專利名稱：一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，尤其涉及一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置。
技術(shù)背景壓電效應(yīng)是100多年前居里兄弟研究石英時發(fā)現(xiàn)的，其原理是，如果對壓電材料 施加壓力，它便會產(chǎn)生電位差，稱之為正壓電效應(yīng)；反之施加電壓，則產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，稱為 逆壓電效應(yīng)。在現(xiàn)實(shí)生活中，壓電材料具有機(jī)械能與電能之間轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換的功能。壓 電材料發(fā)電具有持久、清潔、免維護(hù)的特點(diǎn)，其具有超高的能量密度，其峰值能量密度可達(dá) 100-10000Kw/Kg。另外，隨著非可再生能源的日趨減少，開發(fā)利用新能源已成為當(dāng)今社會發(fā)展的必 然選擇，而目前還沒有經(jīng)濟(jì)、成熟、可靠、穩(wěn)定地利用顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電以提高能源利 用率，節(jié)約能源，保護(hù)大氣環(huán)境的技術(shù)方案
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種成本低、維護(hù)費(fèi)用 少、系統(tǒng)穩(wěn)定性高的顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，將此裝置置于存在某種顛簸的環(huán)境，其 將顛簸的能量與壓電材料相結(jié)合進(jìn)行發(fā)電，達(dá)到了提高能源利用率、節(jié)約能源和保護(hù)大氣 環(huán)境的目的，緩解了能源危機(jī)，保護(hù)了大氣環(huán)境。本實(shí)用新型的目的可以通過如下措施來達(dá)到一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝 置，其特征在于它具有顛簸驅(qū)動裝置，顛簸驅(qū)動裝置由箱體、震動球、彈片單元構(gòu)成，箱體內(nèi) 分布有彈片單元，每個彈片單元均由彈片及彈片上分布的壓電片構(gòu)成，彈片上分布有震動 球，壓電片通過各自的第一導(dǎo)線與其對應(yīng)的彈片上的第二導(dǎo)線對應(yīng)連接，每個彈片上的第 二導(dǎo)線均通過第三導(dǎo)線連接防反充二極管，防反充二極管連接直流穩(wěn)壓器，直流穩(wěn)壓器連 接蓄電池組，蓄電池組連接逆變器，防反充二極管、直流穩(wěn)壓器、蓄電池組、逆變器均連接控 制器，防反充二極管、直流穩(wěn)壓器、蓄電池組、逆變器及控制器均設(shè)在控制箱體內(nèi)。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的顛簸驅(qū)動裝置至少有兩個，每個顛簸 驅(qū)動裝置的彈片單元的彈片上的第二導(dǎo)線均通過一個第三導(dǎo)線連接一個防反充二極管，所 有的防反充二極管均連接直流穩(wěn)壓器。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的箱體由隔板分割為至少兩個層，每個 層內(nèi)均設(shè)有彈片單元和震動球。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的彈片單元為水平設(shè)置或垂直設(shè)置或水 平和垂直組合設(shè)置。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的箱體內(nèi)設(shè)有防撞層。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的箱體的底層為圓錐形。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的控制箱體和箱體是分體的或一體的。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的壓電片由壓電陶瓷、壓電鐵電性材料、
3壓電聚合物、壓電復(fù)合材料之一或其組合制成。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的彈片采用不銹鋼、鈦合金之一或其組 合制成。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的震動球?yàn)閷?shí)心、空心之一或其組合，震 動球?yàn)榭招臅r，其空心震動球內(nèi)部設(shè)有彈簧振子。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的震動球采用陶瓷、不銹鋼、氧化鋁耐磨 陶瓷、氧化鋯陶瓷之一或其組合制成。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述的震動球?yàn)楣饣砻?、凹凸表面之一?其組合。本實(shí)用新型同已有技術(shù)相比可產(chǎn)生如下積極效果本實(shí)用新型通過外力驅(qū)動箱體 做搖擺起伏運(yùn)動，箱體內(nèi)的震動球隨之滾動，震動球下的彈片在震動球的滾動作用下震動， 彈片兩側(cè)的若干壓電片組成的壓電材料在震動的作用下發(fā)電。此裝置結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，可應(yīng) 用于一切存在搖擺運(yùn)動的環(huán)境，如波浪、潮汐、洋流、船舶、車輛、機(jī)械設(shè)備等運(yùn)動環(huán)境中或 震動機(jī)械上，以海浪為例，將顛簸驅(qū)動裝置的箱體置于海面上(電器部分的控制箱體可置 于陸地上)，顛簸驅(qū)動裝置的箱體通過固定纜與海底固定，波浪驅(qū)動箱體做搖擺起伏運(yùn)動。 本實(shí)用新型比太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、潮汐發(fā)電成本更低、維護(hù)費(fèi)用更少、系統(tǒng)穩(wěn)定性 更高。因此，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的利用壓電材料發(fā)電，從而降低了對石油、煤炭等不可再生能 源的依賴，緩解了能源危機(jī)，保護(hù)了大氣環(huán)境。

圖1為本實(shí)用新型的第一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的箱體內(nèi)俯視圖；圖3為本實(shí)用新型的彈片單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的側(cè)視圖；圖5為本實(shí)用新型的第二種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型的第三種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型的凹凸表面震動球的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述實(shí)施例1 一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置(參見圖1-圖4)，它具有一個顛簸 驅(qū)動裝置11，顛簸驅(qū)動裝置11由箱體1、多個震動球2 (其數(shù)量根據(jù)需要而定，通常為10 100個)、多個彈片單元3 (其數(shù)量根據(jù)需要而定，通常為10 150個)構(gòu)成，彈片單元3由 彈片3-1及彈片兩側(cè)表面均勻分布的多個壓電片3-4 (其數(shù)量根據(jù)需要而定，通常為10 150個)構(gòu)成，彈片3-1采用硬度大、耐磨、彈性大、質(zhì)量輕的材料，如不銹鋼、鈦合金等之一 或其組合制成。壓電片3-4由壓電陶瓷、壓電鐵電性材料、壓電聚合物、壓電復(fù)合材料之一 或其組合制成。壓電片3-4通過各自的第一導(dǎo)線3-3與其對應(yīng)的彈片3-1上的第二導(dǎo)線 3-2對應(yīng)連接，箱體1由隔板12分割為多層(本實(shí)施例為3層)，上層的隔板12上設(shè)有均 勻分布的多個卡槽(其數(shù)量與上層的彈片單元3的數(shù)量相同)，上層的彈片3-1垂直對應(yīng)卡接于隔板12的卡槽內(nèi)，彈片3-1上放置有多個震動球2 ；中層的隔板12上設(shè)有均勻分布的 多個卡槽(其數(shù)量與中層的彈片單元3的數(shù)量相同)，中層的彈片3-1垂直對應(yīng)卡接于隔 板12的卡槽內(nèi)，彈片3-1上放置有多個震動球2 ；底層為圓錐形，底層的內(nèi)壁兩側(cè)對應(yīng)設(shè)有 均勻分布的多個卡槽(其數(shù)量與底層的彈片單元3的數(shù)量相同)，底層內(nèi)的彈片3-1水平對 應(yīng)卡接于底層的內(nèi)壁的卡槽內(nèi)，彈片3-1上放置有多個震動球2，箱體1在顛簸的作用下?lián)u 擺起伏運(yùn)動時，震動球2在彈片3-1上滾動。震動球2采用硬度大、耐磨、密度大的材料，如 陶瓷、不銹鋼、氧化鋁耐磨陶瓷、氧化鋯陶瓷等之一或其組合等制成。震動球2為實(shí)心、空心 之一或其組合，震動球2為空心時，其空心震動球內(nèi)部安裝有彈簧振子。震動球2為光滑表 面、凹凸表面之一或其組合。震動球2可大小不一，材料不一，質(zhì)量不一。為了防止震動球 2及箱體1破損，箱體1內(nèi)設(shè)有防撞層4。每個彈片3-1上的第二導(dǎo)線3-2均通過第三導(dǎo)線 10連接防反充二極管8，防反充二極管8連接直流穩(wěn)壓器5，直流穩(wěn)壓器5連接蓄電池組7， 蓄電池組7連接逆變器9，防反充二極管8、直流穩(wěn)壓器5、蓄電池組7、逆變器9均連接控制 器6，其中防反充二極管8，用于將所述彈片兩側(cè)的壓電材料產(chǎn)生的直流電傳輸至直流穩(wěn)壓 器5，并防止蓄電池組7反向向壓電材料放電；直流穩(wěn)壓器5，用于將直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理， 輸出穩(wěn)定的直流電；蓄電池組7，用于存儲直流穩(wěn)壓器輸出的直流電，并向直流穩(wěn)壓器5和 控制器6供電；控制器6，通過檢測流經(jīng)防反充二極管8電流的大小和是否有電流通過可確 定彈片單元3是否正常工作，通過檢測蓄電池組7電量的大小確定當(dāng)前系統(tǒng)電量存儲，當(dāng)蓄 電池組7電量達(dá)到一定閥值時控制逆變器9開始工作，將直流電轉(zhuǎn)變成交流電輸出至交流 負(fù)載，通過檢測直流穩(wěn)壓器5的電流、電壓的大小確定其工作狀態(tài)；檢測到有異常時發(fā)出報(bào) 警信號。逆變器9，用于在控制器6的控制下將蓄電池組存儲的直流電變換成交流電輸出。 本實(shí)施例中防反充二極管8、直流穩(wěn)壓器5、蓄電池組7、逆變器9及控制器6均設(shè)在控制箱 體13內(nèi)，控制箱體13和箱體1是分體的，可用于如海洋、河流等。使用時，將顛簸驅(qū)動裝置11置于搖擺運(yùn)動的環(huán)境，箱體1在顛簸的作用下?lián)u擺起 伏運(yùn)動時，震動球2在彈片3-1上滾動，從而彈片3-1振動，進(jìn)而帶動彈片3-1上的壓電片 3-4振動并使其產(chǎn)生機(jī)械形變而發(fā)電，壓電片3-4發(fā)出的直流電依次通過第一導(dǎo)線3-3、第 二導(dǎo)線3-2和第三導(dǎo)線10送至防反充二極管8，防反充二極管8將直流電傳輸至直流穩(wěn)壓 器5進(jìn)行穩(wěn)壓處理，輸出穩(wěn)定的直流電，蓄電池組7將這些穩(wěn)定的直流電進(jìn)行存儲，與此同 時，控制器6檢測流經(jīng)防反充二極管8的電流以及蓄電池組7的電量，當(dāng)蓄電池組7的電量 達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閥值且有電流流經(jīng)防反充二極管8時，啟動逆變器9開始工作，否則，繼續(xù) 檢測。逆變器9在控制器6的控制下將蓄電池組7存儲的直流電變換成交流電輸出以供給 負(fù)載或并入交流電網(wǎng)。實(shí)施例2 —種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置(參見圖5)，其結(jié)構(gòu)和原理基本與實(shí) 施例1相同，其區(qū)別在于顛簸驅(qū)動裝置11的數(shù)量為多個(本實(shí)施例以4個為例，具體數(shù)量 根據(jù)需要而定)。每個顛簸驅(qū)動裝置11的彈片3-1上的第二導(dǎo)線3-2均通過一個第三導(dǎo)線 10連接一個防反充二極管8，所有的防反充二極管8均連接直流穩(wěn)壓器5，直流穩(wěn)壓器5連 接蓄電池組7，蓄電池組7連接逆變器9，防反充二極管8、直流穩(wěn)壓器5、蓄電池組7、逆變器 9均連接控制器6?？捎糜谌绱笾行⌒碗姀S等。實(shí)施例3 —種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置(參見圖6、圖2、圖3、圖4)，它具有 一個顛簸驅(qū)動裝置11，顛簸驅(qū)動裝置11由箱體1、多個震動球2 (其數(shù)量根據(jù)需要而定，通常為10 80個)、多個彈片單元3 (其數(shù)量根據(jù)需要而定，通常為10 120個)構(gòu)成，彈片 單元3由彈片3-1及彈片兩側(cè)表面均勻分布的多個壓電片3-4 (其數(shù)量根據(jù)需要而定，通常 為10 400個)構(gòu)成，彈片3-1采用硬度大、耐磨、彈性大、質(zhì)量輕的材料，如不銹鋼、鈦合 金等之一或其組合制成。壓電片3-4由壓電陶瓷、壓電鐵電性材料、壓電聚合物、壓電復(fù)合 材料之一或其組合制成。壓電片3-4通過各自的第一導(dǎo)線3-3與其對應(yīng)的彈片3-1上的第 二導(dǎo)線3-2對應(yīng)連接，箱體1由隔板12分割為多層(本實(shí)施例為兩層)，隔板12上設(shè)有均 勻分布的多個卡槽(其數(shù)量與上層的彈片單元3的數(shù)量相同)，上層的彈片3-1垂直對應(yīng)卡 接于隔板12的卡槽內(nèi)，彈片3-1上放置有多個震動球2，底層的底板上設(shè)有均勻分布的多個 卡槽(其數(shù)量與底層的彈片單元3的數(shù)量相同)，底層的彈片3-1垂直對應(yīng)卡接于底板上的 卡槽內(nèi)，彈片3-1上放置有多個震動球2，箱體1在顛簸的作用下?lián)u擺起伏運(yùn)動時，震動球2 在彈片3-1上滾動。震動球2采用硬度大、耐磨、密度大的材料，如陶瓷、不銹鋼、氧化鋁耐 磨陶瓷、氧化鋯陶瓷等之一或其組合等制成。震動球2為實(shí)心、空心之一或其組合，震動球 2為空心時，其空心震動球內(nèi)部安裝有彈簧振子。震動球2為光滑表面、凹凸表面之一或其 組合。震動球2可大小不一，材料不一，質(zhì)量不一。為了防止震動球2及箱體1破損，箱體 1內(nèi)設(shè)有防撞層4。每個彈片3-1上的第二導(dǎo)線3-2均通過第三導(dǎo)線10連接防反充二極管 8，防反充二極管8連接直流穩(wěn)壓器5，直流穩(wěn)壓器5連接蓄電池組7，蓄電池組7連接逆變 器9，防反充二極管8、直流穩(wěn)壓器5、蓄電池組7、逆變器9均連接控制器6，其中防反充二極 管8，用于將所述彈片兩側(cè)的壓電材料產(chǎn)生的直流電傳輸至直流穩(wěn)壓器5，并防止蓄電池組 7反向向壓電材料放電；直流穩(wěn)壓器5，用于將直流電進(jìn)行穩(wěn)壓處理，輸出穩(wěn)定的直流電；蓄 電池組7，用于存儲直流穩(wěn)壓器輸出的直流電，并向直流穩(wěn)壓器5和控制器6供電；控制器 6，通過檢測流經(jīng)防反充二極管8電流的大小和是否有電流通過可確定彈片單元3是否正常 工作，通過檢測蓄電池組7電量的大小確定當(dāng)前系統(tǒng)電量存儲，當(dāng)蓄電池組7電量達(dá)到一定 閥值時控制逆變器9開始工作，將直流電轉(zhuǎn)變成交流電輸出至交流負(fù)載，通過檢測直流穩(wěn) 壓器5的電流、電壓的大小確定其工作狀態(tài)；檢測到有異常時發(fā)出報(bào)警信號。逆變器9，用 于在控制器6的控制下將蓄電池組存儲的直流電變換成交流電輸出。本實(shí)施例中防反充二 極管8、直流穩(wěn)壓器5、蓄電池組7、逆變器9及控制器6均設(shè)在控制箱體13內(nèi)，控制箱體13 和箱體1連為一體，可用于如機(jī)械、車輛等。 以上的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型 的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本 實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于它具有顛簸驅(qū)動裝置(11)，顛簸驅(qū)動裝置(11)由箱體(1)、震動球(2)、彈片單元(3)構(gòu)成，箱體(1)內(nèi)分布有彈片單元(3)，每個彈片單元(3)均由彈片(3-1)及彈片(3-1)上分布的壓電片(3-4)構(gòu)成，彈片(3-1)上分布有震動球(2)，壓電片(3-4)通過各自的第一導(dǎo)線(3-3)與其對應(yīng)的彈片(3-1)上的第二導(dǎo)線(3-2)對應(yīng)連接，每個彈片(3-1)上的第二導(dǎo)線(3-2)均通過第三導(dǎo)線(10)連接防反充二極管(8)，防反充二極管(8)連接直流穩(wěn)壓器(5)，直流穩(wěn)壓器(5)連接蓄電池組(7)，蓄電池組(7)連接逆變器(9)，防反充二極管(8)、直流穩(wěn)壓器(5)、蓄電池組(7)、逆變器(9)均連接控制器(6)，防反充二極管(8)、直流穩(wěn)壓器(5)、蓄電池組(7)、逆變器(9)及控制器(6)均設(shè)在控制箱體(13)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的顛簸 驅(qū)動裝置(11)至少有兩個，每個顛簸驅(qū)動裝置(11)的彈片單元(3)的彈片(3-1)上的第 二導(dǎo)線(3-2)均通過一個第三導(dǎo)線(10)連接一個防反充二極管(8)，所有的防反充二極管(8)均連接直流穩(wěn)壓器(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的箱體 (1)由隔板(12)分割為至少兩個層，每個層內(nèi)均設(shè)有彈片單元(3)和震動球(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所 述的彈片單元(3)為水平設(shè)置或垂直設(shè)置或水平和垂直組合設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的箱體 (1)內(nèi)設(shè)有防撞層(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的箱體 (1)的底層為圓錐形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的控制 箱體(13)和箱體(1)是分體的或一體的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的震動 球(2)為實(shí)心、空心之一或其組合，震動球(2)為空心時，其空心震動球內(nèi)部設(shè)有彈簧振子。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，其特征在于所述的震動 球(2)為光滑表面、凹凸表面之一或其組合。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種顛簸驅(qū)動壓電材料發(fā)電的裝置，包括由箱體(1)、彈片(3-1)及壓電片(3-4)構(gòu)成的彈片單元(3)、彈片單元(3)上的震動球(2)構(gòu)成的顛簸驅(qū)動裝置(11)，壓電片(3-4)與彈片(3-1)通過導(dǎo)線對應(yīng)連接，彈片(3-1)通過導(dǎo)線連接防反充二極管(8)，控制箱體(13)內(nèi)設(shè)有防反充二極管(8)、直流穩(wěn)壓器(5)、蓄電池組(7)、逆變器(9)、控制器(6)，外力驅(qū)動箱體做搖擺起伏運(yùn)動，箱體內(nèi)的若干層震動球隨之滾動，震動球下的彈片在震動球的滾動作用下震動，彈片兩側(cè)的若干壓電片在震動的作用下發(fā)電，因此，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定可靠的利用壓電材料發(fā)電，成本低、維護(hù)費(fèi)用少，降低了對不可再生能源的依賴，緩解了能源危機(jī)，保護(hù)了大氣環(huán)境。
文檔編號H02N2/18GK201623655SQ20092027370
公開日2010年11月3日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者吳速 申請人:吳速