CN105915111B - 一种压电发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压电发电装置，包括缓冲层、压电层和固接于缓冲层盖板上的支柱单元，所述支柱单元竖直向下；所述压电层中设置有压电装置，所述支柱单元在缓冲层受到挤压时竖直向下并拨动压电装置，使压电装置产生持续振动。所述支柱单元包括若干个沿压电发电装置长度方向排列的支柱，每个支柱的末端都设置有用于拨动压电装置的作用端，每个支柱的两侧都设置有弹簧。与现有技术相比，本发明利用压电片制作一个压电发电装置，把脚下或者其它的压力通过压电片转换成电能并存储。利用压电片压电效应的特点及原理，将压电片通过压电效应产生电能存储在充电电池中，将以往未加以充分利用的振动能量加以利用。

Description

一种压电发电装置
技术领域
本发明涉及发电领域，尤其涉及一种压电发电装置。
背景技术
目前已有的压电发电技术主要应用的压电振子的支撑方式包括直接的悬臂支撑、刚性支撑、自由边界支撑和简支支撑，这些结构用于发电结构(地板等)主要具有成本较高、稳定性差、结构笨重、美观不足等缺点，不利于使其市场化、商品化以及推广其使用。同时，相关的应用主要被设计成地板等结构，但由于其切面面积偏大致使整体装置笨重，不利于安装、使用或维护。
另一方面，对于压电发电装置的电能采集方式，目前流行的思路为在简单整流稳压的基础上直接利用超级电容采集电能。但是研究发现，对于不稳定的输入电压以及较小的输入电流，超级电容的充电效果并不理想。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种压电发电装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种压电发电装置，包括缓冲层1、压电层2和固接于缓冲层盖板9上的支柱单元，，所述支柱单元竖直向下；所述压电层中设置有压电装置，所述支柱单元在缓冲层受到挤压时竖直向下并拨动压电装置，使压电装置产生持续振动。
进一步，所述支柱单元包括若干个沿压电发电装置长度方向排列的支柱3，每个支柱的末端都设置有用于拨动压电装置的作用端5，每个支柱的两侧都设置有弹簧4，所述弹簧的一端固接于缓冲层盖板上，弹簧的另一端固接于压电层上。
进一步，所述压电发电装置包括若干个沿压电发电装置长度方向排列的压电发电单元，所述压电发电单元包括悬臂梁8、设置于悬臂梁上的压电片7和设置于悬臂梁自由端的质量块6，所述悬臂梁还包括与自由端相对设置的固定端，所述质量块远离固定端的端面与悬臂梁的末端具有一定距离。
每个压电发电单元的悬臂梁的长度不同度。
每个压电发电单元的质量块的重量不同。
进一步，该压电发电装置包括储能装置，所述储能装置包括依次连接的二极管、电容、开关、直流电压转换器和可充电电池，所述二极管与压电装置连接。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
与现有技术相比，本发明利用压电片制作一个压电发电装置，把脚下或者其它的压力通过压电片转换成电能并存储。利用压电片压电效应的特点及原理，将压电片通过压电效应产生电能存储在充电电池中，将以往未加以充分利用的振动能量加以利用。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的原理图；
图2为压电发电单元的放置示意图；
图3为储能装置的原理框图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1、2所示，一种压电发电装置，包括缓冲层1、压电层2和固接于缓冲层盖板9上的支柱单元，，所述支柱单元竖直向下；所述压电层中设置有压电装置，所述支柱单元在缓冲层受到挤压时竖直向下并拨动压电装置，使压电装置产生持续振动。
所述支柱单元包括若干个沿压电发电装置长度方向排列的支柱3，每个支柱的末端都设置有用于拨动压电装置的作用端5，每个支柱的两侧都设置有弹簧4，所述弹簧的一端固接于缓冲层盖板上，弹簧的另一端固接于压电层上。
当盖板受到挤压后，与盖板固连的支柱竖直向下移动，弹簧储存部分能量并起到缓冲的作用。同时，与盖板固连接支柱上的作用端也向下竖直移动，通过作用端拨动压电装置，使其产生持续振动。当盖板上的作用力消失后，盖板在弹簧的回复力作用下上升至原来的位置。
所述压电发电装置包括若干个沿压电发电装置长度方向排列的压电发电单元，所述压电发电单元包括悬臂梁8、设置于悬臂梁上的压电片7和设置于悬臂梁自由端的质量块6，所述悬臂梁还包括与自由端相对设置的固定端，所述质量块远离固定端的端面与悬臂梁的末端具有一定距离。质量块的自由端受到压力作用后，质量块将受到惯性力的作用，引起悬臂梁变形。由于压电效应，压电片将产生变化的电势差，从而产生电能。
每个压电发电单元的悬臂梁的长度不同度，每个压电发电单元的质量块的重量不同。本发明采用多悬臂梁结构，且每个压电发电单元的质量块重量不同，有效地拓宽了谐振频带，进一步提升了机电转换效率。
本实施例中储能装置包括依次电路连接的二极管、电容、开关、直流电压转换器和可充电电池。来自压电发电单元的能量经二极管暂存于电容，当电容电压达到一定值时开关开启，电容开始放电，经直流电压转换器给可充电电池充电；当电容放电后，电压低于设定值时，开关关闭，电容开始充电，如此循环往复，将压电发电单元产生的能量存储在可充电电池中。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种压电发电装置，其特征在于：包括缓冲层(1)、压电层(2)和固接于缓冲层盖板(9)上的支柱单元，所述支柱单元竖直向下；所述压电层中设置有压电装置，所述支柱单元在缓冲层受到挤压时竖直向下并拨动压电装置，使压电装置产生持续振动；
所述支柱单元包括若干个固接在缓冲层盖板(9)上的支柱(3)，每个支柱的末端都设置有用于拨动压电装置的作用端(5)，每个支柱的两侧都设置有弹簧(4)，所述弹簧的一端固接于缓冲层盖板上，弹簧的另一端固接于压电层上；
所述压电装置包括若干个垂直于所述支柱(3)设置的压电发电单元，所述压电发电单元包括悬臂梁(8)、设置于悬臂梁上的压电片(7)和设置于悬臂梁自由端的质量块(6)，所述悬臂梁还包括与自由端相对设置的固定端，所述质量块远离固定端的端面与悬臂梁的末端具有一定距离。
2.根据权利要求1所述的压电发电装置，其特征在于：每个压电发电单元的悬臂梁的长度不同。
3.根据权利要求2所述的压电发电装置，其特征在于：每个压电发电单元的质量块的重量不同。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的压电发电装置，其特征在于：该压电发电装置包括储能装置，所述储能装置包括依次连接的二极管、电容、开关、直流电压转换器和可充电电池，所述二极管与压电装置连接。
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