CN103580537A - 一种阶梯式压电发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阶梯式压电发电机，包括第一端盖、第二端盖、筒体、轴、轴基座、阶梯固定压电陶瓷双晶片基座、旋转阶梯凸轮、压电陶瓷双晶片和引线；所述的第一端盖和第二端盖分别设在筒体对应的两端，共同组合成发电机体；在发电机体内底部设轴基座，轴一端通过一轴承与轴基座相连，另一端通过另一轴承穿过第二端盖；在轴上设旋转阶梯凸轮，在发电机体内设阶梯固定压电陶瓷双晶片基座，在阶梯固定压电陶瓷双晶片基座与旋转阶梯凸轮之间设多个压电陶瓷双晶片；在压电陶瓷双晶片的一端设引线。该阶梯式压电发电机，能有效提高压电晶体发电效能和工作寿命，具有很好的实用性。

Description

一种阶梯式压电发电机
技术领域
本发明属于压电发电机技术领域，具体涉及一种阶梯式压电发电机。
背景技术
目前，压电发电机主要是解决利用自然的风能、水能和旋转机械能，对压电陶瓷作用产生高效电能的问题，它克服了发电效率低的缺点，具有结构简单、俘能效果好等特点。然而，现有的压电发电机压电晶体发电效能低，工作寿命短，还不能完全满足使用需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种阶梯式压电发电机，以期实现有效提高压电晶体发电效能和工作寿命。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种阶梯式压电发电机，包括第一端盖、第二端盖、筒体、轴、轴基座、阶梯固定压电陶瓷双晶片基座、旋转阶梯凸轮、压电陶瓷双晶片和引线；所述的第一端盖和第二端盖分别设在筒体对应的两端，共同组合成发电机体；在发电机体内底部设轴基座，轴一端通过一轴承与轴基座相连，另一端通过另一轴承穿过第二端盖；在轴上设旋转阶梯凸轮，在发电机体内设阶梯固定压电陶瓷双晶片基座，在阶梯固定压电陶瓷双晶片基座与旋转阶梯凸轮之间设多个压电陶瓷双晶片；在压电陶瓷双晶片的一端设引线。
所述压电陶瓷双晶片一端与阶梯固定压电陶瓷双晶片基座相连。
所述的压电陶瓷双晶片按阶梯式结构排列，每组不少于2层。
所述的压电陶瓷双晶片为由复合材料粘接的两片压电陶瓷组成。
有益效果：与现有技术相比，本发明的阶梯式压电发电机，具有如下优点：
（1）压电陶瓷发电器件结构。为了保证能够常寿命的高效率工作，除采用高性能的压电陶瓷外，还将两片陶瓷粘接在复合材料上，粘接后使得陶瓷和复合材料能够互为一体。这样既可以增加陶瓷片的强度，使压电陶瓷不易碎裂，又提高了压电陶瓷发电器件寿命。
（2）阶梯结构。采用阶梯式结构主要考虑在相同体积下，能够提高发电量。旋转阶梯凸轮阶梯式压电发电机和阶梯固定压电陶瓷双晶片一一对应，旋转阶梯凸轮每转动一周，各组压电陶瓷发电器件，均能受力变形产生电荷。
（3）能量传递。自然力通过风力或者水流推动阶梯式压电发电机轴转动，进而拨动压电陶瓷发电器件发电。也可以通过旋转机械转动，通过阶梯式压电发电机轴上从动轮带动轴转达到发电的目的。
（4）能有效提高压电晶体发电效能和工作寿命，具有很好的实用性，能产生较好的经济效益和社会效应。
附图说明
图1是阶梯式压电发电机的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图进一步阐明本发明，本具体实施方式在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，阶梯式压电发电机，主要结构部件包括第一端盖1、第二端盖2、筒体3、轴4、轴基座5、阶梯固定压电陶瓷双晶片基座6、旋转阶梯凸轮7、压电陶瓷双晶片8和引线9。第一端盖1和第二端盖2分别设在筒体3对应的两端，共同组合成发电机体；在发电机体内底部设轴基座5，轴4一端通过一轴承与轴基座5相连，另一端通过另一轴承穿过第二端盖2，与外设动力机构（利用自然力的叶轮、机械驱动等）相连；在轴4上设旋转阶梯凸轮7，在发电机体内设阶梯固定压电陶瓷双晶片基座6，在阶梯固定压电陶瓷双晶片基座6与旋转阶梯凸轮7之间设多个压电陶瓷双晶片8；在压电陶瓷双晶片8的一端设引线9，用于与整流电路相连。压电陶瓷双晶片8一端与阶梯固定压电陶瓷双晶片基座6相连，另一端是压电陶瓷双晶片8的自由端与旋转阶梯凸轮7相接触，通过旋转阶梯凸轮旋转实现拨动压电双晶片，使得压电双晶片弯曲发电。其中，压电陶瓷双晶片按阶梯式结构排列，每组不少于2层。
为了保证能够常寿命的高效率工作，除采用高性能的压电陶瓷外，还可将两片陶瓷粘接在复合材料上（该复合材料可以为碳纤维），粘接后使得陶瓷和复合材料能够互为一体，成为压电陶瓷双晶片8。这样既可以增加陶瓷片的强度，使压电陶瓷不易碎裂，又提高了压电陶瓷发电器件寿命。
采用阶梯式结构主要考虑在相同体积下，能够提高发电量。旋转阶梯凸轮阶梯式压电发电机和阶梯固定压电陶瓷双晶片一一对应，旋转阶梯凸轮每转动一周，各组压电陶瓷发电器件，均能受力变形产生电荷。
自然力通过风力或者水流推动阶梯式压电发电机轴转动，进而拨动压电陶瓷发电器件发电。也可以通过旋转机械转动，通过阶梯式压电发电机轴上从动轮带动轴转达到发电的目的。
该阶梯式压电发电机是利用在大自然环境下的风力和水力，推动阶梯式压电发电机轴上的叶轮转动或者旋转机械带动阶梯式压电发电机轴上的从动轮转动，再带动阶梯式压电发电机内部旋转阶梯凸轮7转动，最后由旋转阶梯凸轮7拨动压电陶瓷发电器件压电陶瓷双晶片8，压电陶瓷双晶片8在正压电效应下沿压电陶瓷的极化方向产生电荷。轴4是接受和传递能量部件，风力、水力或者机械力通过轴将接受的能量传递到内部旋转阶梯凸轮7上。旋转阶梯凸轮7的作用就是将由轴传递的能量再传递到压电陶瓷双晶片8上。压电陶瓷双晶片8受到阶梯凸轮传递过来能量，会产生变形弯曲，由于压电陶瓷的压电特性的正压电效应，最终会在沿压电陶瓷极化方向产生电荷，达到发电目的。

Claims (4)

1.一种阶梯式压电发电机，其特征在于：包括第一端盖（1）、第二端盖（2）、筒体（3）、轴（4）、轴基座（5）、阶梯固定压电陶瓷双晶片基座（6）、旋转阶梯凸轮（7）、压电陶瓷双晶片（8）和引线（9）；所述的第一端盖（1）和第二端盖（2）分别设在筒体（3）对应的两端，共同组合成发电机体；在发电机体内底部设轴基座（5），轴（4）一端通过一轴承与轴基座（5）相连，另一端通过另一轴承穿过第二端盖（2）；在轴（4）上设旋转阶梯凸轮（7），在发电机体内设阶梯固定压电陶瓷双晶片基座（6），在阶梯固定压电陶瓷双晶片基座（6）与旋转阶梯凸轮（7）之间设多个压电陶瓷双晶片（8）；在压电陶瓷双晶片（8）的一端设引线（9）。
2.根据权利要求1所述的阶梯式压电发电机，其特征在于：所述压电陶瓷双晶片（8）一端与阶梯固定压电陶瓷双晶片基座（6）相连，另一端是双晶片（8）的自由端与旋转阶梯凸轮（7）相接触，通过旋转阶梯凸轮旋转实现拨动压电双晶片，使得压电双晶片弯曲发电。
3.根据权利要求1所述的阶梯式压电发电机，其特征在于：所述的压电陶瓷双晶片（8）按阶梯式结构排列，每组不少于2层。
4.根据权利要求1、2或3所述的阶梯式压电发电机，其特征在于：所述的压电陶瓷双晶片（8）为由复合材料粘接的两片压电陶瓷组成。
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