RU2665682C2

RU2665682C2 - Piezoelectric generator

Info

Publication number: RU2665682C2
Application number: RU2015155513A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Леонидович Багич
Original assignee: Геннадий Леонидович Багич
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2015-12-23
Publication date: 2018-09-04
Also published as: RU2015155513A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, to energy converters operating on the basis of the use of piezoceramic materials, and can be used in any field of technology as an electric power source. Several groups of piezoelectric elements in the same plane act simultaneously with the force applied to them, varying in the function of time. In this case, force can not act simultaneously. Piezoelectric elements located on different planes force one by one on the piezoelectric elements located in each plane. Piezoelectric generator contains a pusher, interacting by means of springs with groups of piezoelectric elements, fixed on the plates, between which are adjustable length-adjustable stops. Pusher and plates have the opportunity to move with the help of the guides. In this case, the groups of piezoelectric elements can be fixed at different distances from the plane of the plates.

EFFECT: technical result is increased efficiency.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способу и устройству преобразования механической энергии давления в электроэнергию, и может быть использовано как для создания дополнительных источников питания, так и для создания желаемой выходной характеристики, представляющую собой энергию электромагнитных полей.The invention relates to a method and apparatus for converting mechanical pressure energy into electric energy, and can be used both to create additional power sources and to create the desired output characteristic, which is the energy of electromagnetic fields.

Известен способ генерирования электроэнергии (патент США №7830071, опубл. 09.11.2010). Согласно известному способу размещают пьезоэлектрические преобразователи на основании, механически их нагружают и получают электроэнергию. При этом пьезоэлектрические преобразователи расположены под дорожным полотном, а электроэнергия генерируется при прохождении транспортом местоположения указанных пьезоэлектрических преобразователей.A known method of generating electricity (US patent No. 7830071, publ. 09.11.2010). According to the known method, piezoelectric transducers are placed on the base, they are mechanically loaded and receive electricity. In this case, the piezoelectric transducers are located under the roadway, and electricity is generated when the vehicle passes the location of these piezoelectric transducers.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа генерирования электроэнергии с использованием пьезоэлектрических преобразователей, устанавливаемых на устройстве, представляющем собой пьезогенератор, который преобразует механическую энергию возвратно поступательного движения ДВС в электрическую.The objective of the present invention is to provide a device and method for generating electricity using piezoelectric transducers mounted on a device that is a piezoelectric generator, which converts the mechanical energy of the reciprocating motion of the internal combustion engine into electrical energy.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении эффективности КПД и увеличения выходной мощности генератора, а также в расширении области применения пьезоэлектрических преобразователей.The technical result achieved in solving this problem is to increase the efficiency of the efficiency and increase the output power of the generator, as well as to expand the scope of piezoelectric transducers.

Указанный технический результат достигается тем, что на несколько групп пьезоэлементов находящихся в одной плоскости одновременно действуют прикладываемой к ним изменяющейся в функции времени силой, что приводит к увеличению вырабатываемой пьезоэлементами мощности и увеличению ширины вырабатываемых импульсов выходной характеристики. Эта функция может представлять собой линейную зависимость. При этом исключается как ударная нагрузка на пьезоэлементы, так и трение между пьезоэлементами и взаимодействующим на них устройством, что приводит к увеличению ресурса работы пьезоэлементов. При не одновременном действии на группы пьезоэлементов силы приводит к изменению скважности импульсов выходной характеристики. При расположении нескольких плоскостей в один ряд и периодическом действием на пьезоэлементы каждой плоскости силой получаем выходную характеристику параметры которой (амплитуда, ширина импульса, скважность импульсов и т.д.) зависят от времени и продолжительности действия силы величины силы на каждую группу пьезоэлементов находящихся в одной плоскости времени действия силы на пьезоэлементы находящиеся на разных плоскостях, а так же от электрических соединений самих пьезоэлементов.The indicated technical result is achieved by the fact that several groups of piezoelectric elements located in the same plane are simultaneously affected by the force applied to them, which varies in function of time, which leads to an increase in the power generated by the piezoelectric elements and an increase in the width of the generated output characteristic pulses. This function may be a linear relationship. This eliminates both the shock load on the piezoelectric elements and the friction between the piezoelectric elements and the device interacting on them, which leads to an increase in the service life of the piezoelectric elements. If the force on the groups of piezoelectric elements is not simultaneous, it leads to a change in the duty cycle of the output characteristic pulses. If several planes are arranged in one row and the force is applied periodically to the piezoelectric elements of each plane, we obtain the output characteristic whose parameters (amplitude, pulse width, pulse duty cycle, etc.) depend on the time and duration of the force for each group of piezoelectric elements located in one planes of the time the force acts on piezoelectric elements located on different planes, as well as from the electrical connections of the piezoelectric elements themselves.

Согласно фиг 1, 2 пьезогенератор содержит корпус 11 к которому примыкают цилиндры 1 содержащие рабочие камеры 4, свечи зажигания 10, входные клапана 8 и выхлопные отверстия 9. Поршни 2 механически связаны штоком 3, который в свою очередь связан связями, проходящими через окна 6 с толкателем 5, имеющем возможность перемещаться вдоль направляющих 7. Толкатель 6 посредством пластин 13 и регулируемых по длине упоров 14 последовательно передает нагрузку пластинам 13, которые в свою очередь, взаимодействуют через пружины 12 с группами пьезоэлементов 15 закрепленных на пластинах 13. Таким образом, пластины 13 через упоры 14 передают одностороннюю нагрузку друг другу.According to FIGS. 1, 2, the piezoelectric generator comprises a housing 11 to which cylinders 1 are adjacent, containing working chambers 4, spark plugs 10, inlet valves 8 and exhaust openings 9. Pistons 2 are mechanically connected by a rod 3, which in turn is connected by ties passing through windows 6 with the pusher 5, which is able to move along the guides 7. The pusher 6 through the plates 13 and adjustable along the length of the stops 14 sequentially transfers the load to the plates 13, which, in turn, interact through the springs 12 with the groups of piezoelectric elements 15 prisoners on the plates 13. Thus, the plates 13 through the stops 14 transmit a one-sided load to each other.

Работа устройства заключается в том, что при возвратно поступательном движении толкателя передающим механическую энергию пластинам которые посредством пружин с различной жесткостью воздействуют на группы пьезоэлементов. В результате действия на пьезоэлементы нагрузки они на выходе вырабатывают напряжение, выходная характеристика которого зависит от величины и времени действия на каждый пьезоэлемент силы, от электрической схемы соединения пьезоэлементов.The operation of the device lies in the fact that during the reciprocating movement of the pusher, the plates transfer mechanical energy to the plates which, through springs with different stiffnesses, act on groups of piezoelectric elements. As a result of the action on the piezoelectric elements of the load, they generate a voltage at the output, the output characteristic of which depends on the magnitude and time of action of the force on each piezoelectric element, on the electrical circuit of the connection of the piezoelectric elements.

Claims

1. A piezoelectric generator containing a housing adjacent to the cylinders of an internal combustion engine, the pistons of which are mechanically connected to a rod connected by links with a pusher mounted for movement in the guides, which makes it possible, by means of length-adjustable stops for transmitting the load, to interact with the plates interacting via the springs with groups of piezoelectric elements mounted on said plates.

2. The piezoelectric generator according to claim 1, characterized in that the piezoelectric elements are mounted on the plates at different distances from them.

3. The piezoelectric generator according to claim 1, characterized in that the springs have different stiffness.