CN103151960A - 一种用于控制柔性纳米压电材料发电效率的装置 - Google Patents

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王伟伟
陈冰冰
俞昊
刘博鑫
黄涛
毛梦晔
刘振通
严慧芳
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Abstract

本发明提供了一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：包括机架，机架一端设有角铝，运动控制装置和往复运动机构分别设于角铝的水平面和竖直面上，直线导轨机构设于机架另一端，左夹具设于直线导轨机构上且与往复运动机构连接，右夹具设于机架上直线导轨机构上部。本发明提供的装置克服了现有技术的不足，能够模拟人们走路时的屈膝、弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，从而控制压电材料在此形变条件下的发电效率。

Description

一种用于控制柔性纳米压电材料发电效率的装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制柔性纳米压电材料发电效率的装置，属于能量转换装置技术领域。
背景技术
全球变暖和世界能源短缺是当今人们所面临的两大挑战，能否开发可再生绿色能源是关系到人类文明可持续发展的关键问题之一。考虑到人们的日常生活(走路时屈膝、弯臂)都无时无刻不消耗着机械能，若将人们运动或日常生活中所消耗的机械能加以转化并且存储，我们就无形当中获得了可观的电能，这在能源转化方面具有重大的意义和实际应用价值。
基于这一理念，利用压电材料将机械能转化为电能的研究日益受到人们的关注。要想利用压电材料通过人体的机械运动而产生电能，压电材料必须满足具有很高的柔性、可穿戴型、可持续性和对低频振动具有压电响应性等要求。模拟人们走路时的屈膝、弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，从而控制压电材料在此形变条件下的发电效率的装置目前还未见公开。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够模拟人们走路时的屈膝、弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，从而控制压电材料在此形变条件下的发电效率的装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：包括机架，机架一端设有角铝，运动控制装置和往复运动机构分别设于角铝的水平面和竖直面上，直线导轨机构设于机架另一端，左夹具设于直线导轨机构上且与往复运动机构连接，右夹具设于机架上直线导轨机构上部。
优选地，所述运动控制装置包括减速箱及马达，速度调节器与减速箱及马达连接。
优选地，所述往复运动机构包括曲柄，连杆通过第一铰链连接曲柄，滑杆通过第二铰链连接连杆；固定滑块设于所述角铝竖直面上，滑杆设于固定滑块内部。
优选地，所述连杆由小直径连杆和大直径连杆连接组成，小直径连杆一端设于大直径连杆一端内部。
优选地，所述直线导轨机构包括直线导轨，直线导轨设于所述机架上，直线导轨上设有滑块。
优选地，所述左夹具由下端左夹具体和上端左夹具体连接组成，下端左夹具体设于所述滑块上，所述滑杆连接下端左夹具体。
优选地，所述下端左夹具体和上端左夹具体的一侧通过合页连接，所述下端左夹具体和上端左夹具体的另一侧通过紧扣件连接。
优选地，所述右夹具由下端右夹具体和上端右夹具体连接组成，下端右夹具体设于机架上。
优选地，所述下端右夹具体和上端右夹具体的一侧通过合页连接，所述下端左夹具体和上端左夹具体的另一侧通过紧扣件连接。
本发明提供的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置使用时，将柔性纳米压电材料固定在左、右夹具内，柔性纳米压电材料导线接入控制运动控制装置内，接通电源，马达驱动往复运动机构运动，在往复运动机构的滑杆的带动下，左夹具实现往复运动，通过控制往复运动速度、曲柄长度和左右两夹具体的相对位置来模拟人们走路时的屈膝、弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，从而控制柔性纳米压电材料在此形变条件下的发电效率。
本发明提供的装置克服了现有技术的不足，能够模拟人们走路时的屈膝、弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，从而控制压电材料在此形变条件下的发电效率。
附图说明
图1为本发明提供的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置总体结构示意图；
图2为下端左夹具体示意图；
图3为图2中的A-A剖视图；
图4为下端右夹具体的半剖视图；
附图标记说明
1-机架；2-减速箱及马达；3-速度调节器；4-第一螺栓；5-直线导轨；6-滑块；7-第三螺栓；8-下端左夹具体；9-合页；10-上端左夹具体；11-柔性纳米材料；12-上端右夹具体；13-第二螺栓；14-下端右夹具体；15-四螺栓；16-紧扣件；17-第一螺母；18-固定滑块；19-滑杆；20-第二铰链；21-连杆；22-第一铰链；23-曲柄。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为本发明提供的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置总体结构示意图，所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置包括机架1，机架1为整个装置的底座，运动控制装置和往复运动机构分别固定在角铝的水平面和竖直面上，用螺栓将角铝固定在机架1一端，直线导轨机构固定在机架1另一端，左夹具固定在直线导轨机构上且与往复运动机构连接，右夹具固定在机架1上直线导轨机构上部。
运动控制装置包括减速箱及马达2，速度调节器3与减速箱及马达2连接，通过速度调节器来控制马达的转速从而控制整个往复运动频率。
往复运动机构包括曲柄23，连杆21通过第一铰链22连接曲柄23，曲柄23内部开有一凹槽，通过改变第一铰链22链接点在凹槽中的位置来改变曲柄23的长度，从而改变往复运动机构的行程；连杆21与滑杆19通过第二铰链20连接，其中连杆21有两节，由小直径连杆插入大直径连杆构成，可以通过改变小直径连杆插入大直径连杆的深浅来改变连杆21的长度；固定滑块18固定于角铝竖直面上，滑杆19在连杆力的作用下在固定滑块18的内部做自由往复运动。
直线导轨机构包括直线导轨5，直线导轨5上装有滑块6，通过第一螺栓4和第二螺栓13将直线导轨5的两端固定在机架1上，同时第一螺栓4和第二螺栓13对左夹具和右夹具起限位作用。
左夹具由下端左夹具体8和上端左夹具体10连接组成，下端左夹具体8正反面均开有一凹槽，通过4个第三螺栓7固定于滑块6上，下端左夹具体8右边凸出一台阶并开有一通孔，滑杆19穿过该通孔，用2个第一螺母17将下端左夹具体8和滑杆19连接固定，使左夹具在滑杆19推力的作用下，沿着直线导轨5自由运动。
下端左夹具体8和上端左夹具体10的一侧通过合页9连接，使下端左夹具体8和上端左夹具体10能够自由开合；下端左夹具体8和上端左夹具体10的另一侧通过紧扣件16(可以是搭扣)进行锁紧，当将柔性纳米材料11放入左夹具时，通过紧扣件16将柔性纳米材料一端固定于左夹具内部。
右夹具由下端右夹具体14和上端右夹具体12连接组成，下端右夹具体14左右两侧均开有一凹槽，凹槽下端左右侧均开有一通孔，用2个第四螺栓15和2个方形螺母将下端右夹具体14固定在机架1上，通过松紧螺栓，改变螺栓固定在机架1滑槽内的位置来改变右夹具在机架1上的相对位置，同时也改变了左、右夹具间的相对位置。
下端右夹具体14和上端右夹具体12的一侧通过合页9连接，下端右夹具体14和上端右夹具体12的另一侧通过紧扣件16(可以是搭扣)进行锁紧，当将柔性纳米材料11放入右夹具时，通过紧扣件16将柔性纳米材料的另一端固定于右夹具内部。
使用时，将柔性纳米压电材料11固定在左、右夹具内，柔性纳米压电材料11导线接入控制运动控制装置内，接通电源，马达驱动往复运动机构运动，在往复运动机构的滑杆19的带动下，左夹具实现往复运动，通过控制往复运动速度、曲柄长度和左右两夹具体的相对位置来模拟人们走路时的屈膝、弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，从而控制柔性纳米压电材料11在此形变条件下的发电效率。
本发明提供的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，能够自由装夹柔性纳米材料，通过调节两夹具间的相对位置来控制材料的弯曲度，能够使压电材料实现往复运动，并且可以通过速度调节器调节往复运动频率和调节曲柄的长度来调节往复运动行程，从而模拟人们走路时的屈膝，弯臂等低频运动对压电材料产生的形变变化，并且控制压电材料在此形变条件下的发电效率。

Claims (9)

1.一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：包括机架(1)，机架(1)一端设有角铝，运动控制装置和往复运动机构分别设于角铝的水平面和竖直面上，直线导轨机构设于机架(1)另一端，左夹具设于直线导轨机构上且与往复运动机构连接，右夹具设于机架(1)上直线导轨机构上部。
2.如权利要求1所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述运动控制装置包括减速箱及马达(2)，速度调节器(3)与减速箱及马达(2)连接。
3.如权利要求1所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述往复运动机构包括曲柄(23)，连杆(21)通过第一铰链(22)连接曲柄(23)，滑杆(19)通过第二铰链(20)连接连杆(21)；固定滑块(18)设于所述角铝竖直面上，滑杆(19)设于固定滑块(18)内部。
4.如权利要求3所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述连杆(21)由小直径连杆和大直径连杆连接组成，小直径连杆一端设于大直径连杆一端内部。
5.如权利要求3或4所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述直线导轨机构包括直线导轨(5)，直线导轨(5)设于所述机架(1)上，直线导轨(5)上设有滑块(6)。
6.如权利要求5所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述左夹具由下端左夹具体(8)和上端左夹具体(10)连接组成，下端左夹具体(8)设于所述滑块(6)上，所述滑杆(19)连接下端左夹具体(8)。
7.如权利要求6所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述下端左夹具体(8)和上端左夹具体(10)的一侧通过合页(9)连接，所述下端左夹具体(8)和上端左夹具体(10)的另一侧通过紧扣件(16)连接。
8.如权利要求1所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述右夹具由下端右夹具体(14)和上端右夹具体(12)连接组成，下端右夹具体(14)设于机架(1)上。
9.如权利要求8所述的一种控制柔性纳米材料发电效率的装置，其特征在于：所述下端右夹具体(14)和上端右夹具体(12)的一侧通过合页(9)连接，所述下端右夹具体(14)和上端右夹具体(12)的另一侧通过紧扣件(16)连接。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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