CN109742972B - 一种压电陶瓷发电装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压电陶瓷发电技术领域，提供了一种压电陶瓷发电装置和方法。装置包括弹性压电陶瓷片、驱动机构和转换装置，具体的：当驱动机构受到外部作用力时，所述驱动机构将所述外部作用力传递到转换装置；当转换装置所受力度小于第一预设力度时，转换装置不动作或者在预设范围内形变；当转换装置所受力度大于所述第一预设力度时，转换装置快速动作，撞击弹性压电陶瓷片，弹性压电陶瓷片产生电能。本发明采用了具有第一态和第二态的转换装置，起到了对外部作用力设置驱动门槛的作用，相应的快速形变的速度也将会被转嫁给弹性压电陶瓷片，从而产生更大的发电量。

Description

一种压电陶瓷发电装置和方法

【技术领域】

本发明涉及压电陶瓷发电技术领域，特别是涉及一种压电陶瓷发电装置和方法。

【背景技术】

随着技术的发展，市面上出现了越来越多需要使用电池的电子产品。然而废旧电池会对环境造成严重的污染。因而，研发一种新型方式来取代电池已成为保护环境和人类生命健康的迫切需求。

压电陶瓷材料具有独特的压电效应，可将机械能转变为电能。在外界振动或者冲击的作用下，压电陶瓷产生变形，输出电荷量。在持续振动的工况条件下，压电陶瓷也将持续不断地输出电能。经过能量转换、整流、储能、供电等诸多环节，应用于生活的技术。

压电陶瓷在受到变形时，产生感应电压并对负载输出能量。其产生的电压或能能量受很多因素影响：比如压电陶瓷的大小、等效电容容量、变形程度、变形速度等。一般来说，单次变形所产生的能量都非常有限，因此，一般压电陶瓷发电都应用于震动能量收集，利用不断的震动来产生持续产生能量。专利CN202385033U公开了一种单晶片悬臂式压电振动发电机，其利用质心的重量，在震动环境中使得悬臂梁不断反复弯曲，进而使得悬臂梁的压电片不断产生能量。

但是，这一类技术无法在一些特定的场合使用：比如需要单次脉冲电能的场合。比如，一种自发电的遥控器或开关。在这一类应用中，希望通过用户按下开关或遥控器按钮的一瞬间的动作，触发弹性压电陶瓷片产生一个高能量的脉冲电能，然后供给后端的无线模块使用，发射无线信号，进而达到无线遥控的功能，可应用于自发电门铃、自发电遥控器、自发电开关等。

但是，如前所述，弹性压电陶瓷片的发电量受变形的速度影响，在给定压电片的等效电容、大小、变形程度的前提下，其发电量就很大程度上取决于变形的速度了。但是在实际使用场合中，如果用户直接按压弹性压电陶瓷片，其按压的速度是比较慢的，并且不同的用户操作时，其按压速度是不一样的，这样就会导致如果用户缓慢按压，那么其产生的电能是非常有限的。

鉴于此，解决上述问题，使得压电陶瓷的单次脉冲发电量不受用户操作的影响，稳定获得一个比较大的发电量是本发明专利要解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是现有技术中，如果用户直接按压弹性压电陶瓷片，其按压的速度是比较慢的，那么其产生的电能是非常有限的问题。

本发明进一步要解决的技术问题是不同的用户操作时，其按压速度是不一样的，这样会导致产生的电能存在较大的幅度波动。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种压电陶瓷发电装置，包含弹性压电陶瓷片、驱动机构和转换装置，具体的：

当驱动机构受到外部作用力时，所述驱动机构将所述外部作用力传递到转换装置；

当转换装置所受力度小于第一预设力度时，转换装置不动作或者在预设范围内形变；

当转换装置所受力度大于所述第一预设力度时，转换装置快速动作，撞击弹性压电陶瓷片，弹性压电陶瓷片产生电能；

其中，所述弹性压电陶瓷片具体包括至少一片压电陶瓷片和至少一片弹性基板构成。

其中，优选的，所述弹性基材为黄铜，弹片厚度不大于1mm。进一步，优选的，压电陶瓷厚度为不大于1mm。在本发明优选方案中，压电陶瓷片的电容不小于10nF。除此以外，还可以加入压电陶瓷片的D33不小于500x10-12C/N的参数限定。

在本发明中，为了实现压电陶瓷发电装置在每次发电后能够回复到初始状态，保证下一次工作过程的正常进行，通常在所述力度再次小于转换装置的第二预设力度时，所述转换装置恢复到初始状态，这样就能够保证配合所述转换装置在外部作用力下重复的进行弹性压电陶瓷片发电过程。在具体实现过程中，所述第二预设力度可以是和第一预设力度相同大小的，但是，通常情况下所述第二预设力度会比所述第一预设力度要偏大或者偏小一些。

在本发明中，所述转换装置包含受力区和运动部(例如：对于转换装置具体为锅仔片时，所述受力区通常为锅仔片的中心凸起位置，而运动部则是以所述凸起为中心的小部分在进入第二态时会发生形变的区域)，所述装换装置还包含第一态和第二态，具体的：

当转换装置的受力区所受作用力低于所述第一预设力度时，转换装置停留在第一态；

当所述受力区所受作用力高于第一预设力度时，转换装置的内部作用力迅速降低，并在来自驱动机构传递的外部作用力的驱动下，迅速脱离第一态进入快速动作的第二态，此时的快速是相对于现有技术中直接将外部作用力施加到弹性压电陶瓷片所得到的弹性压电陶瓷片的形变速度而言的。如图1所述，以弹片作为转换装置的具体实现方式为例，其中第一态为图1中实现所表现的弹片的状态，而第二态则是图1中由实线状态塌陷成虚线所示状态的过程；所述第一预设力度则表现为所述弹片脱离实线状态进入塌陷过程的临界点作用力。其中，以弹片作为转换装置时，所述内部作用力具体表现为所述弹片自发生成的对于其默认初始状态的一种维护力。

在本发明中，以弹片作为转换装置为例，所述第二态通常为非稳态；当去掉外部作用力时，转换装置在内部作用力的驱动下，自动脱离非稳态的第二态回到稳态的第一态。上述的非稳态尤其是指转换装置自身的特性，即无需外部器件辅助的情况下，完成自动脱离非稳态的第二态回到稳态的第一态。

其中，所述转换装置具体为弹片，所述弹片的弧顶直接或间接与所述驱动机构连接，当力度小于预设值时，弹片的弧顶不弯曲或者在预设范围内形变；当力度大于预设值时，弹片的弧顶迅速坍塌。最典型的可实现上述功能弹片可以是锅仔片。

如图2所示，本发明除了提出上述利用弹片来实现所述转换装置方式外，还提供了一种更为巧妙的转换装置实现方式，即利用磁力吸附的方式来实现。具体的，所述转换装置包含第一磁体组和第二磁体组，其中，所述第一磁体组和第二磁体组之间呈一一对应磁力吸附耦合结构，第一磁体组固定在所述压电陶瓷发电装置的壳体上，如图2中所示，可以采用一种带内挂臂的形式，万传完成所述第一磁体组的固定，也可以采用最简洁的柱状凹槽配合固定胶的方式来固定所述第一磁体组；所述第二磁体组设置所述驱动机构上，所述磁力吸附作用力与所述外部作用力方向相反，对于第二磁体组是方式更为丰富，由于驱动机构体积较小，即可以采用一体成型的方式实现第二磁体组在所述驱动机构上的设置，还可以采用附加安装固定的方式。其中，以磁力吸附耦合结构作为转换装置时，所述内部作用力具体表现为所述第一磁体组和第二磁体组之间的磁吸附力。

当转换装置经由所述驱动机构受到外部作用力，且外部作用力小于第一预设力度时，第一磁体组和第二磁体组之间互相吸附不分开；

当外部作用力大于第一预设力度时，第一磁体组和第二磁体组分离，磁力吸附作用力迅速降低；驱动机构沿着外部作用力方向迅速运动后，撞击弹性压电陶瓷片，产生电能。由于，为了达到较好的撞击效果，需要设置所述第一磁体和第二磁体在分离后抵达撞击状态时的间距，能够保证两者间仍然存在的磁吸附力足够小，因此，在这种情况下，在完成撞击后是无法凭借第一磁体和第二磁体自身的吸附力连通驱动机构吸附到初始状态。于是，为了能够让如图2所示的转换装置能够在外力作用撞击压电陶瓷后，回复到初始状态，通常还会在所述驱动机构上设置复位装置，使得外力去掉后，在复位机构的作用下，驱动转换装置复位。具体的，所述复位装置可以是如图2所示的设置在所述驱动机构和弹性压电陶瓷片之间的弹簧构成。

在本发明中还提供了一种进一步提升撞击力度的扩展方案，如图3所示，还包括蓄能装置，蓄能装置位于驱动机构上，具体的：

驱动机构在受到外部作用力时，在经由所述蓄能装置蓄能的同时，将外部作用力传递至转换装置；以图3为例，在按键被按下时候，标注有蓄能装置的弹簧在蓄能的同时，会将外力通过底部相连的驱动机构传递给转换装置，即图3中所示的磁力吸附结构。

当蓄能装置积蓄的作用力大于转换装置的第一预设力度时，蓄能装置释放积蓄的作用力，并配合外部作用力推动所述转换装置快速动作，在撞击弹性压电陶瓷片后发电。

为了提高驱动机构在撞击所述弹性压电陶瓷片过程中，弹性压电陶瓷片的使用寿命，优选的，所述驱动机构与弹性压电陶瓷片的撞击面侧还设置有缓冲层，所述缓冲层具体为柔性材料。

第二方面，本发明还提供了一种压电陶瓷发电装置，如图4所示，装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片和弹片，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间；

所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的一侧，所述弹片包括当弹片所受作用力低于第一预设力度时，弹片所停留的第一态(如图1中实线所示状态)；以及当弹片所受作用力高于第一预设力度时，弹片的弧顶迅速塌陷的第二态；塌陷后的弹片如图1中虚线所示状态。

所述上壳上设置有按压区(如图4所示)，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述弹片。此时，所述上壳上的按压区便为第一方面中驱动机构的具体表现。其中，按压区可以是和上壳同一种材料制作，并通过减薄或者下凹结构工艺加工后，使得相应区域便于将外部作用力传递给所述弹片。除此以外，本发明所提出的按压区还可以采用后续扩展方案中所提出的按键结构。

如图4所示的压电陶瓷发电装置为一种超薄的结构，然而，对于另外一些结构实现方式来说通常会设置一按键，如图6所示，所述装置还包括按键，所述按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，此时，所述按键便构成了第一方面中所描述的驱动机构，具体的：

所述按键杆用于顶触所述弹片或者弹性压电陶瓷片；如图6和图7所示，分别为所述按键杆顶触所述弹片和所述弹性压电陶瓷片的结构示意图，其中图6和图7的基本实现原理都是相同，差异点在于所述弹片是被设置在所述弹性压电陶瓷片的表面上，还是设置在所述下壳的表面上且位于所述弹性压电陶瓷片形变的区域位置下方。

所述按键帽裸露在所述上壳的按压区域，并通过所述上壳下表面顶住所述按键帽檐实现所述按键在壳体内的固定。

在本发明中，优选的，所述装置还包括弹簧，所述弹簧嵌套在所述按键杆外，一端与所述按键帽底部抵接，另一端与所述弹性压电陶瓷片或者所述弹片抵接。其中，弹簧的另一端具体是跟弹性压电陶瓷片抵接还是和弹片抵接，主要还是要看弹片的大小以及弹簧的抵接面大小关系，还有就是弹片是被设置在如图6所示的弹性压电陶瓷片上方还是被设置在如图7所示的弹性压电陶瓷片下方综合决定的，但是均属于本发明可实现方式之一。

在本发明中，存在一种可选的弹性压电陶瓷片结构实现方式，如图8所示，所述弹性压电陶瓷片具体包括上压电陶瓷片、下压电陶瓷片和基板，其中，所述上压电陶瓷片和下压电陶瓷片分别设置在所述基板上表面和下表面，所述基板被固定在所述下壳的基座上，如图4-图7所示。

为了缓解在引入按键后，由于按键杆直接撞击弹性压电陶瓷片或者因为按键杆撞击弹片后间接撞击弹性压电陶瓷片，造成的弹性压电陶瓷片局部受力过大影响使用寿命的问题，在本发明还提供了一种优选的实现方案，如图9所示，在所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的上表面时，所述装置还包括压板，则所述弹片与所述弹性压电陶瓷片上表面之间还设置有所述压板；其中，所述弹片被固定在所述压板上。

如图10所示，为本发明技术方案中，进一步考虑了不同用户在进行按压动作时，其力量大小、速度快慢会存在一定的差异情况，此时带来的发电效果存在不一致，尤其是，在用户按压速度较慢时，可能带来发电量不足的问题。因此，结合本发明还存在一种优选的该进方案，即引入蓄能装置。如图10所示，所述装置还包括按键、驱动件和蓄能装置，所述按键与所述驱动件通过蓄能装置耦合，所述驱动装置用于顶触所述弹片或者弹性压电陶瓷片。可以对比图9和图10，两者之间的按键存在一定的差异，在图9中，按键是直接用于抵触弹片的，而在图10中通过蓄能装置耦合后的驱动件来实现与弹片抵触。通常情况下，蓄能装置可以是弹簧、弹片或者其他可恢复形变的材料。在图10中，当用户按下按键过程中，外部作用力会先通过蓄能装置储能，而当储能能量达到弹片第一态切换第二态的临界点时，所述蓄能装置释放能量保证弹片在第二态获得足够的能量，从而最终保证撞击弹性压电陶瓷片时产生足够的电能。

第三方面，本发明还提供了一种压电陶瓷发电装置，如图11所示，所述装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片、过渡装置和弹片，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的第一基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间；

所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的上方，且被设置在第二基座台面上；其中，所述弹片与所述弹性压电陶瓷片之间设置有所述过渡装置，所述过渡装置的一端与所述弹片的下表面或者与所述弹性压电陶瓷片的上表面相差预设距离；所述预设距离根据弹片在收到外部作用力小于第一预设力度前发生形变大小而定；

所述弹片包括当弹片所受作用力低于第一预设力度时，弹片所停留的第一态；以及当弹片所受作用力高于第一预设力度时，弹片的弧顶迅速塌陷的第二态；

所述上壳上设置有按压区，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述弹片。

如图12所示，结合本发明实现方式还存在一种优选的结构，所述装置还包括按键，所述按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，具体的：

所述按键杆用于顶触所述弹片或者弹性压电陶瓷片；

所述按键帽裸露在所述上壳的按压区域，并通过所述上壳下表面顶住所述按键帽檐实现所述按键在壳体内的固定。

结合本发明还存在一种优选的实现方式，如图13所示，所述装置还包括弹簧，所述弹簧嵌套在所述按键杆外，一端与所述按键帽底部抵接，另一端与所述第二基座台面或者所述弹片抵接。

在本发明中，存在一种可选的弹性压电陶瓷片结构实现方式，如图8所示，所述弹性压电陶瓷片具体包括上压电陶瓷片、下压电陶瓷片和基板，其中，所述上压电陶瓷片和下压电陶瓷片分别设置在所述基板上表面和下表面，所述基板被固定在所述下壳的基座上。

如图14所示，为本发明技术方案中，进一步考虑了不同用户在进行按压动作时，其力量大小、速度快慢会存在一定的差异情况，此时带来的发电效果存在不一致，尤其是，在用户按压速度较慢时，可能带来发电量不足的问题。因此，结合本发明还存在一种优选的该进方案，即引入蓄能装置。如图14所示，所述装置还包括按键、驱动件和蓄能装置，所述按键与所述驱动件通过蓄能装置耦合，所述驱动装置用于顶触所述弹片。可以对比图13和图14，两者之间的按键存在一定的差异，在图13中，按键是直接用于抵触弹片的，而在图14中通过蓄能装置耦合后的驱动件来实现与弹片抵触。通常情况下，蓄能装置可以是弹簧、弹片或者其他可恢复形变的材料。在图14中，当用户按下按键过程中，外部作用力会先通过蓄能装置储能，而当储能能量达到弹片第一态切换第二态的临界点时，所述蓄能装置释放能量保证弹片在第二态获得足够的能量，从而最终保证撞击弹性压电陶瓷片时产生足够的电能。

第四方面，本发明还提供了一种压电陶瓷发电装置，如图15所示，所述装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片、驱动件、第一磁体组和第二磁体组，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的第一基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间；

所述第一磁体组固定在所述上壳上，并且与固定在驱动件上的第二磁体组相耦合，以便在所述驱动件处于初始状态时，由所述第一磁体组和第二磁体组之间的磁吸附力处于相对静止的第一态；其中，所述第一磁体组具体可以固定在所述上壳的下表面或者上表面，优选的则是如图15和14所示的上壳的下表面上。

所述驱动件还包括在所受作用力高于第一预设力度时，第一磁体组和第二磁体组迅速脱离开的第二态；

所述上壳上设置有按压区，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述驱动件。

在本发明中，对于所述第一磁体组和第二磁体组给与了至少以下几种组合实现方式：

所述第一磁体组为设置在所述上壳下表面中预设位置排列开的永磁体；所述第二磁体具体为设置在所述驱动件上表面的，对应于所述永磁体的导磁件；或者，

所述第一磁体组为设置在所述上壳下表面中预设位置排列开的导磁件；所述第二磁体具体为设置在所述驱动件上表面的，对应于所述导磁件的永磁体；或者，

所述第一磁体组为设置在所述上壳下表面中预设位置排列开的永磁体；所述第二磁体具体为设置在所述驱动件上表面的，对应于所述导磁件的永磁体；其中，第一磁体组和第二磁体组中，相向的永磁体的磁极相反。

可选的，如图16所示，所述装置还包括按键，具体的：

所述按键的底部与所述驱动件的上表面固定；

所述按键的上表面露在所述上壳的按压区域，并通过固定在所述上壳下表面的第一磁体组和设置在驱动件上的第二磁体组之间的磁吸附力，实现所述按键的初始状态的固定。

如图15和图16所示，所述装置还包括弹簧，则所述驱动件具体为中部设置有所述弹簧储纳槽，且设置有与所述第二磁体耦合的第一导磁体外环的结构；在所述驱动件与所述弹性压电陶瓷片撞击时，所述弹簧完全缩入所述储纳槽内。

如图17所示，结合本发明还配合所述按键，提供了一种蓄能结构，所述装置还包括按键，所述按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，其中，所述按键帽檐端部设置有至少两个倒扣，具体的：

所述按键杆或者驱动件底部用于顶触所述弹性压电陶瓷片；

所述驱动件上表面设置有用于通过所述按键杆的第一通孔，还设置有用于设置所述至少两个倒扣的辅助通孔；

所述按键帽檐的至少两个倒扣穿过所述辅助通孔后，由所述按键帽檐的侧臂和所述辅助通孔形成所述按键相对所述驱动件在径向上的活动区间；其中，由所述按键帽檐、按键杆和驱动件上表面形成的空间设置有蓄力弹簧。

第五方面，本发明还提供了一种基于压电陶瓷发电的结构，如图18所示，包含如第一方面、第二方面、第三方面或者第四方面所述的压电陶瓷发电装置，以及整流模块、储能装置和无线模块，具体的：

经由所述压电陶瓷发电装置所产生的能量，经过整流模块到达储能装置；

所述无线模块连接所述储能装置，用于在获得储能装置供电后，发送无线控制信号。

除此以外，在本实现方案中，还可以引入更为复杂的处理过程，因此，如图20所示，结构中还可以包括一控制装置，所述控制装置分别连接所述无线模块和储能装置，用以准备无线发射模块所需的数据和工作流程。

对于多按键的使用情况，还存在一种优选的实现方案，如图21所示，还包括至少一传感器(如图21所示，给与了包含三个按键和三个传感器的示意结构场景)，连接所述控制装置，用以检测一个或者多个按键被按下的动作，将检测数据传递给控制装置，以便所述控制装置确认被按下按键所对应的控制信号。

结合本发明实现方案，优选的，还可以包括电压转换模块，如图22所示，所述电压转换装置连接在所述储能装置和无线模块之间，用于将蓄能装置的电压转换为无线模模块所需要的电压。除此以外，在还存在控制装置，并且，所述无线模块是通过所述控制装置驱动时，如图23所示，所述电压转换装置还可以连接在所述储能装置和控制装置之间。

结合本发明实现方案，优选的，还可以包括一传动装置，将至少两个按键的动作都传递到同一个弹性压电陶瓷片。所述传动装置例如图27中所示的摇杆，可以将其中所示的三个按键的动作，通过所述摇杆等同的传递所述压电陶瓷发电装置中。

结合本发明实施例，优选的，包括至少两个压电陶瓷发电装置，以及配套数量的按键，具体的：

各压电陶瓷发电装置在相应按键的按压下发电，并通过所述无线模块发送与所述压电陶瓷发电装置相匹配的无线控制信号。

结合本发明实施例，优选的，还包括至少两个识别模块，如图23所示，所示识别模块连接在相应压电陶瓷发电装置和控制装置之间，用于将指定按键被按下的信息反馈给所述控制装置。

除此以外，在每一个压电陶瓷发电装置都配套有相应的整流模块和储能装置时，如图25所示，所述识别模块还可以连接在相应储能装置和控制装置之间，用于将指定按键被按下的信息反馈给所述控制装置。

第六方面，本发明还提供了一种压电陶瓷发电方法，包含：

逐渐增加力度，所述力度被施加到蓄能装置，蓄能装置逐渐积蓄作用力；

当所述作用力度超过预设限值时，触发转换装置动作，转换装置的运动部快速运动，撞击弹性压电陶瓷片发电；

所述弹性压电陶瓷片发电的电能提供给无线发射模块发送无线信号。

优选的，还包括传感器，则所述方法还包括：

在触发压电陶瓷发电的同时，还触发传感器，用以识别多个按键中具体被按下的按键。

优选的，还包括电能识别装置，则所述方法还包括：

在触发多个压电陶瓷发电装置中的一个或多个压电陶瓷发电装置时，通过电能识别装置，检测具体被触发的压电陶瓷发电装置。

结合本发明实施例，优选的，还包括电能识别装置，则所述方法还包括：

在触发多个压电陶瓷发电装置中的一个或多个压电陶瓷发电装置时，通过电能识别装置，检测是具体被触发的压电陶瓷发电装置。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

本发明采用了具有第一态和第二态的转换装置，起到了对外部作用力设置驱动门槛的作用，即当外部作用力小于第一预设力度时，转换装置处于相对静止或者较小形变的第一态；而当外部作用力超过所述第一预设力度时，便能引发所述转换装置的快速形变，相应的快速形变的速度也将会被转嫁给弹性压电陶瓷片，从而产生更大的发电量。

在本发明优选的方案中，还采用了蓄能装置，用以将现有技术中或快、或慢的外部作用力先进行储能，然后在释放储能的同时，保障转嫁给弹性压电陶瓷片的时候相差较少，从而提高了弹性压电陶瓷片发电的稳定性。

在本发明优选的方案中，基于可实现的弹片式的转换装置以外，还提供了一种基于磁吸附式的转换装置，步进提高了转换装置的使用寿命，并且，可以通过磁吸附力大小的调整，提供对应第一预设力度而言，型号更为丰富的转换装置。

【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，下面描述中的附图仅仅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它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种以弹片作为转换装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种利用磁力吸附的方式实现的转换装置结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种进一步提升撞击力度的扩展方案结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种压电陶瓷发电装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种弹性压电陶瓷发局部形状和结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种带按键的压电陶瓷发电装置结构示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种弹性压电陶瓷片布局结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种弹性压电陶瓷片结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种带压板的压电陶瓷发电装置结构示意图；

图10是本发明实施例提供的一种带蓄能装置的压电陶瓷发电装置结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种带过渡装置的压电陶瓷发电装置结构示意图；

图12是本发明实施例提供的一种带过渡装置和按键的压电陶瓷发电装置结构示意图

图13是本发明实施例提供的一种带回复装置的压电陶瓷发电装置结构示意图；

图14是本发明实施例提供的一种综合性压电陶瓷发电装置结构示意图；

图15是本发明实施例提供的一种以磁吸附式实现驱动机构的压电陶瓷发电装置结构示意图；

图16是本发明实施例提供的一种带按键的磁吸附式压电陶瓷发电装置结构示意图；

图17是本发明实施例提供的一种带蓄能装置的磁吸附式压电陶瓷发电装置结构示意图；

图18是本发明实施例提供的一种压电陶瓷发电的结构示意图；

图19是本发明实施例提供的一种压电陶瓷发电的结构的模块示意图；

图20是本发明实施例提供的一种带控制装置的压电陶瓷发电的结构示意图；

图21是本发明实施例提供的一种多按键的压电陶瓷发电的结构示意图；

图22是本发明实施例提供的一种带电压转换装置的压电陶瓷发电的结构示意图；

图23是本发明实施例提供的一种多压电陶瓷发电装置的结构示意图；

图24是本发明实施例提供的一种识别模块的结构示意图；

图25是本发明实施例提供的另一种多压电陶瓷发电的结构示意图；

图26是本发明实施例提供的一种多按键的压电陶瓷发电的结构爆炸图；

图27是本发明实施例提供的另一种多按键的压电陶瓷发电的结构爆炸图；

图28是本发明实施例提供的另一种多按键压电陶瓷发电的结构示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明实施例中使用的锅仔片(又俗称金属弹片或metal dome,snap dome)，采用超薄(0.05mm-1.5mm厚度)和超硬(一般硬度为HV480-550之间)的不锈钢材料制成)。主要应用于薄膜开关、微型开关、PCB板、印刷线路板、硬性板等产品中。具有接触平稳、导通性强、回弹稳定、手感俱佳的几大优点。

在本发明各实施例中为了提高弹性压电陶瓷片的发电效率和使用的稳定性，通常将弹性压电陶瓷片制作成包括上压电陶瓷片、下压电陶瓷片和基板的结构，其中，所述上压电陶瓷片和下压电陶瓷片分别设置在所述基板上表面和下表面，用于提高发电量，而所述基板的弹性特性则保证了整个弹性压电陶瓷片在收到外部撞击发电时候，能够为所述弹性压电陶瓷片提供足够的刚性。例如：上压电陶瓷片和下压电陶瓷片可采用高压电特性陶瓷材料制作，优选的，可以使用高压电常数d33大于800pc/N的压电陶瓷材料制作。除此以外，采用单层压电陶瓷片结构，或者采用上压电陶瓷片和下压电陶瓷片直接贴合方式实现的弹性压电陶瓷片结构，均属于本发明的保护范围内。

实施例1:

本发明实施例1提供了一种压电陶瓷发电装置，如图4所示，装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片和弹片，为了保证所述弹片的优良回弹特性，在本发明实施例中，所述弹片可以采用锅仔片来实现，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间。在本发明实施例中，基座通常布局在所述弹性压电陶瓷片基板的指定区域位置，优选的，采用三点式布局为优，因为基座的布局点位越少，能够允许弹性压电陶瓷片在相同作用力下的形变越大，也就能够带来更大的发电量。如图5所示，为几种典型的弹性压电陶瓷片形状和相应三点式基座布局方式示意图，包括方式一的圆形弹性压电陶瓷片、方式二的方形的弹性压电陶瓷片和方式三的三角形的弹性压电陶瓷片，具体采用哪种方式通常是根据外壳形状来设定。当然，对于本发明实施例来说，其他形式的基座，在同样起到弹性压电陶瓷片固定作用，以及提供弹性形变空间作用的，也属于本发明的保护范围内。

所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的一侧，所述弹片包括当弹片所受作用力低于第一预设力度时，弹片所停留的第一态(如图1中实线所示状态)；以及当弹片所受作用力高于第一预设力度时，弹片的弧顶迅速塌陷的第二态；塌陷后的弹片如图1中虚线所示状态。

本发明实施例正是利用了上述弹片所具有的第一预设力度前后的形变速度差异，完成了对应于第一预设力度的外界作用力的门限设定，保证了弹片在进入塌陷的第二态时，根据公式F＝m*a，保证其有足够的加速度；其中，F为作用力大小、m为弹片质量、a为加速度值。

所述上壳上设置有按压区，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述弹片。如图4所示，为本发明实施例提供的最为简约的按压区结构设计示意图，按压区可以是和上壳同一种材料制作(例如：聚酯、聚乙烯或聚丙烯等材料)，并通过减薄或者下凹结构工艺加工后，使得相应区域便于将外部作用力传递给所述弹片。除此以外，本发明所提出的按压区还可以采用后续扩展方案中所提出的按键结构。相对而言，按键结构可以通过按键杆，能够更有效的将外部作用力集中作用到弹片的受力区，从而形成更为有效的第二态(即更快速度、产生更多的发电)；两种差异的原理在于，若采用图4的结构，按压区作用在弹片的受力区的受力面通常会大于采用按键后由按键杆对受力区的受力面，因此，在如图4所示的按压区和如图6所示的按键受到相同外部作用力情况下，如图6所示的按键杆能够对弹片的受力区产生更大的压强，有利于弹片在第二态的表现。

如图6所示，本发明实施例所提出的按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，具体的：

所述按键杆用于顶触所述弹片或者弹性压电陶瓷片。如图6和图7所示，分别为所述按键杆顶触所述弹片和所述弹性压电陶瓷片的结构示意图，其中图6和图7的基本实现原理都是相同，差异点在于所述弹片是被设置在所述弹性压电陶瓷片的表面上，还是设置在所述下壳的表面上且位于所述弹性压电陶瓷片形变的区域位置下方。在具体实现方式中，图6和图7两种布局方式还是可以衍生出较大结构差异性，例如：对于图7的结构来说，便可以在弹性压电陶瓷片下方设置多个弹片，并通过一个按键按压弹性压电陶瓷片的方式，带动所述多个弹片从第一态转换为第二态；而在如图6所示的结构中，则无法实现上述一个按键带动多个弹片的方案(虽然，可以在一个按键中设置多个按键杆来完成，但是，考虑到弹片自身就需要占用一定面积，很难集中布局开，因此，对于按键杆的刚性和按键大小提出了较大要求，具体实现起来难度极大)。相对而言，如图7所示结构，在设置有多个弹片的情况下，能够获得更大的第一预设力度效果，也就能够产生更为可观的发电量。

所述按键帽裸露在所述上壳的按压区域(相比图4而言，此时的按压区域是一可容纳所述按键帽的通孔)，并通过所述上壳下表面顶住所述按键帽檐实现所述按键在壳体内的固定。

在本发明实施例中，无论是对应图6所示的弹片位于弹性压电陶瓷片上方的结构，还是类似图7所示的弹片位于弹性压电陶瓷片下方的结构，对于按键来说，若要更快速的回复到初始状态，尤其是按键处于初始状态时，按键杆与弹性压电陶瓷片或者弹片之间要求存在空隙时(通常是为了按键在受到外部作用力时，拥有一个大的初始加速度)，则必须有一外力将所述按键顶起。具体的，如图7和图8所示，所述装置还包括弹簧，所述弹簧嵌套在所述按键杆外，一端与所述按键帽底部抵接，另一端与所述弹性压电陶瓷片或者所述弹片抵接。其中，弹簧的另一端具体是跟弹性压电陶瓷片抵接还是和弹片抵接，主要还是要看弹片的大小以及弹簧的抵接面大小关系，还有就是弹片是被设置在如图6所示的弹性压电陶瓷片上方还是被设置在如图7所示的弹性压电陶瓷片下方综合决定的(例如弹片面积足够大，且弹片位于所述弹性压电陶瓷片上表面的情况下，所述弹簧的下端就与所述弹片的表面抵接)，但是均属于本发明可实现方式之一。

在本发明实施例中，为了缓解在引入按键后，由于按键杆直接撞击弹性压电陶瓷片或者因为按键杆撞击弹片后间接撞击弹性压电陶瓷片，造成的弹性压电陶瓷片局部受力过大影响使用寿命的问题，在本发明还提供了一种优选的实现方案，如图9所示，在所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的上表面时，所述装置还包括压板，则所述弹片与所述弹性压电陶瓷片上表面之间还设置有所述压板；其中，所述弹片被固定在所述压板上。通常情况下，所述压板与弹性压电陶瓷片是始终处于接触状态的，因此，优选的压板与弹性压电陶瓷片的弹性系数接近为优。所述压板能够保证按压面积比较大，力度分布均匀，不易压破弹性压电陶瓷片

实施例2:

实施例1中虽然利用例如弹片的快速形变特性，使得压电片能够快速形变，但是由于弹片在变形之前也会接触压电陶瓷，因此，其在越过临界点之前，用户施加的力也会作用在弹性压电陶瓷片上，此时弹性压电陶瓷片也会有一定的变形。这部分变形由于是用户缓慢按压的，因此其发电量很小，也就是这部分形变对发电量的贡献比较小。为了解决实施例1中存在的潜在不足，本发明实施例还提供了一种压电陶瓷发电装置，如图11所示，所述装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片、过渡装置和弹片，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的第一基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间；

所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的上方，且被设置在第二基座台面上；其中，所述弹片与所述弹性压电陶瓷片之间设置有所述过渡装置，所述过渡装置的一端与所述弹片的下表面或者与所述弹性压电陶瓷片的上表面相差预设距离；所述预设距离根据弹片在收到外部作用力小于第一预设力度前发生形变大小而定。在具体实现方式中，之所以有上述的不用，还是考虑到所压电陶瓷发电装置的使用方式，例如所述压电陶瓷发电装置被正向使用时候，所述过渡装置的一端与所述弹片的下表面相差预设距离；在所述压电陶瓷发电装置被倒着使用时候，所述过渡装置的一端与弹性压电陶瓷片的上表面相差预设距离；而当所述压电陶瓷发电装置被立着使用时候，所述预设距离会在电陶瓷片的上表面和弹片的下表面之间动态分配。

所述弹片包括当弹片所受作用力低于第一预设力度时，弹片所停留的第一态；以及当弹片所受作用力高于第一预设力度时，弹片的弧顶迅速塌陷的第二态；并通过所述过渡装置顶触弹性压电陶瓷片，并进一步带动弹性压电陶瓷片形变来完成发电。

所述上壳上设置有按压区，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述弹片。

与实施例1相同，本发明实施例所提供的对应图11的结构为精简、超薄型的压电陶瓷发电装置，但是，由于对上壳按压区材料和加工等要求，通常其除了美观以外，还会带来加工成本上的提高，因此，与实施例1类似，本发明实施例中同样提供了按键的可替代方案结构。

如图12所示，所述按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，具体的：

所述按键杆用于顶触所述弹片或者弹性压电陶瓷片；所述按键帽裸露在所述上壳的按压区域，并通过所述上壳下表面顶住所述按键帽檐实现所述按键在壳体内的固定。为了提高按键的回弹速度，以及类似实施例1中相应的理由，结合本发明还存在一种优选的实现方式，如图13所示，所述装置还包括弹簧，所述弹簧嵌套在所述按键杆外，一端与所述按键帽底部抵接，另一端与所述第二基座台面或者所述弹片抵接。如图13所示，所述第二基座台面可以是在固定好所述弹性压电陶瓷片和过渡装置后，再安装到第二基座上的；也可以是和第二基座做成一体，以锅盖的形式倒扣在下壳底板上，而所述第二基座台中间对应设置弹片和过渡装置区域设置有通孔，从而保证按键杆、弹片和过渡装置三者之间作用力的有效传递。

本发明实施例正是利用了设置过渡装置时，预留下的预设距离，保证了弹片在处于第一态时，所发生的微小形变不会作用到弹性压电陶瓷片自身，从而影响弹性压电陶瓷片在弹片进入第二态时正常的发电形变过程。相比较实施例1的方式而言，本发明实施例虽然在结构上更为复杂，但是，却将弹性压电陶瓷片的发电过程进行了极致的挖掘。

实施例3:

上述各实施例通过弹片(例如：常规的锅仔片)来具体作为“转换装置”实现的方案，虽然结构上简单，并且成本相对较低，但是类似锅仔片存在寿命问题，而且锅仔片本身比较薄，与其他部件的安装固定也是比较麻烦等问题的存在。本发明实施例提供了另一种基于不同实现形式的“转换装置”完成的方案，即利用磁铁的吸附性，来达到转换装置的作用。

如图15所示，本发明实施例所提出的装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片、驱动件、第一磁体组和第二磁体组，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的第一基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间；其中，固定方式可以是胶粘、可以利用第一基座的卡扣来卡住弹性压电陶瓷片的边缘(如图15所示)，还可以是采用螺丝固定等等。

所述第一磁体组固定在所述上壳上，并且与固定在驱动件上的第二磁体组相耦合，以便在所述驱动件处于初始状态时，由所述第一磁体组和第二磁体组之间的磁吸附力处于相对静止的第一态。如图17所示，提供了一种简易固定第一磁体组的方式，其中，第一磁体组为呈现为环形的单一磁体或者多个磁体构成，该单一磁体或者多个磁体嵌入在上壳背面设置的凹槽内，相应凹槽的至少一侧槽壁上还设置有卡扣，以便能够将倒嵌入所述凹槽内的单一磁体或者多个磁体固定住。如图15所示的结构，所述第二磁体可以是和所述驱动件做成一体成型的结构，例如：在所述第一磁体为永磁体的时候，所述驱动件可以采用导磁体一体成型；也可以是采用复合材料制作的驱动件，并在驱动件与所述第一磁体耦合的区域设置第二磁体。

所述驱动件还包括在所受作用力高于第一预设力度时，第一磁体组和第二磁体组迅速脱离开的第二态。此时的第一预设力度相比较实施例1中的第一预设力度，其含义发生的改变。本发明实施例中的所述第一预设力度表现为第一磁体组和第二磁体组从初始的磁吸附静止状态，到两者脱离开所需的临界作用力。

所述上壳上设置有按压区，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述驱动件。相应按压区的描述，可参考实施例1中相关内容，在此不再赘述。

在本发明实施例中，虽然在上面已经部分展开介绍了第一磁体组和第二磁体组的具体实现方式，但是并不算全面罗列出可实现形式，因此，对于所述第一磁体组和第二磁体组，系统的给与了至少以下几种组合实现方式：

所述第一磁体组为设置在所述上壳下表面中预设位置排列开的永磁体；所述第二磁体具体为设置在所述驱动件上表面的，对应于所述永磁体的导磁件；或者，

所述第一磁体组为设置在所述上壳下表面中预设位置排列开的导磁件；所述第二磁体具体为设置在所述驱动件上表面的，对应于所述导磁件的永磁体；或者，

所述第一磁体组为设置在所述上壳下表面中预设位置排列开的永磁体；所述第二磁体具体为设置在所述驱动件上表面的，对应于所述导磁件的永磁体；其中，第一磁体组和第二磁体组中，相向的永磁体的磁极相反。

可选的，如图16所示，所述装置还包括按键，具体的：

所述按键的底部与所述驱动件的上表面固定；

所述按键的上表面露在所述上壳的按压区域，并通过固定在所述上壳下表面的第一磁体组和设置在驱动件上的第二磁体组之间的磁吸附力，实现所述按键的初始状态的固定。在上述可选方式中，按键的设置可以基于美观考虑，也可以基于驱动件一体成型的成本考虑，在本发明实施例中更多的设置按键是处于接下来将会介绍的储能结构考虑而设计的。

如图15和图16所示，所述装置还包括弹簧，则所述驱动件具体为中部设置有所述弹簧储纳槽，且设置有与所述第二磁体耦合的第一导磁体外环的结构；在所述驱动件与所述弹性压电陶瓷片撞击时，所述弹簧完全缩入所述储纳槽内。对于超薄的设计来说，例如图15所示的结构，所示弹簧反而不一定是必要的，因为，在驱动件撞击完弹性压电陶瓷片之后，第一磁体和第二磁体分离开的距离还可以通过两者之间的磁吸附力，将所述驱动件吸附回初始位置。但是，对于类似图16所示的设置按键的，且将驱动件与弹性压电陶瓷片上表面设置相差距离较大时(通常是为了驱动件获得更大的加速度)，此时，仅凭借第一磁体和第二磁体之间的磁吸附力是无法将驱动件调整到初始位置，此时，就需要所述弹簧来完成相应的功能。

如图17所示，结合本发明还配合所述按键，提供了一种蓄能结构，所述按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，其中，所述按键帽檐端部设置有至少两个倒扣，具体的：

所述按键杆或者驱动件底部用于顶触所述弹性压电陶瓷片；以图17为例，其自身是属于将按键杆和设置在下壳底部的弹簧配合起来，完成按键回弹到初始位置作用；而撞击弹性压电陶瓷片的任务则交给了驱动件；然而，实际实现过程中，若将所述按键杆和相应弹簧设置在弹性压电陶瓷片的上表面，并且，在进入第二态后按键杆先于所述驱动件撞到弹性压电陶瓷片的上表面，则实现了上述按键杆用于顶触所述弹性压电陶瓷片的方案。

所述驱动件上表面设置有用于通过所述按键杆的第一通孔，还设置有用于设置所述至少两个倒扣的辅助通孔；

所述按键帽檐的至少两个倒扣穿过所述辅助通孔后，由所述按键帽檐的侧臂和所述辅助通孔形成所述按键相对所述驱动件在径向上的活动区间；其中，由所述按键帽檐、按键杆和驱动件上表面形成的空间设置有蓄力弹簧。

本发明实施例，相比较实施例1和实施例2而言，属于另一种转换装置实现方案，利用磁吸附结构替代了弹片结构，从使用寿命上来说有了极大的提高，并且，从结构的设计多元化来说也得到了提高，例如图16和图17来说，即可以采用驱动件来撞击弹性压电陶瓷片，还可以采用按键杆来撞击弹性压电陶瓷片，并且，对于第一预设力度的设定来说相比较实施例1而言更为灵活，设定的区间也更大。

实施例4:

本发明通过上述实施例1-实施例3阐述了诸多压电陶瓷发电装置后，本发明还通过本实施例阐述可基于上述各种压电陶瓷发电装置实现的结构，如图18和图19所示，除了包括上述各实施例中的一种或者多种压电陶瓷发电装置以外，还包括整流模块、储能装置和无线模块，具体的：

经由所述压电陶瓷发电装置所产生的能量，经过整流模块到达储能装置；

所述无线模块连接所述储能装置，用于在获得储能装置供电后，发送无线控制信号。

储能装置除此以外，在本实现方案中，还可以引入更为复杂的处理过程，因此，如图20所示，结构中还可以包括一控制装置，所述控制装置分别连接所述无线模块和储能装置，用以准备无线发射模块所需的数据和工作流程。

结合本发明实现方案，优选的，还可以包括电压转换模块，如图22所示，所述电压转换装置连接在所述储能装置和无线模块之间，用于将蓄能装置的电压转换为无线模模块所需要的电压。除此以外，在还存在控制装置，并且，所述无线模块是通过所述控制装置驱动时，如图23所示，所述电压转换装置还可以连接在所述储能装置和控制装置之间。

实施例5：

在实施例4中提供了一系列可行的基于上述实施例1-实施例3任一所述的压电陶瓷发电装置实现的结构后，本发明实施例进一步在实施例4的基础上提出一种多按键的结构，从而能够适用于更为复杂的控制环境。如图23所示。3个压电陶瓷发电装置中的任一个在被触发动作后，沿着对应的实线箭头所示路径，经过对应整流模块、储能装置和电源转换模块给后端负载供电。与此同时，被触发的压电陶瓷发电装置的感应电压还沿着虚线箭头到达对应的识别模块，对应的识别模块将检测到的相应压电陶瓷发电装置被触发发电的电压检测信号发送到控制装置。如图24所示，为本实用新型实施例提供的一种典型的识别模块电路结构图，其左端输入口连接图23中的压电陶瓷发电装置，其右端输出口连接图23中的控制装置。

在另外一种实施例中，具体控制过程如图25所示。在这种实施中，整流模块和储能装置的输出被复用到常规的控制装置的供电输入以及识别模块的采集电压输入，相对于图23中的识别模块直接和压电陶瓷发电装置相连而言，本实施例方案中，识别模块是与图23中的储能装置的输出端相连。如图25，任一压电陶瓷发电装置被触发后，其产生的感应电压到达对应的整流模块和储能装置，所述储能装置一方面输出电能到电源转换模块给后端负载供电，一方面输出检测电压给对应的识别模块，以便识别模块输出检测信号给控制装置，告诉控制装置具体被触发的压电陶瓷发电装置。对应的结构可以采用如图26所示的结构示意图。

实施例6：

在本发明实施例5所提出的多按键的场景，都是给与了多个压电陶瓷发电装置，以及配套整流模块和储能装置来实现的，其优势在于各按键可以相隔较远的距离来布局和实现，即可以适用于各种复杂按键情况，例如可以用于实现类似自发电电子琴类似需要多按键，且按键分布空间需求较大的场景。但是相对的结构复杂度和成本都会被提高。本发明正是考虑上述问题后，进一步基于特定的各按键之间布局空间较小的场景，此时，对于各按键来说，所述压电陶瓷发电装置便可以被复用，其结构图和功能模块图分别如图27和图28所示。

通过图27所示的摇杆能够将图中所述的三个按键与单一的压电陶瓷发电装置建立驱动耦合关系，即任意一个按键被按下的时候，都可以带动所述压电陶瓷发电装置完成发电。如图28所示，各按键的识别是通过对应设置的传感器来完成，从图27中表现来说，就是在个按键的活动区域位置设置有相对应的传感器(包括图中所示的传感器1、传感器2和传感器3)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述装置包括上壳、下壳、弹性压电陶瓷片、过渡装置和弹片，具体的：

所述弹性压电陶瓷片固定在所述下壳的第一基座上，其中，固定好所述弹性压电陶瓷片后，位于所述下壳底板和弹性压电陶瓷片之间的间隙，提供所述弹性压电陶瓷片发电动作空间；

所述弹片位于所述弹性压电陶瓷片的上方，且被设置在第二基座台面上；其中，所述弹片与所述弹性压电陶瓷片之间设置有所述过渡装置，所述过渡装置的一端与所述弹片的下表面或者与所述弹性压电陶瓷片的上表面相差预设距离；所述预设距离根据弹片在收到外部作用力小于第一预设力度前发生形变大小而定；

所述弹片包括当弹片所受作用力低于第一预设力度时，弹片所停留的第一态；以及当弹片所受作用力高于第一预设力度时，弹片的弧顶迅速塌陷的第二态；

所述上壳上设置有按压区，所述按压区用于获取外部作用力，并传递给所述弹片；

其中，设置过渡装置时，预留下的预设距离，保证了弹片在处于第一态时，所发生的微小形变不会作用到弹性压电陶瓷片自身，影响弹性压电陶瓷片在弹片进入第二态时正常的发电形变过程。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述装置还包括按键，所述按键包括按键帽、按键帽檐和按键杆，具体的：

所述按键杆用于顶触所述弹片或者弹性压电陶瓷片；

所述按键帽裸露在所述上壳的按压区域，并通过所述上壳下表面顶住所述按键帽檐实现所述按键在壳体内的固定。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述装置还包括按键、驱动件和蓄能装置，所述按键与所述驱动件通过蓄能装置耦合，所述驱动件 用于顶触所述弹片。

4.根据权利要求2所述的压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述装置还包括弹簧，所述弹簧嵌套在所述按键杆外，一端与所述按键帽底部抵接，另一端与所述第二基座台面或者所述弹片抵接。

5.根据权利要求1-3任一所述的压电陶瓷发电装置，其特征在于，所述弹性压电陶瓷片具体包括上压电陶瓷片、下压电陶瓷片和基板，其中，所述上压电陶瓷片和下压电陶瓷片分别设置在所述基板上表面和下表面，所述基板被固定在所述下壳的基座上。

6.一种基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，包含如权利要求1-5任一所述的压电陶瓷发电装置，以及整流模块、储能装置和无线模块，具体的：

经由所述压电陶瓷发电装置所产生的能量，经过整流模块到达储能装置；

所述无线模块连接所述储能装置，用于在获得储能装置供电后，发送无线控制信号。

7.根据权利要求6所述的基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，还包括一控制装置，所述控制装置分别连接所述无线模块和储能装置，用以准备无线发射模块所需的数据和工作流程。

8.根据权利要求6所述的基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，还包括电压转换模块，所述电压转换模块连接在所述储能装置和无线模块之间，用于将蓄能装置的电压转换为无线模块所需要的电压。

9.根据权利要求7所述的基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，还包括一传动装置，将至少两个按键的动作都传递到同一个弹性压电陶瓷片。

10.根据权利要求9所述的基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，还包括至少一传感器，连接所述控制装置，用以检测一个或者多个按键被按下的动作，将检测数据传递给控制装置，以便所述控制装置确认被按下按键所对应的控制信号。

11.根据权利要求6-8任一所述的基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，包括至少两个压电陶瓷发电装置，以及配套数量的按键，具体的：

各压电陶瓷发电装置在相应按键的按压下发电，并通过所述无线模块发送与所述压电陶瓷发电装置相匹配的无线控制信号。

12.根据权利要求11所述的基于压电陶瓷发电的结构，其特征在于，还包括至少两个识别模块，所示识别模块连接在相应压电陶瓷发电装置和控制装置之间，用于将指定按键被按下的信息反馈给所述控制装置。

13.一种压电陶瓷发电方法，其特征在于，应用在如权利要求1-5任一所述的压电陶瓷发电装置中，方法包含：

逐渐增加力度，所述力度被施加到蓄能装置，蓄能装置逐渐积蓄作用力；

当所述作用力度超过预设限值时，触发转换装置动作，转换装置的运动部快速运动，撞击弹性压电陶瓷片发电；

所述弹性压电陶瓷片发电的电能提供给无线发射模块发送无线信号。

14.根据权利要求13所述的压电陶瓷发电方法，其特征在于，还包括传感器，则所述方法还包括：

在触发压电陶瓷发电的同时，还触发传感器，用以识别多个按键中具体被按下的按键。

15.根据权利要求14所述的压电陶瓷发电方法，其特征在于，还包括传动装置，将至少两个按键的动作都传递到同一个压电陶瓷发电装置。

16.根据权利要求14所述的压电陶瓷发电方法，其特征在于，触发多个压电陶瓷发电装置中的一个或多个压电陶瓷发电装置时，通过所述传感器，检测具体被按下的按键。

17.根据权利要求14所述的压电陶瓷发电方法，其特征在于，还包括电能识别装置，则所述方法还包括：

在触发多个压电陶瓷发电装置中的一个或多个压电陶瓷发电装置时，通过电能识别装置，检测是具体被触发的压电陶瓷发电装置。

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