CN109039154A - 一种压电式拉环 - Google Patents

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唐若晗
邓述珍
梁美
贺奔
贺昕兴
陈希杰
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    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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Abstract

本发明公开了一种压电式拉环，包括环型的壳体，还包括按动块和压电装置，所述按动块和压电装置均装设于壳体上，所述按动块能沿壳体的侧边内壁往复移动，所述压电装置位于按动块与壳体的底边内壁之间，所述压电装置受按动块的下压力而形变，从而产生电能。本发明的压电式拉环具有结构简单、不占额外空间、储能效果好和绿色环保等优点。

Description

一种压电式拉环
技术领域
本发明涉及一种公共交通的部件，尤其涉及一种压电式拉环。
背景技术
随着科学技术的发展，在人们的生活中，手机、电脑等电子产品已成为必需品，而能够随时随地给电子产品充电也成了迫切的需要。尽管很多高铁站、火车站等定点区域已经安装了充电装置，但是对于短途出行而言，还是有着空白地带的，其中一个就是公共交通。随着人口剧增，城市化进程加快，堵车、限行让私家车“寸步难行”，越来越多的人选择搭乘公共交通出行，花在公共交通上的时间也越来越多，相应地，在公共交通上能够充电成为了人们的需求。而在现有的公共交通上提供电源较为困难，若在公共交通设施上设置单独的蓄电池类充电装置，公共交通可能需要中途停车进行更换电池，从而浪费大量时间与人力；若设置发电设备，则成本太高，还要占用额外的空间，显然得不偿失。
发明内容
本发明所要解决的问题是，针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、不占额外空间、储能效果好和绿色环保的压电式拉环。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种压电式拉环，包括环型的壳体，还包括按动块和压电装置，所述按动块和压电装置均装设于壳体上，所述按动块能沿壳体的侧边内壁往复移动，所述压电装置位于按动块与壳体的底边内壁之间，所述压电装置受按动块的下压力而形变，从而产生电能。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述压电装置包括不少于一个的压电振子，所述压电振子的一端固定连接于壳体的侧边内壁上，另一端悬空。
所述按动块按压所述压电振子的悬空的端部。
所述压电振子包括上压电陶瓷片、下压电陶瓷片和金属片，所述金属片夹设于上压电陶瓷片和下压电陶瓷片之间，所述上压电陶瓷片和下压电陶瓷片上均设有电极。
所述压电装置还包括储能电路，所述储能电路与压电振子相连，用于储存压电振子产生的电能。
所述储能电路包括整流电桥、滤波电容和电池，所述整流电桥上相对的两端分别与压电振子上的两个电极相接，所述整流电桥上的另外两端与所述滤波电容并联于电池两端。
所述压电振子为多个，多个所述压电振子并联。
所述壳体的两侧边内壁上均设有滑槽，所述按动块于与壳体相接的两端设有与滑槽配合的滑足。
所述壳体包括上壳和下壳，所述下壳的顶端能嵌入上壳中，所述上壳和下壳的交叠部分均设置有用于紧固件紧固的孔。
所述滑槽设置于所述下壳的两侧边的内壁上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的压电式拉环，拉环壳体的手握部分设置有按动块，按动块下方设有压电装置，当乘客握住拉环时，其手上的握力使按动块下移并按压压电装置，使压电装置产生形变，从而产生电能；而当没有乘客使用拉环时，按动块也会由自重和公交的颠簸向下压动使压电装置产生电能。这种用握紧拉环的握力产生电能的方式，在不消耗其他能源的情况下产生电能，不仅绿色环保，还将原本无法再利用的能量转化为有用能量，实现了资源再利用，并且产生电能的装置利用了公共交通上已有的拉环装置，不会占用额外的空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的压电式拉环的结构示意图；
图2是本发明的压电式拉环中压电振子的结构示意图；
图3是本发明的压电式拉环中压电装置的电路示意图；
图4是本发明的压电式拉环中压电振子数目、频率与负载的关系图；
图5是本发明的压电式拉环中下壳与按动块的装配示意图。
图例说明：1、壳体；11、上壳；12、下壳；121、滑槽；2、按动块；21、滑足；3、压电装置；31、压电振子；311、上压电陶瓷片；312、下压电陶瓷片；313、金属片；32、储能电路。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
实施例：
如图1所示，本实施例的压电式拉环，包括环型的壳体1，还包括按动块2和压电装置3，按动块2和压电装置3均装设于壳体1上，按动块2能沿壳体1的侧边内壁往复移动，压电装置3位于按动块2与壳体1的底边内壁之间，压电装置3受按动块2的下压力而形变，从而产生电能。乘客握住拉环时，其手上的握力使按动块2下移并按压压电装置3，使压电装置3产生形变，从而产生电能；而当没有乘客使用拉环时，按动块2也会由自重和公交的颠簸向下压动使压电装置3产生电能。这种用握紧拉环的握力产生电能的方式，在不消耗其他能源的情况下产生电能，不仅绿色环保，还将原本无法再利用的能量转化为有用能量，实现了资源再利用，并且产生电能的装置利用了公共交通上已有的拉环装置，不会占用额外的空间。本实施例的压电式拉环产生的电能可用于对乘客携带的电子产品充电，使公共交通更加便利。
本实施例中，如图2所示，压电装置3包括不少于一个的压电振子31，压电振子31的一端固定连接于壳体1的侧边内壁上，另一端悬空，由材料力学可知，这种悬臂梁式的固定方式在悬空端受到力时产生的形变最大，因此采用这种固定方式的压电振子31产生的电能也将最多；压电振子31包括上压电陶瓷片311、下压电陶瓷片312和金属片313，金属片313夹设于上压电陶瓷片311和下压电陶瓷片312之间，上压电陶瓷片311和下压电陶瓷片312上均设有电极。
本实施例中，按动块2呈直角三角形，其长直角边与壳体1的底边相平行，短直角边和其所对顶点均与壳体1内壁滑动连接，并用斜边与压电振子31的悬空端部接触，让压电振子31所受的外力作用于端点处，在施加较小的力时也能产生较大的形变，在其他实施例中，按动块2形状也可以为下凸圆弧形等其他可以起到相应作用的形状，在此不做具体限定。
本实施例中，如图3所示，压电装置3还包括与压电振子31相连的储能电路32，储能电路32包括整流电桥、滤波电容和电池，整流电桥上相对的两端分别与压电振子31上的两个电极相接，整流电桥上的另外两端与滤波电容并联于电池两端，储能电路32将装设于按动块2下方的压电振子31产生的电能转换为直流电存储于电池中，以供其他电子元件使用。
由于压电陶瓷的生产工艺限制，其常见厚度0.5mm-2mm，厚度一般不超过10mm，太薄和太厚都生产成本都将上升，并且材料稳定性变差，因此本实施例中，压电装置3的压电振子31设为五个，五个压电振子31并联，每个压电振子31的厚度设为4mm。如图4所示，多个压电振子31并联后，相比于在单个压电振子31上施加多倍力的情况，其有效电流与频率的关系图像斜率有着明显的提高，因此，并联设置的压电振子31不仅保证了低成本和高稳定性，还提高了转换性能。
本实施例中，壳体1包括上壳11和凵字型的下壳12，下壳12的两端头能嵌入上壳11中，上壳11和下壳12的交叠部分均设置有用于紧固件紧固的孔，当装配时，将下壳12的两端头嵌入上壳11，并用紧固件穿过交叠部分的孔进行紧固，使上壳11和下壳12固定连接；如图5所示，下壳12的两侧边的内壁上均设有滑槽121，按动块2于与壳体1相接的两端设有与滑槽121配合的滑足21，按动块2通过滑足21滑动于滑槽121之中。壳体1设置成此种拆分式结构，使按动块2的安装更加方便，并且使后期对压电振子31的更换与检修更加方便。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种压电式拉环，包括环型的壳体(1)，其特征在于：还包括按动块(2)和压电装置(3)，所述按动块(2)和压电装置(3)均装设于壳体(1)上，所述按动块(2)能沿壳体(1)的侧边内壁往复移动，所述压电装置(3)位于按动块(2)与壳体(1)的底边内壁之间，所述压电装置(3)受按动块(2)的下压力而形变，从而产生电能。
2.根据权利要求1所述的压电式拉环，其特征在于：所述压电装置(3)包括不少于一个的压电振子(31)，所述压电振子(31)的一端固定连接于壳体(1)的侧边内壁上，另一端悬空。
3.根据权利要求2所述的压电式拉环，其特征在于：所述按动块(2)按压所述压电振子(31)的悬空的端部。
4.根据权利要求2所述的压电式拉环，其特征在于：所述压电振子(31)包括上压电陶瓷片(311)、下压电陶瓷片(312)和金属片(313)，所述金属片(313)夹设于上压电陶瓷片(311)和下压电陶瓷片(312)之间，所述上压电陶瓷片(311)和下压电陶瓷片(312)上均设有电极。
5.根据权利要求4所述的压电式拉环，其特征在于：所述压电装置(3)还包括储能电路(32)，所述储能电路(32)与压电振子(31)相连，用于储存压电振子(31)产生的电能。
6.根据权利要求5所述的压电式拉环，其特征在于：所述储能电路(32)包括整流电桥、滤波电容和电池，所述整流电桥上相对的两端分别与压电振子(31)上的两个电极相接，所述整流电桥上的另外两端与所述滤波电容并联于电池两端。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的压电式拉环，其特征在于：所述压电振子(31)为多个，多个所述压电振子(31)并联。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的压电式拉环，其特征在于：所述壳体(1)的两侧边内壁上均设有滑槽(121)，所述按动块(2)于与壳体(1)相接的两端设有与滑槽(121)配合的滑足(21)。
9.根据权利要求8所述的压电式拉环，其特征在于：所述壳体(1)包括上壳(11)和下壳(12)，所述下壳(12)的顶端能嵌入上壳(11)中，所述上壳(11)和下壳(12)的交叠部分均设置有用于紧固件紧固的孔。
10.根据权利要求9所述的压电式拉环，其特征在于：所述滑槽(121)设置于所述下壳(12)的两侧边的内壁上。
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