一種壓電發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓電發(fā)電裝置,包括緩沖層、壓電層和固接于緩沖層蓋板上的支柱單元,所述支柱單元豎直向下;所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置,所述支柱單元在緩沖層受到擠壓時(shí)豎直向下并撥動壓電裝置,使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。所述支柱單元包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的支柱,每個(gè)支柱的末端都設(shè)置有用于撥動壓電裝置的作用端,每個(gè)支柱的兩側(cè)都設(shè)置有彈簧。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明利用壓電片制作一個(gè)壓電發(fā)電裝置,把腳下或者其它的壓力通過壓電片轉(zhuǎn)換成電能并存儲。利用壓電片壓電效應(yīng)的特點(diǎn)及原理,將壓電片通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能存儲在充電電池中,將以往未加以充分利用的振動能量加以利用。
【專利說明】
一種壓電發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電領(lǐng)域,尤其涉及一種壓電發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前已有的壓電發(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用的壓電振子的支撐方式包括直接的懸臂支撐、剛性支撐、自由邊界支撐和簡支支撐,這些結(jié)構(gòu)用于發(fā)電結(jié)構(gòu)(地板等)主要具有成本較高、穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)笨重、美觀不足等缺點(diǎn),不利于使其市場化、商品化以及推廣其使用。同時(shí),相關(guān)的應(yīng)用主要被設(shè)計(jì)成地板等結(jié)構(gòu),但由于其切面面積偏大致使整體裝置笨重,不利于安裝、使用或維護(hù)。
[0003]另一方面,對于壓電發(fā)電裝置的電能采集方式,目前流行的思路為在簡單整流穩(wěn)壓的基礎(chǔ)上直接利用超級電容采集電能。但是研究發(fā)現(xiàn),對于不穩(wěn)定的輸入電壓以及較小的輸入電流,超級電容的充電效果并不理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]鑒于此,本發(fā)明提供一種壓電發(fā)電裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的,一種壓電發(fā)電裝置,包括緩沖層1、壓電層2和固接于緩沖層蓋板9上的支柱單元,,所述支柱單元豎直向下;所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置,所述支柱單元在緩沖層受到擠壓時(shí)豎直向下并撥動壓電裝置,使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。
[0006]進(jìn)一步,所述支柱單元包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的支柱3,每個(gè)支柱的末端都設(shè)置有用于撥動壓電裝置的作用端5,每個(gè)支柱的兩側(cè)都設(shè)置有彈簧4,所述彈簧的一端固接于緩沖層蓋板上,彈簧的另一端固接于壓電層上。
[0007]進(jìn)一步,所述壓電發(fā)電裝置包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的壓電發(fā)電單元,所述壓電發(fā)電單元包括懸臂梁8、設(shè)置于懸臂梁上的壓電片7和設(shè)置于懸臂梁自由端的質(zhì)量塊6,所述懸臂梁還包括與自由端相對設(shè)置的固定端,所述質(zhì)量塊遠(yuǎn)離固定端的端面與懸臂梁的末端具有一定距離。
[0008]每個(gè)壓電發(fā)電單元的懸臂梁的長度不同度。
[0009]每個(gè)壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊的重量不同。
[0010]進(jìn)一步,該壓電發(fā)電裝置包括儲能裝置,所述儲能裝置包括依次連接的二極管、電容、開關(guān)、直流電壓轉(zhuǎn)換器和可充電電池,所述二極管與壓電裝置連接。
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明利用壓電片制作一個(gè)壓電發(fā)電裝置,把腳下或者其它的壓力通過壓電片轉(zhuǎn)換成電能并存儲。利用壓電片壓電效應(yīng)的特點(diǎn)及原理,將壓電片通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能存儲在充電電池中,將以往未加以充分利用的振動能量加以利用。
【附圖說明】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述,其中:
[0014]圖1為本發(fā)明的原理圖;
[0015]圖2為壓電發(fā)電單元的放置示意圖;
[0016]圖3為儲能裝置的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖,對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解,優(yōu)選實(shí)施例僅為了說明本發(fā)明,而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0018]如圖1、2所示,一種壓電發(fā)電裝置,包括緩沖層1、壓電層2和固接于緩沖層蓋板9上的支柱單元,,所述支柱單元豎直向下;所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置,所述支柱單元在緩沖層受到擠壓時(shí)豎直向下并撥動壓電裝置,使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。
[0019]所述支柱單元包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的支柱3,每個(gè)支柱的末端都設(shè)置有用于撥動壓電裝置的作用端5,每個(gè)支柱的兩側(cè)都設(shè)置有彈簧4,所述彈簧的一端固接于緩沖層蓋板上,彈簧的另一端固接于壓電層上。
[0020]當(dāng)蓋板受到擠壓后,與蓋板固連的支柱豎直向下移動,彈簧儲存部分能量并起到緩沖的作用。同時(shí),與蓋板固連接支柱上的作用端也向下豎直移動,通過作用端撥動壓電裝置,使其產(chǎn)生持續(xù)振動。當(dāng)蓋板上的作用力消失后,蓋板在彈簧的回復(fù)力作用下上升至原來的位置。
[0021]所述壓電發(fā)電裝置包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的壓電發(fā)電單元,所述壓電發(fā)電單元包括懸臂梁8、設(shè)置于懸臂梁上的壓電片7和設(shè)置于懸臂梁自由端的質(zhì)量塊6,所述懸臂梁還包括與自由端相對設(shè)置的固定端,所述質(zhì)量塊遠(yuǎn)離固定端的端面與懸臂梁的末端具有一定距離。質(zhì)量塊的自由端受到壓力作用后,質(zhì)量塊將受到慣性力的作用,引起懸臂梁變形。由于壓電效應(yīng),壓電片將產(chǎn)生變化的電勢差,從而產(chǎn)生電能。
[0022]每個(gè)壓電發(fā)電單元的懸臂梁的長度不同度,每個(gè)壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊的重量不同。本發(fā)明采用多懸臂梁結(jié)構(gòu),且每個(gè)壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊重量不同,有效地拓寬了諧振頻帶,進(jìn)一步提升了機(jī)電轉(zhuǎn)換效率。
[0023]本實(shí)施例中儲能裝置包括依次電路連接的二極管、電容、開關(guān)、直流電壓轉(zhuǎn)換器和可充電電池。來自壓電發(fā)電單元的能量經(jīng)二極管暫存于電容,當(dāng)電容電壓達(dá)到一定值時(shí)開關(guān)開啟,電容開始放電,經(jīng)直流電壓轉(zhuǎn)換器給可充電電池充電;當(dāng)電容放電后,電壓低于設(shè)定值時(shí),開關(guān)關(guān)閉,電容開始充電,如此循環(huán)往復(fù),將壓電發(fā)電單元產(chǎn)生的能量存儲在可充電電池中。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,并不用于限制本發(fā)明,顯然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣,倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓電發(fā)電裝置,其特征在于:包括緩沖層(I)、壓電層(2)和固接于緩沖層蓋板(9)上的支柱單元,所述支柱單元豎直向下;所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置,所述支柱單元在緩沖層受到擠壓時(shí)豎直向下并撥動壓電裝置,使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。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:所述支柱單元包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的支柱(3),每個(gè)支柱的末端都設(shè)置有用于撥動壓電裝置的作用端(5),每個(gè)支柱的兩側(cè)都設(shè)置有彈簧(4),所述彈簧的一端固接于緩沖層蓋板上,彈簧的另一端固接于壓電層上。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)電裝置包括若干個(gè)沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的壓電發(fā)電單元,所述壓電發(fā)電單元包括懸臂梁(8)、設(shè)置于懸臂梁上的壓電片(7)和設(shè)置于懸臂梁自由端的質(zhì)量塊(6),所述懸臂梁還包括與自由端相對設(shè)置的固定端,所述質(zhì)量塊遠(yuǎn)離固定端的端面與懸臂梁的末端具有一定距離。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電發(fā)電裝置,其特征在于:每個(gè)壓電發(fā)電單元的懸臂梁的長度不同度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電發(fā)電裝置,其特征在于:每個(gè)壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊的重量不同。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項(xiàng)所述的壓電發(fā)電裝置,其特征在于:該壓電發(fā)電裝置包括儲能裝置,所述儲能裝置包括依次連接的二極管、電容、開關(guān)、直流電壓轉(zhuǎn)換器和可充電電池,所述二極管與壓電裝置連接。
【文檔編號】H02J7/32GK105915111SQ201610292196
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】趙丹陽, 嚴(yán)梓銘, 吳小芳, 夏鳴風(fēng)
【申請人】重慶大學(xué)