CN105515444B - 一种杆环结构多方向压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种杆环结构多方向压电发电装置，包括支架、圆环、滑动端、滑杆、折线形压电换能器、大质量块、小质量块和中心连接块。圆环固定于支架，滑杆通过滑动端连接于圆环，大质量块和小质量块设置于滑杆上，且两端通过折线形压电换能器分别与滑动端及中心连接块相连；所述折线形压电换能器由折线形金属弹性基片和多片压电陶瓷片组成，所述大质量块所在滑杆和小质量块所在滑杆两两呈垂直分布。此装置可以将外界环境中多个不同方向的振动转换为大质量块和小质量块的受迫振动，进而实现折线形压电换能器的机电能量转换，解决了现有压电发电装置只能敏感某个方向振动，发电效率低的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及新型能源和电子技术领域，特别是涉及一种杆环结构多方向压电发电装置。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断进步和社会经济的高速发展，能源短缺问题日益凸显，并由此而造成的环境恶化逐渐开始影响社会经济发展和人们日常生活。为此，相关的研究人员开始了寻找和开发新型能源的探索，比如太阳能、风能、波浪能等。振动作为日常生活中的常见现象，由于其具有较高的能量密度，其潜在的能量价值已引起越来越多的研究者的关注。目前，用于实现振动发电的装置主要有压电式、电磁式和静电式三种。其中，压电式振动发电装置以其结构简单、无电磁干扰、清洁环保及易于微型化等诸多优点而倍受青睐，对于压电振动发电技术方案，理论上其供电寿命仅取决于组成振动发电装置的各元器件的寿命，清洁环保，是一种典型的“绿色”能源技术。
基于此，目前出现了各种各样的压电式振动发电装置，如悬臂梁结构、Cymbal结构、叠堆形结构等。纵观压电式振动发电技术的研究现状，上述振动发电装置主要是单方向、单谐振频率的，其使用场合对振动环境的选择性很强，在存在各种方向且振动频率在一定范围内变化的情况下，上述压电振动发电装置的发电能力将非常有限，限制了其大众化的推广使用。考虑到外界环境中丰富的振动能资源及振动源振动过程的随机性，如何实现压电发电装置的多方向性发电将是压电发电技术领域一个非常值得研究的方向。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种杆环结构多方向压电发电装置，本发明装置可以将外界环境中多个不同方向的振动转换为大质量块和小质量块的受迫振动，进而实现折线形压电换能器的机电能量转换，使用方便，实用性强，为达此目的，本发明提供一种杆环结构多方向压电发电装置，包括支架、圆环、滑动端、滑杆、折线形压电换能器、大质量块、小质量块和中心连接块，所述圆环通过两端转轴安装在支架上，所述中心连接块在圆环中心，所述滑杆一端与中心连接块相连，所述滑杆另一端通过滑动端连接于圆环，所述滑杆上有大质量块或小质量块，所述大质量块和小质量块两端通过折线形压电换能器分别与滑动端及中心连接块相连；所述折线形压电换能器由折线形金属弹性基片和至少两片压电陶瓷片组成，所述大质量块所在滑杆和小质量块所在滑杆两两呈垂直分布。
本发明的进一步改进，所述折线形金属弹性基片的两个侧面都粘贴压电陶瓷片，本发明折线形金属弹性基片均可粘贴压电陶瓷片。
本发明的进一步改进，所述折线形金属弹性基片可根据实际需求设计成不同长度，本发明可根据需要设计相应的基片尺寸。
本发明一种杆环结构多方向压电发电装置，本发明通过设置支架、圆环、滑动端、滑杆、折线形压电换能器、大质量块、小质量块和中心连接块，可以将外界自然环境中多个不同方向的振动转换为装置中大质量块和小质量块的受迫振动，进而实现折线形压电换能器的机电能量转换，解决了现有压电发电装置只能敏感某个方向振动，发电效率低的缺点。
附图说明
图1是本发明中折线形压电换能器的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图。
具体部件如下：
1、支架； 2、圆环；
3、滑动端； 4、滑杆；
5、折线形压电换能器； 51、折线形金属弹性基片；
52、压电陶瓷片； 6、大质量块；
7、小质量块； 8、中心连接块。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种杆环结构多方向压电发电装置，本发明装置可以将外界环境中多个不同方向的振动转换为大质量块和小质量块的受迫振动，进而实现折线形压电换能器的机电能量转换，使用方便，实用性强。
结合图1和图2所示，本发明提供一种杆环结构多方向压电发电装置，包括支架1、圆环2、滑动端3、滑杆4、折线形压电换能器5、大质量块6、小质量块7和中心连接块8，下面分别介绍。
圆环2由支架1支撑，滑杆4通过滑动端3固定于圆环2，大质量块6和小质量块7设置于滑杆4上，且两端通过折线形压电换能器5分别与滑动端3及中心连接块8相连；所述折线形压电换能器5由折线形金属弹性基片51和多片压电陶瓷片52组成，所述大质量块6所在滑杆4和小质量块7所在滑杆4两两呈垂直分布；圆环2可以在支架1上转动；配合图1所示，本实施例中的折线形金属弹性基片51的两个侧面都粘贴压电陶瓷片52，用以借助正压电效应将机械能转化为电能，同时，所述折线形金属弹性基片51可根据实际需求设计成不同长度。
本实施例在工作时，将压电发电装置置于外界自然振动环境中，并借助支架1加以固定；环境中不同方向的外界激励将导致装置中的大质量块6和小质量块7产生受迫振动，进而引起折线形压电换能器5的弯曲变形，从而使得粘贴在折线形金属弹性基片51上的多片压电陶瓷片52产生应力和应变的变化，根据压电材料的正压电效应，在多片压电陶瓷片52的正、负电极面上产生正、负相反的电荷，即实现了由机械能到电能的转换。当压电发电装置受到持续的不同方向的外界激励时，大质量块6和小质量块7沿滑杆4不断的上下滑动，使得粘贴在折线形金属弹性基片51上的多片压电陶瓷片52持续不断的产生电能。
综上所述，本发明提出的一种杆环结构多方向压电发电装置，能够敏感多个不同方向的外界环境振动，并将外界环境激励转换为折线形金属弹性基片51的弯曲振动，进而实现由机械能到电能的转换，装置具有结构简单，使用寿命长，发电量大等优点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (3)
1.一种杆环结构多方向压电发电装置，包括支架（1）、圆环（2）、滑动端（3）、滑杆（4）、折线形压电换能器（5）、大质量块（6）、小质量块（7）和中心连接块（8）, 其特征在于：所述圆环（2）通过两端转轴安装在支架（1）上，所述中心连接块（8）在圆环（2）中心，所述滑杆（4）一端与中心连接块（8）相连，所述滑杆（4）另一端通过滑动端（3）连接于圆环（2），所述滑杆（4）上有大质量块（6）或小质量块（7），所述大质量块（6）和小质量块（7）两端通过折线形压电换能器（5）分别与滑动端（3）及中心连接块（8）相连；所述折线形压电换能器（5）由折线形金属弹性基片（51）和至少两片压电陶瓷片（52）组成，所述大质量块（6）所在滑杆（4）和小质量块（7）所在滑杆（4）两两呈垂直分布。
2.如权利要求1所述的一种杆环结构多方向压电发电装置，其特征在于：所述折线形金属弹性基片（51）的两个侧面都粘贴压电陶瓷片（52）。
3.如权利要求1所述的一种杆环结构多方向压电发电装置，其特征在于：所述折线形金属弹性基片（51）可根据实际需求设计成不同长度。
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