RU2559290C1 - Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур - Google Patents
Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур Download PDFInfo
- Publication number
- RU2559290C1 RU2559290C1 RU2014112475/07A RU2014112475A RU2559290C1 RU 2559290 C1 RU2559290 C1 RU 2559290C1 RU 2014112475/07 A RU2014112475/07 A RU 2014112475/07A RU 2014112475 A RU2014112475 A RU 2014112475A RU 2559290 C1 RU2559290 C1 RU 2559290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bar
- dielectric
- fixed
- dielectric material
- plates
- Prior art date
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее. Устройство с помощью емкости преобразует энергию перепада температур. Устройство включает брусок из любого диэлектрического материала, имеющего большое изменение своих линейных размеров при изменении внешней температуры, пластины емкости, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая подвижная прикреплена к одному концу бруска из диэлектрического материала, при этом второй конец этого бруска жестко закреплен на неподвижном основании, материал, имеющий высокую относительную диэлектрическую проницаемость, например сегнетоэлектрик, пьезоэлемент, установленный в пространство между неподвижным корпусом устройства и концом подвижного диэлектрического материала и жестко закрепленный с ними по обеим сторонам. При этом пьезоэлемент выполняет функции источника питания. Техническим результатом является отсутствие дополнительного потребления энергии для первичной зарядки пластин. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно - к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее. Устройство преобразует энергию перепада температур, например, между днем и ночью в электрическую энергию.
Известны устройства получения энергии на основе использования эффекта перепада температур, например патент RU №2489793, опубл. 10.08.2013.
В известном устройстве имеется брусок из любого диэлектрического материала, имеющего большое изменение своих линейных размеров при изменении внешней температуры, две пластины емкости, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая подвижная прикреплена к одному концу бруска из диэлектрического материала. Второй конец этого бруска жестко закреплен на неподвижном основании.
Между неподвижной и подвижной пластинами конденсатора помещен материал, имеющий высокую относительную диэлектрическую проницаемость, например сегнетоэлектрик. Этот диэлектрик помещен между пластинами емкости таким образом, что одна его часть плотно закреплена к неподвижной пластине емкости, а противоположная часть обращена к второй подвижной пластине. Между этой частью сегнетоэлектрика и подвижной пластиной устанавливается небольшой воздушный зазор, который подбирается таким образом, что при максимальном удлинении бруска из пластика подвижная пластина плотно прижимается к нему, а при минимальном размере бруска из пластика подвижная пластина емкости отодвигается от сегнетоэлектрика и образует воздушный зазор. Устройство образует емкость, одна из пластин которой является подвижной.
Устройство также имеет источник возбуждения постоянного тока и контакты, необходимые для заряда емкости в момент максимального сближения пластин и для снятия напряжения в нагрузку в момент их максимального раздвижения.
Когда изменяется внешняя температура, брусок меняет свои линейные размеры и отодвигает или приближает подвижную пластину емкости к неподвижной, в зависимости от направления изменения температуры, меняя тем самым значение емкости конденсатора.
При помещении устройства в пространство с высокой температурой, брусок увеличивает свои размеры в осевом направлении и придвигает подвижную пластину к диэлектрику, имеющему высокую относительную диэлектрическую проницаемость, плотно прижимая ее к нему. В этом случае емкость устройства будет максимальной и пропорциональной относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, помещенного между пластинами емкости. В этом состоянии пластины подключаются к контактам источника возбуждения постоянного тока, после чего конденсатор заряжается зарядами до напряжения возбуждения. Далее источник возбуждения отключается, и конденсатор отсоединяется от него.
При понижении температуры, например ночью, брусок уменьшает свои линейные размеры в осевом направлении и отодвигает подвижную пластину от диэлектрика, имеющего высокую относительную диэлектрическую проницаемость, создавая зазор между ней и диэлектриком. В этом случае емкость устройства резко скачком упадет пропорционально снижению относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика вследствие появления воздушного зазора между пластиной емкости и диэлектриком. При этом емкость уменьшается, а напряжение вырастает. Когда подвижная пластина отодвинется на максимальное удаление от неподвижной пластины, напряжение вырастает до максимума, контакт подключается к ней и разряжает ее в сеть на нагрузку. Далее процесс повторяется с периодическим падением и ростом внешней температуры.
Вследствие падения емкости на конденсаторе, напряжение его пропорционально растет, и нагрузка получает напряжение, более высокое по сравнению с напряжением источника возбуждения.
Необходимость иметь дополнительно источник энергии для возбуждения в известном устройстве является недостатком.
Задачей настоящего изобретения является устранение данного недостатка за счет использования энергии пьезоэлемента, установленного в устройство.
Техническим результатом является отсутствие дополнительного потребления энергии для первичной зарядки пластин.
Схема устройства приведена на чертеже, где 1 - брусок из любого диэлектрического материала, имеющего большое изменение своих линейных размеров при изменении внешней температуры, 2 и 3 - пластины емкости, одна из которых закреплена неподвижно, а вторая подвижная прикреплена к одному концу бруска 1 из диэлектрического материала, при этом второй конец этого бруска жестко закреплен на неподвижном основании, 4 - материал, имеющий высокую относительную диэлектрическую проницаемость, например сегнетоэлектрик, 5 - пьезоэлемент.
На чертеже представлены: а) - положение системы при высокой температуре t°max - емкость заряжается до напряжения возбуждения Uв; б) - положение системы при низкой температуре t°min, система разряжается на нагрузку.
Сущность изобретения следующая. В известное устройство добавлен пьезоэлемент 5, который помещается между одним концом бруска из пластика и неподвижной стенкой, жестко закрепленный к этой стенке одной стороной, например приклеенный, и также жестко закреплен к концу диэлектрического бруска 1.
Линейные размеры диэлектрического бруска 1 подбираются таким образом, чтобы при его максимальном удлинении он плотно придвигал подвижную пластину к диэлектрику, имеющему высокую относительную диэлектрическую проницаемость, и кроме того, создавал силу давления на пьезоэлемент.
Устройство работает следующим образом. При помещении устройства в пространство с высокой температурой, брусок увеличивает свои размеры в осевом направлении и придвигает подвижную пластину к диэлектрику, имеющему высокую относительную диэлектрическую проницаемость, плотно прижимая ее к нему. В этом случае емкость устройства будет максимальной и пропорциональной относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика, помещенного между пластинами емкости. Одновременно брусок создает давление на пьезоэлемент, на выходных контактах которого появляется напряжение.
В этом состоянии пластины емкости подключаются к контактам пьезоэлемента, после чего конденсатор заряжается зарядами до напряжения возбуждения.
При понижении температуры, например ночью, брусок уменьшает свои линейные размеры в осевом направлении, и так как он жестко закреплен одним концом к пьезоэлементу, который тоже жестко закреплен к бруску и неподвижной стенке, то второй его конец отодвигает подвижную пластину от диэлектрика, имеющего высокую относительную диэлектрическую проницаемость, создавая зазор между ней и диэлектриком, одновременно отключая эту пластину от вывода пьезоэлемента. В этом случае емкость устройства резко скачком упадет пропорционально снижению относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика вследствие появления воздушного зазора между пластиной емкости и диэлектриком. При этом емкость уменьшается, а напряжение на выходе пропорционально возрастает. Когда подвижная пластина отодвинется на максимальное удаление, напряжение вырастает до максимума, пластина подсоединяется к нагрузке. Далее процесс повторяется с периодическим падением и ростом внешней температуры.
Вследствие падения емкости на конденсаторе, напряжение его, полученное от пьезоэлемента, пропорционально растет, и нагрузка получает напряжение, более высокое по сравнению с напряжением пьезоэлемента.
Claims (1)
- Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур, состоящий из емкости, одна пластина которой закреплена неподвижно, а вторая закреплена на подвижном диэлектрическом материале, который передвигается при помощи энергии перепада температур и имеет возможность отдаляться и приближаться к неподвижной пластине, источника возбуждения и контактной системы, обеспечивающей заряд емкости при сближении пластин и разряд при максимальном их отдалении, отличающийся тем, что в пространство между неподвижным корпусом устройства и концом подвижного диэлектрического материала дополнительно установлен пьезоэлемент, который жестко закреплен с ними по обеим сторонам и выполняет функции источника питания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112475/07A RU2559290C1 (ru) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014112475/07A RU2559290C1 (ru) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2559290C1 true RU2559290C1 (ru) | 2015-08-10 |
Family
ID=53796312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014112475/07A RU2559290C1 (ru) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2559290C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002144297A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-21 | Japan Science & Technology Corp | 温度差サイクル発電システム、そのための可変容量コンデンサ及びその製造方法 |
RU2236723C2 (ru) * | 2002-10-14 | 2004-09-20 | Даниелян Макич Иванович | Способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую |
RU2489793C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУВПО "КнАГТУ") | Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур |
-
2014
- 2014-03-31 RU RU2014112475/07A patent/RU2559290C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002144297A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-21 | Japan Science & Technology Corp | 温度差サイクル発電システム、そのための可変容量コンデンサ及びその製造方法 |
RU2236723C2 (ru) * | 2002-10-14 | 2004-09-20 | Даниелян Макич Иванович | Способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую |
RU2489793C1 (ru) * | 2012-04-28 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУВПО "КнАГТУ") | Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2016253636B2 (en) | Battery charger for portable electronic devices and portable electronic device using the same | |
Huang et al. | Maximizing the energy density of dielectric elastomer generators using equi‐biaxial loading | |
WO2008089269A3 (en) | Differential amplitude controlled sawtooth generator | |
WO2009011614A3 (en) | A capacitive electric current generator | |
RU2489793C1 (ru) | Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур | |
TW200625260A (en) | Capacitive load charge-discharge device and liquid crystal display device having the same | |
CN105849925A (zh) | 压电发电模块以及遥控器 | |
WO2015054146A3 (en) | Voltage regulator with charge pump for generating second voltage source | |
AR120379A1 (es) | Sistema de almacenamiento de electricidad nivelador de carga para fracturación hidráulica eléctrica | |
Dudka et al. | Wideband electrostatic vibration energy harvester (e-veh) having a low start-up voltage employing a high-voltage integrated interface | |
Pratibha Arun et al. | Eco-friendly electricity generator using scintillating piezo | |
CN102176646A (zh) | 驻极体薄膜自由微振发电器件 | |
RU2559290C1 (ru) | Пьезоэлектрический первичный источник энергии перепада температур | |
Meddad et al. | Model of piezoelectric self powered supply for wearable devices | |
RU2557066C1 (ru) | Преобразователь энергии перепада температур с электронным управлением | |
RU2564994C1 (ru) | Низкопотенциальный преобразователь энергии перепада температур с элегазом | |
Chen et al. | Self-powered batteryless wireless communication systems for internet of things based on piezoelectric energy harvester | |
RU2526535C2 (ru) | Преобразователь энергии перепада температур с жидкометаллическим электродом | |
Vu-Cong et al. | Autonomous dielectric elastomer generator using electret | |
CN107968563B (zh) | 电荷泵 | |
KR20160024644A (ko) | 웨어러블 디바이스를 위한 초소형 자가발전장치 | |
WO2014195538A3 (es) | Sistema hidráulico para generación de energía eléctrica a partir de energía undimotriz | |
US20160105055A1 (en) | Wireless charging device | |
RU2513539C1 (ru) | Преобразователь энергии перепада температур с электродом из жидкого диэлектрика с высоким значением диэлетрической проницаемости | |
WO2017139692A3 (en) | Capacitive energy storage system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160401 |