CN203800841U - 一种摩擦发电机自供电翘板开关装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自供电关开装置领域，特别涉及一种可将振动机械能转换成电能以控制灯具开关的摩擦发电机自供电翘板开关装置，包括开关外壳，所述开关外壳内设有用于控制灯具关开的无线发射元件，用于为无线发射元件供电的摩擦发电装置，用于控制摩擦发电装置的翘板开关结构。本实用新型的摩擦发电机自供电翘板开关装置利用摩擦发电元件的机械变形将机械能转化为电能为无线发射元件提供电能，为无线按钮开关提供独立的自供电系统。

Description

一种摩擦发电机自供电翘板开关装置

技术领域

本实用新型涉及自供电关开装置领域，特别涉及一种可将振动机械能转换成电能以控制灯具开关的摩擦发电机自供电翘板开关装置。 

背景技术

目前，现有技术中的微机电系统具有微型化，批量化，集成化和多学科交叉性的特点，集中了当今科学技术发展的许多尖端成果。传统的能源供应装置逐渐不能满足技术发展的需求，很难为各种微型便携式微系统装置或自主式微系统提供能量。目前主要的微机电有压电发电、驻极体发电和热发电等多种发电类型。压电发电由于压电材料其良好的机电转换性能已成为转换环境机械能获取电能的重要途径，由于压电发电装置具有结构简单，不发热，不受电磁干扰，便于制作加工等优点受到了国内外的广泛关注，利用压电发电装置发电已经成为一个新的研究热点。 

压电材料有正压电效应和逆压电效应两种。当受到外力作用后，电介质会在某一方向上发生形变，导致压电材料内部发生极化，同时在压电材料的表面会聚集电荷。但是当去掉外力后，压电材料又会恢复到初始状态，该现象称之为正`压电效应。通常将压电材料粘贴在金属上构成压电振子，压电振子在外力作用下发生变形而产生电荷。另一种摩擦发电是自然界中最常见的一种现象之一，无论是梳头，穿衣还是走路，开车都能遇到。但同时它们又很难被收集和利用，因此也往往被人视而不见。 

在新近的研究中，由美国佐治亚理工学院教授王中林领导的研究小组，借助柔性高分子聚合物材料成功地将摩擦能转化成为了可供使用的电能。这种摩擦发电机依靠内部摩擦起电电势的变化以及两侧金属极板的诱导效应产生电能。通过高分子材料薄膜间的摩擦来产生电力。借助一种分离技术，当摩擦发生时，两层聚合物薄膜之间产生电荷分离并形成电势差，经由外部电路即可形成电流。在摩擦中，一种高分子材料产生电子，另一种材料则负责接收电子。此外，外部按压产生的机械形变也能使它们发生摩擦产生电力。 

实用新型内容

本实用新型利用上述将环境机械运动转化为电能的研究实验，提供一种自供电无线按钮开关，以利用摩擦发电元件的机械变形将机械能转化为电能为无线发射元件提供电能，为无线按钮开关提供独立的自供电系统。 

本实用新型的目的是这样实现的，一种自供电无线按钮开关，包括开关外壳，所述开关外壳内设有用于控制灯具关开的无线发射元件，用于为无线发射元件供电的摩擦发电装置，用于控制摩擦发电装置的翘板开关结构。 

为进一步实现本实用新型的自发电功能，所述摩擦发电装置包括设置在开关外壳内的框体，所述框体内设有若干列悬臂板，所述悬臂板表面粘贴有摩擦发电元件，每列所述悬臂板沿垂直方向相互平行并且一端与框体壁固定连接，所述框体的中心弹性支撑有高度高于悬臂板列高的质量块，所述质量块上设有用于卡装悬臂板的悬臂端的卡槽，所述质量块两端分别通过弹性部件与框体的上边和下边弹性支撑连接，所述翘板开关结构设置于质量块的上端，用于弹性抵压质量块，使质量块往复振动并带动悬臂板往复振动，使摩擦发电元件自发电；所述摩擦发电元件电连接后依次电连接有整流器、充电控制器和储能元件，所述储能元件与无线发射元件电连接。 本结构的摩擦发电装置，质量块弹性悬空吊装，当翘板开关结构作用使质量块弹性振动时，质量块带动各悬臂板作悬壁摆动，悬臂板上的摩擦发电元件产生自发电效应，将振动能转化为电能，然后通过整流器将交流电转换为直流电，再通过充电控制器对储能元件充电，储能元件将电能供给无线发射元件，无线发射元件发出无线信号控制灯的开关，从而实现开关自供电，无需为开关装置设置有线线路，节省安装空间和场所，并有利于实现装置的远程控制。 

作为本实用新型的进一步改进，所述悬臂板的列向相对于质量块中心对称排列。采用本结构，可以采用一个质量块，可以悬壁支撑多列悬臂板，从而满足不同的摩擦发电装置的结构尺寸要求。 

为便于实现质量块的弹性悬吊，所述质量块上端与下端分别通过压缩弹簧或弹性吊绳与框体上边和下边悬吊连接，所述质量块的纵向剖切面呈T形，所述翘板开关结构作用于质量块的T形上端面。本结构中，采用T形结构的质量块，使质量块与翘板开关结构的作用面种增大，提高质量块受力振动的灵敏性。 

为便于节省安装空间，所述整流器、充电控制器和储能元件依次叠装在质量块下端部，所述无线发射元件固定安装在开关外壳内壁。 

为便于实现翘板开关装置与质量块之间动作从而为摩擦发动装置提供可靠的自发电机械动力，所述翘板开关结构包括固定在质量块上端外壳上的选择键，所述选择键通过弹簧弹性卡装有翘板，所述选择键上设有用于限位翘板相对选择键转动角度的限位槽，所述翘板端部受外力时在弹簧的作用下在限位槽的两个限位角之间摆动，所述翘板摆动时，翘板的两端部反复交替按压质量块，使质量块往复升降运动。本结构中，翘板与选择键卡装，弹簧弹性作用在翘板与选择键之间，当翘板一端受压时，翘板将沿限位槽从一个限位角度向另一个限位角度摆动一次，并止于另外限位角度处，同时翘板端部向下作用到质量块上，推动质量块向下运动，当翘板另一端受压时，翘板反向摆动一次， 质量块先弹性回升，然后翘板另一端部向下作用到质量块上，推动质量块向下运动。如此反复实现质量块的上下振动，质量块带动悬臂板的悬壁端悬壁摆动，悬臂板上的摩擦发电元件产生自发电效应，将机械能转化为电能。上述翘板开关结构，设计巧妙，操作方便省力。 

为进一步实现翘板与选择键的作用连接，所述选择键包括与外壳固定的底座，所述底座上垂直设有板状支座，所述限位槽为梯形凹槽设置于支座的一垂直侧，所述翘板为一长方形板，所述翘板中心设有安装方孔并且方孔的一侧与限位槽卡接，所述弹簧安装于方孔另一侧的侧边与选择键底座的对应侧之间。 

附图说明

图1为本实用新型的摩擦发电机自供电翘板开关装置的结构示意图。 

图2为摩擦发电装置示意图。 

图3为图2的水平剖面图。 

图4翘板开关结构一个工作位置的示意图。 

图5为翘板开关结构另一个工作位置的示意图。 

图6为翘板开关结构的立体图。 

其中，1摩擦发电元件；2悬臂板；3质量块；4整流器；5充电控制器；6储能元件；7框体；8弹性部件；9翘板；10选择键；11弹簧；12无线发射元件；13关开外壳。 

具体实施方式

如图1—图5所示为本实用新型的摩擦发电机自供电翘板开关装置，包括开关外壳13，开关外壳13内设有用于控制灯具关开的无线发射元件12，用于为无线发射元件12供电的摩擦发电装置，用于控制摩擦发电装置的翘板开关结构；其中，摩擦发电装置如图2和图3所示，包括设置在开关外壳13内的框体7，框体7内设有若干列悬臂板2，悬臂板2表面粘贴有摩擦发电元件1，每列悬臂板2沿垂直方向相互平行并且一端与框体7壁固定连接，框体7的中心弹性支撑有高度高于悬臂板2列高的质量块3，质量块3上设有用于卡装悬臂板2悬臂端的卡槽，质量块3两端分别通过弹性部件8与框体7的上边和下边弹性支撑连接，翘板开关结构设置于质量块3的上端，用于弹性抵压质量块3，使质量块3往复振动并带动悬臂板2往复振动，使摩擦发电元件1自发电；摩擦发电元件1电连接后依次电连接有整流器4、充电控制器5和储能元件6，储能元件6与无线发射元件12电连接；为满足不同的摩擦发电装置的结构尺寸要求，悬臂板2的列向相对于质量块3中心对称排列，此结构可以采用一个质量块，悬壁支撑多列悬臂板，节省发电装置的空间；为便于实现质量块3的弹性悬吊，质量块3上端与下端分别通过压缩弹簧或弹性吊绳与框体7上边和下边悬吊连接，质量块3的纵向剖切面呈T形，翘板开关结构作用于质量块3的T形上端面；使质量块与翘板开关结构的作用面种增大，提高质量块受力振动的灵敏性；为便于节省安装空间，整流器4、充电控制器5和储能元件6依次叠装在质量块3下端部，无线发射元件12固定安装在开关外壳13内壁。 

本实用新型采用的上述摩擦发电装置，质量块3弹性悬空吊装，当翘板开关结构作用使质量块3弹性振动时，质量块3带动各悬臂板2作悬壁摆动，悬臂板2上的摩擦发电元件1产生自发电效应，将振动能转化为电能，然后通过整流器4将交流电转换为直流电，再通过充电控制器5对储能元件6充电，储能元件6将电能供给无线发射元件12，无线发射元件12发出无线信号控制灯的开关，从而实现开关自供电，无需为开关装置设置有线线路，节省安装空间和场所，并有利于实现装置的远程控制。 

为便于实现翘板开关装置与质量块之间动作从而为摩擦发动装置提供可靠的自发电机械动力，如图4、图5和图6所示，装置中的翘板开关结构，包括固定在质量块3上端外壳上的选择键10，选择键10通过弹簧11弹性卡装有翘板9，选择键10上设有用于限位翘板9相对选择键10转动角度的限位槽10a，翘板9端部受外力时在弹簧11的作用下在限位槽10a的两个限位角之间摆动，翘板9摆动时，翘板的两端部反复交替按压质量块3，使质量块3作往复升降运动。本结构中，翘板9与选择键10卡装，弹簧11弹性作用在翘板9与选择键10之间，当翘板9一端受压时，翘板9将沿限位槽10a从一个限位角度向另一个限位角度摆动一次，并止于另外限位角度处，同时翘板9端部向下作用到质量块3上，推动质量块3向下运动，当翘板9另一端受压时，翘板9反向摆动一次， 质量块3先弹性回升，然后翘板9另一端部向下作用到质量块3上，推动质量块3向下运动。如此反复实现质量块3的上下振动，质量块3带动悬臂板2的悬壁端悬壁摆动，悬臂板2上的摩擦发电元件1产生自发电效应，将机械能转化为电能。为便于实现翘板9与选择键10的作用连接，选择键10包括与外壳固定的底座10b，底座10b上垂直设有板状支座10c，限位槽10a为梯形凹槽设置于支座10c的一垂直侧，翘板9为一长方形板，翘板9中心设有安装方孔并且方孔的一侧与限位槽10a卡接，弹簧11安装于方孔另一侧的侧边与选择键底座的对应侧之间。 

本实用新型并不局限于上述实施例，例如，悬臂板的列数及相对质量块的排列方式可以根据开关尺寸需要适当变化，质量块可以不只一个，可以并列设置一个以上，数列悬臂板分别与质量块和框体悬壁连接，摩擦发电元件的电连接方式可以采用关联和/或串联，总之，凡是在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型保护的范围内。 

Claims (6)

1.一种摩擦发电机自供电翘板开关装置，包括开关外壳，其特征在于，所述开关外壳内设有用于控制灯具关开的无线发射元件，用于为无线发射元件供电的摩擦发电装置，用于控制摩擦发电装置的翘板开关结构；所述摩擦发电装置包括设置在开关外壳内的框体，所述框体内设有若干列悬臂板，所述悬臂板表面粘贴有摩擦发电元件，每列所述悬臂板沿垂直方向相互平行并且一端与框体壁固定连接，所述框体的中心弹性支撑有高度高于悬臂板列高的质量块，所述质量块上设有用于卡装悬臂板的悬臂端的卡槽，所述质量块两端分别通过弹性部件与框体的上边和下边弹性支撑连接，所述翘板开关结构设置于质量块的上端，用于弹性抵压质量块，使质量块往复振动并带动悬臂板往复振动，使摩擦发电元件自发电；所述摩擦发电元件电连接后依次电连接有整流器、充电控制器和储能元件，所述储能元件与无线发射元件电连接。

2.根据权利要求1所述的摩擦发电机自供电翘板开关装置，其特征在于，所述悬臂板的列向相对于质量块中心对称排列。

3.根据权利要求1所述的摩擦发电机自供电翘板开关装置，其特征在于，所述质量块上端与下端分别通过压缩弹簧或弹性吊绳与框体上边和下边悬吊连接，所述质量块的纵向剖切面呈T形，所述翘板开关结构作用于质量块的T形上端面。

4.根据权利要求1所述的摩擦发电机自供电翘板开关装置，其特征在于，所述整流器、充电控制器和储能元件依次叠装在质量块下端部，所述无线发射元件固定安装在开关外壳内壁。

5.根据权利要求2或3或4所述的摩擦发电机自供电翘板开关装置，其特征在于，所述翘板开关结构包括固定在质量块上端外壳上的选择键，所述选择键通过弹簧弹性卡装有翘板，所述选择键上设有用于限位翘板相对选择键转动角度的限位槽，所述翘板端部受外力时在弹簧的作用下在限位槽的两个限位角之间摆动，所述翘板摆动时，翘板的两端部反复交替按压质量块，使质量块往复升降运动。

6. 根据权利要求5所述的摩擦发电机自供电翘板开关装置，其特征在于，所述选择键包括与外壳固定的底座，所述底座上垂直设有板状支座，所述限位槽为梯形凹槽设置于支座的一垂直侧，所述翘板为一长方形板，所述翘板中心设有安装方孔并且方孔的一侧与限位槽卡接，所述弹簧安装于方孔另一侧的侧边与选择键底座的对应侧之间。