KR101746857B1 - Hybrid generator using vibration - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 진동발전장치에 관한 것으로서, 고정단과 자유단을 구비한 하나 이상의 플레이트에 장착된 압전소자로 이루어진 압전 발전부와, 이 플레이트의 자유단에 설치된 하나 이상의 자화금속과, 상기 플레이트의 자유단과 이격설치되며 이 자화금속에 대응하는 하나 이상의 유도코일로 이루어진 전자기유도 발전부와, 압전 발전부와 전자기유도 발전부에서 형성된 전력을 변환하는 변환부와, 이 변환부에서 변환된 전력을 저장하는 축전지부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 압전 발전부와 전자기유도 발전부를 함께 설치하여 진동발전시 발전효율을 향상시킬 수 있고, 교량 등의 진동 구조물에 소요되는 가로등, 조명등, 신호등, 교량모니터링 장치에 전력을 공급함으로써, 이들에 대한 별도의 전원공급이 최소화하게 되는 효과를 제공한다.The present invention relates to a hybrid vibration power generation device, and more particularly, to a hybrid vibration power generation device, which comprises a piezoelectric power generation part composed of a piezoelectric element mounted on at least one plate having a fixed end and a free end, at least one magnetized metal provided at a free end of the plate, An electromagnetically induced power generation unit including at least one induction coil and at least one induction coil corresponding to the magnetized metal, a conversion unit for converting power formed at the piezoelectric power generation unit and the electromagnetic induction generation unit, And a battery unit. Therefore, the present invention can improve power generation efficiency in the case of generating vibration by installing a piezoelectric power generation unit and an electromagnetic induction power generation unit together, and supply power to a street lamp, a lighting lamp, a signal lamp, and a bridge monitoring device for a vibration structure such as a bridge, Thereby minimizing the separate power supply to the battery.

Description

하이브리드 진동발전장치{Hybrid generator using vibration} [0001] Hybrid generator using vibration [0002]

본 발명은 하이브리드 진동발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 교량의 진동에너지를 압전원리와 전자기유도 원리를 복합적으로 이용해서 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 하이브리드 진동발전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid vibration generator, and more particularly, to a hybrid vibration generator that generates vibration by converting vibration energy of a bridge into electric energy using a combination of a piezoelectric principle and an electromagnetic induction principle.

교량의 진동에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산하는 진동발전장치는 주로 압전원리를 이용하며, 압전 세라믹스를 포함한 금속판이 발전 장치의 한 부분에 외팔보 형식으로 고정되는 형식을 취할 수 있다. The vibration generating apparatus that converts the vibration energy of a bridge into electrical energy to produce electric power mainly uses a piezoelectric principle, and a metal plate including a piezoelectric ceramics can be fixed to a part of the power generating apparatus in a cantilever fashion.

이러한 금속판은 발전 장치에 진동이 유발될 경우, 압전세라믹스를 포함하는 금속판에 진동이 인가되고 동시에 압전 세라믹스는 휨모드의 변형이 발생하여 압전현상에 의해 변형에너지를 전기에너지로 변환시키게 된다. In such a metal plate, when vibration is generated in the power generating device, vibration is applied to a metal plate including the piezoelectric ceramics, and at the same time, the piezoelectric ceramics deforms in a bending mode, thereby converting the strain energy into electric energy by the piezoelectric phenomenon.

그러나 압전원리를 이용한 발전 장치는 압전세라믹스를 포함한 금속판의 크기에 비해 형성되는 전류량이 미미한 단점이 있다.However, the power generation apparatus using the piezoelectric principle has a disadvantage that the amount of current formed is smaller than the size of the metal plate including the piezoelectric ceramics.

금속판의 단위 면적당 발생하는 전류량을 높이기 위해 고효율 압전 조성 설계 기술을 개발하거나 분체의 형상제어와 첨가제를 통한 소재 성능을 높이기 위한 기술이 개발된 사례가 있지만 현 기술 수준과 소재 관점에서 발전 성능을 W급 이상으로 높이는 데는 한계점이 있다. In order to increase the amount of current generated per unit area of the metal plate, there have been developed technologies for high-efficiency piezoelectric composition designing technology or control of shape of powder and enhancement of material performance through additives. However, There is a limit to heightening the above.

또한, 시스템 관점에서 발전 성능을 높이기 위한 방법으로는 압전세라믹스를 포함한 금속판을 다층으로 구성하는 방법이 있으나, 고가의 압전세라믹스를 다층으로 구성하여 발전 효율을 높이는 방법은 설치비용 대비 효과가 미미하다는 문제점이 있다.As a method for enhancing power generation performance from a system point of view, there is a method of constructing a multilayered metal plate including piezoelectric ceramics. However, there is a problem that a method of increasing the power generation efficiency by constituting a multilayer of expensive piezoelectric ceramics has a small effect .

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 진동발전시 발전효율을 향상시킬 수 있고, 교량 등의 진동 구조물에 소요되는 가로등, 조명등, 신호등, 교량모니터링 장치에 전력을 공급함으로써, 이들에 대한 별도의 전원공급이 최소화되며 발전장치의 설치비용을 절감할 수 있고, 교량의 외부진동을 주파수 대역별로 튜닝하여 진동 발전을 위한 최적의 진동 주파수를 제공할 수 있는 하이브리드 진동발전장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to improve power generation efficiency in vibration generation and to supply electric power to a street lamp, a lighting lamp, a traffic light and a bridge monitoring device, A hybrid vibration generator capable of minimizing the power supply to them, reducing the installation cost of the generator, and tuning the external vibration of the bridge by frequency band to provide an optimal vibration frequency for vibration generation The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 진동 구조물에 설치되는 하이브리드 진동발전장치로서, 고정단과 자유단을 구비한 하나 이상의 플레이트에 장착된 압전소자로 이루어진 압전 발전부; 상기 플레이트의 자유단에 설치된 하나 이상의 자화금속과, 상기 플레이트의 자유단과 이격설치되며 상기 자화금속에 대응하는 하나 이상의 유도코일로 이루어진 전자기유도 발전부; 상기 압전 발전부와 상기 전자기유도 발전부에서 형성된 전력을 변환하는 변환부; 상기 변환부에서 변환된 전력을 저장하는 축전지부; 및 상기 플레이트의 고정단과 상기 진동 구조물의 사이에 개재된 탄성부재를 구비하여, 상기 진동 구조물로부터 유입되는 진동 주파수를 조절하는 주파수 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a hybrid vibration generator installed in a vibrating structure, including: a piezoelectric generator including a piezoelectric element mounted on at least one plate having a fixed end and a free end; An electromagnetic induction generator having at least one magnetization metal disposed at a free end of the plate and at least one induction coil spaced apart from the free end of the plate and corresponding to the magnetization metal; A converting unit for converting electric power formed in the piezoelectric power generating unit and the electromagnetic induction generating unit; A capacitor for storing power converted by the converter; And a frequency adjusting unit having an elastic member interposed between the fixed end of the plate and the vibrating structure to adjust the frequency of the vibrations introduced from the vibrating structure.

본 발명의 상기 압전 발전부는 복수매의 플레이트가 중첩되어 있고, 상기 플레이트의 중첩부위에 압전소자가 각각 설치되어 있다.In the piezoelectric power generating portion of the present invention, a plurality of plates are superimposed, and piezoelectric elements are provided at overlapping portions of the plates, respectively.

본 발명의 상기 전자기유도 발전부는 복수의 자화금속이 상기 플레이트의 자유단에 이격설치되어 있다.In the electromagnetic induction generator of the present invention, a plurality of magnetized metals are provided on the free end of the plate.

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이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 압전 발전부와 전자기유도 발전부를 함께 설치하여 진동발전시 발전효율을 향상시킬 수 있고, 교량 등의 진동 구조물에 소요되는 가로등, 조명등, 신호등, 교량모니터링 장치에 전력을 공급함으로써, 이들에 대한 별도의 전원공급이 최소화하게 되는 효과를 제공한다.As described above, according to the present invention, it is possible to improve the power generation efficiency in the vibration power generation by installing the piezoelectric power generation unit and the electromagnetic induction power generation unit together, and it is possible to improve the power generation efficiency of the street lighting, Thereby providing an effect of minimizing the separate power supply to them.

복수매의 플레이트 사이에 압전소자를 각각 설치함으로써, 압전발전의 효율을 향상시키며 발전장치의 설치비용을 절감할 수 있게 된다.By providing the piezoelectric elements between the plural plates, the efficiency of the piezoelectric power generation can be improved and the installation cost of the power generation apparatus can be reduced.

복수의 자화금속과 이에 대응하는 유도코일을 설치함으로써, 전자기유도 발전의 효율을 향상시키며 발전장치의 설치비용을 절감할 수 있게 된다.By providing a plurality of magnetized metals and corresponding induction coils, it is possible to improve the efficiency of electromagnetic induction generation and reduce the installation cost of the power generation device.

진동주파수를 조절하는 주파수 조절부를 추가함으로써, 교량의 외부진동을 주파수 대역별로 튜닝하여 진동 발전을 위한 최적의 진동 주파수를 제공할 수 있게 된다.It is possible to provide the optimum vibration frequency for the vibration generation by tuning the external vibration of the bridge by frequency band by adding the frequency adjusting unit for adjusting the vibration frequency.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 압전 발전부를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 전자기유도 발전부를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 압전 발전부의 다른예를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 전자기유도 발전부의 다른예를 나타내는 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram showing a hybrid vibration generating apparatus according to an embodiment of the present invention; Fig.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hybrid vibration power generation apparatus.
3 is a configuration diagram showing an electromagnetic induction generator of a hybrid vibration power generation apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a configuration diagram showing another example of a piezoelectric power generation unit of a hybrid vibration power generation apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a configuration diagram showing another example of an electromagnetic induction generator of a hybrid vibration power generation apparatus according to an embodiment of the present invention;

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 압전 발전부를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 전자기유도 발전부를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 압전 발전부의 다른예를 나타내는 구성도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 하이브리드 진동발전장치의 전자기유도 발전부의 다른예를 나타내는 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a hybrid vibration power generation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a piezoelectric power generation unit of a hybrid vibration power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, Fig. 4 is a configuration diagram showing another example of the piezoelectric power generation unit of the hybrid vibration power generation apparatus according to the embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a diagram showing the configuration of the electromagnetic induction generation unit of the hybrid vibration power generation apparatus according to one embodiment of the present invention. Fig. 8 is a configuration diagram showing another example of the electromagnetic induction generator of the hybrid vibration power generator according to the embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 의한 하이브리드 진동발전장치는 본체부(10), 압전 발전부(20, 30), 전자기유도 발전부(40, 50), 변환부(70), 축전지부(80)으로 이루어져 있다.1, the hybrid vibration power generator according to the present embodiment includes a main body 10, piezoelectric power generators 20 and 30, electromagnetic induction generators 40 and 50, a converter 70, 80).

본체부(10)는 입방체 형상의 프레임체 형상이나 박스형상으로 형성되어 내부에 압전 발전부(20, 30), 전자기유도 발전부(40, 50)가 설치되며, 교량이나 도로 등과 같이 진동이 발생하는 진동 구조물에 고정 설치된다.The main body portion 10 is formed in a cubic frame or box shape and has piezoelectric power generators 20 and 30 and electromagnetic induction generators 40 and 50 installed therein and vibrations such as bridges and roads are generated As shown in Fig.

압전 발전부(20, 30)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 본체부(10)의 내부에 설치되며, 고정단과 자유단을 구비한 하나 이상의 플레이트(30)와 여기에 장착된 압전소자(20)로 이루어진다.2, the piezoelectric power generators 20 and 30 are provided inside the main body 10 and include at least one plate 30 having a fixed end and a free end, a piezoelectric element 20 mounted thereon, .

플레이트(30)는 길이방향의 바아형상으로 형성된 금속판으로서, 일단이 본체부(10)의 내부 벽면에 고정된 고정단이 형성되고 타단은 자유진동이 가능한 자유단으로 이루어져, 외팔보와 같은 형상으로 형성된다.The plate 30 is a metal plate formed in a longitudinal bar shape and has a fixed end fixed at one end to the inner wall surface of the body 10 and a free end at which the other end can freely vibrate, do.

압전소자(20)는 플레이트(30)의 상면 및 하면 중 적어도 일면에 설치되는 압전세라믹스(21)로 이루어지며, 교량 등의 진동시 플레이트(30)의 자유단이 상하로 진동하게 되면 플레이트(30)의 상면 및 하면에 부여되는 압축력과 인장력에 의해 발전된다.The piezoelectric element 20 is composed of a piezoelectric ceramics 21 provided on at least one side of the upper surface and the lower surface of the plate 30. When the free end of the plate 30 vibrates up and down when the bridge 30 vibrates, And the upper and lower surfaces thereof.

즉, 플레이트(30)의 자유단이 하방으로 진동하면, 플레이트(30)의 상면에 설치된 압전소자(20)는 인장력을 부여받아 발전하게 되고, 플레이트(30)의 하면에 설치된 압전소자(20)는 압축력을 부여받아 발전하게 된다.That is, when the free end of the plate 30 is vibrated downward, the piezoelectric element 20 provided on the upper surface of the plate 30 is subjected to a tensile force to generate electricity, and the piezoelectric element 20, Is generated by the compression force.

또한, 플레이트(30)의 자유단이 상방으로 진동하면, 플레이트(30)의 상면에 설치된 압전소자(20)는 압축력을 부여받아 발전하게 되고, 플레이트(30)의 하면에 설치된 압전소자(20)는 인장력을 부여받아 발전하게 된다.When the free end of the plate 30 vibrates upward, the piezoelectric element 20 provided on the upper surface of the plate 30 receives the compressive force to generate electricity, and the piezoelectric element 20 provided on the lower surface of the plate 30, Is developed with a tensile force.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 압전 발전부(20, 30) 압전세라믹스(21)로 형성된 압전소자(20)가 플레이트(30)에 서로 밀착되게 구성되어 외부에서 인가되는 진동에 의해 압전소자(20와 플레이트(30)의 판진동이 발생하고, 이러한 판진동에 의해 압전세라믹스(21)에 휨방향의 변형이 유발되어 압전현상으로 전류가 생성되도록 구성된다.2, the piezoelectric elements 20 formed of the piezoelectric ceramics 21 are made to be in close contact with the plate 30, and the piezoelectric elements 20 20 and the plate 30 are generated, and the plate vibration causes the piezoelectric ceramics 21 to be deformed in the bending direction, so that a current is generated by the piezoelectric phenomenon.

이러한 압전 발전부(20, 30)는 도 4에 나타낸 바와 같이 복수매의 플레이트(30)가 중첩되어 있고, 이 플레이트(30)의 중첩부위에 압전소자(20)가 각각 설치되어 있는 것도 가능함은 물론이다.4, a plurality of plates 30 are superposed on the piezoelectric power generators 20 and 30, and the piezoelectric elements 20 may be provided on the overlapped portions of the plates 30, respectively Of course.

전자기유도 발전부(40, 50)는 플레이트(30)의 자유단에 설치된 하나 이상의 자화금속(50)과, 플레이트(30)의 자유단과 이격설치되며 자화금속(50)에 대응하는 하나 이상의 유도코일(40)로 이루어진다.The electromagnetic induction generating portion 40 includes at least one magnetization metal 50 provided at the free end of the plate 30 and at least one induction coil 50 disposed apart from the free end of the plate 30 and corresponding to the magnetization metal 50. [ (40).

자화금속(50)은 블럭형상의 영구자석부재로서, 플레이트(30)의 자유단의 진동방향을 따라 플레이트(30)의 자유단의 상면 및 하면에 상하 길이방향으로 입설되어 있다. The magnetizing metal 50 is a block-shaped permanent magnet member which is arranged on the top and bottom surfaces of the free end of the plate 30 in the vertical direction along the vibration direction of the free end of the plate 30.

유도코일(40)은 본체부(10) 내부의 상면 및 하면에 각각 설치되어 있으며, 플레이트(30)의 진동시 자화금속(50)이 출입할 수 있도록 통로가 상하 길이방향으로 형성되어 있다.The induction coil 40 is installed on the top and bottom surfaces of the main body 10 and passages are formed in the vertical direction so that the magnetized metal 50 can be taken in and out when the plate 30 is vibrated.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이 압전소자가 부착된 플레이트(30)는 자유단에 자화금속(50)이 부착되어 있고, 본체부(10) 내의 상부면(11) 및 하부면(12)에는와인딩 코일(41)로 이루어진 유도코일(40)이 상기 자화금속(50)과 대응을 이루도록 구성되어 있다.3, a magnetized metal 50 is attached to a free end of the plate 30 to which the piezoelectric element is attached. On the upper surface 11 and the lower surface 12 of the main body 10, And the induction coil 40 made of the coil 41 is configured to correspond to the magnetized metal 50.

이러한 와인딩 코일(41)은 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 자화금속(50)의 진동방향에 따라 일직선 형상 또는 경사 형상으로 구성되는 것도 가능함은 물론다.1 and 3, the winding coils 41 may be linear or inclined depending on the vibration direction of the magnetized metal 50.

특히, 외부에서 인가된 진동은 압전세라믹스(21)가 부착된 플레이트(30)의 진동을 유발하고 이 진동에 의해 플레이트(30)의 자유단에 부착된 자화금속(50)이 이와 대응하도록 구성된 와인딩 코일(41)의 내부를 향해 접근한 후, 반대방향인 와인딩 코일(41)의 외부로 빠져 나오는 진동을 발생시키게 된다. In particular, the externally applied vibration induces vibration of the plate 30 to which the piezoelectric ceramics 21 is attached, and the magnetized metal 50 attached to the free end of the plate 30 by this vibration is wound The coil 41 approaches the inside of the coil 41 and then generates a vibration that flows out to the outside of the winding coil 41 in the opposite direction.

따라서, 자화금속(50)이 와인딩 코일(41) 내부로 접근과 후퇴를 반복하면서 자화금속(50)에 의해 자기력선속이 변화하게 되며, 이 변화를 방해하는 방향으로 유도전류가 생기도록 회로가 구성되어 전력을 발생시키게 된다.Therefore, the magnetic flux is changed by the magnetizing metal 50 while the magnetizing metal 50 is repeatedly approaching and retreating into the winding coil 41, and a circuit is constituted so that an induced current is generated in a direction that interferes with the change Thereby generating electric power.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전자기유도 발전부(40, 50)는 복수의 자화금속(50)이 플레이트(30)의 자유단의 하면에 이격설치되어 있고, 그 상부 및 하부에 대응하는 유도코일(40)이 형성되어 있는 것도 가능함은 물론이다.5, the electromagnetic induction generators 40 and 50 are provided with a plurality of magnetized metals 50 spaced apart from the lower surface of the free end of the plate 30, It goes without saying that the coil 40 may be formed.

즉, 압전세라믹스(21)이 부착된 플레이트(30)는 일정 간격으로 크기가 다른 자화금속(50)이 플레이트(30)의 하면에 부착되어 높이가 다른 와인딩 코일(41)과 쌍을 이루며 유도전류를 발생시키도록 구성되어 있다.That is, the plate 30 to which the piezoelectric ceramics 21 is attached is attached to the lower surface of the plate 30 with the magnetized metal 50 having a different size at regular intervals and pairs with the winding coils 41 having different heights, As shown in Fig.

변환부(70)는 압전 발전부(20, 30)와 전자기유도 발전부(40, 50)에서 형성된 전력을 변환하는 변환회로로서, 압전세라믹스(21)이 장착된 플레이트(30)의 진동에 의해 발생된 압전전류와 플레이트(30)에 설치된 한 쌍의 자화금속(50) 및 유도코일(40)에 의해 발생된 유도전류를 정류 및 조절하는 기능을 수행하는 고효율의 에너지 변환회로로 구성되는 것이 바람직하다.The conversion section 70 is a conversion circuit for converting electric power formed in the piezoelectric power generation sections 20 and 30 and the electromagnetic induction generation sections 40 and 50. The conversion section 70 converts the electric power generated by the vibrations of the plate 30 on which the piezoelectric ceramics 21 is mounted It is preferable to constitute a high efficiency energy conversion circuit which performs a function of rectifying and regulating the generated piezoelectric current and a pair of magnetized metal 50 provided on the plate 30 and an induction current generated by the induction coil 40 Do.

축전지부(80)는 변환부(70)에서 변환된 전력을 저장하는 축전지로서, 진동으로 발생된 압전현상과 전자기유도 현상에 따라 발생되는 조각전류를 저장 할 수 있도록 충전형 배터리로 구성하는 것이 바람직하고 방전 손실을 최소화 할 수 있는 고효율 배터리로 구성하는 것이 더욱 바람직하다.The battery unit 80 is preferably a rechargeable battery for storing electric power converted by the converting unit 70 so as to store a piece current generated in accordance with a piezoelectric phenomenon generated by vibration and an electromagnetic induction phenomenon And a high-efficiency battery capable of minimizing the discharge loss.

또한, 본 실시예의 하이브리드 진동발전장치는 도 1에 나타낸 바와 같이, 플레이트(30)의 고정단이 설치된 본체부(10)의 측벽 하부에 각각 형성되어 외부로부터 유입되는 진동 주파수를 조절하는 주파수 조절부(60)를 더 포함하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the hybrid vibration power generator of the present embodiment includes a frequency adjusting unit 30, which is formed at a lower portion of a side wall of a main body 10 having a fixed end of a plate 30, (60).

이러한 주파수 조절부(60)는 교량의 외부진동을 주파수 대역별로 튜닝할 수 있도록 조절하는 구성으로서, 본체부(10) 내의 압전세라믹스(21)이 장착된 플레이트(30)의 진동을 공진 주파수 대역으로 맞출 수 있도록 조절하는 것이 바람직하다.The frequency adjusting unit 60 adjusts the external vibrations of the bridge to be tunable by frequency bands and adjusts the vibration of the plate 30 on which the piezoelectric ceramics 21 in the main body 10 is mounted to the resonance frequency band It is desirable to adjust it so that it can fit.

또한, 주파수 조절부(60)는 교량의 외부진동에 민감한 구조로 유도하기 위하여 고탄성 소재가 부착되어 진동하도록 유도하고, 압전세라믹스(21)이 장착된 플레이트(21)의 외팔보 구조에 진동이 용이하게 인가되도록 구성하는 것이 더욱 바람직하다.In order to induce a structure sensitive to the external vibration of the bridge, the frequency adjusting unit 60 induces the high elastic material to be attached and vibrates, and vibrates easily in the cantilever structure of the plate 21 on which the piezoelectric ceramics 21 is mounted It is more preferable to configure it to be applied.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 압전원리와 전자기유도 원리를 동시에 이용함으로써 mW급의 교량 구조물의 무선모니터링용 전원 뿐만 아니라 물론 수W∼수백W 용량의 신호등, 조명등, 가로등에 제공되는 발광전원 등에도 적용할 수 있게 된다.According to this embodiment, by using the piezoelectric principle and the electromagnetic induction principle at the same time, not only the power for wireless monitoring of the mW-class bridge structure but also the light emitting power provided for the traffic lights of several W to several hundreds of watts, .

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 압전 발전부와 전자기유도 발전부를 함께 설치하여 진동발전시 발전효율을 향상시킬 수 있고, 교량 등의 진동 구조물에 소요되는 가로등, 조명등, 신호등, 교량모니터링 장치에 전력을 공급함으로써, 이들에 대한 별도의 전원공급이 최소화하게 되는 효과를 제공한다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, it is possible to improve the power generation efficiency in the vibration power generation by providing the piezoelectric power generation unit and the electromagnetic induction power generation unit together, Thereby providing an effect of minimizing the separate power supply to them.

또한, 복수매의 플레이트 사이에 압전소자를 각각 설치함으로써, 압전발전의 효율을 향상시키며 발전장치의 설치비용을 절감할 수 있고, 복수의 자화금속과 이에 대응하는 유도코일을 설치함으로써, 전자기유도 발전의 효율을 향상시키며 발전장치의 설치비용을 절감할 수 있게 된다.Further, by providing the piezoelectric elements between the plural plates, the efficiency of the piezoelectric power generation can be improved and the installation cost of the power generation device can be reduced. By providing a plurality of magnetized metals and the induction coils corresponding thereto, And the installation cost of the power generation apparatus can be reduced.

또한, 진동주파수를 조절하는 주파수 조절부를 추가함으로써, 교량의 외부진동을 주파수 대역별로 튜닝하여 진동 발전을 위한 최적의 진동 주파수를 제공할 수 있는 효과를 제공하게 된다.Further, by adding a frequency adjusting unit for adjusting the vibration frequency, the external vibration of the bridge can be tuned for each frequency band, thereby providing an optimal vibration frequency for vibration generation.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다. The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the above embodiments are merely illustrative in all respects and should not be construed as limiting.

10:본체부 20: 압전소자
30: 플레이트 40: 유도코일
50: 자화금속 60: 주파수 조절부
70: 변환부 80: 축전지부10: main body part 20: piezoelectric element
30: plate 40: induction coil
50: Magnetization metal 60: Frequency control section
70: conversion section 80: capacitor section

Claims (4)

진동 구조물에 설치되는 하이브리드 진동발전장치로서,
고정단과 자유단을 구비한 하나 이상의 플레이트에 장착된 압전소자로 이루어진 압전 발전부;
상기 플레이트의 자유단에 설치된 하나 이상의 자화금속과, 상기 플레이트의 자유단과 이격설치되며 상기 자화금속에 대응하는 하나 이상의 유도코일로 이루어진 전자기유도 발전부;
상기 압전 발전부와 상기 전자기유도 발전부에서 형성된 전력을 변환하는 변환부;
상기 변환부에서 변환된 전력을 저장하는 축전지부; 및
상기 플레이트의 고정단과 상기 진동 구조물의 사이에 개재된 탄성부재를 구비하여, 상기 진동 구조물로부터 유입되는 진동 주파수를 조절하는 주파수 조절부
를 포함하는 하이브리드 진동발전장치.A hybrid vibration generator installed in a vibrating structure,
A piezoelectric power generator comprising a piezoelectric element mounted on at least one plate having a fixed end and a free end;
An electromagnetic induction generator having at least one magnetization metal disposed at a free end of the plate and at least one induction coil spaced apart from the free end of the plate and corresponding to the magnetization metal;
A converting unit for converting electric power formed in the piezoelectric power generating unit and the electromagnetic induction generating unit;
A capacitor for storing power converted by the converter; And
And an elastic member interposed between the fixed end of the plate and the vibrating structure to adjust a frequency of the vibration introduced from the vibrating structure,
And a hybrid vibration generator. 제 1 항에 있어서,
상기 압전 발전부는 복수매의 플레이트가 중첩되어 있고, 상기 플레이트의 중첩부위에 압전소자가 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 진동발전장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of plates are superimposed on the piezoelectric power generation portion, and piezoelectric elements are provided on overlapping portions of the plates, respectively. 제 1 항에 있어서,
상기 전자기유도 발전부는 복수의 자화금속이 상기 플레이트의 자유단에 이격설치되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 진동발전장치.The method according to claim 1,
Wherein the electromagnetic induction generator comprises a plurality of magnetized metals spaced apart from free ends of the plate. 삭제delete
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