RU74251U1 - Пьезоэлектрический преобразователь - Google Patents
Пьезоэлектрический преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU74251U1 RU74251U1 RU2008102438/22U RU2008102438U RU74251U1 RU 74251 U1 RU74251 U1 RU 74251U1 RU 2008102438/22 U RU2008102438/22 U RU 2008102438/22U RU 2008102438 U RU2008102438 U RU 2008102438U RU 74251 U1 RU74251 U1 RU 74251U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- piezoelectric
- stator
- diameter
- piezoelectric element
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к преобразователям энергии, работающим на основе пьезоэлементов, и может быть использовано в источниках питания, в качестве преобразователя энергии ветра, воды, пара, мускульной силы и др. в электрическую энергию для различных потребителей. Предлагается механическое циклическое сжатие пьезоэлемента (4) с использованием сил притяжения дисковых постоянных магнитов (8), размещенных на свободных концах рычагов (6), дисковыми ферромагнитными вставками (2), размещенными на диамагнитном роторе (1). В результате деформации сжатия, вследствие прямого пьезоэффекта, на электродах (11) пьезоэлемента (4) генерируется пульсирующее напряжение.
Description
Полезная модель относится к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезоэлементов, и может быть использована в качестве преобразователя энергии ветра, воды, пара, мускульной силы и др. в электрическое напряжение для различных потребителей.
Известно устройство, работающее на основе применения пьезокерамических материалов (патент РФ №2113757 класса 6 H02N 21/18, опубликованного 20.06.1998 г., бюллетень №6), прототип, содержащий, как и предлагаемое устройство, статор с закрепленными на нем пьезоэлементами и ротор, позволяющий деформировать эти пьезоэлементы, которые могут быть соединены, как последовательно, так и параллельно.
Недостатками прототипа является низкая надежность устройства, которая обусловлена тем, что пьезоэлементы, будучи хрупкими по физическим свойствам, подвержены переменным деформациям на изгиб, что приводит к усталости материала пьезоэлемента и его разрушению.
Увеличение мощности или напряжения на выходе такого преобразователя при ограниченных габаритах пьезодисков может быть получено только путем увеличения числа дисков, что в свою очередь приводит к необходимости увеличения усилия изгиба, а следовательно увеличения мощности механизма вращения ротора и снижению КПД преобразователя.
Сущность полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства за счет того, что для получения электрического напряжения на обкладках пьезоэлементов используется деформация сжатия, которые, в отличии от изгибных, не приводят к быстрой усталости и разрушению материала пьезоэлементов, в простоте достижения больших напряжений или мощности на выходе.
В известном устройстве, содержащем статор с закрепленными на нем пьезоэлементами в виде плоских биморфных дисков, деформируемых установленными
на роторе роликами через гибкую изолирующую прокладку, напряжение на электродах возникает при смещающемся по окружности локальном изгибе пьезодиска.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено:
на фиг.1 изображен схематически пьезоэлектрический преобразователь переменного тока с одним пьезоэлементом;
на фиг.2 и фиг.3 изображен схематически пьезоэлектрический преобразователь с несколькими пьезоэлементами.
Преобразователь (фиг.1) имеет ротор 1, выполненный в виде диамагнитного диска с дисковыми ферромагнитными вставками 2 по окружности, с зазором d между ними не меньше диаметра D1 вставки, статор 3 с закрепленном на нем пьезоэлементом 4 в виде цилиндра, например из пьезокерамики, с напыленными на торцах контактными токопроводящими площадками. Пьезоэлемент 4 размещен под опорным элементом 5 рычага 6, один конец которого закреплен на оси опоры 7, а на другом конце закреплен дисковый постоянный магнит 8 с осевой намагниченностью, диаметр которого D2 не больше диаметра D1 дисковой ферромагнитной вставки 2. Начальное положение рычага 6 фиксируется установочным приспособлением 9, размещенным на статоре и опорным регулировочным винтом 10. Дисковый постоянный магнит 8 расположен соосно с дисковыми ферромагнитными вставками 2 и с минимально возможным расстоянием между ними, обеспечивающим сжатие пьезоэлемента 4 силами притяжения.
В многоэлементном варианте преобразователя (фиг.2) пьезоэлементы 4 могут быть размещены в столбик или группой на одной площадке (фиг.3) и соединенных между собой последовательно или параллельно.
Электроды 11 пьезоэлементов 4 могут быть соединены посредством шайб 12 (фиг.2) или пластин 13 (фиг.3), обеспечивающих равномерное сжатие пьезоэлементов.
Преобразователь работает следующим образом.
При вращении ротора 1 дисковый постоянный магнит 8, установленный на свободном конце рычага 6, будет притягиваться к проходящим под ним дисковым ферромагнитным вставкам 2 с частотой ω·n, где n - число дисковых ферромагнитных вставок по окружности ротора. Пьезоэлемент 4 будет испытывать циклическое сжатие. При деформации пьезоэлемента на электродах 11, вследствие прямого пьезоэффекта, возникают заряды, что дает на выходе переменное по форме напряжение. Его амплитуда будет зависеть от силы притяжения дискового постоянного магнита и дисковой ферромагнитной вставки 2 и скорости нарастания силы сжатия (деформации) пьезоэлемента 4. Применив выпрямитель можно получить на выходе устройства постоянное напряжение.
Увеличение выходного напряжения или мощности достигается путем увеличения числа одноэлементных секций, размещая их по окружности статора 3 и соединив в последовательную или параллельную цепь.
Возможность осуществления полезной модели подтверждается макетированием преобразователя на основе пьезокерамических цилиндров диаметром ⌀ 5 мм, высотой h=4 мм и дисковых постоянных магнитов с осевой намагниченностью.
Claims (3)
1. Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий ротор, выполненный в виде диамагнитного диска с дисковыми ферромагнитными вставками по окружности с зазором между ними не меньше диаметра дисковой ферромагнитной вставки, статор, на котором закреплен пьезоэлемент, опирающийся на него рычаг, на свободном конце которого закреплен дисковый постоянный магнит с осевой намагниченностью, диаметр которого не больше диаметра дисковой ферромагнитной вставки, отличающийся тем, что дисковый постоянный магнит и дисковые ферромагнитные вставки расположены соосно и с минимально возможным расстоянием между ними, обеспечивающим сжатие пьезоэлемента.
2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что на статоре установлены несколько пьезоэлементов с последовательным или параллельным включением.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102438/22U RU74251U1 (ru) | 2008-01-22 | 2008-01-22 | Пьезоэлектрический преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008102438/22U RU74251U1 (ru) | 2008-01-22 | 2008-01-22 | Пьезоэлектрический преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU74251U1 true RU74251U1 (ru) | 2008-06-20 |
Family
ID=48234902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008102438/22U RU74251U1 (ru) | 2008-01-22 | 2008-01-22 | Пьезоэлектрический преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU74251U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455183C1 (ru) * | 2011-03-14 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") | Путевое устройство для преобразования механической энергии в электрическую |
CN111934581A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-11-13 | 重庆大学 | 利用压电堆叠俘能的能量回收装置 |
-
2008
- 2008-01-22 RU RU2008102438/22U patent/RU74251U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455183C1 (ru) * | 2011-03-14 | 2012-07-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") | Путевое устройство для преобразования механической энергии в электрическую |
CN111934581A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-11-13 | 重庆大学 | 利用压电堆叠俘能的能量回收装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Moretti et al. | A review of dielectric elastomer generator systems | |
Xie et al. | A ring piezoelectric energy harvester excited by magnetic forces | |
CN102684550B (zh) | 一种y型复合式振动发电机 | |
US10171010B2 (en) | Method and apparatus for generating energy using piezo elements | |
CN110445417B (zh) | 一种低频宽频带震动俘能装置 | |
WO2015154176A1 (en) | A ring piezoelectric energy harvester excited by magnetic forces | |
WO2010151738A3 (en) | Piezomagnetoelastic structure for broadband vibration energy harvesting | |
CN101854130B (zh) | 一种力-电换能器及其阵列 | |
CN205377711U (zh) | 一种全方向压电发电装置 | |
EP0274528A1 (en) | CONVERSION OF SEAWAVE ENERGY USING PIEZOELECTRIC MATERIALS. | |
US20200076330A1 (en) | Piezoelectric generator, method of its operation and its application in production, storage and transmission of electric energy | |
RU74251U1 (ru) | Пьезоэлектрический преобразователь | |
Tanaka et al. | An experimental study of power generation and storage using a flexible piezoelectric device | |
CN111669072A (zh) | 一种非线性宽频带压电—磁电复合式低幅振动俘能器 | |
CN106877739B (zh) | 多向磁拉式双稳态振动能量俘获器 | |
CN109150012A (zh) | 一种基于风致振动的压电-电磁复合发电机 | |
JP2008099489A (ja) | エネルギー変換装置 | |
RU74252U1 (ru) | Пьезоэлектрический генератор переменного напряжения | |
Khalid et al. | Piezoelectric vibration harvesters based on vibrations of cantilevered bimorphs: a review | |
CN110557048B (zh) | 一种低频按压式压电发电机 | |
RU124459U1 (ru) | Пьезоэлектрическое устройство для преобразования энергии | |
CN107359818B (zh) | 一种压电风车 | |
JP2011106434A (ja) | 海洋エネルギー発電デバイス及びこれを用いた蓄電装置 | |
RU130164U1 (ru) | Пьезокерамический генератор | |
CN219938039U (zh) | 一种局域共振性能增强的纳米能源无线能量传输装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |