KR101380559B1 - Piezoelectric harvesting system for using compressive force - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 압축력을 이용한 압전 하베스팅 시스템은, 일측이 고정부에 고정되고 외측을 향하는 제1 면에는 압전체가 장착되는 플레이트를 구비하는 압전부; 및 플레이트의 제1 면에 반대면인 제2 면 방향에 배치되며, 압전체에 인장력이 발생되기 전에 플레이트에 반발력을 제공함으로써 압전체가 압축력을 이용하여 전기에너지를 생성하도록 하는 반발력 제공부;를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 압전체에 인장력이 발생되는 것을 최소화하면서 압축력 발생을 증대시키는 구조를 갖기 때문에 에너지 전환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압전체의 파손을 방지할 수 있다.A piezoelectric harvesting system using a compressive force according to an embodiment of the present invention, the piezoelectric part having a plate on which one side is fixed to the fixed portion and the first surface facing outward; And a repulsive force providing unit disposed in a direction of a second surface opposite to the first surface of the plate and providing a repulsive force to the plate before a tensile force is generated in the piezoelectric member to generate electrical energy using the compressive force. Can be. According to the embodiment of the present invention, since it has a structure that increases the generation of compressive force while minimizing the generation of tensile force in the piezoelectric body, it is possible to increase energy conversion efficiency and prevent breakage of the piezoelectric body.

Description

압축력을 이용한 압전 하베스팅 시스템{Piezoelectric harvesting system for using compressive force}Piezoelectric harvesting system for using compressive force

압축력을 이용한 압전 하베스팅 시스템이 개시된다. 보다 상세하게는, 압전체에 인장력이 발생되는 것을 최소화하면서 압축력 발생을 증대시키는 구조를 갖기 때문에 에너지 전환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압전체의 파손을 방지할 수 있는 압전 하베스팅 시스템이 개시된다.A piezoelectric harvesting system using a compressive force is disclosed. More specifically, a piezoelectric harvesting system is disclosed that can increase energy conversion efficiency and prevent breakage of the piezoelectric body because it has a structure that increases the generation of compressive force while minimizing the generation of tensile force on the piezoelectric body.

최근 자연의 에너지 사용 비중이 꾸준히 늘어나고 있으며 발전량의 크기도 점점 대형화되고 있어 이를 위한 발전 시스템의 용량도 점점 늘어나고 있다. 일반적인 신재생의 에너지 발전, 태양광이나 풍력 발전의 경우 불규칙한 자연에너지로 인하여 발전량이 안정적이지 못하고 사람들로부터 멀리 떨어진 곳에 설치하여야 되는 문제가 있어 추가적인 발전 시스템이 고려되고 있다.Recently, the share of energy use in nature is steadily increasing, and the size of power generation is also getting bigger and larger, and the capacity of the power generation system is increasing. In the case of general renewable energy generation, photovoltaic or wind power generation, there is a problem that power generation is not stable due to irregular natural energy and needs to be installed far from people.

이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 형태의 분산전원으로서 초전도 발전 시스템이 고려되고 있으나, 신재생 에너지의 발전 효율 등을 고려할 때, 압전 발전 시스템의 개발이 진행 중이다.In order to solve this problem, superconducting power generation systems have been considered as various types of distributed power sources. However, considering the generation efficiency of renewable energy, piezoelectric power generation systems are under development.

한편, 최근 신재생 에너지 중에서도 비교적 미세한 에너지에서 재생 에너지로 사용할 수 있는 압전 에너지 하베스팅이 연구되고, 또한 산업화에 많은 관심이 모아지고 있다.On the other hand, piezoelectric energy harvesting, which can be used as renewable energy at relatively fine energy among recent renewable energy, has been studied, and much attention has been drawn to industrialization.

종래의 압전 하베스팅 시스템에 있어서, 압전체에 외력을 가하여 압전체에 압축력 및 인장력을 모두 가하였고 이를 통해 전기에너지를 생성하는 구조를 가졌는데, 이처럼 인장력이 가해지는 경우 파손이 발생될 우려가 있으며 아울러 에너지 전환 효율이 저하되는 단점이 있었다.In the conventional piezoelectric harvesting system, both the compressive force and the tensile force were applied to the piezoelectric body by applying an external force to the piezoelectric body, thereby generating electrical energy. Thus, when the tensile force is applied, breakage may occur and energy may be generated. There was a disadvantage that the conversion efficiency is lowered.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 압전체에 인장력이 발생되는 것을 최소화하면서 압축력 발생을 증대시키는 구조를 갖기 때문에 에너지 전환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압전체의 파손을 방지할 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a piezoelectric harvesting system that can increase energy conversion efficiency and prevent breakage of the piezoelectric body because it has a structure that increases the generation of compressive force while minimizing the generation of tensile force on the piezoelectric body. To provide.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 반발력 제공부에 의해 압전부에 반발력을 제공함으로써 압전체가 압축되는 방향으로의 진동을 증대시킬 수 있고 따라서 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템을 제공하는 것이다.In addition, another object according to an embodiment of the present invention, by providing a repulsive force to the piezoelectric portion by the repulsive force providing unit can increase the vibration in the direction in which the piezoelectric material is compressed, and thus piezoelectric harvesting that can increase the generation of electrical energy To provide a system.

본 발명의 실시예에 따른 압축력을 이용한 압전 하베스팅 시스템은, 일측이 고정부에 고정되고 외측을 향하는 제1 면에는 압전체가 장착되는 플레이트를 구비하는 압전부; 및 상기 플레이트의 제1 면에 반대면인 제2 면 방향에 배치되며, 상기 압전체에 인장력이 발생되기 전에 상기 플레이트에 반발력을 제공함으로써 상기 압전체가 압축력을 이용하여 전기에너지를 생성하도록 하는 반발력 제공부;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 압전체에 인장력이 발생되는 것을 최소화하면서 압축력 발생을 증대시키는 구조를 갖기 때문에 에너지 전환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압전체의 파손을 방지할 수 있다.A piezoelectric harvesting system using a compressive force according to an embodiment of the present invention, the piezoelectric part having a plate on which one side is fixed to the fixed portion and the first surface facing outward; And a repulsive force providing unit disposed in a direction of a second surface opposite to the first surface of the plate and providing a repulsive force to the plate before a tensile force is generated on the piezoelectric body so that the piezoelectric body generates electric energy using a compressive force. It may include; and, by this configuration, because it has a structure to increase the generation of the compressive force while minimizing the generation of the tensile force on the piezoelectric can not only increase the energy conversion efficiency but also prevent the breakage of the piezoelectric.

일측에 의하면, 상기 반발력 제공부는, 탄성력을 갖는 용수철; 및 상기 용수철의 단부에 배치되어 상기 플레이트에 상기 용수철의 탄성력을 제공하는 탄성 전달부재를 포함하며, 상기 탄성 전달부재와 상기 플레이트는 상호 나란하며, 상기 탄성 전달부재의 위치는 상기 플레이트에 결합된 상기 압전체에 인장력을 미발생시키는 위치에 배치될 수 있다.According to one side, the repulsive force providing unit, a spring having an elastic force; And an elastic transmission member disposed at an end of the spring to provide an elastic force of the spring to the plate, wherein the elastic transmission member and the plate are parallel to each other, and the position of the elastic transmission member is coupled to the plate. The piezoelectric body may be disposed at a position where no tensile force is generated.

일측에 의하면, 상기 용수철은 상기 플레이트의 배치 방향을 따라 한 쌍으로 마련되며, 상기 탄성 전달부재가 한 쌍의 상기 용수철의 단부를 잇도록 장착될 수 있다.According to one side, the spring is provided in a pair along the arrangement direction of the plate, the elastic transmission member may be mounted so as to join the end of the pair of spring.

일측에 의하면, 상기 플레이트는 상기 고정부에 외팔보 타입으로 장착되며, According to one side, the plate is mounted in the cantilever type to the fixing portion,

상기 플레이트의 단부에는 상기 압전체에 가해지는 압축력을 자체 하중에 의해서 증대시키는 압축력 증대부재가 장착될 수 있다.An end portion of the plate may be equipped with a compressive force increasing member for increasing the compressive force applied to the piezoelectric body by its own load.

일측에 의하면, 상기 플레이트는 타격이 가해지는 단부가 상기 반발력 제공부 및 상기 고정부를 벗어나 위치되도록 수평 방향으로의 길이를 가질 수 있다.According to one side, the plate may have a length in the horizontal direction so that the end to which the strike is applied is located beyond the repulsive force providing portion and the fixing portion.

일측에 의하면, 상기 압전부는 한 쌍 마련되어 상기 고정부의 양단부에서 외팔보 타입으로 상호 나란하게 장착되며, 상기 압전체는 상기 플레이트 상에서 외측을 바라보도록 장착되고, 한 쌍의 상기 압전부 모두에게 반발력을 제공하도록 상기 압전부 사이에 상기 반발력 제공부가 배치될 수 있다.According to one side, the piezoelectric parts are provided in pairs and mounted side by side in a cantilever type at both ends of the fixing part, the piezoelectric body is mounted to face outward on the plate, to provide a repulsive force to all of the pair of piezoelectric parts The repulsive force providing unit may be disposed between the piezoelectric units.

상기 반발력 제공부는 일측이 고정된 판 스프링 타입으로 마련되며, 상기 플레이트에는 상기 판 스프링의 탄성력을 상기 압전부에 전달하는 탄성 전달부재가 장착될 수 있다.The repulsive force providing unit is provided in a plate spring type fixed to one side, the plate may be equipped with an elastic transmission member for transmitting the elastic force of the leaf spring to the piezoelectric part.

본 발명의 실시예에 따르면, 압전체에 인장력이 발생되는 것을 최소화하면서 압축력 발생을 증대시키는 구조를 갖기 때문에 에너지 전환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압전체의 파손을 방지할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since it has a structure that increases the generation of compressive force while minimizing the generation of tensile force in the piezoelectric body, it is possible to increase energy conversion efficiency and prevent breakage of the piezoelectric body.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 반발력 제공부에 의해 압전부에 반발력을 제공함으로써 압전체가 압축되는 방향으로의 진동을 증대시킬 수 있고 따라서 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, by providing the repulsive force to the piezoelectric part by the repulsive force providing portion, it is possible to increase the vibration in the direction in which the piezoelectric material is compressed, and thus to increase the electrical energy generation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 압전부를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 부분 도면으로서 압전부에 반발력 제공부의 반발력이 제공되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 개념을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 부분 도면으로서 압전부에 반발력 제공부의 반발력이 제공되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the piezoelectric unit shown in FIG. 1.
FIG. 3 is a partial view of FIG. 1 schematically illustrating a state in which a repulsive force is provided to a piezoelectric part.
4 is a diagram illustrating the concept of FIG. 3.
5 is a view schematically showing the configuration of a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial view of FIG. 5 schematically illustrating a state in which a repulsive force is provided to a piezoelectric part.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 압전부를 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 부분 도면으로서 압전부에 반발력 제공부의 반발력이 제공되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 개념을 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing the configuration of a piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the piezoelectric part shown in Figure 1, Figure 3 is a partial view of Figure 1 FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a state in which the repulsive force providing unit is provided with a repulsive force, and FIG. 4 is a diagram illustrating the concept of FIG. 3.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(100)은, 고정부(110)와, 일측이 고정부(110)에 결합되고 외측을 향하는 제1 면(121a)에는 압전체(123)가 장착되는 플레이트(121)를 구비하는 압전부(120)와, 플레이트(121)의 제1 면(121a)의 반대면 즉 제2 면(121b)이 향하는 방향에 위치되도록 배치되어 압전부(120)에 반발력을 제공하는 반발력 제공부(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the piezoelectric harvesting system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a fixing part 110 and one side of the piezoelectric harvesting system 100 coupled to the fixing part 110 and facing outward. The piezoelectric part 120 including the plate 121 on which the piezoelectric body 123 is mounted, and the surface opposite to the first surface 121a of the plate 121, that is, the second surface 121b are disposed to face each other. It may include a repulsive force providing unit 130 to provide a repulsive force to the piezoelectric portion 120.

이러한 구성에 의해서, 압전부(120)에 외력이 가해지는 경우 압전체(123)에 압축력이 가해지는 방향으로 플레이트(121)가 하방(도 1 기준)으로 벤딩(bending)됨으로써 압전체(123)에 전기에너지가 발생될 수 있으며, 이후 플레이트(121)가 다시 원래 상태로 복원될 때 복원력에 의해서 플레이트(121)가 상방으로 벤딩될 수 있는데 이 때 반발력 제공부(130)가 플레이트(121)의 상방으로의 벤딩을 저지함으로써 압전체(123)에 인장력이 발생되는 것을 저지할 수 있다. In this configuration, when an external force is applied to the piezoelectric part 120, the plate 121 is bent downward (as shown in FIG. 1) in the direction in which the compressive force is applied to the piezoelectric member 123, thereby providing electric power to the piezoelectric member 123. Energy may be generated, and when the plate 121 is restored to its original state, the plate 121 may be bent upward by the restoring force. At this time, the repulsive force providing unit 130 may move upward from the plate 121. By preventing the bending of the tensile force can be prevented from occurring in the piezoelectric member 123.

전술한 것처럼, 압전체(123)에 인장력이 발생되는 경우 에너지 변환 효율이 줄어들고 압전체(123)에 파손이 발생될 수 있는데 본 실시예의 경우 인장력 발생을 저지함으로써 이러한 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.As described above, when the tensile force is generated in the piezoelectric body 123, the energy conversion efficiency may be reduced and breakage may occur in the piezoelectric body 123. In the present embodiment, such a problem may be prevented by preventing the tensile force from occurring.

각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 고정부(110)는, 도 1에 도시된 것처럼, 기역자 형상으로 마련되어 압전부(120) 및 반발력 제공부(130)가 장착되는 프레임을 형성한다. Referring to each configuration, first, the fixing portion 110 of the present embodiment, as shown in Figure 1, is formed in a transverse shape to form a frame on which the piezoelectric portion 120 and the repulsive force providing unit 130 is mounted.

본 실시예의 압전부(120)는, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 고정부(110)의 하단에 외팔보 타입으로 결합되는 플레이트(121)와, 플레이트(121)의 제1 면(121a)(도 1 기준으로 하면)에 장착되는 압전체(123)와, 플레이트(121)의 제1 면(121a)의 외측에 장착되어 압전체(123)에 가해지는 압축력을 증대시키는 압축력 증대부재(125)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric part 120 of the present embodiment includes a plate 121 coupled to a lower end of the fixing part 110 in a cantilever type, and a first surface 121a of the plate 121. The piezoelectric member 123 mounted on the lower surface of FIG. 1 and the compressive force increasing member 125 mounted on the outer side of the first surface 121a of the plate 121 to increase the compressive force applied to the piezoelectric member 123 are provided. It may include.

여기서, 플레이트(121)는 금속 재질, 예를 들면 스테인리스 스틸(stainless steel)로 제작될 수 있다. 이러한 재질로 인해, 플레이트(121)는 타격이 가해질 때 진동할 수 있으며 외력이 없어지는 경우 다시 원래의 상태로 복귀할 수 있다. 또한 내구성이 강하여 변형 발생을 최소화할 수 있다.Here, the plate 121 may be made of a metal material, for example, stainless steel. Due to such a material, the plate 121 may vibrate when a strike is applied and may return to its original state when the external force is lost. In addition, the durability can be minimized to minimize the occurrence of deformation.

한편, 본 실시예의 압전체(123)는, 플레이트(121)의 형상보다는 작은 사각 플레이트(121)로 마련되며 플레이트(121)의 제1 면(121a)에 장착되어 플레이트(121)에 외력이 가해질 때, 즉 플레이트(121)가 하방으로 벤딩될 때 같이 벤딩됨으로써 압축될 수 있으며 이러한 압축력을 이용하여 전기에너지를 생성할 수 있다.On the other hand, the piezoelectric body 123 of the present embodiment is provided as a square plate 121 smaller than the shape of the plate 121 and is mounted on the first surface 121a of the plate 121 to apply an external force to the plate 121. That is, when the plate 121 is bent downward, it may be compressed by bending together, and thus electric energy may be generated using the compressive force.

본 실시예의 압전체(123)는 기본적으로 발전량이 우수한 세라믹(ceramic) 압전소자를 비롯하여 물리적 유연성이 뛰어나 폴리머(polymer)나 폴리머와 세라믹이 혼합된 하이브리드 압전소자가 사용될 수 있다. 따라서 뛰어난 물리적 유연성으로 인해 내구성을 가지며 이에 따라 발전에 용이하다.The piezoelectric element 123 of the present exemplary embodiment may include a ceramic piezoelectric element having excellent power generation and a hybrid piezoelectric element in which a polymer or a polymer and a ceramic are mixed because of excellent physical flexibility. It is therefore durable due to its excellent physical flexibility and is therefore easy to generate.

또한, 압전체(123)의 압전소자 종류로는 PVDF의 사용이 기본적이고, 바륨 티타네이트, PZT 결정 또는 PZT 섬유를 포함할 수 있다. 그 외에 NKN계, BZT-BCT계, BNT계, BSNN, BNBN계 등의 무연(Lead-free) 압전소재, PLZT, P(VDF-TrFE), 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등을 사용할 수 있다. In addition, as the type of piezoelectric element of the piezoelectric element 123, the use of PVDF is fundamental, and may include barium titanate, PZT crystal, or PZT fiber. In addition, lead-free piezoelectric materials such as NKN type, BZT-BCT type, BNT type, BSNN and BNBN type, PLZT, P (VDF-TrFE), quartz, tourmaline, rochelite, barium titanate, Ammonium, tartaric acid ethylenediamine, and the like.

다만, 압전체(123)의 종류 및 재질이 이에 한정되는 것은 아니며, 외력에 의해 충분한 발전량을 발생시킬 수 있다면 다른 재질 등이 사용될 수 있음은 당연하다.However, the kind and the material of the piezoelectric material 123 are not limited thereto, and other materials may be used as long as sufficient power generation can be generated by external force.

한편, 본 실시예의 압축력 증대부재(125)는, 플레이트(121)의 제1 면의 단부에 장착되어 플레이트(121)에 타격이 가해지는 경우 플레이트(121)가 하방으로 휘는 정도를 증대시킬 수 있으며, 따라서 압전체(123)에 진동을 더 가하도록 하여 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있다. On the other hand, the compressive force increasing member 125 of the present embodiment is mounted on the end of the first surface of the plate 121, when the impact is applied to the plate 121 can increase the degree to which the plate 121 is bent downwards Therefore, the vibration may be further applied to the piezoelectric body 123 to increase the generation of electrical energy.

아울러 압축력 증대부재(125)는 자체 하중에 의해 플레이트(121)가 상방으로 휘는 것을 줄임으로써 압전체(123)에 인장력이 가해지는 것을 줄일 수도 있다.In addition, the compressive force increasing member 125 may reduce the tension applied to the piezoelectric body 123 by reducing the upward bending of the plate 121 by its own load.

한편, 전술한 것처럼, 압전체(123)에 압축력이 가해지는 경우 에너지 전환 효율을 향상시킬 수 있고 압전체(123) 파손을 방지할 수 있으나 반대로 인장력이 발생되는 경우 에너지 전환 효율이 낮아지고 압전체(123)에 파손이 발생될 수 있는데, 본 실시예의 경우 이를 해결하기 위해 반발력 제공부(130)를 더 포함한다.  On the other hand, as described above, when a compressive force is applied to the piezoelectric body 123, the energy conversion efficiency can be improved and the piezoelectric body 123 can be prevented from being damaged. On the contrary, when a tensile force is generated, the energy conversion efficiency is lowered and the piezoelectric body 123 is provided. Damage may occur in the case of the present embodiment further includes a repulsive force providing unit 130 to solve this.

본 실시예의 반발력 제공부(130)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 고정부(110)의 수평 방향을 갖는 부분의 하면에 배치되며, 이를 통해 압전체(123)에 인장력이 발생되는 방향으로 플레이트(121)가 벤딩되는 것을 저지할 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 3, the repulsive force providing unit 130 according to the present exemplary embodiment is disposed on a lower surface of a portion having a horizontal direction of the fixing unit 110, whereby a tensile force is generated in the piezoelectric body 123. The bending of the plate 121 in the direction can be prevented.

이러한 반발력 제공부(130)는, 고정부(110)에서 플레이트(121)의 형성 방향으로 배치되는 한 쌍의 용수철(131)과, 한 쌍의 용수철(131)의 단부를 잇도록 배치되어 플레이트(121)에 용수철(131)의 탄력, 즉 반발력(B)을 전달하는 탄성 전달부재(135)를 포함할 수 있다.The repulsive force providing unit 130 is disposed so as to connect the pair of springs 131 arranged in the forming direction of the plate 121 in the fixing unit 110 and the ends of the pair of springs 131 to form a plate ( It may include an elastic transmission member 135 for transmitting the elasticity, that is, the repulsive force (B) of the spring 131 to 121.

여기서, 탄성 전달부재(135)와 전술한 플레이트(121)는 상호 이격되되 나란한 방향을 갖도록 고정부(110)에 배치된다.Here, the elastic transmission member 135 and the aforementioned plate 121 are spaced apart from each other, but are disposed in the fixing part 110 to have a side-by-side direction.

다만, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 탄성 전달부재(135)와 플레이트(121) 사이에는 가상의 점선(L1)이 있는데, 플레이트(121)의 복원력(A)에 의해 점선(L1)의 상부로 플레이트(121)가 벤딩되는 것이 탄성 전달부재(135)에 의해 저지될 수 있으며, 따라서 압전체(123)에 인장력이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.However, as shown in FIGS. 3 and 4, there is a virtual dotted line L1 between the elastic transmission member 135 and the plate 121, and the dotted line L1 is formed by the restoring force A of the plate 121. The bending of the plate 121 to the top may be prevented by the elastic transmission member 135, and thus, the occurrence of the tensile force in the piezoelectric body 123 may be minimized.

이 때, 플레이트(121)가 탄성 전달부재(135)에 충돌될 때 탄성 전달부재(135)는 단지 플레이트(121)이 벤딩을 저지하는 역할뿐만 아니라 용수철(131)로부터 플레이트(121)로 반발력을 제공한다. 따라서 플레이트(121)는 반발력에 의해 다시 하방으로 벤딩될 수 있고 이로 인해 압전체(123)에 압축력이 반복적으로 가해져 압전체(123)는 전기에너지를 생성할 수 있다. At this time, when the plate 121 collides with the elastic transmission member 135, the elastic transmission member 135 not only serves to prevent the plate 121 from bending, but also exerts a repulsive force from the spring 131 to the plate 121. to provide. Therefore, the plate 121 may be bent downward again by the repulsive force, and thus the compressive force may be repeatedly applied to the piezoelectric member 123 to generate the electric energy.

이처럼, 반발력 제공부(130)는 압전부(120)의 위치를 제어하면서도 압전부(120)에 반발력을 제공함으로써 압전부(120)에 발생되는 전기에너지의 양을 증대시킬 수 있다.As such, the repulsive force providing unit 130 may increase the amount of electrical energy generated in the piezoelectric unit 120 by providing a repulsive force to the piezoelectric unit 120 while controlling the position of the piezoelectric unit 120.

다만, 이 때, 플레이트(121)의 단부에 외력(타격)을 가하기 위해서 플레이트(121)는 고정부(110) 및 반발력 제공부(130)에 간섭 받지 않는 위치까지 배치되도록 길이를 가질 수 있다. 또한, 플레이트(121)가 길게 마련됨으로써 플레이트(121)의 진동을 증대시킬 수 있으며 이에 따라 압전체(123)에 가해지는 압축력을 증대시킬 수도 있다.However, at this time, in order to apply an external force (strike) to the end of the plate 121, the plate 121 may have a length so as to be disposed up to a position that does not interfere with the fixing unit 110 and the repulsive force providing unit 130. In addition, since the plate 121 is elongated, the vibration of the plate 121 may be increased, thereby increasing the compressive force applied to the piezoelectric body 123.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전체(123)에 인장력이 발생되는 것을 최소화하면서 압축력 발생을 증대시키는 구조를 갖기 때문에 에너지 전환 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 압전체(123)의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다. As such, according to an embodiment of the present invention, since the structure of increasing the compressive force is minimized while minimizing the generation of the tensile force on the piezoelectric body 123, the energy conversion efficiency can be increased and the breakage of the piezoelectric body 123 is prevented. There is an advantage to this.

아울러, 반발력 제공부(130)에 의해 압전부(120)에 반발력을 제공함으로써 압전체(123)가 압축되는 방향으로의 진동을 증대시킬 수 있고 따라서 전기에너지 생성을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, by providing a repulsive force to the piezoelectric unit 120 by the repulsive force providing unit 130, it is possible to increase the vibration in the direction in which the piezoelectric member 123 is compressed, and thus there is an advantage that can increase the electrical energy generation.

한편, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템에 대해서 설명하되, 전술한 일 실시예의 압전 하베스팅 시스템과 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, hereinafter, the piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention will be described, and description thereof will be omitted for parts substantially the same as the piezoelectric harvesting system of the above-described embodiment.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 부분 도면으로서 압전체에 반발력 제공부의 반발력이 제공되는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.5 is a view schematically showing a configuration of a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a partial view of Figure 5 schematically showing a state in which the repulsive force providing portion of the resilience providing portion to the piezoelectric body is provided. to be.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(200)의 압전부(220)는 한 쌍 구비되어 고정부(210)의 상하단에서 외팔보 타입으로 상호 나란하게 배치되며, 압전체(223)는 플레이트(221) 상에서 외측을 바라보는 면에 장착된다. As shown in these figures, the piezoelectric portion 220 of the piezoelectric harvesting system 200 of the present embodiment is provided with a pair and arranged in parallel with each other in the cantilever type at the upper and lower ends of the fixing portion 210, piezoelectric 223 Is mounted on a surface facing outward on the plate 221.

그리고, 한 쌍의 압전부(220) 모두에게 반발력을 제공할 수 있도록, 반발력 제공부(230)는 한 쌍의 압전부(220) 사이에 배치된다.In addition, the repulsive force providing unit 230 may be disposed between the pair of piezoelectric units 220 to provide a repulsive force to all of the pair of piezoelectric units 220.

반발력 제공부(230)는 판 스프링(231)과, 판 스프링(231)에 장착되어 판 스프링(231)에 의해 발생되는 탄성력 즉 반발력을 한 쌍의 압전부(220)로 전달하는 탄성 전달부재(235)를 포함한다.The repulsive force providing unit 230 is a plate spring 231 and an elastic transmission member mounted to the plate spring 231 to transmit the elastic force generated by the plate spring 231 to the pair of piezoelectric parts 220. 235).

여기서, 판 스프링(231)의 일단은 고정부(210)에 장착되고 타단은 타격이 가해지는 타격부재(215)에 결합될 수 있다. 이에 따라 타격부재(215)에 타격이 가해지는 경우 판 스프링(231)의 진동하고, 이 진동이 탄성 전달부재(235)에 의해 한 쌍의 압전부(220)에 가해질 수 있다.Here, one end of the leaf spring 231 may be mounted to the fixing portion 210 and the other end may be coupled to the striking member 215 to which the striking is applied. Accordingly, when a strike is applied to the striking member 215, the leaf spring 231 vibrates, and the vibration may be applied to the pair of piezoelectric parts 220 by the elastic transmission member 235.

그러면, 한 쌍의 압전부(220)의 각 플레이트(221)는 상방 또는 하방으로 휘어짐으로써 각 플레이트(221)에 결합된 압전체(223)에 압축력이 가해질 수 있다. Then, each plate 221 of the pair of piezoelectric parts 220 may be bent upwards or downwards to apply a compressive force to the piezoelectric body 223 coupled to each plate 221.

각 플레이트(221)는 휘어진 방향의 반대 방향으로 휠 수 있는데 이 때 탄성 전달부재(235)가 플레이트(221)의 휘어지는 것을 방지함으로써, 압전체(223)에 인장력이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.Each plate 221 may be bent in a direction opposite to the bending direction, whereby the elastic transmission member 235 may be prevented from bending of the plate 221, thereby minimizing the generation of a tensile force on the piezoelectric body 223.

즉, 도 6에 개략적으로 도시된 것처럼, 반발력 제공부(230)에 의해 압전부(220)의 플레이트(221)가 가상의 점선(L2)을 넘는 것이 저지되기 때문에 압전체(223)에 인장력이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 것이다.That is, as shown schematically in FIG. 6, since the plate 221 of the piezoelectric part 220 is prevented from crossing the virtual dotted line L2 by the repulsive force providing unit 230, a tensile force is generated in the piezoelectric body 223. Can be minimized.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 반발력 제공부(230)를 중심으로 양측에 압전부(220)가 배치됨으로써 에너지 전환 효율을 보다 높일 수 있으면서도, 아울러 압전체(223)에 인장력이 가해지는 것을 방지함으로써 파손 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.As described above, according to another exemplary embodiment of the present invention, the piezoelectric parts 220 are disposed on both sides of the repulsive force providing unit 230 to increase the energy conversion efficiency, while also applying tensile force to the piezoelectric body 223. There is an advantage that can prevent the occurrence of damage by preventing.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

100 : 압전 하베스팅 시스템
110 : 고정부
120 : 압전부
121 : 플레이트
123 : 압전체
130 : 반발력 제공부
131 : 용수철
135 : 탄성 전달부재100: Piezoelectric Harvesting System
110:
120: piezoelectric part
121: plate
123: piezoelectric
130: repulsive force providing unit
131: spring
135: elastic transmission member

Claims (7)

일측이 고정부에 고정되고 외측을 향하는 제1 면에는 압전체가 장착되는 플레이트를 구비하는 압전부; 및
상기 플레이트의 제1 면에 반대면인 제2 면 방향에 배치되며, 상기 압전체에 인장력이 발생되기 전에 상기 플레이트에 반발력을 제공함으로써 상기 압전체가 압축력을 이용하여 전기에너지를 생성하도록 하는 반발력 제공부;
를 포함하며,
상기 반발력 제공부는,
탄성력을 갖는 용수철; 및
상기 용수철의 단부에 배치되어 상기 플레이트에 상기 용수철의 탄성력을 제공하는 탄성 전달부재를 포함하며,
상기 탄성 전달부재와 상기 플레이트는 상호 나란하며, 상기 탄성 전달부재의 위치는 상기 플레이트에 결합된 상기 압전체에 인장력을 미발생시키는 위치에 배치되는 압전 하베스팅 시스템.
A piezoelectric part including a plate on which one side is fixed to the fixing part and the first surface facing outward; And
A repulsive force providing unit disposed in a direction of a second surface opposite to the first surface of the plate and providing a repulsive force to the plate before a tensile force is generated on the piezoelectric body so that the piezoelectric body generates electric energy using a compressive force;
/ RTI >
The repulsive force providing unit,
Springs having elastic force; And
An elastic transmission member disposed at an end of the spring to provide an elastic force of the spring to the plate,
The elastic transmission member and the plate are parallel to each other, the position of the elastic transmission member is a piezoelectric harvesting system disposed in a position that does not generate a tensile force on the piezoelectric body coupled to the plate.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 용수철은 상기 플레이트의 배치 방향을 따라 한 쌍으로 마련되며, 상기 탄성 전달부재가 한 쌍의 상기 용수철의 단부를 잇도록 장착되는 압전 하베스팅 시스템.
The method of claim 1,
The spring is provided in a pair along the arrangement direction of the plate, the piezoelectric harvesting system is mounted so that the elastic transmission member is connected to the end of the pair of spring.
제1항에 있어서,
상기 플레이트는 상기 고정부에 외팔보 타입으로 장착되며,
상기 플레이트의 단부에는 상기 압전체에 가해지는 압축력을 자체 하중에 의해서 증대시키는 압축력 증대부재가 장착되는 압전 하베스팅 시스템.
The method of claim 1,
The plate is mounted to the fixing portion cantilever type,
And a compressive force increasing member configured to increase the compressive force applied to the piezoelectric body by its own load at an end portion of the plate.
제4항에 있어서,
상기 플레이트는 타격이 가해지는 단부가 상기 반발력 제공부 및 상기 고정부를 벗어나 위치되도록 수평 방향으로의 길이를 갖는 압전 하베스팅 시스템.
5. The method of claim 4,
And the plate has a length in the horizontal direction such that the end to which the striking force is placed out of the repelling force providing portion and the fixing portion.
제1항에 있어서,
상기 압전부는 한 쌍 마련되어 상기 고정부의 양단부에서 외팔보 타입으로 상호 나란하게 장착되며,
상기 압전체는 상기 플레이트 상에서 외측을 바라보도록 장착되고,
한 쌍의 상기 압전부 모두에게 반발력을 제공하도록 상기 압전부 사이에 상기 반발력 제공부가 배치되는 압전 하베스팅 시스템.
The method of claim 1,
The piezoelectric part is provided in pairs and mounted side by side in a cantilever type at both ends of the fixing part,
The piezoelectric body is mounted to face outward on the plate,
And a repulsive force providing portion disposed between the piezoelectric portions to provide repulsive force to all of the pair of piezoelectric portions.
일측이 고정부에 고정되고 외측을 향하는 제1 면에는 압전체가 장착되는 플레이트를 구비하는 압전부; 및
상기 플레이트의 제1 면에 반대면인 제2 면 방향에 배치되며, 상기 압전체에 인장력이 발생되기 전에 상기 플레이트에 반발력을 제공함으로써 상기 압전체가 압축력을 이용하여 전기에너지를 생성하도록 하는 반발력 제공부;
를 포함하며,
상기 반발력 제공부는 일측이 고정된 판 스프링 타입으로 마련되며,
상기 플레이트에는 상기 판 스프링의 탄성력을 상기 압전부에 전달하는 탄성 전달부재가 장착되는 압전 하베스팅 시스템.A piezoelectric part including a plate on which one side is fixed to the fixing part and the first surface facing outward; And
A repulsive force providing unit disposed in a second surface direction opposite to the first surface of the plate and providing a repulsive force to the plate before a tensile force is generated on the piezoelectric body so that the piezoelectric body generates electrical energy using a compressive force;
/ RTI >
The repulsive force providing unit is provided with a leaf spring type fixed to one side,
The plate is equipped with an elastic transmission member for transmitting the elastic force of the leaf spring to the piezoelectric portion piezoelectric harvesting system.
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