CN201563114U - 一种压电陶瓷按键及其组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压电陶瓷按键，该按键包括压电陶瓷片以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层，所述压电陶瓷片上下表面具有电极以及与电极相连的输出电路，所述输出电路从绝缘层穿出。该按键及其组件采用压电陶瓷材料做成，压电陶瓷表面包裹一层绝缘材料，工作时通过外力按压按键使其产生电能，该电能通过连接按键上的输出电路传输至电能储存转换装置，经该装置转换后传输至产品上的电池，储存于其中，或是直接供应给耗能设备，如显示屏等。

Description

一种压电陶瓷按键及其组件

技术领域

本实用新型涉及一种压电陶瓷按键及其组件。

背景技术

目前，市面上的电子产品的按键多采用塑胶类或者金属类材料制得，多为压力式结构，其为电子产品的命令、功能输入部分，功能单一。

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，是一种具有压电效应的材料。所谓压电效应是指某些介质在受到外力作用时，哪怕这种外力像声波振动那样微小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，其电荷密度与外力成正比，遵循公式：δ＝d T(式中δ为面电荷密度，d为压电应变常数，T为伸缩应力)，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械形变，称逆压电效应。压电材料具有的正压电效应可使其作为能量收集的媒介，利用压电材料收集环境中的能量，将其转化成电能可替代电池为微电子产品供电。压电材料的这种自供电能力已成为新兴的研究方向，引起了人们的广泛关注。用压电振子(压电陶瓷和金属基板粘贴而成)制作的压电发电装置具有结构简单、体积小、无污染、成本低、可小型化等优点。现有技术中尚无压电陶瓷在电子产品按键产品的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种压电陶瓷按键及其组件，在实现按键常规功能的同时，还能为电子产品提供能量。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种压电陶瓷按键，该按键包括压电陶瓷片以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层，所述压电陶瓷片上下表面具有电极以及与电极相连的输出电路，所述输出电路从绝缘层穿出。

其还包括位于按键底部的弹性接触件。

一种压电陶瓷按键组件，该按键组件包括压电陶瓷按键，所述按键包括压电陶瓷片以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层，所述压电陶瓷片上下表面具有输出电路，所述输出电路从绝缘层穿出；其还包括电能储存转换装置，所述输出电路和电能储存转换装置连接。

所述电能储存转换装置包括稳压器和传送电路。

上述压电陶瓷片的厚度为0.5-2.5毫米，绝缘层的厚度为7-20微米。

该按键及其组件采用压电陶瓷材料做成，压电陶瓷表面包裹一层绝缘材料，工作时通过外力按压按键使其产生电能，该电能通过连接按键上的输出电路传输至电能储存转换装置，经该装置转换后传输至产品上的电池，储存于其中，或是直接供应给耗能设备，如显示屏等。

附图说明

图1是本实用新型实施例按键组件示意图。

图2是本实用新型实施例按键的纵截面示意图。

图3是本实用新型中压电陶瓷的发电原理示意图。

图中：1为绝缘材料，2为压电陶瓷片；31为输出电路；32为传送电路；4为电能储存转换装置；5为电子产品电源或耗能设备；6为弹性接触件；7为受力后压电陶瓷表面产生的电荷；8为外力的方向；9为变形后的压电陶瓷片；10为变形前的压电陶瓷片。

具体实施方式

本实用新型实施例提供的压电陶瓷按键包括压电陶瓷片2以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层1，所述压电陶瓷片上下表面具有输出电路31，所述输出电路从绝缘层穿出。

所述压电陶瓷片可采用钙钛结构矿、钨青铜结构、铋层状结构、焦绿石结构(按主要组成晶体结构分类)等或其复合材料、纳米材料构成的压电陶瓷材料。根据本实用新型，压电陶瓷的种类，压电陶瓷的介电损耗、介电常数、压电常数、机械品质因素Qm、机电耦合系数Kp等都会影响到压电陶瓷的压电性能。其介电损耗越小，介电常数和压电常数越大，机械品质因素Qm、机电耦合系数Kp越高，压电陶瓷的性能就越好。本实用新型中的压电陶瓷材料可以是把氧化物混合(氧化锆、氧化铅、氧化钛等)，固相反应后而成的多晶体；或者是钙钛结构矿等材料及其复合材料、纳米材料成型后制得。所述压电陶瓷片厚度为0.5-2.5毫米。

本实用新型中的压电陶瓷片可以将原料用溶胶凝胶法，水热法，共沉淀法等方法制得。根据实施例，可将氧化物混合采用粉末冶金工艺制的，用氧化物粉(氧化锆、氧化铅、氧化钛等其中的一种或多种)加入粘合剂(PVA等)经混料后，经过700-1300℃高温、6-14小时的反应烧结后即可成为产品需要的形状；或者直接用压电陶瓷粉(烧结后成型；然后再经过抛光打磨，两面镀上电极后进行极化处理即可。所述粉末冶金具体工艺，镀电极工艺为行业内技术人员所容易得知的，不再赘述。

所述电极为通过化学镀或电镀在压电陶瓷片上下两面的两导电触点，设备中的电路连接与此两点就可将其工作中产生的电能通过输出电路传输出去。

所述绝缘层材料可以是胶水，油墨类等绝缘物质，其厚度为7-20微米。可采用喷涂、印刷工艺将油墨覆盖在压电陶瓷片上。

其还包括位于按键底部的弹性接触件6，按键动作通过与所述弹性接触件传导到电子产品内部的控制电路中，以实现电子产品按键的功能，其材料可以为刚性比较大的不锈钢片，碳素结构钢，铜片等材料，其使用形状可为向下的拱形。

一种压电陶瓷按键组件，该按键组件包括压电陶瓷按键，所述按键包括压电陶瓷片以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层，所述压电陶瓷片上下表面具有输出电路，所述输出电路从绝缘层穿出；其还包括电能储存转换装置，所述输出电路和电能储存转换装置连接。所述电能储存转换装置包括稳压器和传送电路，所述将传送电路电能储存转换装置连接至电子产品设备上的电源装置或是设备上的耗能装置上。在使用中，通过外力按压按键，外力的作用使压电陶瓷发生轻微变形而产生电能，该电能通过输出电路传输至电能储存转换装置，经稳压器处理后通过传送电路连接手机原有的充电电路的电路最终将电能传送至储能装置、或是耗能设备上发挥其作用。

将本实用新型实施例得到的产品通过电路连接到外电路中的电压表，电流表及储能装置，模拟组装好的产品正常工作时的状况测试后经计算可得出其粗略的数值，每个产品可至少节约10％的电能。

Claims (5)

1.一种压电陶瓷按键，其特征在于，该按键包括压电陶瓷片以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层，所述压电陶瓷片上下表面具有电极以及与电极相连的输出电路，所述输出电路从绝缘层穿出。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷按键，其特征在于，其还包括位于按键底部的弹性接触件。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷按键，其特征在于，所述压电陶瓷片的厚度为0.5-2.5毫米，绝缘层的厚度为7-20微米。

4.一种压电陶瓷按键组件，其特征在于，该按键组件包括压电陶瓷按键，所述按键包括压电陶瓷片以及包裹压电陶瓷片外表面的绝缘层，所述压电陶瓷片上下表面具有输出电路，所述输出电路从绝缘层穿出；其还包括电能储存转换装置，所述输出电路和电能储存转换装置连接。

5.根据权利要求4所述的压电陶瓷按键组件，其特征在于，所述电能储存转换装置包括稳压器和传送电路。

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