CN106160567A - 一种压电式发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用压电效应来将机械能转换为电能，从而进行发电的压电式发电装置，包括挤压体（1）、椎体（2）、压电单元（3）；至少设置有两个挤压体分别连接在椎体的上、下两端，挤压体有凸出面（1a）横向凸出于椎体，相邻的两个挤压体的凸出面（1a）相互面向对齐；挤压体与挤压体的凸出面之间填充有压电单元，椎体设置为可弯曲；压电单元的电极与电路连接。椎体受力后发生弯曲形变，使挤压体之间的距离关系发生改变，从而使挤压体对压电单元产生一个挤压的力，压电单元将挤压体对其施加的挤压力转换为电能。而且这样的压电式发电装置结构相对简单；由于挤压体直接对压电单元进行挤压，所以更加高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用压电效应来将机械能转换为电能，从而进行发电的压电式发电装置。
背景技术
对某些电介质施加机械力而引起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。压电式发电装置就是利用这种压电效应，将机械能转换为电能的装置。
日常生活中经常会接触到弯曲形变现象，例如风使树木和旗杆弯曲、人的手臂使弹簧棒弯曲等；如果能够提供一种可以将使物体弯曲的外力转换为电能的发电装置，就能够增加能源的收集方式及渠道。目前的压电式发电装置大都是悬臂梁式、旋转式、震动式的，这些压电式发电装置不仅不能很好地、具有针对性地将弯曲应力或外力转换为电能，而且结构复杂、效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以将使物体弯曲的外力转换为电能的、结构简单的、高效的压电式发电装置。
为解决上述技术问题，本发明一种压电式发电装置包括挤压体、椎体、压电单元；至少设置有两个挤压体分别连接在椎体的上、下两端，挤压体有凸出面横向凸出于椎体，相邻的两个挤压体的凸出面相互面向对齐；挤压体与挤压体的凸出面之间填充有压电单元，椎体设置为可弯曲；压电单元的电极与电路连接。
这样的好处是，通过对挤压体施加一个使压电式发电装置弯曲的力，椎体受力后发生弯曲形变，使挤压体之间的距离关系发生改变，从而使挤压体对压电单元产生一个挤压的力，压电单元将挤压体对其施加的挤压力转换为电能。这样，本发明的一种压电式发电装置不仅可以将使物体弯曲的外力转换为电能，而且结构相对简单；由于挤压体直接对压电单元进行挤压，所以更加高效。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，椎体的横截面为圆形。作为更进一步改进，挤压体为圆柱形，挤压体的横截面大于椎体的横截面，挤压体的圆心与椎体的横截面的圆心对齐。这样可以使椎体可以朝任何方向弯曲；发电效果更好。
作为本发明一种压电式发电装置的一种改进，压电单元的横截面为圆环形。这样不仅使椎体、挤压体、压电单元的结构更加紧密，而且更加美观。
作为本发明一种压电式发电装置的另一种改进，压电单元为围绕椎体的N块压电单元，其中N为大于或等于2的自然数。这样不仅使压电单元不易压碎，而且当一块压电单元损坏时其它的压电单元依然能够工作。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，该压电式发电装置还包括外壳，外壳采用易变形的软性材料制成。这样不仅更加美观，而且可以对压电式发电装置起到保护作用。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，该压电式发电装置由多段压电单元及多个挤压体组成，其中挤压体与压电单元相间排列。这样可以增加压电式发电装置的发电量。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，压电单元的上下两端分别与挤压体固定连接。这样，对压电单元的挤压或拉伸均可进行发电。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，该压电式发电装置还包括储电单元，用于存储压电式发电装置所产生的电能。这样可以增加压电式发电装置的功能。
附图说明
图1是本发明一种压电式发电装置的结构示意图。
图2是本发明一种压单式发电装置的具有多段压电单元及多个挤压体的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示本发明一种压电式发电装置的结构示意图，包括挤压体1、椎体2、压电单元3；至少设置有两个挤压体1分别连接在椎体2的上、下两端，挤压体1有凸出面1a横向凸出于椎体2，相邻的两个挤压体1的凸出面1a相互面向对齐；挤压体1与挤压体1的凸出面1a之间填充有压电单元3，椎体2设置为可弯曲；压电单元3的电极与电路连接。
挤压体1可以采用硬性材料制成，例如金属、硬性塑料等；当然，也可以采用其它的材料，例如具有弹性的软性材料制成，以防止较高的硬度对压电单元3造成伤害，但弹性材料会吸收部分挤压力，所以不是优选。压电单元3采用压电材料，可以采用无机压电材料或有机压电材料，无机压电材料可以采用具有压电性的压电晶体或压电陶瓷，其中优选压电陶瓷；压电单元3的电极与电路连接。椎体2可以采用弹性较好的金属材料制成，例如弹簧钢、铍青铜等；也可以是金属软管、球形链条等装置。椎体2可以大体呈直线形。压电单元3的形状可以与相邻的两个挤压体1的凸出面1a之间的空间相适应。电路还可以设置有整流单元、稳压单元。
可以将挤压体1与功率装置连接，从而驱使压电式发电装置进行发电。功率装置是向压电式发电装置施加外力的装置；功率装置可以是迎风面装置，压电式发电装置的一个挤压体1与迎风面装置连接，另一个挤压体1与地面、支架、基座等固定装置连接，通过风力进行发电；也可以是其它的可以施加使物体弯曲的外力的装置。当然，也可以利用人的手臂，通过对压电式发电装置实施如同对弹簧棒的操作，便可以进行发电。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，椎体2的横截面为圆形。可以采用球形链条、圆形金属软管等装置；也可以采用圆柱体的金属或合金材料作为椎体2。
作为更进一步改进，挤压体1为圆柱形，挤压体1的横截面大于椎体2的横截面，挤压体1的圆心与椎体2的横截面的圆心对齐。可以使椎体2与挤压体1的组合的侧视图大体呈汉字“工”字形。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，压电单元3的横截面为圆环形。可以是整块圆环体，也可以是多块压电单元3组成的圆环体。压电单元3还可以为围绕椎体2的N块压电单元3，其中N为大于或等于2的自然数。N块压电单元3可以分别与电路进行连接。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，该压电式发电装置还包括外壳，外壳采用易变形的软性材料制成。可以采用橡胶、软性塑料等软性材料。外壳可以采用密封性外壳，使外壳具有防水防尘的功能；当然，也可以采用非密封性的防冲击外壳。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，如图2所示本发明一种压单式发电装置的具有多段压电单元及多个挤压体的结构示意图，该压电式发电装置由多段压电单元3及多个挤压体1组成，其中挤压体1与压电单元3相间排列。可以采用同一段椎体2，挤压体1、压电单元3相间整齐排列在椎体2；也可以采用多段椎体2，多段椎体2分别设置在各组相邻的挤压体1之间。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，该压电式发电装置还包括储电单元，用于存储压电式发电装置所产生的电能。储电单元可以采用充电电池、超级电容等装置。还可以设置有整流单元、稳压单元；压电单元3产生交流电形式的电能，交流电经整流单元转换为直流电，直流电经稳压单元滤波并稳定后在储电单元中储存。
作为本发明一种压电式发电装置的进一步改进，压电单元3的上下两端分别与挤压体1固定连接。压电单元3可以与挤压体1粘合；当然，压电单元3和挤压体1也可以是分离的。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围；依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种压电式发电装置，其特征在于：该压电式发电装置包括挤压体（1）、椎体（2）、压电单元（3）；至少设置有两个所述挤压体（1）分别连接在所述椎体（2）的上、下两端，所述挤压体（1）有凸出面（1a）横向凸出于所述椎体（2），相邻的两个挤压体（1）的凸出面（1a）相互面向对齐；所述挤压体（1）与挤压体（1）的凸出面（1a）之间填充有压电单元（3），所述椎体（2）设置为可弯曲；所述的压电单元（3）的电极与电路连接。
2.根据权利要求1所述的压电式发电装置，其特征在于：所述的椎体（2）的横截面为圆形。
3.根据权利要求2所述的压电式发电装置，其特征在于：所述的挤压体（1）为圆柱形，所述挤压体（1）的横截面大于所述椎体（2）的横截面，所述挤压体（1）的圆心与所述椎体（2）的横截面的圆心对齐。
4.根据权利要求3所述的压电式发电装置，其特征在于：所述的压电单元（3）的横截面为圆环形。
5.根据权利要求3所述的压电式发电装置，其特征在于：所述的压电单元（3）为围绕所述椎体（2）的N块压电单元（3），其中N为大于或等于2的自然数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的压电式发电装置，其特征在于：该压电式发电装置还包括外壳，所述外壳采用易变形的软性材料制成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的压电式发电装置，其特征在于：该压电式发电装置由多段压电单元（3）及多个挤压体（1）组成，其中挤压体（1）与压电单元（3）相间排列。
8.根据权利要求7所述的压电式发电装置，其特征在于：该压电式发电装置还包括外壳，所述外壳采用易变形的软性材料制成。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的压电式发电装置，其特征在于：该压电式发电装置还包括储电单元，用于存储所述压电式发电装置所产生的电能。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的压电式发电装置，其特征在于：所述的压电单元（3）的上下两端分别与所述的挤压体（1）固定连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510193174.9A CN106160567A (zh) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | 一种压电式发电装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201510193174.9A CN106160567A (zh) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | 一种压电式发电装置 |
Publications (1)
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| CN106160567A true CN106160567A (zh) | 2016-11-23 |
Family
ID=58058679
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| CN201510193174.9A Pending CN106160567A (zh) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | 一种压电式发电装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN106160567A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108448931A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-24 | 西南交通大学 | 一种压电圆环式旋转能量收集装置 |
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2015
- 2015-04-22 CN CN201510193174.9A patent/CN106160567A/zh active Pending
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| CN108448931A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-08-24 | 西南交通大学 | 一种压电圆环式旋转能量收集装置 |
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
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