一種壓電發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種壓電發(fā)電裝置，包括支承座、彈性保護體、壓電發(fā)電片和電路板，支承座設(shè)有壓電發(fā)電片支承單元和和電路板槽，電路板置于電路板槽內(nèi)，壓電發(fā)電片以懸臂支承或者周邊簡支支承的方式置于支承座的支承單元內(nèi)，壓電發(fā)電片的正負極通過導(dǎo)線分別與電路板上的電能收集與管理電路的輸入端相連；彈性保護體與支承座固定連接。其可應(yīng)用在鞋子中為可充電電池充電、采集運動信號和驅(qū)動LED發(fā)光。本實用新型通過壓電發(fā)電片將機械能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過電能收集與管理電路處理后為外部負載供電。本實用新型優(yōu)點是：使用壽命長、成本低、制造簡單。
【專利說明】
一種壓電發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)電裝置，具體是一種能為可充電電池充電、采集運動信號和驅(qū)動LED發(fā)光的壓電發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)品集成化的提高和功耗的降低，傳統(tǒng)的電池因其體積大、使用壽命短而逐漸不能滿足使用要求；同時，電池含有重金屬，廢舊電池處理不當會造成嚴重的環(huán)境污染。因此，人們開始尋求電池的替代品一人力發(fā)電裝置(human powered energygenerator)，其目的是在某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域替代電池或自動為電池充電。用于微功率電子產(chǎn)品的各種新的微型發(fā)電裝置(或稱微型發(fā)電機Micro-generator )的研究已經(jīng)成為國際上一個新的熱點，如電磁、熱電及壓電等?，F(xiàn)有的電磁式振動發(fā)電機，其克服了電容式發(fā)電機開始工作時需要外部電源推動的缺點，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本高，且線圈與磁鐵分離，難以微型化。而壓電發(fā)電裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、不發(fā)熱、無電磁干擾、易于加工制作和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的微小化、集成化等優(yōu)點。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是提供一種壓電發(fā)電裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、成本低的優(yōu)點，解決了目前大部分壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和成本高的問題。還可將壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子中為可充電電池充電、采集運動信號和驅(qū)動LED發(fā)光。將其置于鞋底內(nèi)，隨著人的走動，可將人體運動的機械能轉(zhuǎn)化為電能為外部負載供電。
[0004]本實用新型采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種壓電發(fā)電裝置，包括支承座、彈性保護體、壓電發(fā)電片和電路板，支承座設(shè)有壓電發(fā)電片支承單元和和電路板槽，電路板槽根據(jù)實際需要可以設(shè)在支承座內(nèi)合適的部位，電路板置于電路板槽內(nèi)，壓電發(fā)電片以懸臂支承或者周邊簡支支承的方式置于支承座的支承單元內(nèi)，壓電發(fā)電片的正負極通過導(dǎo)線分別與電路板上的電能收集與管理電路的輸入端相連；彈性保護體與支承座固定連接。
[0006]所述壓電發(fā)電片是由彈性金屬基板和壓電材料粘結(jié)而成，可在彈性金屬基板的單面或雙面粘結(jié)壓電材料，其形狀為圓形或矩形，其結(jié)構(gòu)為單晶片或雙晶片。
[0007]所述壓電發(fā)電片的彈性金屬基板和壓電材料的厚度為0.05?0.5mm。
[0008]所述壓電發(fā)電片支承單元呈階梯式設(shè)置，中部設(shè)有保護壓電發(fā)電片的凸臺，兩端設(shè)有支承壓電發(fā)電片的支承面。
[0009]所述壓電發(fā)電片可以是I片也可以是多片置于支承單元內(nèi)，當有外力作用到彈性保護體時，彈性保護體發(fā)生彎曲變形促使壓電發(fā)電片發(fā)生彎曲變形；當外力撤掉時，彈性保護體和壓電發(fā)電片恢復(fù)至變形前的位置，壓電發(fā)電裝置一次發(fā)電周期結(jié)束。
[0010]本實用新型壓電發(fā)電裝置通過壓電發(fā)電片將機械能轉(zhuǎn)換成電能，經(jīng)過電能收集與管理電路處理后為外部負載供電，負載可為LED燈、電路或者可充電電池。
[0011]本實用新型優(yōu)點在于:結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、成本低、性能可靠，可取代電池作為鞋燈的供電裝置，也可以作為傳感器采集運動信號，還可以為可充電電池充電。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型壓電發(fā)電裝置的剖視圖；
[0013]圖2是本實用新型壓電發(fā)電裝置的實施例1的爆炸圖；
[0014]圖3是本實用新型壓電發(fā)電裝置的實施例1的俯視圖；
[0015]圖4是本實用新型壓電發(fā)電裝置的實施例2的俯視圖；
[0016]圖5是本實用新型壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子中驅(qū)動LED燈的安裝實例圖；
[0017]圖6是本實用新型壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子中為可充電電池充電的安裝實例圖；
[0018]圖7是本實用新型壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子中采集運動信號的安裝實例圖。
[0019]圖中，1.彈性保護體2.壓電發(fā)電片2-1.彈性金屬基板2-2.壓電材料3.支承座3-1.支承單元3-2.電路板槽3-3.凸臺4.電路板5.負載5-1.LED燈5-2.可充電電池5-3.運動信號采集與處理電路6.導(dǎo)線。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型內(nèi)容作進一步的說明，但不是對本實用新型的限定。
[0021]實施例1
[0022]參照圖1，一種壓電發(fā)電裝置，包括支承座3、彈性保護體1、壓電發(fā)電片2和電路板4，支承座3設(shè)有壓電發(fā)電片支承單元3-1和和電路板槽3-2，電路板4置于電路板槽3-2內(nèi)，壓電發(fā)電片2以懸臂支承或者周邊簡支支承的方式置于支承座的支撐單元3-1的支承面上，壓電發(fā)電片2的正負極通過導(dǎo)線6分別與電路板4上的電能收集與管理電路的輸入端相連；彈性保護體I與支承座3固定連接。
[0023]壓電發(fā)電片2是由彈性金屬基板2-1和壓電材料2-2粘結(jié)而成，可在彈性金屬基板2-1的單面或雙面粘結(jié)壓電材料2-2，其結(jié)構(gòu)為單晶片或雙晶片。
[0024]壓電發(fā)電片2中的彈性金屬基板2-1和壓電材料2-2的厚度為0.05?0.5mm。
[0025]壓電發(fā)電片支承座3呈階梯式設(shè)置，中部設(shè)有保護壓電發(fā)電片2的凸臺3-3，兩端設(shè)有支承壓電發(fā)電片的支承面。
[0026]參照圖1、圖2、圖3，壓電發(fā)電片2的形狀為圓形，設(shè)置在支承座3的圓形梯形槽支承單元3-1的支撐面上，采用周邊簡支支承方式，壓電發(fā)電片2的變形量受支承座3內(nèi)的凸臺3-3限制，電路板4置于電路板槽3-2內(nèi)，圓形的壓電發(fā)電片2用導(dǎo)線6與電路板4的電源管理電路輸入端相連，電路板4的輸出端用導(dǎo)線6與負載5相連，彈性保護體I與支承座3用膠水固定連接。
[0027]實施例2
[0028]參照圖1、圖2和圖4，壓電發(fā)電片2的形狀為矩形，設(shè)置在支承座3的矩形梯形槽支承單元3-1的支承面上，采用兩端簡支支承方式。其余同實施例1。
[0029]參照圖5，將本實用新型壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子后腳跟驅(qū)動LED燈的安裝實例。其工作原理是:當穿著行走時，后腳跟著地用力，力作用在彈性保護體I上，減緩對壓電發(fā)電片2的沖擊，同時彈性保護體I與壓電發(fā)電片2接觸并使壓電發(fā)電片2產(chǎn)生變形，當變形一定程度后，受支承座3內(nèi)的凸臺3-3的限制，壓電發(fā)電片2產(chǎn)生電能經(jīng)電路板4上的電源管理電路處理后使LED燈5-1發(fā)光，當后腳跟抬起時，壓電發(fā)電片2恢復(fù)形變又產(chǎn)生電能經(jīng)電路板4上的電源管理電路處理后使LED燈5-1發(fā)光，根據(jù)電路板4上電源管理電路的設(shè)置情況，LED燈5-1可實現(xiàn)周期性的閃光或者持續(xù)發(fā)光，發(fā)光元件可采用發(fā)光二極管。
[0030]參照圖6，將本實用新型壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子后腳跟為可充電電池充電的安裝實例。其工作原理是:當穿著行走時，后腳跟著地用力，力作用在彈性保護體I上，減緩對壓電發(fā)電片2的沖擊，同時彈性保護體I與壓電發(fā)電片2接觸并使壓電發(fā)電片2產(chǎn)生變形，當變形一定程度后，受支承座3內(nèi)的凸臺3-3的限制，壓電發(fā)電片2產(chǎn)生電能經(jīng)電路板4上的電源管理電路處理后為可充電電池5-2充電，當后腳跟抬起時，壓電發(fā)電片2恢復(fù)形變又產(chǎn)生電能經(jīng)電路板4上的電源管理電路處理后為可充電電池5-2充電。
[0031]參照圖7，將本實用新型壓電發(fā)電裝置應(yīng)用在鞋子中采集運動信號的安裝實例。本實用新型壓電發(fā)電裝置通過電源管理電路來實現(xiàn)采集運動信號的功能，且無需外部供電，就可以實現(xiàn)數(shù)字或者模擬信號輸出。其工作原理是:當穿著行走時，后腳跟著地用力，力作用在彈性保護體I上，減緩對壓電發(fā)電片2的沖擊，同時彈性保護體I與壓電發(fā)電片2接觸并使壓電發(fā)電片2產(chǎn)生變形發(fā)電，當變形一定程度后，受支承座3內(nèi)的凸臺3-3的限制保護，當后腳跟抬起時，壓電發(fā)電片2恢復(fù)形變又產(chǎn)生電能，腳后跟著地和抬起使壓電發(fā)電片彎曲變形所產(chǎn)生的電能經(jīng)電路板4上的電源管理電路處理后為運動信號采集與處理電路5-3提供電能，運動信號采集與處理電路5-3輸出數(shù)字或者模擬信號，為其他負載提供觸發(fā)信號。
[0032]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的特征和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓電發(fā)電裝置，包括支承座、彈性保護體、壓電發(fā)電片和電路板，其特征在于:支承座設(shè)有壓電發(fā)電片支承單元和電路板槽，電路板置于電路板槽內(nèi)，壓電發(fā)電片以懸臂支承或者周邊簡支支承的方式置于支承座的支承單元內(nèi)，壓電發(fā)電片的正負極通過導(dǎo)線分別與電路板上的電能收集與管理電路的輸入端相連；彈性保護體與支承座固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電發(fā)電片是由彈性金屬基板和壓電材料粘結(jié)而成，在彈性金屬基板的單面或雙面粘結(jié)壓電材料，其形狀為圓形或矩形，其結(jié)構(gòu)為單晶片或雙晶片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電發(fā)電片中的彈性金屬基板和壓電材料的厚度為0.05?0.5_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電發(fā)電片支承單元呈階梯式設(shè)置，中部設(shè)有保護壓電發(fā)電片的凸臺，兩端設(shè)有支承壓電發(fā)電片的支承面。
【文檔編號】H02N2/18GK204031009SQ201420222743
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】閆世偉, 齊姍姍 申請人:閆世偉