CN107395064A - 一种基于压电悬臂梁的能量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于压电悬臂梁的能量回收装置，包含截面呈“工”形的基座、一端固定在基座上且呈水平放置的压电材料、用于储存电能的超级电容；所述基座的上下两内侧设置有相对放置的电极槽，且每个所述电极槽的内部和外部均设置有平行放置的正电极片和负电极片；所述压电材料的上下两侧分别设置有头部伸入对应电极槽内的导电杆；所述导电杆的头部设置有至于正电极片和负电极片之间的导电片；所述超级电容的正极分别通过导线与两片正电极片连接，负极分别通过导线与两片负电极片连接；本发明不需要通过整流桥整流就能直接获得直流电，能有效减少压电材料发电后在转换、存储电能过程中的损耗，提高能量转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及能量回收领域，特指一种基于压电悬臂梁的能量回收装置。
背景技术
现有技术201220313428.8中公开了一种压电悬臂梁吸振器的能量回收装置,包括振源模块、吸振结构、压电材料、能量回收电路、能量存储模块；所述振源模块与吸振结构相连，吸振结构采用悬臂梁结构，可以接受振源的振动；压电材料附着在悬臂梁上，悬臂梁的振动使压电材料产生压电效应，从而产生电流；能量回收电路可以将产生的电流进行整流、滤波、稳压，使交流电变为直流电；能量存储模块对产生的电能进行采集储存，以备后用；现有技术虽然能通过振动回收能量，但将交流电变为直流电时需要通过整流、滤波、稳压等，这会损耗大部分电能，只有小部分电能被存储到了能量存储模块中，导致能量转化效率低。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于压电悬臂梁的能量回收装置，能有效减少压电材料发电后在转换、存储电能过程中的损耗，提高能量转化效率。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于压电悬臂梁的能量回收装置，包含截面呈“工”形的基座、一端固定在基座上且呈水平放置的压电材料、用于储存电能的超级电容；所述基座的上下两内侧设置有相对放置的电极槽，且每个所述电极槽的内部和外部均设置有平行放置的正电极片和负电极片；所述压电材料的上下两侧分别设置有头部伸入对应电极槽内的导电杆；所述导电杆的表面设置有绝缘材料，头部设置有至于正电极片和负电极片之间的导电片；所述超级电容的正极分别通过导线与两片正电极片连接，负极分别通过导线与两片负电极片连接。
优选的，所述压电材料设置有多个，且同一端均固定在基座上并呈水平均匀放置；所述多个压电材料依次通过导线串联，两根导电杆分别至于最上方压电材料的上表面和最下方压电材料的下表面。
优选的，所述相邻压电材料的间距大于压电材料上下振动的幅度。
优选的，其特征在于：所述压电材料远离基座的一端还设置有质量块。
优选的，所述压电材料为压电陶瓷或压电晶片。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置不需要通过整流桥整流就能直接获得直流电，能有效减少压电材料发电后在转换、存储电能过程中的损耗，提高能量转化效率。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置在正常状态时的结构示意图；
附图2为本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置在向上振动时的结构示意图；
附图3为本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置在向下振动时的结构示意图；
附图4为本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置另一种结构示意图。
其中：1、基座；11、电极槽；2、压电材料；3、导电杆；4、质量块；5、导电片；6、正电极片；7、负电极片；8、超级电容；9、导线。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
附图1-3为本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置，包含截面呈“工”形的基座1、一端固定在基座1上且呈水平放置的压电材料2、用于储存电能的超级电容8；所述基座1的上下两内侧设置有相对放置的电极槽11，且每个所述电极槽11的内部和外部均设置有平行放置的正电极片6和负电极片7；所述压电材料2的上下两侧分别设置有头部伸入对应电极槽11内的导电杆3；所述导电杆3的表面设置有绝缘材料，头部设置有至于正电极片6和负电极片7之间的导电片5；所述超级电容8的正极分别通过导线9与两片正电极片6连接，负极分别通过导线9与两片负电极片7连接；所述压电材料2远离基座1的一端还设置有质量块4，用于增加压电材料2上下振动的幅度，从而增加压电材料2的形变，使得压电材料2产生更多的电能；所述压电材料2为压电陶瓷或压电晶片。
实施例二
附图4为本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置，包含截面呈“工”形的基座1、多个同一端固定在基座1上且呈水平放置的压电材料2、用于储存电能的超级电容8；所述基座1的上下两内侧设置有相对放置的电极槽11，且每个所述电极槽11的内部和外部均设置有平行放置的正电极片6和负电极片7；所述多个压电材料2依次通过导线9串联，且多个压电材料2中最上方压电材料2的上表面和最下方压电材料2的下表面分别设置有头部伸入对应电极槽11内的导电杆3；所述导电杆3的表面设置有绝缘材料，头部设置有至于正电极片6和负电极片7之间的导电片5；所述超级电容8的正极分别通过导线9与两片正电极片6连接，负极分别通过导线9与两片负电极片7连接，通过设置多个压电材料2可以产生更多的电能；所述相邻压电材料2的间距大于压电材料2上下振动的幅度，避免相邻压电材料2发生碰撞导致压电材料2顺坏，提高使用寿命；每个所述压电材料2远离基座1的一端还设置有质量块4，用于增加压电材料2上下振动的幅度，从而增加压电材料2的形变，使得压电材料2产生更多的电能；所述压电材料2为压电陶瓷或压电晶片；所述导电杆3、导电片5、正电极片6、负电极片7以及导线9均采用铜制成，导电率高，损耗少。
使用时：当压电材料2向上振动时，压电材料2发生形变向上弯曲，此时，压电材料2的上方带正电，下方带负电；并且压电材料2同时带动两根导电杆3向上运动，使得上侧电极槽11内的导电片5与正电极片6接触，下侧电极槽11内的导电片5与负电极片7接触，给电容充电；当压电材料2向下振动时，压电材料2发生形变向下弯曲，此时，压电材料2的下方带正电，上方带负电；并且压电材料2同时带动两根导电杆3向下运动，使得上侧电极槽11内的导电片5与负电极片7接触，下侧电极槽11内的导电片5与正电极片6接触，给电容充电，自动实现了整流。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置不需要通过整流桥整流就能直接获得直流电，能有效减少压电材料发电后在转换、存储电能过程中的损耗，提高能量转化效率。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于压电悬臂梁的能量回收装置，其特征在于：包含截面呈“工”形的基座、一端固定在基座上且呈水平放置的压电材料、用于储存电能的超级电容；所述基座的上下两内侧设置有相对放置的电极槽，且每个所述电极槽的内部和外部均设置有平行放置的正电极片和负电极片；所述压电材料的上下两侧分别设置有头部伸入对应电极槽内的导电杆；所述导电杆的表面设置有绝缘材料，头部设置有至于正电极片和负电极片之间的导电片；所述超级电容的正极分别通过导线与两片正电极片连接，负极分别通过导线与两片负电极片连接。
2.根据权利要求1所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置，其特征在于：所述压电材料设置有多个，且同一端均固定在基座上并呈水平均匀放置；所述多个压电材料依次通过导线串联，两根导电杆分别至于最上方压电材料的上表面和最下方压电材料的下表面。
3.根据权利要求2所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置，其特征在于：所述相邻压电材料的间距大于压电材料上下振动的幅度。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置，其特征在于：所述压电材料远离基座的一端还设置有质量块。
5.根据权利要求4所述的基于压电悬臂梁的能量回收装置，其特征在于：所述压电材料为压电陶瓷或压电晶片。
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