CN209030121U - 复合型压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型旨在提供一种复合型压电发电装置，包括：上板、中间板、下板、复位弹簧、压电发电装置、磁铁、高密发电线圈、电能处理装置；所述的上板和下板之间设有多组复位弹簧所述的复位弹簧呈多边形分布；所述的中间板通过支架安装于下板上，中间板上设有一组以上的压电模块，每个压电模块中设有一组压电发电装置；所述的中间板的中部设有一个以上的通孔，所述的上板底面中部对应通孔位置设有磁铁；所述的高密发电线圈设于下板中部，高密发电线圈竖直向上延伸与中间板的底面的中部固定连接；所述的电能处理装置分别与压电发电装置、高密发电线圈、蓄电池电连接。该发电装置克服现有技术缺陷，具有结构简单、能量利用率高的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电装置领域，具体涉及一种复合型压电发电装置。
背景技术
目前，太阳能、热能、风能应用广泛，且转化技术比较成熟，一些大型收集装置发出的电能甚至可以并入电网，但是由于受到器件结构和光照条件的影响，太阳能在为微电系统供电时遇到了困难。而风能由于对环境要求高、能量转化效率低等缺点，也不适合应用在微电系统中。热能的应用需要足够大的温差且能量转化效率较低，使得热能很难在有限空间内使用。随着研究深入，各国开始把视线转入到振动产能与收集方面，以便于将生活中无处不在的机械能转换为电能。该装置用于电能储存设备的充电，实现环境机械能量的循环回收再利用，其能量的转换、收集、储存过程不产生任何的环境污染，是非常环保清洁的能源利用方式，符合国家节能减排的国策和全球低碳经济的潮流。
振动能产生的方式主要有三种：静电式、电磁式、压电式。静电式相对于电磁式和压电式而言，产生电能阻抗高、电流低等因素使静电产能和俘能难以实现其实用化。压电式输出大电压、小电流及电磁输出小电流、大电压的输出特性。
目前现有技术装置具有能量转化效率低，电能处理能力差，成本高、器件易于损耗以及不方便维护等缺点。
发明内容
本实用新型旨在提供一种复合型压电发电装置，该发电装置克服现有技术缺陷，具有结构简单、能量利用率高的特点。
本实用新型的技术方案如下：
一种复合型压电发电装置，包括：上板、中间板、下板、复位弹簧、压电发电装置、磁铁、高密发电线圈、电能处理装置；
所述的上板和下板之间设有多组复位弹簧，所述的复位弹簧呈多边形分布，在平时起到支撑上板的作用；所述的中间板通过支架安装于下板上，中间板上设有一组以上的压电模块，每个压电模块中设有一组压电发电装置，所述的压电发电装置的发电元件向上伸出，高于中间板的上表面；
所述的中间板的中部设有一个以上的通孔，所述的上板底面中部对应通孔位置设有磁铁；当上板在外力作用下向下运动至极限时，磁铁能够嵌入通孔中，同时上板底面挤压压电发电装置的发电元件；所述的高密发电线圈设于下板中部，高密发电线圈竖直向上延伸与中间板的底面的中部固定连接，高密发电线圈上端的圆周面覆盖所有的通孔；所述的电能处理装置的一端分别与压电发电装置、高密发电线圈电连接，电能处理装置的另一端与蓄电池电连接。
优选地，所述的上板、中间板、下板均为矩形板，所述的复位弹簧设有四组，分别位于设于上板、下板的四个角处；所述的中间板位于四组复位弹簧中间，并且不与任何一组复位弹簧接触。
优选地，所述的压电发电装置包括压电陶瓷、压力保护垫、整流器，所述的整流器设于压电模块底面的中心，所述的压电陶瓷均匀分布于整流器的外侧四周，压电陶瓷的上端向上伸出，高于中间板的上表面；所述的压电陶瓷与整流器电连接；各个压电发电装置的整流器通过电路串联后与电能处理装置电连接；
所述的压电陶瓷的上端设有压力保护垫，当上板向下运动至极限时，上板底面先接触挤压压力保护垫。
优选地，所述的电能处理装置包括整流装置、滤波装置、电压监测装置、开关装置和稳压装置；所述的整流装置一端分别与压电发电装置、高密发电线圈电连接；所述的整流装置另一端与滤波装置电连接，所述的滤波装置、电压监测装置、开关装置和稳压装置依次电连接。
优选地，所述的整流器选用DB107型整流桥。
优选地，所述的电压监测装置采用NPN型和PNP三极管。
优选地，所述的开关装置选用场效应管。
优选地，所述的稳压装置选用的芯片型号为7136-1#和7150-1#。
优选地，所述的上板由钢化玻璃制成。
本实用新型的工作过程如下：
将上板向下挤压，上板带动磁铁向下运动，当上板底面挤压压力保护垫进而挤压压电陶瓷，磁铁嵌入通孔中；压电陶瓷受到挤压后发电，电能通过整流器整流后汇入电能处理装置；磁铁向下运动时，高密发电线圈切割磁感线发电，电能汇入电能处理装置；电能处理装置对接收到的电能进行处理后输送至蓄电池进行存储；
松开上板，上板在复位弹簧的作用下复位，再次挤压上板进行下一次发电操作。
本实用新型的发电装置，相比于现有悬臂梁式按压激励方式，结构简便、结实、易于维护，并且装置损耗也降低到最低程度；磁铁与竖直的高密发电线圈的相对运动能够使磁感线能够被线圈垂直切割，得到最大的输出功率；同时，将压电发电模组与电磁发电模组相结合，进行复合俘能，克服了单一方式模组发电能量密度小的问题，进一步提高机械能转化电能的效率；复位结构是由四个复位弹簧组成，一方面使上板层能够保持水平上下运动，另一方面上板层带动磁铁运动，使线圈切割磁感线，实现电磁发电；压力保护垫结构既能保证受力，又能起到防氧化磨损；上板由钢化玻璃制成，不易变形，且使得压电陶瓷受力均匀。
附图说明
图1为本实用新型提供的复合型压电发电装置的结构示意图；
图2为本实用新型提供的复合型压电发电装置的中间板结构示意图；
图3为本实用新型提供的复合型压电发电装置的上板仰视图；
图4为本实用新型提供的复合型压电发电装置的电路连接示意图；
图中各部分的名称及序号如下：
1为上板，2为中间板，3为下板，4为复位弹簧，5为压电发电装置，6为磁铁，7为高密发电线圈，8为通孔，9为压电陶瓷，10为压力保护垫，11为整流器，12为支架。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体说明本实用新型。
实施例1
如图1-4所示，本实用新型提供的复合型压电发电装置包括：上板1、中间板2、下板3、复位弹簧4、压电发电装置5、磁铁6、高密发电线圈7、电能处理装置；
所述的复位弹簧4设有四个，位于设于上板1、下板3的四个角，复位弹簧4两端分别与上板1、下板3连接；所述的中间板2通过支架12与下板3连接，中间板2设有压电发电装置5；
所述的上板1底面中部设有磁铁6，所述的中间板2中部设有对应于磁铁6形状的通孔8，当上板1向下运动至极限时，磁铁6嵌入通孔8中，上板1底面挤压压电发电装置5的发电元件；所述的高密发电线圈7设于下板3中部，位于磁铁6的正下方；所述的电能处理装置与压电发电装置5、高密发电线圈7电连接，用于将其产生的电能进行处理后输出，电能处理装置另一端与蓄电池电连接；
所述的压电发电装置5包括压电陶瓷9、压力保护垫10、整流器11，所述的整流器11设于压电发电装置5中心，所述的压电陶瓷9设于整流器11外侧，环绕整流器11设置，压电陶瓷9与整流器11电连接；各个压电发电装置5的整流器11通过电路串联后与电能处理装置电连接；
所述的压力保护垫10设于压电陶瓷9顶部，当上板1向下运动至极限时，上板1底面挤压压力保护垫10；
所述的电能处理装置包括整流装置、滤波装置、电压监测装置、开关装置以及稳压装置；所述的整流装置与压电发电装置5、高密发电线圈7电连接；整流装置另一端与滤波装置电连接，滤波装置、电压监测装置、开关装置以及稳压装置依次电连接；
所述的整流器11选用DB107型整流桥；
所述的电压监测装置采用NPN型和PNP三极管；
所述的开关装置选用场效应管；
所述的稳压装置选用的芯片型号为7136-1#和7150-1#；
所述的上板1由钢化玻璃制成。
本实施例的工作过程如下：
将上板1向下挤压，上板1带动磁铁6向下运动，当上板1底面挤压压力保护垫10进而挤压压电陶瓷9，磁铁6嵌入通孔中；压电陶瓷9受到挤压后发电，电能通过整流器11整流后汇入电能处理装置；磁铁6向下运动时，高密发电线圈7切割磁感线发电，电能汇入电能处理装置；电能处理装置对接收到的电能进行处理后输送至蓄电池进行存储；
松开上板1，上板1在复位弹簧4的作用下复位，再次挤压上板1进行下一次发电操作。
Claims (9)
1.一种复合型压电发电装置，其特征在于包括：上板（1）、中间板（2）、下板（3）、复位弹簧（4）、压电发电装置（5）、磁铁（6）、高密发电线圈（7）、电能处理装置；
所述的上板（1）和下板（3）之间设有多组复位弹簧（4），所述的复位弹簧（4）呈多边形分布，在平时起到支撑上板（1）的作用；所述的中间板（2）通过支架（12）安装于下板（3）上，中间板（2）上设有一组以上的压电模块（13），每个压电模块（13）中设有一组压电发电装置（5），所述的压电发电装置（5）的发电元件向上伸出，高于中间板（2）的上表面；
所述的中间板（2）设有一个以上的通孔（8），所述的上板（1）底面对应通孔（8）位置设有磁铁（6）；当上板（1）在外力作用下向下运动至极限时，磁铁（6）能够嵌入通孔（8）中，同时上板（1）底面挤压压电发电装置（5）的发电元件；所述的高密发电线圈（7）设于下板（3）中部，高密发电线圈（7）竖直向上延伸与中间板（2）的底面的中部固定连接，高密发电线圈（7）上端的圆周面覆盖所有的通孔（8）；所述的电能处理装置的一端分别与压电发电装置（5）、高密发电线圈（7）电连接，电能处理装置的另一端与蓄电池电连接。
2.如权利要求1所述的复合型压电发电装置，其特征在于：所述的上板（1）、中间板（2）、下板（3）均为矩形板，所述的复位弹簧（4）设有四组，分别位于设于上板、下板的四个角处；所述的中间板（2）位于四组复位弹簧（4）中间，并且不与任何一组复位弹簧（4）接触。
3.如权利要求1所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的压电发电装置（5）包括压电陶瓷（9）、压力保护垫（10）、整流器（11），所述的整流器（11）设于压电模块（13）底面的中心，所述的压电陶瓷（9）均匀分布于整流器（11）的外侧四周，压电陶瓷（9）的上端向上伸出，高于中间板（2）的上表面；所述的压电陶瓷（9）与整流器（11）电连接；各个压电发电装置（5）的整流器（11）通过电路串联后与电能处理装置电连接；
所述的压电陶瓷（9）的上端设有压力保护垫（10），当上板（1）向下运动至极限时，上板（1）底面先接触挤压压力保护垫（10）。
4.如权利要求1或3所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的电能处理装置包括整流装置、滤波装置、电压监测装置、开关装置和稳压装置；所述的整流装置一端分别与压电发电装置（5）、高密发电线圈（7）电连接；所述的整流装置另一端与滤波装置电连接，所述的滤波装置、电压监测装置、开关装置和稳压装置依次电连接。
5.如权利要求3所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的整流器（11）选用DB107型整流桥。
6.如权利要求4所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的电压监测装置采用NPN型和PNP三极管。
7.如权利要求4所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的开关装置选用场效应管。
8.如权利要求4所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的稳压装置选用的芯片型号为7136-1#和7150-1#。
9.如权利要求1所述的复合型压电发电装置，其特征在于：
所述的上板（1）由钢化玻璃制成。
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| CN201821937504.6U CN209030121U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 复合型压电发电装置 |
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| CN201821937504.6U CN209030121U (zh) | 2018-11-23 | 2018-11-23 | 复合型压电发电装置 |
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| CN (1) | CN209030121U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112468019A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-09 | 南通大学 | 一种路面冲击能的俘电装置和计算方法 |
-
2018
- 2018-11-23 CN CN201821937504.6U patent/CN209030121U/zh not_active Expired - Fee Related
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