된 연결부재는 탄성체로 이루어져 압전소재가 탄성복원력을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 커버와 링을 포함하면서 외부의 동력을 통해 회전됨과 아울러 그 내측에 원주방향을 따라 일정간격을 두고 다수의 돌기가 형성된 하우징;상기 하우징에 기계식으로 동력을 전달하여 하우징을 회전시키는 구동수단;상기 하우징의 돌기와 접촉되면서 그 충격에 의해 전기를 발생시킴과 아울러 다수개가 방사상으로 설치되는 압전소재;상기 압전소재와 연결부재를 매개로 설치되는 중심축;을 포함하여 구성된 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 제 5 항에 있어서,상기 구동수단은 직선운동을 하는 랙기어와, 이 랙기어에 치합되어 직선운동을 회전운동으로 변환시키는 피니언 및, 이 피니언과 연결된 연결기어와 치합되어 피니언의 회전력을 전달받아 회전됨과 아울러 상기 하우징에 조립되어 하우징을 회전시키는 구동기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 제 5 항에 있어서,상기 압전소재는 세라믹 압전소재 또는 폴리머 압전소재로 이루어지고, 이 세라믹 압전소재와 폴리머 압전소재가 교차설치되는 것을 특징으로 하는 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
- 제 7 항에 있어서,상기 폴리머 압전소재는 그 판면에 타격용 돌기가 형성되어 상기 세라믹 압전소재를 타격할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 압전 바이몰프를 이용한 압전 발전기용 유니트.
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