一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，包括壓電陶瓷發(fā)電體、全橋整流電路、存儲(chǔ)電容，所述壓電陶瓷發(fā)電體的輸出與所述全橋整流電路的相對(duì)的兩端相連，所述存儲(chǔ)電容與所述全橋整流電路的另外相對(duì)的兩端相連，所述壓電陶瓷發(fā)電體用于通過過載沖擊利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流；所述全橋整流電路用于將壓電陶瓷發(fā)電體產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流；所述存儲(chǔ)電容用于將通過全橋整流電路整流的電流以電能的形式存儲(chǔ)起來。本發(fā)明的一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，該壓電電源體積小、單位體積能量密度高，在高沖擊、低功耗等特定應(yīng)用領(lǐng)域有較廣的前景。
【專利說明】—種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電源，具體涉及一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，壓電陶瓷材料的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，而利用壓電陶瓷材料的正壓電效應(yīng)特性，在特定沖擊環(huán)境下發(fā)電，為后續(xù)電路提供電力能源，尚鮮有實(shí)際應(yīng)用。而且就現(xiàn)有技術(shù)來說，一般電源體積大，單位體積能量密度低，在高沖擊、低功耗等領(lǐng)域得不到廣泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，該壓電陶瓷電源體積小、單位體積能量密度高，在高沖擊、低功耗等特定應(yīng)用領(lǐng)域有較廣的前景。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，包括壓電陶瓷發(fā)電體、全橋整流電路、存儲(chǔ)電容，所述壓電陶瓷發(fā)電體的輸出與所述全橋整流電路的相對(duì)的兩端相連，所述存儲(chǔ)電容與所述全橋整流電路的另外相對(duì)的兩端相連，
[0005]所述壓電陶瓷發(fā)電體用于通過過載沖擊利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流；
[0006]所述全橋整流電路用于將壓電陶瓷發(fā)電體產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流；
[0007]所述存儲(chǔ)電容用于將通過全橋整流電路整流的電流以電能的形式存儲(chǔ)起來。
[0008]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0009]進(jìn)一步，所述陶瓷發(fā)電體包括壓電陶瓷片、鎢合金塊，所述壓電陶瓷片設(shè)有多塊，所述多塊壓電陶瓷片疊堆粘接在一起，所述鎢合金塊位于所述頂層壓電陶瓷片上。
[0010]進(jìn)一步，所述每片壓電陶瓷片之間在電路上并聯(lián)，在結(jié)構(gòu)上串聯(lián)連接。
[0011]進(jìn)一步，在所述鎢合金塊的兩端分別設(shè)有一個(gè)電極。
[0012]進(jìn)一步，所述壓電陶瓷片由壓電陶瓷材料構(gòu)成，所述壓電陶瓷材料的壓電常數(shù)d33>850pC/N，壓電陶瓷介電常數(shù)ε >5000。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，使用高性能壓電陶瓷材料，壓電常數(shù)d33>850pC/N，壓電陶瓷介電常數(shù)ε >5000,通過若干片壓電陶瓷薄片疊堆粘接而成，每片壓電陶瓷片之間電路上并聯(lián)，結(jié)構(gòu)上串聯(lián)連接，并粘接鎢合金塊，電能通過全橋整流電路輸出到儲(chǔ)存電容中，該壓電電源體積小、單位體積能量密度高，在30000g過載沖擊下，當(dāng)儲(chǔ)存電容為150 μ f時(shí)，每立方厘米壓電陶瓷發(fā)電體可以達(dá)到11.5mJ電能，在高沖擊、低功耗等特定應(yīng)用領(lǐng)域有較廣的前景。同時(shí)，為后續(xù)微功耗電路提供電能，并兼具溫度穩(wěn)定性好，儲(chǔ)存時(shí)間長等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源的壓電陶瓷體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下:[0017]1、壓電陶瓷發(fā)電體，1.1、壓電陶瓷片，1.2、鎢合金塊，1.3、電極，2、全橋整流電路，
3、存儲(chǔ)電容。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0019]如圖1所示，一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，包括壓電陶瓷發(fā)電體1、全橋整流電路2、存儲(chǔ)電容3，所述壓電陶瓷發(fā)電體I的輸出與所述全橋整流電路2的相對(duì)的兩端相連，所述存儲(chǔ)電容3與所述全橋整流電路2的另外相對(duì)的兩端相連，
[0020]所述壓電陶瓷發(fā)電體I用于通過過載沖擊利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流；
[0021]所述全橋整流電路2用于將壓電陶瓷發(fā)電體I產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流；
[0022]所述存儲(chǔ)電容3用于將通過全橋整流電路2整流的電流以電能的形式存儲(chǔ)起來。
[0023]圖2為本發(fā)明一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源的壓電陶瓷體的結(jié)構(gòu)示意圖，所述陶瓷發(fā)電體I包括壓電陶瓷片1.1、鎢合金塊1.2，所述壓電陶瓷片1.1設(shè)有多塊，所述多塊壓電陶瓷片1.1疊堆粘接在一起，所述鎢合金1.2塊位于所述頂層壓電陶瓷，1.1上，每片壓電陶瓷片1.1之間在電路上并聯(lián)，在結(jié)構(gòu)上串聯(lián)連接，所述每片壓電陶瓷片1.1之間在電路上并聯(lián)，在結(jié)構(gòu)上串聯(lián)連接指的是:壓電陶瓷片1.1分正、負(fù)極，結(jié)構(gòu)上串聯(lián):是多片壓電陶瓷疊加在一起；電路上并聯(lián):是每片壓電陶瓷的正極連線在一起，負(fù)極連線在一起。在所述鎢合金塊1.2的兩端分別設(shè)有一個(gè)電極1.3，；所述壓電陶瓷片1.1由壓電陶瓷材料構(gòu)成，所述壓電陶瓷材料的壓電常數(shù)d33>850pC/N，壓電陶瓷介電常數(shù)ε >5000。
[0024]在本實(shí)施例中，壓電陶瓷發(fā)電體由40層壓電陶瓷薄片堆疊而成，長1.0cm，寬1.0cm,高1.1cm,含鎢合金質(zhì)量，體積L lcm3,儲(chǔ)存電容為150 μ f ;在30000g的過載沖擊下，儲(chǔ)存電容上的電壓可達(dá)到13V,計(jì)算電能為12.6mJ,單位體積能量為11.5mJ/cm3,電能通過全橋整流電路輸出到存儲(chǔ)電容中，該壓電電源體積小、單位體積能量密度高，在30000g過載沖擊下，當(dāng)儲(chǔ)存電容為150 μ f時(shí)，每立方厘米壓電陶瓷發(fā)電體可以達(dá)到11.5mJ電能，在高沖擊、低功耗等特定應(yīng)用領(lǐng)域有較廣的前景。本發(fā)明采用壓電陶瓷堆疊及連接結(jié)構(gòu)，使得壓電陶瓷疊堆體在較小的體積下，有較高的抗過載能力(可在IOOOOOg過載環(huán)境下應(yīng)用)。
[0025]本發(fā)明的一種壓電陶瓷電源由壓電陶瓷發(fā)電體、全橋整流電路、儲(chǔ)存電容組成，最終電能量是以儲(chǔ)存電容的容量及電壓值計(jì)算產(chǎn)生，W=1/2CV2,壓電體的發(fā)電能力與之體積成正比；同樣的發(fā)電體，在同樣的過載情況下，儲(chǔ)存電容上的電壓值，與儲(chǔ)存電容本身的容量有關(guān)，容量越小，電容上的電壓越高，但放電時(shí)間短，儲(chǔ)存電容越大，電容上的電壓低，但放電時(shí)間長。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，其特征在于:包括壓電陶瓷發(fā)電體、全橋整流電路、存儲(chǔ)電容，所述壓電陶瓷發(fā)電體的輸出與所述全橋整流電路的相對(duì)的兩端相連，所述存儲(chǔ)電容與所述全橋整流電路的另外相對(duì)的兩端相連， 所述壓電陶瓷發(fā)電體用于通過過載沖擊利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)產(chǎn)生電流； 所述全橋整流電路用于將壓電陶瓷發(fā)電體產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流； 所述存儲(chǔ)電容用于將通過全橋整流電路整流的電流以電能的形式存儲(chǔ)起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，其特征在于:所述陶瓷發(fā)電體包括壓電陶瓷片、鎢合金塊，所述壓電陶瓷片設(shè)有多塊，所述多塊壓電陶瓷片疊堆粘接在一起，所述鎢合金塊位于所述頂層壓電陶瓷片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，其特征在于:所述每片壓電陶瓷片之間在電路上并聯(lián)，在結(jié)構(gòu)上串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，其特征在于:在所述鎢合金塊的兩端分別設(shè)有一個(gè)電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種基于沖擊的微型壓電陶瓷電源，其特征在于:所述壓電陶瓷片由壓電陶瓷材料構(gòu)成，所述壓電陶瓷材料的壓電常數(shù)d33>850pC/N，壓電陶瓷介電常數(shù)ε>5000。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK103762893SQ201410023781
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月17日
【發(fā)明者】張偉東, 黃玉喜, 夏勇 申請人:江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司