一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，包括支架、圓環(huán)、滑動(dòng)端、滑桿、折線形壓電換能器、大質(zhì)量塊、小質(zhì)量塊和中心連接塊。圓環(huán)固定于支架，滑桿通過(guò)滑動(dòng)端連接于圓環(huán)，大質(zhì)量塊和小質(zhì)量塊設(shè)置于滑桿上，且兩端通過(guò)折線形壓電換能器分別與滑動(dòng)端及中心連接塊相連；所述折線形壓電換能器由折線形金屬?gòu)椥曰投嗥瑝弘娞沾善M成，所述大質(zhì)量塊所在滑桿和小質(zhì)量塊所在滑桿兩兩呈垂直分布。此裝置可以將外界環(huán)境中多個(gè)不同方向的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為大質(zhì)量塊和小質(zhì)量塊的受迫振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)折線形壓電換能器的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，解決了現(xiàn)有壓電發(fā)電裝置只能敏感某個(gè)方向振動(dòng)，發(fā)電效率低的缺點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及新型能源和電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源短缺問(wèn)題日益凸顯，并由此而造成的環(huán)境惡化逐漸開(kāi)始影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們?nèi)粘Ｉ?。為此，相關(guān)的研究人員開(kāi)始了尋找和開(kāi)發(fā)新型能源的探索，比如太陽(yáng)能、風(fēng)能、波浪能等。振動(dòng)作為日常生活中的常見(jiàn)現(xiàn)象，由于其具有較高的能量密度，其潛在的能量?jī)r(jià)值已引起越來(lái)越多的研究者的關(guān)注。目前，用于實(shí)現(xiàn)振動(dòng)發(fā)電的裝置主要有壓電式、電磁式和靜電式三種。其中，壓電式振動(dòng)發(fā)電裝置以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)電磁干擾、清潔環(huán)保及易于微型化等諸多優(yōu)點(diǎn)而倍受青睞，對(duì)于壓電振動(dòng)發(fā)電技術(shù)方案，理論上其供電壽命僅取決于組成振動(dòng)發(fā)電裝置的各元器件的壽命，清潔環(huán)保，是一種典型的“綠色”能源技術(shù)。
[0003]基于此，目前出現(xiàn)了各種各樣的壓電式振動(dòng)發(fā)電裝置，如懸臂梁結(jié)構(gòu)、Cymbal結(jié)構(gòu)、疊堆形結(jié)構(gòu)等?？v觀壓電式振動(dòng)發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，上述振動(dòng)發(fā)電裝置主要是單方向、單諧振頻率的，其使用場(chǎng)合對(duì)振動(dòng)環(huán)境的選擇性很強(qiáng)，在存在各種方向且振動(dòng)頻率在一定范圍內(nèi)變化的情況下，上述壓電振動(dòng)發(fā)電裝置的發(fā)電能力將非常有限，限制了其大眾化的推廣使用?？紤]到外界環(huán)境中豐富的振動(dòng)能資源及振動(dòng)源振動(dòng)過(guò)程的隨機(jī)性，如何實(shí)現(xiàn)壓電發(fā)電裝置的多方向性發(fā)電將是壓電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)非常值得研究的方向。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，本實(shí)用新型裝置可以將外界環(huán)境中多個(gè)不同方向的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為大質(zhì)量塊和小質(zhì)量塊的受迫振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)折線形壓電換能器的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，使用方便，實(shí)用性強(qiáng)，為達(dá)此目的，本實(shí)用新型提供一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，包括支架、圓環(huán)、滑動(dòng)端、滑桿、折線形壓電換能器、大質(zhì)量塊、小質(zhì)量塊和中心連接塊，所述圓環(huán)通過(guò)兩端轉(zhuǎn)軸安裝在支架上，所述中心連接塊在圓環(huán)中心，所述滑桿一端與中心連接塊相連，所述滑桿另一端通過(guò)滑動(dòng)端連接于圓環(huán)，所述滑桿上有大質(zhì)量塊或小質(zhì)量塊，所述大質(zhì)量塊和小質(zhì)量塊兩端通過(guò)折線形壓電換能器分別與滑動(dòng)端及中心連接塊相連;所述折線形壓電換能器由折線形金屬?gòu)椥曰椭辽賰善瑝弘娞沾善M成，所述大質(zhì)量塊所在滑桿和小質(zhì)量塊所在滑桿兩兩呈垂直分布。
[0005]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述折線形金屬?gòu)椥曰膬蓚€(gè)側(cè)面都粘貼壓電陶瓷片，本實(shí)用新型折線形金屬?gòu)椥曰烧迟N壓電陶瓷片。
[0006]本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述折線形金屬?gòu)椥曰筛鶕?jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成不同長(zhǎng)度，本實(shí)用新型可根據(jù)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的基片尺寸。
[0007]本實(shí)用新型一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置支架、圓環(huán)、滑動(dòng)端、滑桿、折線形壓電換能器、大質(zhì)量塊、小質(zhì)量塊和中心連接塊，可以將外界自然環(huán)境中多個(gè)不同方向的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為裝置中大質(zhì)量塊和小質(zhì)量塊的受迫振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)折線形壓電換能器的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，解決了現(xiàn)有壓電發(fā)電裝置只能敏感某個(gè)方向振動(dòng)，發(fā)電效率低的缺點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型中折線形壓電換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]具體部件如下:
[0011]1、支架；2、圓環(huán)；
[0012]3、滑動(dòng)端；4、滑桿；
[0013]5、折線形壓電換能器；51、折線形金屬?gòu)椥曰?br>[0014]52、壓電陶瓷片；6、大質(zhì)量塊；
[0015]7、小質(zhì)量塊；8、中心連接塊。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0017]本實(shí)用新型提供一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，本實(shí)用新型裝置可以將外界環(huán)境中多個(gè)不同方向的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為大質(zhì)量塊和小質(zhì)量塊的受迫振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)折線形壓電換能器的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，使用方便，實(shí)用性強(qiáng)。
[0018]結(jié)合圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，包括支架1、圓環(huán)2、滑動(dòng)端3、滑桿4、折線形壓電換能器5、大質(zhì)量塊6、小質(zhì)量塊7和中心連接塊8，下面分別介紹。
[0019]圓環(huán)2由支架I支撐，滑桿4通過(guò)滑動(dòng)端3固定于圓環(huán)2，大質(zhì)量塊6和小質(zhì)量塊7設(shè)置于滑桿4上，且兩端通過(guò)折線形壓電換能器5分別與滑動(dòng)端3及中心連接塊8相連;所述折線形壓電換能器5由折線形金屬?gòu)椥曰?1和多片壓電陶瓷片52組成，所述大質(zhì)量塊6所在滑桿4和小質(zhì)量塊7所在滑桿4兩兩呈垂直分布；圓環(huán)2可以在支架I上轉(zhuǎn)動(dòng);配合圖1所示，本實(shí)施例中的折線形金屬?gòu)椥曰?1的兩個(gè)側(cè)面都粘貼壓電陶瓷片52，用以借助正壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，同時(shí)，所述折線形金屬?gòu)椥曰?1可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成不同長(zhǎng)度。
[0020]本實(shí)施例在工作時(shí)，將壓電發(fā)電裝置置于外界自然振動(dòng)環(huán)境中，并借助支架I加以固定;環(huán)境中不同方向的外界激勵(lì)將導(dǎo)致裝置中的大質(zhì)量塊6和小質(zhì)量塊7產(chǎn)生受迫振動(dòng)，進(jìn)而引起折線形壓電換能器5的彎曲變形，從而使得粘貼在折線形金屬?gòu)椥曰?1上的多片壓電陶瓷片52產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變的變化，根據(jù)壓電材料的正壓電效應(yīng)，在多片壓電陶瓷片52的正、負(fù)電極面上產(chǎn)生正、負(fù)相反的電荷，即實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)壓電發(fā)電裝置受到持續(xù)的不同方向的外界激勵(lì)時(shí)，大質(zhì)量塊6和小質(zhì)量塊7沿滑桿4不斷的上下滑動(dòng)，使得粘貼在折線形金屬?gòu)椥曰?1上的多片壓電陶瓷片52持續(xù)不斷的產(chǎn)生電能。
[0021]綜上所述，本實(shí)用新型提出的一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，能夠敏感多個(gè)不同方向的外界環(huán)境振動(dòng)，并將外界環(huán)境激勵(lì)轉(zhuǎn)換為折線形金屬?gòu)椥曰?1的彎曲振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)由機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)換，裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)，發(fā)電量大等優(yōu)點(diǎn)。
[0022]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作任何其他形式的限制，而依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，包括支架(I)、圓環(huán)(2)、滑動(dòng)端(3)、滑桿(4)、折線形壓電換能器(5)、大質(zhì)量塊(6)、小質(zhì)量塊(7)和中心連接塊(8)，其特征在于:所述圓環(huán)(2)通過(guò)兩端轉(zhuǎn)軸安裝在支架(I)上，所述中心連接塊(8)在圓環(huán)(2)中心，所述滑桿(4) 一端與中心連接塊(8)相連，所述滑桿(4)另一端通過(guò)滑動(dòng)端(3)連接于圓環(huán)(2)，所述滑桿(4)上有大質(zhì)量塊(6)或小質(zhì)量塊(7)，所述大質(zhì)量塊(6)和小質(zhì)量塊(7)兩端通過(guò)折線形壓電換能器(5)分別與滑動(dòng)端(3)及中心連接塊(8)相連;所述折線形壓電換能器(5)由折線形金屬?gòu)椥曰?51)和至少兩片壓電陶瓷片(52)組成，所述大質(zhì)量塊(6)所在滑桿(4)和小質(zhì)量塊(7)所在滑桿(4)兩兩呈垂直分布。2.如權(quán)利要求1所述的一種桿環(huán)結(jié)構(gòu)多方向壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述折線形金屬?gòu)椥曰?51)的兩個(gè)側(cè)面都粘貼壓電陶瓷片(52)。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK205545002SQ201620073158
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日
【發(fā)明人】劉祥建, 鞠全勇, 李曉暉, 羅衛(wèi)平, 王珺
【申請(qǐng)人】金陵科技學(xué)院