一種摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及自供電關(guān)開裝置領(lǐng)域，特別涉及一種可將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能以控制燈具開關(guān)的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，包括開關(guān)外殼，所述開關(guān)外殼內(nèi)設(shè)有用于控制燈具關(guān)開的無(wú)線發(fā)射元件，用于為無(wú)線發(fā)射元件供電的摩擦發(fā)電裝置，用于控制摩擦發(fā)電裝置的翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置利用摩擦發(fā)電元件的機(jī)械變形將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能為無(wú)線發(fā)射元件提供電能，為無(wú)線按鈕開關(guān)提供獨(dú)立的自供電系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一種摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自供電關(guān)開裝置領(lǐng)域，特別涉及一種可將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能以控制燈具開關(guān)的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有技術(shù)中的微機(jī)電系統(tǒng)具有微型化，批量化，集成化和多學(xué)科交叉性的特點(diǎn)，集中了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的許多尖端成果。傳統(tǒng)的能源供應(yīng)裝置逐漸不能滿足技術(shù)發(fā)展的需求，很難為各種微型便攜式微系統(tǒng)裝置或自主式微系統(tǒng)提供能量。目前主要的微機(jī)電有壓電發(fā)電、駐極體發(fā)電和熱發(fā)電等多種發(fā)電類型。壓電發(fā)電由于壓電材料其良好的機(jī)電轉(zhuǎn)換性能已成為轉(zhuǎn)換環(huán)境機(jī)械能獲取電能的重要途徑，由于壓電發(fā)電裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不發(fā)熱，不受電磁干擾，便于制作加工等優(yōu)點(diǎn)受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，利用壓電發(fā)電裝置發(fā)電已經(jīng)成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。
[0003]壓電材料有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)兩種。當(dāng)受到外力作用后，電介質(zhì)會(huì)在某一方向上發(fā)生形變，導(dǎo)致壓電材料內(nèi)部發(fā)生極化，同時(shí)在壓電材料的表面會(huì)聚集電荷。但是當(dāng)去掉外力后，壓電材料又會(huì)恢復(fù)到初始狀態(tài)，該現(xiàn)象稱之為正'壓電效應(yīng)。通常將壓電材料粘貼在金屬上構(gòu)成壓電振子，壓電振子在外力作用下發(fā)生變形而產(chǎn)生電荷。另一種摩擦發(fā)電是自然界中最常見(jiàn)的一種現(xiàn)象之一，無(wú)論是梳頭，穿衣還是走路，開車都能遇到。但同時(shí)它們又很難被收集和利用，因此也往往被人視而不見(jiàn)。
[0004]在新近的研究中，由美國(guó)佐治亞理工學(xué)院教授王中林領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，借助柔性高分子聚合物材料成功地將摩擦能轉(zhuǎn)化成為了可供使用的電能。這種摩擦發(fā)電機(jī)依靠?jī)?nèi)部摩擦起電電勢(shì)的變化以及兩側(cè)金屬極板的誘導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生電能。通過(guò)高分子材料薄膜間的摩擦來(lái)產(chǎn)生電力。借助一種分離技術(shù)，當(dāng)摩擦發(fā)生時(shí)，兩層聚合物薄膜之間產(chǎn)生電荷分離并形成電勢(shì)差,經(jīng)由外部電路即可形成電流。在摩擦中，一種高分子材料產(chǎn)生電子，另一種材料則負(fù)責(zé)接收電子。此外，外部按壓產(chǎn)生的機(jī)械形變也能使它們發(fā)生摩擦產(chǎn)生電力。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型利用上述將環(huán)境機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能的研究實(shí)驗(yàn)，提供一種自供電無(wú)線按鈕開關(guān)，以利用摩擦發(fā)電元件的機(jī)械變形將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能為無(wú)線發(fā)射元件提供電能，為無(wú)線按鈕開關(guān)提供獨(dú)立的自供電系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種自供電無(wú)線按鈕開關(guān)，包括開關(guān)外殼，所述開關(guān)外殼內(nèi)設(shè)有用于控制燈具關(guān)開的無(wú)線發(fā)射元件，用于為無(wú)線發(fā)射元件供電的摩擦發(fā)電裝置，用于控制摩擦發(fā)電裝置的翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)。
[0007]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的自發(fā)電功能，所述摩擦發(fā)電裝置包括設(shè)置在開關(guān)外殼內(nèi)的框體，所述框體內(nèi)設(shè)有若干列懸臂板，所述懸臂板表面粘貼有摩擦發(fā)電元件，每列所述懸臂板沿垂直方向相互平行并且一端與框體壁固定連接，所述框體的中心彈性支撐有高度高于懸臂板列高的質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊上設(shè)有用于卡裝懸臂板的懸臂端的卡槽，所述質(zhì)量塊兩端分別通過(guò)彈性部件與框體的上邊和下邊彈性支撐連接，所述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)置于質(zhì)量塊的上端，用于彈性抵壓質(zhì)量塊，使質(zhì)量塊往復(fù)振動(dòng)并帶動(dòng)懸臂板往復(fù)振動(dòng)，使摩擦發(fā)電元件自發(fā)電；所述摩擦發(fā)電元件電連接后依次電連接有整流器、充電控制器和儲(chǔ)能元件，所述儲(chǔ)能元件與無(wú)線發(fā)射元件電連接。本結(jié)構(gòu)的摩擦發(fā)電裝置，質(zhì)量塊彈性懸空吊裝，當(dāng)翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)作用使質(zhì)量塊彈性振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊帶動(dòng)各懸臂板作懸壁擺動(dòng)，懸臂板上的摩擦發(fā)電元件產(chǎn)生自發(fā)電效應(yīng)，將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，然后通過(guò)整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再通過(guò)充電控制器對(duì)儲(chǔ)能元件充電，儲(chǔ)能元件將電能供給無(wú)線發(fā)射元件，無(wú)線發(fā)射元件發(fā)出無(wú)線信號(hào)控制燈的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)自供電，無(wú)需為開關(guān)裝置設(shè)置有線線路，節(jié)省安裝空間和場(chǎng)所，并有利于實(shí)現(xiàn)裝置的遠(yuǎn)程控制。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述懸臂板的列向相對(duì)于質(zhì)量塊中心對(duì)稱排列。采用本結(jié)構(gòu)，可以采用一個(gè)質(zhì)量塊，可以懸壁支撐多列懸臂板，從而滿足不同的摩擦發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)尺寸要求。
[0009]為便于實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊的彈性懸吊，所述質(zhì)量塊上端與下端分別通過(guò)壓縮彈簧或彈性吊繩與框體上邊和下邊懸吊連接，所述質(zhì)量塊的縱向剖切面呈T形，所述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)作用于質(zhì)量塊的T形上端面。本結(jié)構(gòu)中，采用T形結(jié)構(gòu)的質(zhì)量塊，使質(zhì)量塊與翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)的作用面種增大，提高質(zhì)量塊受力振動(dòng)的靈敏性。
[0010]為便于節(jié)省安裝空間，所述整流器、充電控制器和儲(chǔ)能元件依次疊裝在質(zhì)量塊下端部，所述無(wú)線發(fā)射元件固定安裝在開關(guān)外殼內(nèi)壁。
[0011]為便于實(shí)現(xiàn)翹板開關(guān)裝置與質(zhì)量塊之間動(dòng)作從而為摩擦發(fā)動(dòng)裝置提供可靠的自發(fā)電機(jī)械動(dòng)力，所述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)包括固定在質(zhì)量塊上端外殼上的選擇鍵，所述選擇鍵通過(guò)彈簧彈性卡裝有翹板，所述選擇鍵上設(shè)有用于限位翹板相對(duì)選擇鍵轉(zhuǎn)動(dòng)角度的限位槽，所述翹板端部受外力時(shí)在彈簧的作用下在限位槽的兩個(gè)限位角之間擺動(dòng)，所述翹板擺動(dòng)時(shí)，翹板的兩端部反復(fù)交替按壓質(zhì)量塊，使質(zhì)量塊往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)。本結(jié)構(gòu)中，翹板與選擇鍵卡裝，彈簧彈性作用在翹板與選擇鍵之間，當(dāng)翹板一端受壓時(shí)，翹板將沿限位槽從一個(gè)限位角度向另一個(gè)限位角度擺動(dòng)一次，并止于另外限位角度處，同時(shí)翹板端部向下作用到質(zhì)量塊上，推動(dòng)質(zhì)量塊向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)翹板另一端受壓時(shí)，翹板反向擺動(dòng)一次，質(zhì)量塊先彈性回升，然后翹板另一端部向下作用到質(zhì)量塊上，推動(dòng)質(zhì)量塊向下運(yùn)動(dòng)。如此反復(fù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊的上下振動(dòng)，質(zhì)量塊帶動(dòng)懸臂板的懸壁端懸壁擺動(dòng)，懸臂板上的摩擦發(fā)電元件產(chǎn)生自發(fā)電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。上述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)巧妙，操作方便省力。
[0012]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)翹板與選擇鍵的作用連接，所述選擇鍵包括與外殼固定的底座，所述底座上垂直設(shè)有板狀支座，所述限位槽為梯形凹槽設(shè)置于支座的一垂直側(cè)，所述翹板為一長(zhǎng)方形板，所述翹板中心設(shè)有安裝方孔并且方孔的一側(cè)與限位槽卡接，所述彈簧安裝于方孔另一側(cè)的側(cè)邊與選擇鍵底座的對(duì)應(yīng)側(cè)之間。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為摩擦發(fā)電裝置示意圖。
[0015]圖3為圖2的水平剖面圖。
[0016]圖4翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)一個(gè)工作位置的示意圖。[0017]圖5為翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)另一個(gè)工作位置的示意圖。
[0018]圖6為翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0019]其中，I摩擦發(fā)電元件；2懸臂板；3質(zhì)量塊；4整流器；5充電控制器；6儲(chǔ)能元件；
7框體；8彈性部件；9翹板；10選擇鍵；11彈簧；12無(wú)線發(fā)射元件；13關(guān)開外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1一圖5所示為本實(shí)用新型的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，包括開關(guān)外殼13，開關(guān)外殼13內(nèi)設(shè)有用于控制燈具關(guān)開的無(wú)線發(fā)射元件12，用于為無(wú)線發(fā)射元件12供電的摩擦發(fā)電裝置，用于控制摩擦發(fā)電裝置的翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)；其中，摩擦發(fā)電裝置如圖2和圖3所示，包括設(shè)置在開關(guān)外殼13內(nèi)的框體7，框體7內(nèi)設(shè)有若干列懸臂板2，懸臂板2表面粘貼有摩擦發(fā)電元件I，每列懸臂板2沿垂直方向相互平行并且一端與框體7壁固定連接，框體7的中心彈性支撐有高度高于懸臂板2列高的質(zhì)量塊3，質(zhì)量塊3上設(shè)有用于卡裝懸臂板2懸臂端的卡槽，質(zhì)量塊3兩端分別通過(guò)彈性部件8與框體7的上邊和下邊彈性支撐連接，翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)置于質(zhì)量塊3的上端，用于彈性抵壓質(zhì)量塊3，使質(zhì)量塊3往復(fù)振動(dòng)并帶動(dòng)懸臂板2往復(fù)振動(dòng)，使摩擦發(fā)電元件I自發(fā)電；摩擦發(fā)電元件I電連接后依次電連接有整流器4、充電控制器5和儲(chǔ)能元件6，儲(chǔ)能元件6與無(wú)線發(fā)射元件12電連接；為滿足不同的摩擦發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)尺寸要求，懸臂板2的列向相對(duì)于質(zhì)量塊3中心對(duì)稱排列，此結(jié)構(gòu)可以采用一個(gè)質(zhì)量塊，懸壁支撐多列懸臂板，節(jié)省發(fā)電裝置的空間；為便于實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊3的彈性懸吊，質(zhì)量塊3上端與下端分別通過(guò)壓縮彈簧或彈性吊繩與框體7上邊和下邊懸吊連接，質(zhì)量塊3的縱向剖切面呈T形，翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)作用于質(zhì)量塊3的T形上端面；使質(zhì)量塊與翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)的作用面種增大，提高質(zhì)量塊受力振動(dòng)的靈敏性；為便于節(jié)省安裝空間，整流器4、充電控制器5和儲(chǔ)能元件6依次疊裝在質(zhì)量塊3下端部，無(wú)線發(fā)射元件12固定安裝在開關(guān)外殼13內(nèi)壁。
[0021]本實(shí)用新型采用的上述摩擦發(fā)電裝置，質(zhì)量塊3彈性懸空吊裝，當(dāng)翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)作用使質(zhì)量塊3彈性振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊3帶動(dòng)各懸臂板2作懸壁擺動(dòng)，懸臂板2上的摩擦發(fā)電元件I產(chǎn)生自發(fā)電效應(yīng)，將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，然后通過(guò)整流器4將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再通過(guò)充電控制器5對(duì)儲(chǔ)能元件6充電，儲(chǔ)能元件6將電能供給無(wú)線發(fā)射元件12，無(wú)線發(fā)射元件12發(fā)出無(wú)線信號(hào)控制燈的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)自供電，無(wú)需為開關(guān)裝置設(shè)置有線線路，節(jié)省安裝空間和場(chǎng)所，并有利于實(shí)現(xiàn)裝置的遠(yuǎn)程控制。
[0022]為便于實(shí)現(xiàn)翹板開關(guān)裝置與質(zhì)量塊之間動(dòng)作從而為摩擦發(fā)動(dòng)裝置提供可靠的自發(fā)電機(jī)械動(dòng)力，如圖4、圖5和圖6所示，裝置中的翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)，包括固定在質(zhì)量塊3上端外殼上的選擇鍵10，選擇鍵10通過(guò)彈簧11彈性卡裝有翹板9，選擇鍵10上設(shè)有用于限位翹板9相對(duì)選擇鍵10轉(zhuǎn)動(dòng)角度的限位槽10a，翹板9端部受外力時(shí)在彈簧11的作用下在限位槽IOa的兩個(gè)限位角之間擺動(dòng)，翹板9擺動(dòng)時(shí)，翹板的兩端部反復(fù)交替按壓質(zhì)量塊3，使質(zhì)量塊3作往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)。本結(jié)構(gòu)中，翹板9與選擇鍵10卡裝，彈簧11彈性作用在翹板9與選擇鍵10之間，當(dāng)翹板9 一端受壓時(shí)，翹板9將沿限位槽IOa從一個(gè)限位角度向另一個(gè)限位角度擺動(dòng)一次，并止于另外限位角度處，同時(shí)翹板9端部向下作用到質(zhì)量塊3上，推動(dòng)質(zhì)量塊3向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)翹板9另一端受壓時(shí)，翹板9反向擺動(dòng)一次，質(zhì)量塊3先彈性回升，然后翹板9另一端部向下作用到質(zhì)量塊3上，推動(dòng)質(zhì)量塊3向下運(yùn)動(dòng)。如此反復(fù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊3的上下振動(dòng)，質(zhì)量塊3帶動(dòng)懸臂板2的懸壁端懸壁擺動(dòng)，懸臂板2上的摩擦發(fā)電元件I產(chǎn)生自發(fā)電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。為便于實(shí)現(xiàn)翹板9與選擇鍵10的作用連接，選擇鍵10包括與外殼固定的底座10b，底座IOb上垂直設(shè)有板狀支座10c，限位槽IOa為梯形凹槽設(shè)置于支座IOc的一垂直側(cè)，翹板9為一長(zhǎng)方形板，翹板9中心設(shè)有安裝方孔并且方孔的一側(cè)與限位槽IOa卡接，彈簧11安裝于方孔另一側(cè)的側(cè)邊與選擇鍵底座的對(duì)應(yīng)側(cè)之間。
[0023]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，例如，懸臂板的列數(shù)及相對(duì)質(zhì)量塊的排列方式可以根據(jù)開關(guān)尺寸需要適當(dāng)變化，質(zhì)量塊可以不只一個(gè)，可以并列設(shè)置一個(gè)以上，數(shù)列懸臂板分別與質(zhì)量塊和框體懸壁連接，摩擦發(fā)電元件的電連接方式可以采用關(guān)聯(lián)和/或串聯(lián)，總之，凡是在本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，包括開關(guān)外殼，其特征在于，所述開關(guān)外殼內(nèi)設(shè)有用于控制燈具關(guān)開的無(wú)線發(fā)射元件，用于為無(wú)線發(fā)射元件供電的摩擦發(fā)電裝置，用于控制摩擦發(fā)電裝置的翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)；所述摩擦發(fā)電裝置包括設(shè)置在開關(guān)外殼內(nèi)的框體，所述框體內(nèi)設(shè)有若干列懸臂板，所述懸臂板表面粘貼有摩擦發(fā)電元件，每列所述懸臂板沿垂直方向相互平行并且一端與框體壁固定連接，所述框體的中心彈性支撐有高度高于懸臂板列高的質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊上設(shè)有用于卡裝懸臂板的懸臂端的卡槽，所述質(zhì)量塊兩端分別通過(guò)彈性部件與框體的上邊和下邊彈性支撐連接，所述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)置于質(zhì)量塊的上端，用于彈性抵壓質(zhì)量塊，使質(zhì)量塊往復(fù)振動(dòng)并帶動(dòng)懸臂板往復(fù)振動(dòng)，使摩擦發(fā)電元件自發(fā)電；所述摩擦發(fā)電元件電連接后依次電連接有整流器、充電控制器和儲(chǔ)能元件，所述儲(chǔ)能元件與無(wú)線發(fā)射元件電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，其特征在于，所述懸臂板的列向相對(duì)于質(zhì)量塊中心對(duì)稱排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，其特征在于，所述質(zhì)量塊上端與下端分別通過(guò)壓縮彈簧或彈性吊繩與框體上邊和下邊懸吊連接，所述質(zhì)量塊的縱向剖切面呈T形，所述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)作用于質(zhì)量塊的T形上端面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，其特征在于，所述整流器、充電控制器和儲(chǔ)能元件依次疊裝在質(zhì)量塊下端部，所述無(wú)線發(fā)射元件固定安裝在開關(guān)外殼內(nèi)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，其特征在于，所述翹板開關(guān)結(jié)構(gòu)包括固定在質(zhì)量塊上端外殼上的選擇鍵，所述選擇鍵通過(guò)彈簧彈性卡裝有翹板，所述選擇鍵上設(shè)有用于限位翹板相對(duì)選擇鍵轉(zhuǎn)動(dòng)角度的限位槽，所述翹板端部受外力時(shí)在彈簧的作用下在限位槽的兩個(gè)限位角之間擺動(dòng)，所述翹板擺動(dòng)時(shí)，翹板的兩端部反復(fù)交替按壓質(zhì)量塊,使質(zhì)量塊往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦發(fā)電機(jī)自供電翹板開關(guān)裝置，其特征在于，所述選擇鍵包括與外殼固定的底座，所述底座上垂直設(shè)有板狀支座，所述限位槽為梯形凹槽設(shè)置于支座的一垂直側(cè)，所述翹板為一長(zhǎng)方形板，所述翹板中心設(shè)有安裝方孔并且方孔的一側(cè)與限位槽卡接，所述彈簧安裝于方孔另一側(cè)的側(cè)邊與選擇鍵底座的對(duì)應(yīng)側(cè)之間。
【文檔編號(hào)】H02N1/04GK203800841SQ201420067742
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】邊義祥, 張小紅, 曾勵(lì), 王軍領(lǐng) 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)