CN101350577B - 采用压电陶瓷发电的装置 - Google Patents

采用压电陶瓷发电的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101350577B
CN101350577B CN2007100701800A CN200710070180A CN101350577B CN 101350577 B CN101350577 B CN 101350577B CN 2007100701800 A CN2007100701800 A CN 2007100701800A CN 200710070180 A CN200710070180 A CN 200710070180A CN 101350577 B CN101350577 B CN 101350577B
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
generator unit
substrate
generating unit
power generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2007100701800A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101350577A (zh
Inventor
陈少宇
范明玥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2007100701800A priority Critical patent/CN101350577B/zh
Publication of CN101350577A publication Critical patent/CN101350577A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101350577B publication Critical patent/CN101350577B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,有压电陶瓷和与压电陶瓷电极连接的电能转换和储存电路,且有两片以上压电陶瓷堆砌在一起组成发电单元的芯件,发电单元芯件外包裹弹性材料构成发电单元,发电单元的形状为细长或扁长,发电单元一端有连接各压电陶瓷极点的电极,另一端为受力装置用以接受外界的作用力,另有一基板,发电单元安装在基板上,基板内有连接各发电单元电极的电能转换和储存电路的导体。其中发电单元受到外力作用时产生弯曲或扭曲变形,使压电陶瓷相互之间产生挤压产电,因为本发明没有任何转动或运动机构,不存在磨损等因运动而造成损坏的可能,且制造成本较低。

Description

采用压电陶瓷发电的装置
技术领域 本发明涉及的是一种采用压电陶瓷发电的装置,属能量采集技术或电子技术。
背景技术 对某些电介质施加机械力而引起它们内部正负电荷中心相对位移,产生极化,从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。在一定应力范围内,机械力与电荷呈线性可逆关系,这种现象称为压电效应或正压电效应。具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷。末经过极化处理的铁电陶瓷的自发极化随机取向,故没有压电性,经极化处理使其自发极化沿极化方向择优取向。在撤去极化处理电场后,陶瓷体仍保留着一定的总体剩余极化,故使陶瓷体有了压电性,成为压电陶瓷。应用压电陶瓷的压电效应,可以将机械能转化为电能并作为电源使用,如据报道,德州大学采用压电器件制造出了一种小型发电机。该发电机的桨叶连到凸轮上,使围绕轴排成圆形的一串双压电晶片产生振荡。一个采用APC855陶瓷制造的双压电晶片可输出0.935mW的功率,由11个压电晶片组成的单元可输出10.2mW的功率。这种发电机可由时速8~16公里的风力驱动,能够为无线传感器网络中的独立节点提供最多50mW的功率。但这一形式的采用压电陶瓷发电的装置具有转动部件,由于转动部件有容易损坏和需要一定成本的特点,提高了这种发电装置的采购和使用成本。
发明内容 针对上述不足,本发明要解决的技术问题是如何使采用压电陶瓷发电的装置避免使用转动部件,从而提出一种不易损坏、费用低廉的采用压电陶瓷发电的装置。
本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,有压电陶瓷和与压电陶瓷电极连接的电能转换和储存电路,且有两片以上压电陶瓷堆砌在一起组成发电单元的芯件,发电单元芯件外包裹弹性材料构成发电单元,发电单元的形状为细长或扁长,发电单元一端有连接各压电陶瓷极点的电极,另一端为受力装置用以接受外界的作用力,另有一基板,发电单元安装在基板上,基板内有连接各发电单元电极的电能转换和储存电路的导体。
本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,发电单元的受力装置是固定翼以接受风力。当风力吹在固定翼上时,发电单元弯曲和扭曲变形,使内包的芯件中的压电陶瓷相互之间发生挤压而发电。由于风力不是均衡的,是有强弱、方向各种变化的,所以发电元件在这种有各种变化的风力的作用下有振荡形式的变形,压电陶瓷便在这种振荡中不断产生电量。这一形式可作为风力发电场覆盖于建筑物顶面或墙面,或其他任何能受到风力的地方。
本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,发电单元的受力装置是重力块以接受震动。因震动而使发电单元在重力块更大惯性的作用下弯曲或扭曲变形,进而使内包的芯件中的压电陶瓷相互之间发生挤压而发电。震动本身便是振荡形式的,因此发电单元在震动的场合里能不断地产生电量。这一形式可应用于车载形式或装载在有震动的其他机器上的发电装置。
本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,发电单元中的芯件是以压电陶瓷片与发电元件轴线倾斜层叠构成的,使在发电元件有弯曲变形时,芯件中的压电陶瓷之间的挤压作用更大,即挤压方向与压电陶瓷平面的夹角更小。
本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,发电单元的外形为圆柱状的,其包裹有芯件的部分的直径较其余部分小,以使此处易于弯曲变形而使压电陶瓷相互之间进行挤压。
本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,将多个压电陶瓷堆砌后封装在弹性材料内制成发电单元,发电单元受到外力作用时产生弯曲或扭曲变形,使压电陶瓷相互之间产生挤压产电,又由于外力不是均恒不变的,所以在外力和弹性材料本身的恢复力的作用下压电陶瓷受到脉冲或振荡形式的挤压,从而不断地向电能转换和储存电路发送电脉冲。本发明提供的采用压电陶瓷发电的装置,因为没有任何转动或运动机构,不存在磨损等因运动而造成损坏的可能,且制造成本较低。
附图说明 图1为本发明一实施例中发电单元的结构图,图中:1-风翼,2-包裹压电陶瓷段,3-安装段,4-电极导线;
图2为本发明另一实施例中发电单元的结构图,图中:11-重锤,2-包裹压电陶瓷段,3-安装段,4-电极导线;
图3为本发明实施例的发电单元中包裹压电陶瓷段的剖视图,图中:21-弹性材料,4-电极导线,5-压电陶瓷片。
具体实施方式 1、本实施例为利用风力发电的采用压电陶瓷发电的装置,如图1、3所示,发电元件的主杆部分为圆形截面的柱体,由橡胶制成的上下两段为实体、中间一段将压电陶瓷芯件嵌铸在其中。上一段安装有与柱体固定的风翼1,下一段为安装段3用以安装到基板上。中间包裹压电陶瓷段2内有50片压电陶瓷5倾斜相叠,每片压电陶瓷的两个电极由导线4并联连接后从柱体底部导出。所说基板是一可安装于建筑物表面或铺设于旷野上的平板,其上有安装柱体下端的孔和电极导线插孔,其中将各安装孔下的导线插孔并联连接并由总导线引导到电能转换和储存电路。该电路输出端连接用电器。
2、本实施例为车载的采用压电陶瓷发电的装置,如图2所示,基本结构与上例同,仅以重锤为重力块替代风翼,发电元件由重锤11、包裹压电陶瓷段2、安装段3、压电陶瓷和导线4构成。使用时基板安装于车辆或有震动机器的任何空余部位。
3、所说弹性材料也可采用如螺旋弹簧包裹防水材料的方案组成,防水材料内包裹芯件。

Claims (2)

1.一种采用压电陶瓷发电的装置,有压电陶瓷和与压电陶瓷电极连接的电能转换和储存电路,有两片以上压电陶瓷堆砌在一起组成发电单元的芯件,发电单元的形状为细长或扁长,另有一基板,发电单元一端安装在基板上,另一端为受力装置用以接受外界的作用力,其特征是发电单元芯件外包裹弹性材料构成发电单元,所说发电单元中的芯件是以压电陶瓷片与发电单元轴线倾斜层叠构成的,发电单元安装在基板上的一端有连接各压电陶瓷极点的电极,基板内有连接各发电单元电极的电能转换和储存电路的导体;所说发电单元的受力装置是固定翼以接受风力或是重力块以接受震动。
2.如权利要求1所述的采用压电陶瓷发电的装置,其特征是所说发电单元的外形为圆柱状的,其包裹有芯件的部分的直径较其余部分小。
CN2007100701800A 2007-07-20 2007-07-20 采用压电陶瓷发电的装置 Expired - Fee Related CN101350577B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007100701800A CN101350577B (zh) 2007-07-20 2007-07-20 采用压电陶瓷发电的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007100701800A CN101350577B (zh) 2007-07-20 2007-07-20 采用压电陶瓷发电的装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101350577A CN101350577A (zh) 2009-01-21
CN101350577B true CN101350577B (zh) 2011-12-21

Family

ID=40269210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007100701800A Expired - Fee Related CN101350577B (zh) 2007-07-20 2007-07-20 采用压电陶瓷发电的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101350577B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102340262B (zh) * 2010-07-19 2015-06-24 国立清华大学 微型发电器、其制备方法、及发电元件
CN103824414B (zh) * 2014-03-13 2016-04-20 上海理工大学 免充电式室内火灾报警系统
WO2016058187A1 (zh) * 2014-10-17 2016-04-21 深圳麦克韦尔股份有限公司 自发电电子烟
CN105262365B (zh) * 2015-09-29 2017-05-17 西南交通大学 一种草丛结构的纳米摩擦风能发电机
CN107493036B (zh) * 2017-09-18 2019-09-27 南京理工大学 一种基于含金属芯压电纤维的风致振动能量回收装置
CN109889093B (zh) * 2019-03-11 2020-09-04 张家港江苏科技大学产业技术研究院 电能转换装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1137194A (zh) * 1995-02-01 1996-12-04 精工爱普生株式会社 压电体发电装置和具有该发电装置的便携式供电装置及便携式电子仪器
EP1450478A2 (de) * 2003-02-07 2004-08-25 Ceramtec AG Einrichtung zur Versorgung tragbarer Geräte mit elektrischer Energie
CN1728526A (zh) * 2004-12-21 2006-02-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 芯片自发式微电发生器及其制作方法
CN1860623A (zh) * 2003-07-30 2006-11-08 波音公司 用于振动能量收集的应变能量往复运行装置和方法
EP1788367A1 (en) * 2004-09-10 2007-05-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Vibration detecting sensor and pressure sensitive switch using cable-shaped piezoelectric element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1137194A (zh) * 1995-02-01 1996-12-04 精工爱普生株式会社 压电体发电装置和具有该发电装置的便携式供电装置及便携式电子仪器
EP1450478A2 (de) * 2003-02-07 2004-08-25 Ceramtec AG Einrichtung zur Versorgung tragbarer Geräte mit elektrischer Energie
CN1860623A (zh) * 2003-07-30 2006-11-08 波音公司 用于振动能量收集的应变能量往复运行装置和方法
EP1788367A1 (en) * 2004-09-10 2007-05-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Vibration detecting sensor and pressure sensitive switch using cable-shaped piezoelectric element
CN1728526A (zh) * 2004-12-21 2006-02-01 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 芯片自发式微电发生器及其制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101350577A (zh) 2009-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101350577B (zh) 采用压电陶瓷发电的装置
US8294336B2 (en) Piezoelectric windmill apparatus
Guan et al. Design and analysis of a piezoelectric energy harvester for rotational motion system
CN201904739U (zh) 压电振动电池装置
CN101860260B (zh) 压电振动电池装置
CN107707155A (zh) 一种超宽带高能效压电振动能量收集装置
CN102647112B (zh) 旋转式压电发电装置
CN101257266A (zh) 硅基压电悬臂梁式微型发电装置
CN103532426A (zh) 一种自供电的无线传感网络节点
EP1394868A1 (en) Piezoelectric generator
CN111130389A (zh) 一种无源型介电弹性体风能采集装置及其应用
CN103490668A (zh) 一种基于压电效应的风能利用装置
CN101694400A (zh) 一种具有自供电功能的电子人体秤
CN103532427A (zh) 利用压电振动发电供能的物联网节点
CN103269179B (zh) 一种压电片及振动能量收集器
CN109104121B (zh) 一种柔性压电发电路面减速带
CN106953546B (zh) 一种摆球式简支梁压电能量收集装置
CN203423635U (zh) 自维持钹式压电发电装置
CN201828328U (zh) 一种具有自供电功能的电子人体秤
KR101722326B1 (ko) 단위모듈형 압전 에너지 하베스터 및 이를 포함하는 도로용 압전 에너지 하베스팅 시스템
JP2011193665A (ja) 発電システム
KR101319652B1 (ko) 에너지 하베스팅 시스템
CN107191314B (zh) 一种基于压电效应的海洋波浪能发电装置
CN211266797U (zh) 一种无源型介电弹性体风能采集装置
CN105471321B (zh) 一种鼓形压电发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20111221

Termination date: 20130720