RU162565U1 - PIEZOELECTRIC ENERGY SOURCE UNIT - Google Patents
PIEZOELECTRIC ENERGY SOURCE UNIT Download PDFInfo
- Publication number
- RU162565U1 RU162565U1 RU2015155980/28U RU2015155980U RU162565U1 RU 162565 U1 RU162565 U1 RU 162565U1 RU 2015155980/28 U RU2015155980/28 U RU 2015155980/28U RU 2015155980 U RU2015155980 U RU 2015155980U RU 162565 U1 RU162565 U1 RU 162565U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric elements
- base
- piezoelectric
- connecting pipe
- section
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
1. Блок пьезоэлектрического источника энергии, содержащий основание, на котором в трех ортогональных плоскостях консольно закреплены балочные пьезоэлементы, отличающийся тем, что основание выполнено в виде двух жестко соединенных между собой нижней и верхней секций, каждая из которых выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, причем размер квадратного основания нижней секции больше, чем размер квадратного основания верхней секции, секции соединены между собой трубой с квадратным профилем, в центре каждой секции выполнено отверстие, соединенное с внутренним пространством трубы, в соединительной трубе выполнено отверстие, на верхней поверхности верхней секции квадратного основания со смещением к углам закреплено горизонтально четыре верхних пьезоэлемента, причем угол между двумя соседними пьезоэлементами составляет 90°, на боковых гранях верхней секции со смещением к ребрам рядом с верхними пьезоэлементами закреплено четыре вертикальных пьезоэлемента с расположением пластин в направлении к нижней секции, на соединительной трубе закреплено четыре боковых пьезоэлемента, по одному на каждой из граней квадратного профиля соединительной трубы, причем пьезоэлементы сгруппированы по две пары одна под другой, с противоположно направленными пластинами, а угол между верхней и нижней парами пьезоэлементов составляет 90°.2. Блок пьезоэлектрического источника энергии по п. 1, отличающийся тем, что выводы от вертикальных и горизонтальных пьезоэлементов выведены через центральное отверстие в верхней секции основания по внутреннему пространству соединительной трубы, а выводы от боковых пьезоэ1. Block of a piezoelectric energy source containing a base on which beam piezoelements are cantilevered in three orthogonal planes, characterized in that the base is made in the form of two lower and upper sections rigidly connected to each other, each of which is made in the form of a rectangular parallelepiped with a square base moreover, the size of the square base of the lower section is larger than the size of the square base of the upper section, the sections are interconnected by a pipe with a square profile, in the center of each of the first section, a hole is made, connected to the inner space of the pipe, a hole is made in the connecting pipe, four upper piezoelectric elements are horizontally fixed to the corners of the upper section of the square base, with the angle between two adjacent piezoelectric elements being 90 °, on the side faces of the upper section with four vertical piezoelectric elements are fixed to the ribs near the upper piezoelectric elements with the plates in the direction of the lower section, on the connecting pipe four lateral piezoelectric elements were replicated, one on each of the faces of the square profile of the connecting pipe, the piezoelectric elements being grouped in two pairs one below the other, with oppositely directed plates, and the angle between the upper and lower pairs of the piezoelectric elements is 90 ° .2. The block of the piezoelectric energy source according to claim 1, characterized in that the conclusions from the vertical and horizontal piezoelectric elements are brought out through the central hole in the upper section of the base along the inner space of the connecting pipe, and the conclusions from the lateral piezoelectric
Description
Полезная модель относится к электромеханическим преобразователям энергии, а именно к преобразователям, работающим на основе применения пьезокерамических материалов, и может быть использована на железнодорожном транспорте в качестве источника тока.The utility model relates to electromechanical energy converters, namely to converters operating on the basis of the use of piezoceramic materials, and can be used in railway transport as a current source.
Известен дисковый пьезоэлектрический генератор по патенту РФ на полезную модель №155155 (МПК H02N 2/18, опубл. 20.09.2015 г.), который содержит пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде плоской круглой биморфной секционированной пластины с кольцевым грузом и состоящей из набора поляризованных плоских пьезоэлементов, объединенных в секции. Пьезоэлементы внутри каждой секции, а также секции между собой электрически соединяются последовательно, либо параллельно. Генератор содержит резистор, выпрямитель, накопительный конденсатор, схему, управляющую зарядом конденсатора и аккумулятор.Known disk piezoelectric generator according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 155155 (IPC H02N 2/18, published September 20, 2015), which contains a piezoelectric transducer made in the form of a flat round bimorph sectioned plate with a ring weight and consisting of a set of polarized flat piezoelectric elements combined in sections. The piezoelectric elements inside each section, as well as the sections between themselves, are electrically connected in series or in parallel. The generator contains a resistor, a rectifier, a storage capacitor, a circuit that controls the charge of the capacitor and a battery.
Известен пьезоэлектрический генератор по патенту США US №5801475 (МПК H01L 41/08, опубл. 01.09.1998 г.), который содержит основание, на котором в трех ортогональных плоскостях консольно закреплены балочные пьезоэлементы, которые под действием внешних вибраций колеблются, вследствие чего на его обкладках благодаря прямому пьезоэффекту возникает переменная разность потенциалов. Пьезоэлектрический генератор по патенту США US №5801475 также содержит резистор, выпрямительный элемент, накопительный конденсатор и выходную регулирующую электронную цепь. Патент США US №5801475 является наиболее близким по технической сущности к описываемой полезной модели и взят за прототип.A known piezoelectric generator according to US patent US No. 5801475 (IPC H01L 41/08, published 01.09.1998), which contains a base on which beam piezoelectric elements are cantilevered in three orthogonal planes, which oscillate due to external vibrations, as a result of which Due to the direct piezoelectric effect, a variable potential difference arises in its plates. The piezoelectric generator according to US patent US No. 5801475 also contains a resistor, a rectifier element, a storage capacitor and an output regulatory electronic circuit. US patent US No. 5801475 is the closest in technical essence to the described utility model and is taken as a prototype.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании более компактного блока пьезоэлектрического источника энергии для объединения блоков в генераторе энергии.The problem the utility model aims to solve is to create a more compact block of a piezoelectric energy source for combining the blocks in an energy generator.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в увеличении электрической мощности блока пьезогенератора при оптимальном объеме блока.The technical result obtained by the implementation of the claimed utility model is expressed in an increase in the electric power of the piezoelectric generator block at the optimum block volume.
Для достижения вышеуказанного технического результата в блоке пьезоэлектрического источника энергии, содержащем основание, на котором в трех ортогональных плоскостях консольно закреплены балочные пьезоэлементы, основание выполнено в виде двух жестко соединенных между собой нижней и верхней секций, каждая из которых выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, причем размер квадратного основания нижней секции больше, чем размер квадратного основания верхней секции, секции соединены между собой трубой с квадратным профилем, в центре каждой секции выполнено отверстие, соединенное с внутренним пространством трубы, в соединительной трубе выполнено отверстие, на верхней поверхности верхней секции квадратного основания со смещением к углам закреплено горизонтально четыре верхних пьезоэлемента, причем угол между двумя соседними пьезоэлементами составляет 90°, на боковых гранях верхней секции со смещением к ребрам рядом с верхними пьезоэлементами закреплено четыре вертикальных пьезоэлемента с расположением пластин в направлении к нижней секции, на соединительной трубе закреплено четыре боковых пьезоэлемента, по одному на каждой из граней квадратного профиля соединительной трубы, причем пьезоэлементы сгруппированы по две пары одна под другой, с противоположно направленными пластинами, а угол между верхней и нижней парами пьезоэлементов составляет 90°.To achieve the above technical result, in a block of a piezoelectric energy source containing a base on which beam piezoelectric elements are cantilevered in three orthogonal planes, the base is made in the form of two lower and upper sections rigidly interconnected, each of which is made in the form of a rectangular parallelepiped with a square base moreover, the size of the square base of the lower section is larger than the size of the square base of the upper section, the sections are interconnected by a pipe with a square profile, in the center of each section a hole is made connected to the inner space of the pipe, a hole is made in the connecting pipe, four upper piezoelectric elements are horizontally fixed to the corners of the upper section of the square base, and the angle between two adjacent piezoelectric elements is 90 °, four vertical piezoelectric elements are fixed to the lateral faces of the upper section with an offset to the ribs near the upper piezoelectric elements with the plates in the direction of the lower sections, four lateral piezoelectric elements are fixed on the connecting pipe, one on each of the faces of the square profile of the connecting pipe, and the piezoelectric elements are grouped in two pairs one below the other, with oppositely directed plates, and the angle between the upper and lower pairs of piezoelectric elements is 90 °.
В частном случае выполнения полезной модели выводы от вертикальных и горизонтальных пьезоэлементов выведены через центральное отверстие в верхней секции основания по внутреннему пространству соединительной трубы, выводы от боковых пьезоэлементов выведены через отверстие в соединительной трубе. В частном случае выполнения полезной модели пьезоэлементы после выпрямления переменного сигнала могут быть соединены между собой параллельно.In the particular case of the utility model, the conclusions from the vertical and horizontal piezoelectric elements are brought out through the central hole in the upper section of the base along the inner space of the connecting pipe, the conclusions from the side piezoelectric elements are brought out through the hole in the connecting pipe. In the particular case of the implementation of the utility model, the piezoelectric elements after rectification of the alternating signal can be interconnected in parallel.
Отличительными признаками являются признаки увеличения количества пьезоэлементов, закрепление в трех ортогональных плоскостях и их оптимальная компоновка с использованием оригинального основания из двух соединенных между собой секций, что приводит к увеличению мощности, рассчитанной на единицу объема блока. Дополнительным результатом является возможность компактного расположения блоков при их объединении, с расположением нижних секций вплотную друг к другу. Таким образом, реализуется возможность изготовления более мощного генератора энергии, занимающего более малые объемы полезного пространства.Distinctive features are signs of an increase in the number of piezoelectric elements, fixing in three orthogonal planes and their optimal layout using the original base from two interconnected sections, which leads to an increase in power per unit volume of the block. An additional result is the possibility of a compact arrangement of blocks when they are combined, with the arrangement of the lower sections close to each other. Thus, it is possible to manufacture a more powerful energy generator, occupying smaller volumes of usable space.
Изобретение поясняется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг. 1 Общая схема блока.FIG. 1 General block diagram.
Фиг. 2 Схема расположения верхних пьезоэлементов.FIG. 2 Layout of the upper piezoelectric elements.
Фиг. 3 Схема расположения вертикальных пьезоэлементов.FIG. 3 Arrangement of vertical piezoelectric elements.
Фиг. 4 Схема расположения боковых пьезоэлементов.FIG. 4 The layout of the lateral piezoelectric elements.
Фиг. 5 Массив из блоков пьезоэлементов.FIG. 5 An array of piezoelectric blocks.
Блок пьезоэлектрического источника энергии содержит основание 1, на котором в трех ортогональных плоскостях консольно закреплены балочные пьезоэлементы 2, 3, 4, всего 12 пьезоэлементов (фиг. 1). Основание 1 выполнено в виде двух жестко соединенных между собой нижней 5 и верхней 6 секций, каждая из которых выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда с квадратным основанием, причем размер квадратного основания нижней секции 5 больше, чем размер квадратного основания верхней секции 6. Нижняя 5 и верхняя 6 секции соединены между собой трубой 7. Труба 7 имеет сечение квадратного профиля. В центре верхней секции бив центре нижней секции 5 выполнены квадратные отверстия 8 и 9 соответственно, размер которых соответствует размеру внутреннего сечения соединительной трубы (фиг. 2). Отверстия 9 и 8 в нижней 5 и верхней 6 секциях соединены межу собой внутренним пространством трубы 7. На боковой грани соединительной трубы 7 выполнено отверстие 10 (фиг. 3). Отверстие 10 предпочтительнее выполнять ближе к нижней секции 5 основания 1. На верхней поверхности 11 верхней секции 6 квадратного основания со смещением к углам горизонтально закреплено четыре верхних пьезоэлемента 2, причем угол между двумя соседними пьезоэлементами составляет 90° (фиг. 2). На боковых гранях 12 верхней секции 6 со смещением к ребрам рядом с верхними пьезоэлементами закреплено четыре вертикальных пьезоэлемента 3 с расположением пластин в направлении к нижней секции (фиг. 3). На соединительной трубе 7 закреплено четыре боковых пьезоэлемента 4, по одному на каждой из граней 13 квадратного профиля соединительной трубы 7, причем пьезоэлементы сгруппированы по две пары одна под другой, с противоположно направленными пластинами, а угол между верхней и нижней парами пьезоэлементов составляет 90° (фиг. 4). Пьезоэлементы крепятся двумя винтами. Выводы 14 от вертикальных пьезоэлементов 3 и выводы 15 горизонтальных пьезоэлементов 2 выведены через центральное отверстие 8 в верхней секции основания по внутреннему пространству соединительной трубы 7 в отверстие 9 в нижней секции 5. Выводы 16 от боковых пьезоэлементов 4 выведены через отверстие 10 в соединительной трубе по внутреннему пространству соединительной трубы 7 в отверстие 9 в нижней секции 5. Каждый пьезоэлемент подключен к схеме выпрямления переменного сигнала, а затем все выводы соединяются параллельно. Блоки могут быть соединены в массив (фиг. 5).The block of the piezoelectric energy source contains a
Блок пьезоэлектрического источника энергии работает следующим образом. Нижняя секция 5 крепится на несущую поверхность, которая подвергается вибрации, с помощью четырех винтов. При вибрации, в результате прямого пьезоэффекта на выходе преобразователя возникает переменное напряжение, которое поступает на вывод пьезоэлемента и преобразуется в постоянное напряжение с помощью схемы выпрямления переменного сигнала, а затем подается на аккумулятор или напрямую используется в качестве источника питания в электроустройствах. Заявленное устройство преобразует в энергию, все колебания, за счет крепления пьезоэлементов в трех ортогональных направлениях. Таким образом, используется вибрации различных объектов в качестве источника энергии.The piezoelectric power source unit operates as follows. The
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015155980/28U RU162565U1 (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | PIEZOELECTRIC ENERGY SOURCE UNIT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015155980/28U RU162565U1 (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | PIEZOELECTRIC ENERGY SOURCE UNIT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU162565U1 true RU162565U1 (en) | 2016-06-20 |
Family
ID=56132391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015155980/28U RU162565U1 (en) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | PIEZOELECTRIC ENERGY SOURCE UNIT |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU162565U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2719538C1 (en) * | 2019-07-08 | 2020-04-21 | ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет" | Piezoelectric backup power supply (versions) |
-
2015
- 2015-12-25 RU RU2015155980/28U patent/RU162565U1/en active IP Right Revival
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2719538C1 (en) * | 2019-07-08 | 2020-04-21 | ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет" | Piezoelectric backup power supply (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Xiao et al. | Spherical triboelectric nanogenerators based on spring‐assisted multilayered structure for efficient water wave energy harvesting | |
JP5961868B2 (en) | Vibration power generation element | |
RU162565U1 (en) | PIEZOELECTRIC ENERGY SOURCE UNIT | |
KR20130010760A (en) | Generation using piezoelectric elements | |
Pisharody | An optimal design for piezoelectric energy harvesting system | |
Kamal et al. | Using piezoelectric elements as footsteps energy harvester: an investigation | |
RU136937U1 (en) | PIEZOELECTRIC GENERATOR | |
CN104901584B (en) | A kind of air-flow resonant electrical generation device | |
RU2623445C1 (en) | Piezoelectric cantilever-type converter of mechanical energy into electrical energy | |
RU155155U1 (en) | DISC PIEZOELECTRIC GENERATOR | |
RU195757U1 (en) | Piezoelectric beam generator | |
Schifferli | Maximizing the energy harvested from piezoelectric materials for clean energy generation | |
CN105429503A (en) | Folding vibration generator based on electrets and power generation method thereof | |
CN202634234U (en) | Magnetoelectric vibration transducer device | |
Ruman et al. | Human footsteps for energy generation by using piezoelectric tiles | |
RU183847U1 (en) | Sectioned Piezoelectric Generator | |
Mustapha et al. | Piezoelectric energy harvesting rectifying circuits comparison | |
RU154688U1 (en) | BIMORPHIC PIEZOELECTRIC GENERATOR | |
RU136938U1 (en) | NONLINEAR PIEZOELECTRIC GENERATOR | |
Kumar et al. | Design and Simulation of MEMS Based Piezoelectric Vibration Energy Harvesting System | |
Korshunov et al. | Exploring of equivalent circuit model of piezoelectric energy harvesters for ultra low-power devices | |
Gohite et al. | Generation of electricity thorough PZT materials with the help Footfall stress | |
KR20160032811A (en) | vibration generator | |
Gulec et al. | Wide-band piezoelectric resonance frequency energy harvester | |
RU2522129C1 (en) | Method to convert wind energy into useful energy |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161226 |
|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
NF9K | Utility model reinstated |
Effective date: 20190313 |
|
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20190315 Effective date: 20190315 |