CN205377711U - 一种全方向压电发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全方向压电发电装置，包括外壳、压电叠堆、弹簧和质量块。压电叠堆固定于外壳，弹簧一端固定于压电叠堆，另一端固定于质量块，质量块位于外壳内部中心；所述压电叠堆由多片压电陶瓷片通过环氧胶粘结组成。此装置可以敏感外界环境中任意方向的振动，在弹簧的弹性力作用下，进而实现压电叠堆的机电能量转换，解决了现有多方向压电振动发电装置在某些方向外界环境激励下收集不到振动能量的缺陷。

Description

一种全方向压电发电装置

技术领域

本实用新型涉及新型能源和电子技术领域，特别是涉及一种全方向压电发电装置。

背景技术

近年来，随着社会经济的高速发展，对能源的需求日益剧增，环境污染和能源短缺成为困扰世界各国的一个共同难题，并由此而造成的环境恶化和能源危机逐渐开始影响社会经济发展和人们日常生活。迫于此压力，各国科技工作者开始了寻找和开发新型能源的探索，比如太阳能、风能、波浪能等。振动作为日常生活中的常见现象，由于其具有较高的能量密度，其潜在的能量价值已引起越来越多的研究者的关注。目前，用于实现振动发电的装置主要有压电式、电磁式和静电式三种。压电式振动发电装置以其结构简单、不发热、无电磁干扰及易于微型化等诸多优点而成为目前的研究热点。基于此，目前出现了各种各样的压电式振动发电装置，如悬臂梁结构、Cymbal结构、叠堆形结构等。对于压电式振动发电装置，理论上其供电寿命仅取决于组成振动发电装置的各元器件的寿命，清洁环保，是一种典型的“绿色”能源技术。

值得注意的是，目前报道最多的悬臂梁型压电发电装置的承载能力小，在高载或者外界激励较强的情况下很容易折断导致不能正常工作，而如Cymbal结构、叠堆形结构等压电发电装置虽然承载能力比悬臂梁型结构大很多，但是考虑到PZT压电陶瓷属脆性材料，因此，在自然界的随机振动环境中突然的高载也有可能导致压电发电装置中的PZT压电陶瓷由于形变过大而断裂。考虑到外界环境中丰富的振动能资源及振动源振动过程的随机性，如何实现压电发电装置的高承载能力及较大的形变能力将是压电发电技术领域一个非常值得研究的方向。

实用新型内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种全方向压电发电装置，本实用新型装置可以敏感外界环境中任意方向的振动，在弹簧的弹性力作用下，进而实现压电叠堆的机电能量转换，解决了现有多方向压电振动发电装置在某些方向外界环境激励下收集不到振动能量的缺陷，为达此目的，本实用新型提供一种全方向压电发电装置，包括外壳、压电叠堆、弹簧和质量块，所述压电叠堆固定于外壳，所述弹簧一端固定于压电叠堆，另一端固定于质量块，所述质量块位于外壳内部中心，所述压电叠堆由至少2个片压电陶瓷片通过环氧胶粘结组成。

本实用新型的进一步改进，所述压电叠堆的数量为N个，且N≥2,所述压电叠堆包含压电陶瓷片的数量为M个，且M≥1，本实用新型压电叠堆可根据需要进行设计。

本实用新型的进一步改进，所述压电叠堆中压电陶瓷片可通过电学串联或者电学并联后与后续充电控制电路连接，本实用新型可根据需要连接相应的电器件。

本实用新型的进一步改进，所述压电叠堆中压电陶瓷片为圆形或者矩形形状，且沿厚度方向极化，本实用新型压电陶瓷片可根据需要设计为圆形或矩形，且保证沿厚度方向极化。

采用上述方案后，本实用新型通过设置外壳、压电叠堆、弹簧和质量块，可以敏感外界自然环境中任意方向的振动，在弹簧的弹性力作用下，进而实现压电叠堆的机电能量转换；同时，压电发电装置中压电叠堆的数量和压电叠堆中包含的压电陶瓷片的数量可进行适当扩展，从而提高了压电发电装置的发电量，增强了装置的实用性。

附图说明

图1是本实用新型中压电叠堆的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图。

具体部件如下：

1、外壳；2、压电叠堆；

21、压电陶瓷片；22、环氧胶；

3、弹簧；4、质量块。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型提供一种全方向压电发电装置，本实用新型装置可以敏感外界环境中任意方向的振动，在弹簧的弹性力作用下，进而实现压电叠堆的机电能量转换，解决了现有多方向压电振动发电装置在某些方向外界环境激励下收集不到振动能量的缺陷。

结合图1和图2所示，本实用新型提供一种全方向压电发电装置，包括外壳1、压电叠堆2、弹簧3和质量块4，下面分别介绍。

压电叠堆2固定于外壳1，弹簧3一端固定于压电叠堆2，另一端固定于质量块4，质量块4位于外壳1内部中心；压电叠堆2的数量为N个，且N≥2。配合图1所示，本实施例中的压电叠堆2由多片压电陶瓷片21通过环氧胶22粘结组成；压电叠堆2包含压电陶瓷片21的数量为M个，且M≥1；压电叠堆2中压电陶瓷片21可通过电学串联或者电学并联后与后续充电控制电路连接；压电叠堆2中压电陶瓷片21为圆形或者矩形形状，且沿厚度方向极化。

本实施例在工作时，将压电发电装置置于外界自然振动环境中，并借助外壳1加以固定；由于质量块4是通过弹簧3连接到各个压电叠堆2，从而质量块4可以实现任意方向的振动，进而压电发电装置可以敏感外界任意方向的振动；环境中任意方向的外界激励将引起质量块4的受迫振动，在弹簧3的弹性力作用下，导致压电叠堆2内压电陶瓷片21产生应力和应变的变化，根据压电材料的正压电效应，进而实现压电叠堆2的机电能量转换。同时，压电发电装置中压电叠堆2的数量和压电叠堆2中包含的压电陶瓷片21的数量可进行适当扩展，从而提高了压电发电装置的发电量。

综上所述，本实用新型提出的一种全方向压电发电装置，能够敏感外界自然环境中任意方向的振动，在弹簧3的弹性力作用下，进而实现压电叠堆2的机电能量转换，通过扩展压电发电装置中压电叠堆2的数量和压电叠堆2中包含的压电陶瓷片21的数量能有效提高压电发电装置的发电量，且使用寿命长，增强了其实用性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种全方向压电发电装置，包括外壳（1）、压电叠堆（2）、弹簧（3）和质量块（4）,其特征在于：所述压电叠堆（2）固定于外壳（1），所述弹簧（3）一端固定于压电叠堆（2），另一端固定于质量块（4），所述质量块（4）位于外壳（1）内部中心，所述压电叠堆（2）由至少2个片压电陶瓷片（21）通过环氧胶（22）粘结组成。

2.如权利要求1所述的一种全方向压电发电装置，其特征在于：所述压电叠堆（2）的数量为N个，且N≥2。

3.如权利要求1所述的一种全方向压电发电装置，其特征在于：所述压电叠堆（2）包含压电陶瓷片（21）的数量为M个，且M≥1。

4.如权利要求1所述的一种全方向压电发电装置，其特征在于：所述压电叠堆（2）中压电陶瓷片（21）可通过电学串联或者电学并联后与后续充电控制电路连接。

5.如权利要求1所述的一种全方向压电发电装置，其特征在于：所述压电叠堆（2）中压电陶瓷片（21）为圆形或者矩形形状，且沿厚度方向极化。