KR20150060401A - Energy harvester using ferrofluid - Google Patents

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KR20150060401A
KR20150060401A KR1020130144783A KR20130144783A KR20150060401A KR 20150060401 A KR20150060401 A KR 20150060401A KR 1020130144783 A KR1020130144783 A KR 1020130144783A KR 20130144783 A KR20130144783 A KR 20130144783A KR 20150060401 A KR20150060401 A KR 20150060401A
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magnetic
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energy
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KR1020130144783A
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지창현
채송희
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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

Disclosed is an energy harvester using ferro-fluid according to one embodiment of the present invention. More particularly, disclosed is an energy harvester using ferro-fluid capable of improving energy production efficiency by reducing friction using a lubricant. The energy harvester according to one embodiment of the present invention includes a housing which includes an inner space, a magnetic part which is located in the housing, a harvest part which is formed on the outer side of the housing and generates power by the change of the magnetic force of the magnetic part, and a lubrication part which reduces the friction between the magnetic part and the housing. The harvest part can generate power by the movement of the magnetic part by an external vibration. The lubrication part includes the ferro-fluid. The ferro-fluid improves the efficiency of the energy generation by reducing a frictional coefficient between the housing and the magnetic part.

Description

자성유체를 사용한 에너지 하베스트 장치{ENERGY HARVESTER USING FERROFLUID}[0001] ENERGY HARVESTER USING FERROFLUID [0002]

일 실시예에 따른 자성유체를 사용한 에너지 하베스트 장치가 개시되고, 보다 구체적으로는 윤활제를 사용하여 마찰력을 감소시킴으로써 에너지 생성 효율을 높일 수 있는 자성유체를 사용한 에너지 하베스트 장치가 개시된다.
An energy harvesting apparatus using a magnetic fluid according to one embodiment is disclosed, and more specifically, an energy harvesting apparatus using a magnetic fluid capable of raising energy production efficiency by reducing friction force using a lubricant.

에너지 하베스팅(Energy Harvesting)을 통해 주변에서 버려지는 에너지를 수확하여 사용할 수 있는 전기에너지로 변환하여 이용할 수 있다. 이것은 마이크로 전력 생산 분야 중 하나이다.Energy harvesting can be used to convert the energy that is drained from the surrounding area into electrical energy that can be harvested and used. This is one of the areas of micro power generation.

에너지 하베스팅은 무선 센서 노드 및 저전력 전자장치 등의 분야에 적용될 수 있다.Energy harvesting can be applied to fields such as wireless sensor nodes and low power electronic devices.

에너지 하베스팅에 열, 진동, 빛, 전파 등 다양한 에너지 등을 활용할 수 있는데 진동은 많은 에너지원 중에서도 쉽게 활용할 수 있고 충분히 존재한다는 점에서 다양한 분야에 적용할 수 있는 훌륭한 자원이 될 수 있다.Energy harvesting can utilize various energy such as heat, vibration, light, and radio waves. Vibration can be utilized easily among a lot of energy sources and can be a great resource to be applied to various fields because it exists sufficiently.

예를 들어, 2009년 3월 2일에 출원된 출원번호 제2009-0017773에는 진동 에너지가 전기 에너지로 변환되는 양을 크게 증폭시킬 수 있는 에너지 하베스터가 개시된다.
For example, Application No. 2009-0017773, filed March 2, 2009, discloses an energy harvester that can greatly amplify the amount by which vibrational energy is converted to electrical energy.

일 실시예에 따른 목적은 공진주파수에 한정되지 않고 넓은 주파수 범위에서 전력을 생산할 수 있는 에너지 하베스트 장치를 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide an energy harvesting apparatus capable of producing power in a wide frequency range without being limited to the resonance frequency.

일 실시예에 따른 목적은 자석부와 지지면의 마찰을 감소시켜 전력 생성의 효율을 높이는 에너지 하베스트 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of an embodiment is to provide an energy harvesting device that reduces the friction between the magnet portion and the support surface to increase the efficiency of power generation.

일 실시예에 따른 목적은 이동하는 자석부의 충돌에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있는 에너지 하베스트 장치를 제공하는 것이다.
An object according to an embodiment is to provide an energy harvesting apparatus capable of recovering energy lost by a collision of a moving magnet unit.

상기와 같은 일 실시예의 목적은, 윤활제를 사용하여 마찰력을 감소시킴으로써 에너지 생성 효율을 높일 수 있는 에너지 하베스트 장치를 제공함으로써 달성된다.The object of the above-described embodiment is achieved by providing an energy harvesting apparatus capable of increasing the energy generation efficiency by reducing the frictional force by using a lubricant.

일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치는, 내부공간을 구비한 하우징, 상기 하우징의 내부에 놓인 자석부, 상기 하우징의 외측에 구비되고 상기 자석부의 자력 변화에 의해 전력을 생성할 수 있는 하베스트부 및 자석부와 하우징 사이에서 마찰을 감소시키는 윤활부를 포함할 수 있고, 외부 진동에 의한 자석부의 이동에 따라 하베스트부가 전력을 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an energy harvesting apparatus comprising: a housing having an inner space; a magnet portion disposed inside the housing; a harvesting portion provided outside the housing and capable of generating electric power by a change in magnetic force of the magnet portion; And a lubrication part for reducing friction between the part and the housing, and the harvest part can generate electric power according to the movement of the magnet part by the external vibration.

상기 윤활부는 자성유체를 포함할 수 있다.The lubricating portion may comprise a magnetic fluid.

상기 에너지 하베스트 장치는 상기 자석부의 자속을 높일 수 있는 자속 강화 플레이트를 더 포함할 수 있고, 상기 자속 강화 플레이트는 상기 하베스트부의 반대측에 배치되어 상기 자석부에 부착될 수 있다.The energy harvesting apparatus may further include a magnetic flux enhancing plate capable of raising the magnetic flux of the magnet portion, and the magnetic flux enhancing plate may be disposed on the opposite side of the harvest portion and attached to the magnet portion.

상기 자석부는 다른 극성을 가지고 교대로 배열되는 복수의 자석들을 포함할 수 있다.The magnet portion may include a plurality of magnets alternately arranged with different polarities.

상기 하베스트부는 자기장의 변화에 따라 전력을 발생시킬 수 있는 코일을 포함할 수 있다.The harvest part may include a coil capable of generating electric power according to a change in magnetic field.

상기 코일은 하우징의 상측 또는 하측에 배치될 수 있다. The coil may be disposed on the upper side or the lower side of the housing.

상기 하베스트부는, 상기 하우징의 외측에 구비되고, 일 단이 고정된 외팔보부재, 상기 외팔보부재에 부착된 자석부재 및 상기 외팔보부재에 부착된 압전소자를 포함하고, 상기 자석부의 자력변화에 의해 상기 자석부재가 상기 외팔보부재의 진동을 유발할 수 있다.Wherein the harvest portion includes a cantilever member provided on the outer side of the housing and having one end fixed, a magnet member attached to the cantilever member, and a piezoelectric element attached to the cantilever member, A member may cause vibration of the cantilever member.

상기 외팔보부재는 상기 하우징에 일 단이 고정될 수 있다.One end of the cantilever member may be fixed to the housing.

상기 외팔보부재의 타 단에는 질량추가 구비될 수 있다.A mass may be further added to the other end of the cantilever member.

상기 에너지 하베스트 장치는 상기 하우징의 내측벽에 부착된 측벽 압전소자를 더 포함하고, 상기 자석부가 측벽 압전소자와 충돌할 때 추가 전력을 생성할 수 있다.
The energy harvesting device further comprises a sidewall piezoelectric element attached to an inner wall of the housing, and the magneto may generate additional power when colliding with the sidewall piezoelectric element.

일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치는 공진주파수에 한정되지 않고 넓은 주파수 범위에서 전력을 생산할 수 있다.The energy harvesting apparatus according to an embodiment is not limited to the resonant frequency but can produce power in a wide frequency range.

일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치는 자석부와 지지면의 마찰을 감소시켜 전력 생성의 효율을 높일 수 있다.The energy harvesting apparatus according to one embodiment can reduce the friction between the magnet portion and the support surface to increase the efficiency of power generation.

일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치는 이동하는 자석부의 충돌에 의해 손실되는 에너지를 회수할 수 있다.
The energy harvesting device according to one embodiment can recover the energy lost by the collision of the moving magnet part.

도 1은 일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치의 구성을 대략적으로 도시한다.
도 2는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치 및 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 주파수에 따른 출력 전압값을 나타낸 그래프이다.
도 3은 도 2의 실험결과를 비교한 그래프이다.
도 4는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치 및 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 시간에 따른 출력 전압값을 나타낸 그래프이다.
도 5는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치 및 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 부하 저항에 따른 전력 및 출력 전압값을 나타낸 그래프이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치의 구성을 대략적으로 도시한다.1 schematically shows a configuration of an energy harvesting apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a graph showing output voltage values according to frequencies of an energy harvesting apparatus not including a magnetic fluid and an energy harvesting apparatus including a magnetic fluid.
3 is a graph comparing the experimental results of FIG.
FIG. 4 is a graph showing output voltage values of an energy harvesting apparatus not including a magnetic fluid and an energy harvesting apparatus including a magnetic fluid over time.
5 is a graph showing power and output voltage values according to load resistances of an energy harvesting apparatus not including a magnetic fluid and an energy harvesting apparatus including a magnetic fluid.
Fig. 6 schematically shows a configuration of an energy harvesting apparatus according to another embodiment.

이하, 첨부 도면을 참조하여 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 여러 태양 중 하나이며, 하기의 기술은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룬다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, configurations and applications according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of many possible claims, and the following description forms part of the detailed description of the present invention.

도 1은 일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치의 구성을 대략적으로 도시한다. 1 schematically shows a configuration of an energy harvesting apparatus according to an embodiment.

일 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치는, 내부공간을 구비한 하우징(10), 자석부(20), 윤활부(30), 하베스트부(40)를 포함할 수 있다. 하우징(10)의 내부에는 자석부(20)가 배치될 수 있다. 하베스트부(40)는 하우징(10)의 외측에 구비되고 자석부(20)의 자력 변화에 의해 전력을 생성할 수 있다. 자석부(20)와 하우징(10) 사이에는 그 사이의 마찰을 감소시키는 윤활부(30)가 구비될 수 있다. 외부 진동에 의한 자석부(20)의 이동에 따라 하베스트부(40)가 전력을 생성할 수 있다.The energy harvesting apparatus according to one embodiment may include a housing 10 having an internal space, a magnet portion 20, a lubricating portion 30, and a harvest portion 40. The magnet portion 20 may be disposed inside the housing 10. The harvest part 40 is provided outside the housing 10 and can generate electric power by a magnetic force change of the magnet part 20. [ Between the magnet portion 20 and the housing 10, a lubricating portion 30 for reducing friction between the magnet portion 20 and the housing 10 may be provided. The harvesting section 40 can generate electric power in accordance with the movement of the magnet section 20 by the external vibration.

하우징(10)은 지지면 또는 측벽을 구비하는 형태일 수 있으며 알루미늄 재질로 구성될 수 있다.The housing 10 may be in the form of having a support surface or side wall and may be made of aluminum.

자석부(20)는 다른 극성을 가지고 교대로 배열되는 복수의 자석(212)들을 포함할 수 있다. 자석은 예를들어 네오디움-철-붕소합금(NdFeB)로 이루어 질 수 있으며 네 개의 막대 자석으로 이루어 질 수 있다. 자석의 수, 형태 및 배치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 예를들어 하나의 막대자석 또는 원형 자석 등의 형태로 구성될 수도 있다.The magnet portion 20 may include a plurality of magnets 212 arranged alternately with different polarities. The magnet can be made of, for example, a neodymium-iron-boron alloy (NdFeB) and can consist of four bar magnets. The number, shape, and arrangement of the magnets are not limited thereto, and may be, for example, in the form of one bar magnet or a circular magnet.

자석부(20)는 하우징(10)에서 수평 방향으로 진동할 수 있고 하우징(10)의 측면과 충돌할 수 있다. 이 때 자석부(20)가 하우징(10)과 충돌하는 측벽에 압전소자를 포함할 수 있다. 압전소자는 자석부(20)의 충돌에 의하여 에너지를 생산할 수 있고 이로 인하여 에너지 하베스트 장치의 에너지 생산 효율이 높아질 수 있다.The magnet portion 20 can vibrate in the housing 10 in the horizontal direction and collide with the side surface of the housing 10. At this time, the piezoelectric element may be included in the sidewall of the magnet portion 20 colliding with the housing 10. The piezoelectric element can produce energy by collision of the magnet part 20, and thus energy production efficiency of the energy harvesting device can be increased.

에너지 하베스트 장치는 상기 자석부(20)의 자속을 높일 수 있는 자속 강화 플레이트(211)를 더 포함할 수 있고, 상기 자속 강화 플레이트(211)는 상기 하베스트부(40)의 반대측에 배치되어 상기 자석부(20)에 부착될 수 있다. 예를들어 자속 강화 플레이트(211)는 철로 구성될 수 있는데 자속을 강화하여 에너지 발생의 효율을 높일 수 있다.The energy harvesting apparatus may further include a magnetic flux enhancing plate 211 capable of raising the magnetic flux of the magnet unit 20 and the magnetic flux enhancing plate 211 is disposed on the opposite side of the harvesting unit 40, (20). ≪ / RTI > For example, the magnetic flux enhancing plate 211 may be made of iron, and the magnetic flux can be strengthened to increase the efficiency of energy generation.

상기 윤활부(30)는 자성유체(ferro-fluid)를 포함할 수 있다. 자성유체는 자성을 띄는 미세입자를 액체용액 속에 분산시킨 콜로이드(colloid) 형태의 분산액 즉, 철 성분이 함유되어 자석에 반응할 수 있는 점성을 가진 액체를 포함한다. The lubrication part 30 may include a ferro-fluid. The magnetic fluid includes a dispersion in the form of a colloid in which magnetic fine particles are dispersed in a liquid solution, that is, a liquid having a viscosity capable of reacting with a magnet containing an iron component.

자성유체는 자속밀도가 높은 곳에 모이는 성질이 있다. 따라서 자석 위에 자성유체를 떨어뜨리고 그 상태로 뒤집어서 하우징(10)의 내부공간에 배치하면 자성유체가 하우징(10)과 자석부(20) 사이에서 얇은 층을 형성하게 된다. 자성유체층은 상기와 같이 형성될 수 있고 하우징(10)과 자석부(20) 사이의 마찰계수를 작게 하여 에너지 생성의 효율을 높이는 효과가 있다. The magnetic fluid has a property of gathering at a high magnetic flux density. Accordingly, when a magnetic fluid is dropped on the magnet and turned upside down and disposed in the inner space of the housing 10, a magnetic fluid forms a thin layer between the housing 10 and the magnet portion 20. The magnetic fluid layer can be formed as described above, and the coefficient of friction between the housing 10 and the magnet portion 20 can be reduced to enhance the efficiency of energy generation.

상기 하베스트부(40)는 자기장의 변화에 따라 전력을 발생시킬 수 있는 코일(41)을 포함할 수 있다. 하베스트부(40)는 보빈(미도시)을 포함할 수 있고 보빈(미도시)에 코일(41)이 감길 수 있다. 한편, 상기 보빈(미도시)은 하우징(10)의 상측 또는 하측에 배치될 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 예를 들어 하우징(10)의 측면이나 하우징(10)의 모서리 부분 등에 배치될 수 있다. The harvesting part 40 may include a coil 41 capable of generating electric power according to a change in magnetic field. The harvest portion 40 may include a bobbin (not shown) and the coil 41 may be wound on a bobbin (not shown). The bobbin (not shown) may be disposed on the upper side or the lower side of the housing 10, but is not limited thereto. For example, the bobbin may be disposed on the side of the housing 10, have.

도 2는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치 및 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 주파수에 따른 출력 전압값을 나타내고, 도 3은 도 2(a) 및 도 2(b)를 비교한 그래프이다. 도 4는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치 및 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 시간에 따른 출력 전압값을 나타낸 그래프이고, 도 5는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치 및 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 부하 저항에 따른 전력 및 출력 전압값을 나타낸 그래프이다.FIG. 2 shows output voltage values according to frequencies of an energy harvesting apparatus not including a magnetic fluid and an energy harvesting apparatus including a magnetic fluid, and FIG. 3 is a graph comparing FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b). FIG. 4 is a graph showing output voltage values of an energy harvesting apparatus including a magnetic fluid and an energy harvesting apparatus including a magnetic fluid over time, FIG. 5 is a graph showing an energy harvesting apparatus not including a magnetic fluid, A graph showing power and output voltage values according to the load resistance of the harvesting device.

예를들어, 여기에서 하우징(10)의 크기는 23.05x18.7x4.5mm3으로 구성될 수 있고 자석(212)의 크기는 각각 12.7x3.18.1.59mm3로 구성될 수 있으며 자속 강화 플레이트(211)의 크기는 12.7x12.7x0.2mm3로 이루어 질 수 있다. 그리고 예를들어, 코일(41)의 지름은 0.1mm로 구성될 수 있고 매 권선(winding)마다 50번 감기는 것으로 구성될 수 있다. 또한, 코일 피치(coil pitch) 및 코일(41)의 높이는 각각 3.07mm 및 2.1mm일 수 있다. 자석부(20)와 코일(41)의 간격은 0.2mm로 구성될 수 있다.For example, here, the size of the housing 10 may be composed of 23.05 x 18.7 x 4.5 mm 3 , the size of the magnets 212 may be respectively 12.7 x 3.18.1.59 mm 3 , and the magnetic flux enhancing plate 211 ) Can be made to be 12.7 x 12.7 x 0.2 mm 3 . For example, the diameter of the coil 41 may be 0.1 mm, and may be configured to be wound 50 turns for each winding. In addition, the coil pitch and the height of the coil 41 may be 3.07 mm and 2.1 mm, respectively. The gap between the magnet portion 20 and the coil 41 may be 0.2 mm.

도 2를 참조하여, 도 2(a)는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치의 주파수에 따른 출력 전압값을 나타내고 도 2(b)는 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 주파수에 따른 출력 전압값을 나타낸다. 3g의 가속도에서 측정한 출력 전압의 최대값은 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치는 12Hz일 때 0.47V를, 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치는 13Hz일 때 0.44V를 나타냈다. 이로부터, 자성유체를 사용하면 더 높은 출력 전압 값을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 이는 도 2(a), 도(b)를 하나의 그래프에 표시한 도 3을 통해서도 확인할 수 있다.2 shows the output voltage value according to the frequency of the energy harvesting apparatus not including the magnetic fluid and FIG. 2 (b) shows the output voltage value according to the frequency of the energy harvesting apparatus including the magnetic fluid . The maximum value of the output voltage measured at 3 g acceleration was 0.47 V at 12 Hz and 0.44 V at 13 Hz for the energy harvesting device containing magnetic fluid. From this, it can be seen that a higher output voltage value can be obtained by using a magnetic fluid. This can be confirmed also from FIG. 3, which is a graph of FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b).

도 4를 참조하여, 도 4(a)는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치의 시간에 따른 출력 전압값을 나타내고 도 4(b)는 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 시간에 따른 출력 전압값을 나타낸다. 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치는 하우징(10)과 자석부(20) 사이의 마찰이 감소하기 때문에 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치보다 매 사이클마다 자석부(20)의 이동거리 및 자석부(20)의 속력이 증가한다는 것을 알 수 있으며 출력 전압값도 높게 나타난다. 이로부터, 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치보다 높은 출력 전압을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.4 (a) and 4 (b) show the output voltage values of the energy harvesting apparatus without the magnetic fluid over time, and FIG. 4 (b) . Since the energy harvesting apparatus including the magnetic fluid reduces the friction between the housing 10 and the magnet unit 20, the moving distance of the magnet unit 20 and the moving distance of the magnet unit 20 20) increases and the output voltage value is also high. From this, it can be seen that the energy harvesting apparatus including the magnetic fluid can obtain higher output voltage than the energy harvesting apparatus not including the magnetic fluid.

도 5를 참조하여, 도 5(a)는 자성유체를 포함하지 않은 에너지 하베스트 장치의 부하 저항에 따른 전력 및 출력 전압값을 나타내고 도 5(b)는 자성유체를 포함한 에너지 하베스트 장치의 부하 저항에 따른 전력 및 출력 전압값을 나타낸다. 최대값은 자성유체를 사용한 경우 40.8Ω의 저항에서 71.26μW이고, 자성유체를 사용하지 않은 경우 24.6Ω에서 74.10μW이다. 다만, 자성유체를 사용한 경우 전반적으로 전력 및 출력 전압값이 높게 나타나며, 부드러운 곡선형태의 파형을 나타내므로 일정하고 안정적인 전력 및 출력 전압값을 얻을 수 있음을 알 수 있다.5 (a) and 5 (b) show the power and output voltage values according to the load resistance of the energy harvesting apparatus not including the magnetic fluid, and FIG. 5 (b) And the power and output voltage values according to FIG. The maximum value is 71.26μW at a resistance of 40.8Ω using a magnetic fluid and 74.10μW at 24.6Ω without a magnetic fluid. However, when the magnetic fluid is used, the power and output voltage values are generally high, and a smooth curve waveform is shown, so that a constant and stable power and output voltage value can be obtained.

도 6은, 다른 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치를 도시하며, 설명의 간략화를 위해서 앞서 설명한 실시예에 따른 에너지 하베스트 장치와의 차이점 위주로 설명하기로 한다.FIG. 6 illustrates an energy harvesting apparatus according to another embodiment of the present invention. For simplicity of explanation, a difference from the energy harvesting apparatus according to the embodiment described above will be mainly described.

하우징(10)의 외측에 자석부(20)의 자력 변화에 의해 전력을 생성할 수 있는 하베스트부(40)를 포함할 수 있는데 이러한 하베스트부(40)는 일 단이 고정된 외팔보부재(424), 외팔보부재(424)에 부착된 자석부재(423) 및 외팔보부재(424)에 부착된 압전소자(422)를 포함할 수 있다. 상기 압전소자(422)는 외팔보부재(424)의 길이방향 일측에 부착될 수 있다. 또는, 별도의 압전소자(422)를 구비하지 않고 외팔보부재(424) 자체를 압전소자(422)로 형성할 수 있다.The harvesting portion 40 may include a cantilevered member 424 having one end fixed to the outside of the housing 10 and capable of generating electric power by a magnetic force change of the magnet portion 20. [ A magnet member 423 attached to the cantilever member 424 and a piezoelectric element 422 attached to the cantilever member 424. [ The piezoelectric element 422 may be attached to one longitudinal side of the cantilever member 424. Alternatively, the cantilever member 424 itself may be formed of the piezoelectric element 422 without a separate piezoelectric element 422. [

외팔보부재(424)는 하우징(10)에 일 단이 고정될 수 있다. 다만 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 하우징(10)과 직접적으로 연결되지 않고 하우징(10) 외부에 고정될 수 있다.One end of the cantilever member 424 may be fixed to the housing 10. However, the present invention is not limited thereto, and may be fixed to the outside of the housing 10, for example, not directly connected to the housing 10.

하우징(10) 내부의 자석부(20)의 진동이 외팔보부재(424)에 부착된 자석부재(423)에 영향을 주어 압전소자(422)가 진동에너지를 전기에너지로 변환시킬 수 있다.The vibration of the magnet portion 20 inside the housing 10 influences the magnet member 423 attached to the cantilever member 424 so that the piezoelectric element 422 can convert the vibration energy into electric energy.

상기 외팔보부재(424)의 타 단에는 질량추(421)가 구비될 수 있는데, 상기 질량추(421)는 외팔보부재(424)의 더 큰 변형을 유발하여 전력발생의 효율을 향상 시킬 수 있다. A mass weight 421 may be provided at the other end of the cantilever member 424 and the mass weight 421 may cause a greater deformation of the cantilever member 424 to improve the efficiency of power generation.

일 실시예 따른 에너지 하베스트 장치에 의하면 넓은 주파수 범위에서 전력을 생산할 수 있고, 자석부와 지지면의 마찰을 감소시키고 충돌에 의해 손실되는 에너지를 회수하여 전력 생성 효율을 높일 수 있다.According to the energy harvesting apparatus according to an embodiment, it is possible to produce power in a wide frequency range, reduce the friction between the magnet portion and the support surface, and recover the energy lost by the collision to increase the power generation efficiency.

이상 설명한 본 발명은, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 고안에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정하여야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

10 하우징
20 자석부
211 자속 강화 플레이트
212 자석
30 윤활부
40 하베스트부
41 코일
421 질량추
422 압전소자
423 자석부재
424 외팔보부재10 Housing
20 Magnet part
211 Flux reinforcement plate
212 magnets
30 Lubrication part
40 Harvest Department
41 coils
421 mass weight
422 piezoelectric element
423 magnet member
424 cantilever member

Claims (10)

내부공간을 구비한 하우징;
상기 하우징의 내부에 놓인 자석부;
상기 하우징의 외측에 구비되고, 상기 자석부의 자력 변화에 의해 전력을 생성할 수 있는 하베스트부; 및
자석부와 하우징 사이에서 마찰을 감소시키는 윤활부를 포함하고,
외부 진동에 의한 자석부의 이동에 따라 하베스트부가 전력을 생성할 수 있는 에너지 하베스트 장치.
A housing having an inner space;
A magnet disposed within the housing;
A harvesting portion provided outside the housing and capable of generating electric power by a change in magnetic force of the magnet portion; And
And a lubricating portion for reducing friction between the magnet portion and the housing,
An energy harvesting device capable of generating a harvesting part power according to movement of a magnet part by external vibration.
제 1 항에 있어서,
상기 윤활부는 자성유체를 포함하는 에너지 하베스트 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the lubricating portion comprises a magnetic fluid.
제 1 항에 있어서,
상기 자석부의 자속을 높일 수 있는 자속 강화 플레이트를 더 포함하고,
상기 자속 강화 플레이트는 상기 하베스트부의 반대측에 배치되어 상기 자석부에 부착되는 에너지 하베스트 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a magnetic flux enhancing plate capable of increasing the magnetic flux of the magnet portion,
Wherein the magnetic flux enhancing plate is disposed on the opposite side of the harvesting portion and attached to the magnet portion.
제 1 항에 있어서,
상기 자석부는 다른 극성을 가지고 교대로 배열되는 복수의 자석들을 포함하는 에너지 하베스트 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the magnet portion comprises a plurality of magnets alternately arranged with different polarities.
제 1 항에 있어서,
상기 하베스트부는 자기장의 변화에 따라 전력을 발생시킬 수 있는 코일을 포함하는 에너지 하베스트 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the harvest portion includes a coil capable of generating electric power in accordance with a change in magnetic field.
제 5 항에 있어서,
상기 코일은 하우징의 상측 또는 하측에 배치되는 에너지 하베스트 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the coil is disposed on the upper side or the lower side of the housing.
제 1 항에 있어서,
상기 하베스트부는,
상기 하우징의 외측에 구비되고, 일 단이 고정된 외팔보부재;
상기 외팔보부재에 부착된 자석부재; 및
상기 외팔보부재에 부착된 압전소자;
를 포함하고,
상기 자석부의 자력변화에 의해 상기 자석부재가 상기 외팔보부재의 진동을 유발하는 에너지 하베스트 장치.
The method according to claim 1,
The harvest part
A cantilever member provided on the outer side of the housing and having one end fixed;
A magnet member attached to the cantilever member; And
A piezoelectric element attached to the cantilever member;
Lt; / RTI >
Wherein the magnet member causes vibration of the cantilever member by a magnetic force change of the magnet portion.
제 7 항에 있어서,
상기 외팔보부재는 상기 하우징에 일 단이 고정되는 에너지 하베스트 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the cantilever member is fixed to the housing at one end thereof.
제 7 항에 있어서,
상기 외팔보부재의 타 단에는 질량추가 구비되는 에너지 하베스트 장치.
8. The method of claim 7,
And a mass is further added to the other end of the cantilever member.
제 1 항에 있어서,
상기 하우징의 내측벽에 부착된 측벽 압전소자를 더 포함하고,
상기 자석부가 측벽 압전소자와 충돌할 때 추가 전력을 생성할 수 있는 에너지 하베스트 장치.

The method according to claim 1,
And a side wall piezoelectric element attached to an inner wall of the housing,
Wherein the magnet portion is capable of generating additional power when colliding with the side wall piezoelectric element.

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