彈性壓電陶瓷發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及電源領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]壓電陶瓷是一種能夠?qū)C(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的信息功能陶瓷材料-壓電效應(yīng),已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像、聲傳感器、聲換能器、超聲馬達(dá)等。壓電陶瓷利用其材料在機(jī)械應(yīng)力作用下,引起內(nèi)部正負(fù)電荷中心相對位移而發(fā)生極化,導(dǎo)致材料兩端表面出現(xiàn)符號相反的束縛電荷即壓電效應(yīng)而制作,具有敏感的特性,壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發(fā)生器、紅外探測器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等,除了用于高科技領(lǐng)域,它更多的是在日常生活中為人們服務(wù),為人們創(chuàng)造更美好的生活而努力。
[0003]壓電陶瓷的因為具有壓電特性,被廣泛用作傳感器。但是因為壓電陶瓷受到壓力后產(chǎn)生的電流很小,無法廣泛用于發(fā)電?,F(xiàn)有已知的技術(shù)中,也缺乏將普遍存在的震動簡單的轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于,提供一種彈性壓電陶瓷發(fā)電系統(tǒng),以解決上述問題。
[0005]本實用新型所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]彈性壓電陶瓷發(fā)電系統(tǒng),其特征在于,包括至少一壓電陶瓷片,還包括一基座,所述壓電陶瓷片一側(cè)固定在所述基座上,并設(shè)有至少Icm長度的自由活動部分;
[0007]還設(shè)有一觸發(fā)機(jī)構(gòu),所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)有一動力輸入端,和一動力輸出端,所述動力輸入端和動力輸出端聯(lián)動;
[0008]所述動力輸出端的活動軌跡經(jīng)過所述壓電陶瓷片的自由活動部分。
[0009]在觸動動力輸入端時動力輸出端隨之運動,動力輸出端運動時觸動壓電陶瓷片的自由活動部分,進(jìn)而使壓電陶瓷片產(chǎn)生震動,從而持續(xù)輸出電能。從而實現(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)電,使壓電陶瓷能夠用于發(fā)電。
[0010]傳統(tǒng)的壓電陶瓷發(fā)電,僅僅是利用了一次形變,而本專利中利用的是壓電陶瓷的多次振動發(fā)電。一次振動的產(chǎn)生,會產(chǎn)生幾百次的形變,因此產(chǎn)生的電能也是傳統(tǒng)壓電陶瓷發(fā)電的上百倍的電能。試驗表明也是如此。
[0011]動力輸入端和動力輸出端之間設(shè)置有杠桿結(jié)構(gòu)。以節(jié)省力量或者節(jié)省行程。
[0012]或者,動力輸入端和動力輸出端之間設(shè)置有減速齒輪結(jié)構(gòu)。以節(jié)省力量。
[0013]所述壓電陶瓷片包括金屬基片,所述金屬基片上設(shè)置有陶瓷層,所述陶瓷層為壓電陶瓷介質(zhì)材料層;所述金屬基片為彈性金屬片。
[0014]已有的技術(shù),僅僅利用了壓電陶瓷一次產(chǎn)生形變產(chǎn)生的電能。比如壓電陶瓷制成的壓力傳感器。壓電陶瓷一次產(chǎn)生形變產(chǎn)生的電能是及其有限的。而本專利中,則設(shè)置了自由活動部分,利用壓電陶瓷的彈性,使壓電陶瓷發(fā)生一次形變后,能夠因自身金屬基片的彈性,往復(fù)震動,而產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定的電能。使電能轉(zhuǎn)化效率增加很多倍。
[0015]所述金屬基片一端固定在所述基座上;所述金屬基片不固定在基座上的長度至少2cm,所述金屬基片不固定在基座上的部分作為所述自由活動部分。
[0016]所述基座上設(shè)有螺栓孔,所述壓電陶瓷片上設(shè)有通孔或卡口,螺栓穿過通孔或卡口,進(jìn)而將壓電陶瓷片固定在基座上。
[0017]也可以采用夾緊、壓緊或粘合的方式,將壓電陶瓷片固定在基座上。
[0018]所述壓電陶瓷片上設(shè)有電極引線。用于引出電能。
[0019]所述電極引線的引出點,設(shè)置在壓電陶瓷片被基座固定的部分。以避免電極引線影響壓電陶瓷片的震動。
[0020]所述電極引線的引出點,設(shè)置在自由活動部分。以便于安裝。可以在將壓電陶瓷片固定在基座上后,在焊接上電極引線。
[0021]所述自由活動部分,優(yōu)選為懸空放置。以便于起振。
[0022]所述自由活動部分,懸空放置,并且電極引線的引出點不設(shè)置在自由活動部分。不但避免了電極引線影響起振,還可以避免因為頻繁振動,造成引出點松動。
[0023]所述引出點可以是焊接點,還可以是導(dǎo)電膠的粘合點。
[0024]所述自由活動部分設(shè)有配重。
[0025]所述配重可以設(shè)置在所述陶瓷層上方。以便于震動時配重直接對陶瓷層施加壓力,利于電能產(chǎn)生。
[0026]所述配重設(shè)置在自由活動部分上,并設(shè)置在遠(yuǎn)離壓電陶瓷片固定在基座上的一部分。通過設(shè)置在遠(yuǎn)離被基座固定的部分,而使起振更加簡單,使振動持續(xù)時間更長。
[0027]所述配重可以設(shè)置在金屬基片上。以便于產(chǎn)生更好的牢固度。避免了在頻繁振動中,因配重的質(zhì)量存在,造成配重自身脫落,或者陶瓷部分脫落。
[0028]所述配重,優(yōu)選為質(zhì)量大于lg,小于50g的配重。以保證便于起振,并避免因為質(zhì)量過重而造成金屬基片形變后難以復(fù)原。
[0029]所述配重優(yōu)選為金屬配重。以便于更小的體積,獲得更大的質(zhì)量。
[0030]進(jìn)一步優(yōu)選為鐵質(zhì)配重。
[0031]可以直接選擇螺絲帽。以節(jié)省定制模具的成本,并且易于取材。
[0032]所述配重優(yōu)選為永磁體配重。保證更小的體積,獲得更大的質(zhì)量。并且便于磁性部件驅(qū)動。
[0033]所述配重可以優(yōu)選為玻璃配重。以便于在滿足小體積、質(zhì)量大的前提下,保證更低成本。
[0034]所述配重還可以優(yōu)選為陶瓷配重。以便于在滿足小體積、質(zhì)量大的前提下,保證更低成本。
[0035]所述配重通過粘合劑粘合在所述導(dǎo)電電極層上方。具有操作簡便的特點。
[0036]所述配重下方的接觸面,設(shè)有至少一處凹陷。以便于粘合劑滲入,產(chǎn)生更加牢固的固定。
[0037]所述導(dǎo)電電極層上方設(shè)置保護(hù)層,所述配重固定在所述保護(hù)層上。
[0038]所述配重,優(yōu)選為圓形片狀。這一結(jié)構(gòu)固定更加牢固。
[0039]所述自由活動部分與動力輸出端接觸的部分設(shè)有墊片。用于避免動力輸出端對金屬基片的撞擊或摩擦傷害。延長使用壽命。
[0040]所述墊片可以是塑料墊片或者金屬墊片。
[0041]優(yōu)選為鋼制墊片。
[0042]可以,以所述墊片作為所述配重。
[0043]可以是,所述配重設(shè)置在所述自由活動部分與動力輸出端的接觸處。
[0044]所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)為壓緊或者拉緊壓電陶瓷片后突然釋放的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。通過壓緊或者拉緊壓后,突然釋放的方式,使壓電陶瓷片產(chǎn)生振動。
[0045]壓緊或者拉緊壓后,突然釋放的觸發(fā)機(jī)構(gòu),在現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計中較為常見。很多按鍵中也采用壓緊或者拉緊壓后,突然釋放的觸發(fā)機(jī)構(gòu),比如諸多電力開關(guān)中的機(jī)構(gòu)。
[0046]所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)有至少兩個磁體,其中至少一個為永磁體;一個磁體設(shè)置在動力輸出端,另一個磁體設(shè)置在自由活動部分;
[0047]設(shè)置在動力輸出端的磁體的運動軌跡,經(jīng)過所述自由活動部分上的磁體的位置;
[0048]所述動力輸出端的磁體,與自由活動部分上的磁體,為相互吸引的磁力關(guān)系。
[0049]所述動力輸出端的行程至少為,動力輸出端的磁體與自由活動部分上的磁體吸合,至兩個磁體分離的行程。磁體分離后,磁力相互作用迅速減小,致使金屬基片失去磁力約束,產(chǎn)生回彈,進(jìn)而產(chǎn)生振動。
[0050]所述基座上設(shè)有限位結(jié)構(gòu),所述限位結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述自用活動部分受到動力輸出端的拉力活動的軌跡上。動力輸出端拉動自由活動部分運動到限位結(jié)構(gòu)后,受到限位結(jié)構(gòu)的遮擋,阻力增大,致使兩個磁體分離,自由活動部分回彈,并產(chǎn)生振動,進(jìn)而產(chǎn)生電能。
[0051]所述動力輸出端的行程至少為,動力輸出端的磁體與自由活動部分上的磁體吸合,至金屬基片的回彈力大于磁力致使兩個磁體分離的行程。可以省掉限位結(jié)構(gòu),使結(jié)構(gòu)簡化。
[0052]所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)有至少兩個磁體,兩個均為永磁體。
[0053]所述觸發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)有至少兩個磁體,一個為永磁體一個為軟磁體。
[0054]所述磁體可以為軟磁體或永磁體。
[0055]永磁體可以是:釹鐵硼(Nd2Fe 14B)永磁體、釤鈷(SmCo)永磁體、鋁鎳鈷(AlNi Co)永磁體、鐵氧體永磁材料(F err i t e)永磁體中的至少一種。
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