CN104013175A - 一种基于压电材料的自发电旅行箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压电材料的自发电旅行箱，该自发电旅行箱包括旅行箱箱体、旅行箱箱轮、拉杆、压电发电装置等；压电发电装置位于箱体底部，由压电发电结构、轴、轴承、轴承支座、整流器、蓄电池、导线等组成；压电发电结构由凸轮、压电片、悬臂梁组成，悬臂梁采用弹性模量较好的铝片或合金材料并固定于箱体上，压电片固定于悬臂梁固定端，凸轮安装在轴上，轴与旅行箱箱轮连接。当旅行箱箱轮转动时，带动轴及安装于轴上的凸轮转动，凸轮使悬臂梁产生形变，从而使压电片形变产生电量，并通过整流器处理后储存于蓄电池中，为旅行中的人们在急需充电时为电子产品提供电量。本发明将人们在旅途中拉动旅行箱时的机械能收集起来，储存和利用，具有清洁、持久、方便快捷的特点，解决了外出时充电不便的问题。

Description

一种基于压电材料的自发电旅行箱

技术领域

本发明涉及新型能源器件的机械技术领域，特别涉及一种基于压电材料的自发电旅行箱，用来解决人们在外出旅行时充电不便的问题。

背景技术

随着手机、电脑等高端电子设备的普及以及人们的频繁出行，电子设备的电量的充足与否成为出行时一件非常重要的事。当人们在外出差或旅游时电子设备电池没电，而又没有携带备用电池，会给人的生活带来极大不便。因此，使人们随时随地都能够方便充电成为了一个亟待解决的问题。

压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。而压电发电则是利用压电材料的正压电效应将机械振动能转变为电能，从而将如人体走路的踩踏、机械振动，甚至噪音等形式的振动能量收集起来，经过能量转换——整流——存储——供电等诸多环节，应用于生活。压电发电具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染和易于实现小型化和集成化等优点，并因能满足低耗能产品的电能需求而成为目前研究的热点之一。

目前已有一些基于压电材料的产品专利，如专利号为CN103628381提出一种基于压电材料的发电地板、专利号为CN102957339提出基于压电材料的水下生物机器鱼系统供能装置等，但基于压电材料的自发电旅行箱尚未被研究。本发明提出一种自发电旅行箱，能够将拖动旅行箱时产生的机械能高效利用，解决外出时充电不便的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决人们外出旅行时充电不便的问题，提出一种基于压电材料的自发电旅行箱，能够收集拉动箱子产生的机械能，并将其转化为电能储存起来为电子设备充电，以解决人们外出旅行时充电不便的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明基于压电材料的自发电旅行箱，其特征在于包括旅行箱箱体，旅行箱箱轮，拉杆，压电发电装置等；压电发电装置位于箱体底部，由压电发电结构、轴、轴承、轴承支座、整流器、蓄电池、导线组成；压电发电结构由凸轮、压电片、悬臂梁组成，悬臂梁采用弹性模量较好的铝片或合金材料并固定于箱体上，压电片固定于悬臂梁固定端，凸轮安装在轴上；轴与旅行箱箱轮连接，旅行箱箱轮转动时，带动轴及安装于轴上的凸轮转动，凸轮使悬臂梁产生形变，从而使压电片形变产生电量，并通过整流器处理后储存于蓄电池中。

上述压电发电结构至少一个，其结构相同，由悬臂梁、压电片、凸轮组成。

上述压电发电结构，其特征在于安装于轴上的凸轮可随旅行箱箱轮同时转动，凸轮使悬臂梁产生形变，悬臂梁固定端应力集中，应力最大，压电片放于悬臂梁固定端，压电片产生较大的形变产生电量，将机械能转化为电能。

上述压电发电结构中压电片的压电材料可采用压电陶瓷或者压电复合材料或者压电高分子材料等。

上述整流器，其特征在于安装于旅行箱箱体内，利用导线一端与蓄电池相连接，另一端与压电片相连接，对压电发电结构产生的电能进行变换，对蓄电池的充电电压和电流进行控制。

上述蓄电池，其特征在于蓄电池可安装于旅行箱箱体内，也可从旅行箱箱体内取出；蓄电池通过导线与整流器相连接，蓄电池配置有USB插口，通过USB插口为电子设备供电，也可通过USB插口对蓄电池充电。

本发明的有益效果是：

(1)将人们在旅途中拉动旅行箱时的机械能收集起来，储存和利用，具有清洁、持久、方便快捷的特点。

(2)为旅行中的人们提供了新的能量来源，可在急需时为电子产品提供电量。

(3)由于压电发电属于介质发电模式，所以发电结构相对简单，具有广阔的应用领域空间。

附图说明

图1是自发电旅行箱的整体结构图；

图2是压电发电装置剖视图，显示了压电发电装置的组成部件，以及各部件之间的连接；

图3是悬臂梁结构图；

图4是压电片的结构图；

附图中：1旅行箱箱体，2旅行箱箱轮，3拉杆，4电池盖，5压电片，6悬臂梁，7轴，8凸轮，9轴承，10轴承支座，11导线，12整流器，13蓄电池，14USB插口A、USB插口B，15压电发电结构，16压电发电装置

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明主要由旅行箱箱体1、旅行箱箱轮2、拉杆3、压电发电装置16等组成。

如图2所示，压电发电装置16位于旅行箱箱体1底部，由压电发电结构15、轴7、轴承9、轴承支座10、导线11、整流器12、蓄电13、USB插口14A、USB插口14B等组成。

压电发电结构由压电片5、悬臂梁6、凸轮8组成，凸轮8安装在轴7上，轴7旅行箱箱轮3连接，旅行箱箱轮3转动时，带动7及安装于轴7上的凸轮8转动，凸轮8的转动使悬臂梁6产生形变，从而使压电片5形变，两端产生电位差并产生电流，电流通过导线11先输入到整流器12，再由整流器12的电流输出端输出直流电，储存于蓄电池13中。通过导线11向外输出电流，为电子设备供电。悬臂梁5采用弹性模量较好的铝片或合金材料，并固定于旅行箱箱体1上。

如图3所示，压电片5固定于悬臂梁6根部，上下均有；

如图4所示，压电片5的结构为压电材料夹于上下两片金属片中。

本发明的使用工作原理如下：

如图1所示，打开旅行箱箱体1背部的电池盖4，将蓄电池13固定在旅行箱箱体1内，盖好电池盖4；抽出拉杆3，使旅行箱箱体1与地面成一角度，通过拉杆3拖动旅行箱在地面上滑动。

如图2所示，拖动旅行箱时，旅行箱箱轮2转动，带动轴7及安装于轴7上的凸轮8转动，凸轮8的转动使悬臂梁6产生形变，从而使压电片5形变，两端产生电位差并产生电流，电流通过导线11先输入到整流器12，再由整流器12的电流输出端输出直流电，储存于蓄电池13中。将电子设备数据线上的USB插入蓄电池USB插口14A内，或直接将电子设备数据线上的USB插入电池盖USB插口14B内，即可为电子设备充电。当不用旅行箱时，可推开旅行箱箱体1背部的电池盖，将蓄电池13取出，并通过USB插口14A，将蓄电池13接入外部电源，对蓄电池进行充电。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，凡对本发明采取等同替换或等效变换所获得的技术方案，都落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.基于压电材料的自发电旅行箱，其特征在于包括旅行箱箱体，旅行箱箱轮，拉杆，压电发电装置等；压电发电装置位于箱体底部，由压电发电结构、轴、轴承、轴承支座、整流器、蓄电池、导线组成；压电发电结构由凸轮、压电片、悬臂梁组成，悬臂梁采用弹性模量较好的铝片或合金材料并固定于箱体上，压电片固定于悬臂梁固定端，凸轮安装在轴上，轴与旅行箱箱轮连接，旅行箱箱轮转动时，带动轴及安装于轴上的凸轮转动，凸轮使悬臂梁产生形变，从而使压电片形变产生电量，并通过整流器处理后储存于蓄电池中。

2.根据权利要求1所述的基于压电材料的自发电旅行箱，其特征在于，压电发电结构至少一个，其结构相同，由悬臂梁、压电片、凸轮组成。

3.根据权利要求1所述的压电发电结构，其特征在于安装于轴上的凸轮可随旅行箱箱轮同时转动，凸轮使悬臂梁产生形变，悬臂梁固定端应力集中，应力最大，压电片放于悬臂梁固定端，压电片产生较大的形变产生电量，将机械能转化为电能。

4.根据权利要求1所述的基于压电材料的自发电旅行箱，其特征在于压电发电结构中压电片的压电材料可采用压电陶瓷或者压电复合材料或者压电高分子材料等。

5.根据权利要求1所述的基于压电材料的自发电旅行箱，其特征在于，整流器安装于旅行箱箱体内，利用导线一端与蓄电池相连接，另一端与压电片相连接，对压电发电结构产生的电能进行变换，对蓄电池的充电电压和电流进行控制。

6.根据权利要求1所述的基于压电材料的自发电旅行箱，其特征在于，蓄电池可安装于旅行箱箱体内，也可从旅行箱箱体内取出；蓄电池通过导线与整流器相连接，蓄电池配置有USB插口，通过USB插口为电子设备供电，也可通过USB插口对蓄电池充电。