TW201635691A - 壓電獵能模組 - Google Patents

Abstract

一種壓電獵能模組。此壓電獵能模組包含殼體、金屬片、第一壓電材料、復位裝置、可動式支架、第一磁鐵以及第二磁鐵。殼體包含底板、頂板、第一側壁以及第二側壁。金屬片之第一端部固設第一側壁上，而第二端部朝向第二側壁延伸。第一壓電材料設置於金屬片之表面上，以於金屬片產生形變時，隨著產生形變。可動式支架設置於復位裝置上。當可動式支架移動時，其可推動金屬片之第二端部，以使金屬片彎曲變形。第一磁鐵和第二磁鐵分別設置於底板和頂板上，以吸附金屬片之第二端。

Description

壓電獵能模組

本發明是有關於一種壓電獵能模組。

壓電獵能模組為一種將振動能轉換為電能的裝置，大多使用於低耗電量的電子裝置，例如LED或無線發射模組等元件，以取代傳統的電池。由於日趨嚴苛的環保訴求，越來越多的電子裝置使用壓電獵能模組來替代電池。然而，目前的壓電獵能模組並不支援多通道無線發射機，而且也僅能提供約200微焦耳之能量，並不足以持續提供穩定電能給予電子裝置。

因此，需要一種壓電獵能模組來解決上述問題。

本發明之一方面是在提供一種壓電獵能模組，其不但具有較小的體積，更可提供較高的電能以及滿足多通道開關的需求。

根據本發明之一實施例，此壓電獵能模組包含殼體、金屬片、第一壓電材料、復位裝置、可動式支架、第一磁鐵以及第二磁鐵。殼體包含底板、頂板、第一側壁以及 第二側壁。第一側壁與第二側壁係位於底板與頂板之間且彼此相對。金屬片設置於第一側壁與第二側壁之間，其中金屬片具有第一端部和第二端部，第一端部固設第一側壁上，而第二端部朝向第二側壁延伸。第一壓電材料設置於金屬片之第一表面上，以於金屬片產生形變時，隨著產生形變。可動式支架係設置於復位裝置上。可動式支架包含容置部件，用以容置金屬片之第二端部，並於可動式支架移動時，推動金屬片之第二端部，以使金屬片彎曲變形。第一磁鐵係設置於底板上，以於容置部件推動金屬片之第二端部往底板前進時，將金屬片之第二端部吸附於第一磁鐵上。第二磁鐵係設置於頂板上，以於復位裝置推動可動式支架，而使容置部件推動金屬片之第二端部往頂板前進時，將金屬片之第二端部吸附於第二磁鐵上。

100‧‧‧壓電獵能模組

110‧‧‧殼體

112‧‧‧底板

114‧‧‧頂板

116a‧‧‧第一側壁

116b‧‧‧第二側壁

120‧‧‧金屬片

122‧‧‧第一端部

124‧‧‧第二端部

130‧‧‧第一壓電材料

140‧‧‧可動式支架

142‧‧‧容置部件

150‧‧‧復位裝置

300‧‧‧壓電獵能模組

330‧‧‧第二壓電材料

MA1‧‧‧第一磁鐵

MA2‧‧‧第二磁鐵

MA3‧‧‧第三磁鐵

MA4‧‧‧第四磁鐵

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，上文特舉數個較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下，其中圖式中的各種不同特徵未以比例來繪示，且其目的僅用來作為說明。

圖1係繪示根據本發明實施例之壓電獵能模組的剖面結構示意圖。

圖2A-2C係繪示根據本發明實施例之壓電獵能模組的發電操作示意圖。

圖3係繪本發明實施例之壓電獵能模組的剖面結構示意圖。

請參照圖1，圖1係繪示根據本發明實施例之壓電獵能模組100的剖面結構示意圖。壓電獵能模組100包含殼體110、金屬片120、第一壓電材料130、可動式支架140、復位裝置150、第一磁鐵MA1、第二磁鐵MA2、第三磁鐵MA3以及第四磁鐵MA4。在本發明之實施例中，壓電獵能模組100可包含儲能模組(未繪示)，其可用來儲存第一壓電材料130所產生之電能，並提供給外部電子裝置，例如無線發射機。殼體110包含底板112、頂板114、第一側壁116a以及第二側壁116b，其中第一側壁116a係相對於第二側壁116b，而底板112係相對於頂板114。

金屬片120包含第一端部122和第二端部124。第一端部122係固設第一側壁116a上，而第二端部124係朝向第二側壁116b延伸。第一壓電材料130係設置於第一端部122和第二端部124之間。第一壓電材料130係設置於金屬片120上，以於金屬片120變形時隨著變形，進而產生電力輸出。第一壓電材料130可例如為鈦酸鋯鉛(PZT，lead zirconium titanate)、氮化鋁、鈮酸鋰(lithium niebate)或氧化鋅等材料，但本發明之實施例並不受限於此。

可動式支架140係用以供使用者按壓，來使壓電獵能模組100發電。在本發明之實施例中，可動式支架140包含容置部件142，其係用以容置金屬片120之第二端部124。當可動式支架140上下移動時，容置部件142可推動金屬片120之第二端部124上下移動。由於金屬片120之第一端部122係固設於第一側壁116a上，第二端部124的上下移動會使得金屬片120彎曲變形，進而使得設置於金屬片120上的第一壓電材料130跟著彎曲變形來產生電能。

在本實施例中，容置部件142為ㄈ字型部件，此ㄈ字型部件的開口處係容置金屬片120之第二端部124。第二端部124的上下表面各具有供容置部件142壓彈之區域(未標示)。可動式支架140動作時，容置部件142會抵靠在第二端部124的壓彈區域上，以帶動金屬片120之第二端部124往上或往下移動。

復位裝置150係鄰設於可動式支架140，以提供可動式支架140的復位功能。在本實施例中，復位裝置150為彈簧，其係設置於可動式支架140與底板112之間，但本發明之實施例並不受限於此。例如，在本發明之其他實施例中，復位裝置150可設置於可動式支架140與頂板114之間。

第一磁鐵MA1和第二磁鐵MA2係分別設置於殼體110之頂板114和底板112上，而第三磁鐵MA3和第四磁鐵MA4則分別設置於金屬片120之兩相對表面上。 在本實施例中，第三磁鐵MA3和第四磁鐵MA4係位於金屬片120之第二端部124，而第一磁鐵MA1和第二磁鐵MA2則相應地設置於第三磁鐵MA3和第四磁鐵MA4的上方和下方，以利壓電獵能模組100的操作。

請同時參照圖2A-2C，其係繪示根據本發明實施例之壓電獵能模組100的發電操作示意圖。壓電獵能模組100之初始狀態係如圖2A所示，其中壓電獵能模組100之金屬片120的第二端部124係藉由第三磁鐵MA3來被吸附於第一磁鐵MA1上。

接著，當使用者按壓可動式支架140，而使可動式支架140往下移動時，可動式支架140之容置部件142會帶動金屬片120的第二端部124，使金屬片120的第二端部124往下移動，造成金屬片120往下彎曲。當金屬片120的第二端部124接近第二磁鐵MA2時，第二端部124上的第四磁鐵MA4會受到第二磁鐵MA2的吸引，而使得第二端部124加速往底板112的方向移動，如此金屬片120的第二端部124透過第四磁鐵MA4吸附於第二磁鐵MA2上，如圖2B所示。另外，在使用者按壓可動式支架140的過程中，復位裝置150會儲存能量，以於後續的操作中將可動式支架140復位。

然後，當使用者放開可動式支架140後，復位裝置150會將可動式支架140往上推動，使金屬片120的第二端部124往上移動，造成金屬片120往上彎曲。當金屬片120的第二端部124接近第一磁鐵MA1時，第二端部 124上的第三磁鐵MA3會受到第一磁鐵MA1的吸引，而使得第二端部124加速往頂板114的方向移動，如此金屬片120的第二端部124透過第三磁鐵MA3吸附於第一磁鐵MA1上，而回到初始狀態，如圖2C所示。

由上述說明可知，在本發明實施例之壓電獵能模組100中，當使用者按壓一次可動式支架140，金屬片120會產生一次往上變形和一次往下變形，而設置於金屬片120上的第一壓電材料130也會隨著產生一次往上變形和一次往下變形，進而產生電能。其次，本發明實施例之壓電獵能模組100藉由第一磁鐵MA1和第二磁鐵MA2的設置來使金屬片120加速變形，如此也會使得第一壓電材料130加速變形而產生大量的電能。再者，本發明實施例之壓電獵能模組100係透過壓彈金屬片120之壓彈區域來使第一壓電材料130變形，如此第一壓電材料130不會直接受到應力的影響而劣化，有效地增加了壓電獵能模組100的使用壽命。

相較於習知的壓電獵能模組，本發明實施例之壓電獵能模組可以1/4至1/2的體積，可提供1.5至2倍的能量，而壓扣僅需不到10牛頓之力量，低於一般人手按壓力量15牛頓。此外，本發明實施例之壓電獵能模組因機構設計簡單化，容易與其他物件整合並且商品化量產。

值得一提的是，第三磁鐵MA3以及第四磁鐵MA4不僅提供吸附效果，其質量亦可設計來調整第一壓電材料130之諧振頻率。在本發明之一實施例中，若第三磁 鐵MA3以及第四磁鐵MA4亦可以替換為具有磁性的材質(例如鐵磁性金屬材料)，來達到吸附和調整諧振頻率的效果。在本發明之其他實施例中，亦可不使用額外的質量塊來調整諧振頻率。例如，以鐵磁性金屬材料來製作金屬片120，使金屬片120之第二端部124直接吸附於第一磁鐵MA1和第二磁鐵MA2上。

請參照圖3，其係繪本發明實施例之壓電獵能模組300的剖面結構示意圖。壓電獵能模組300係類似於壓電獵能模組100，但不同之處在於壓電獵能模組300更包含第二壓電材料330。第二壓電材料330與第一壓電材料130係設置於金屬片120的相對兩表面上，如此當金屬片120變形時，第二壓電材料330與第一壓電材料130也會隨之變形，進而提供比壓電獵能模組100更多的電能。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧壓電獵能模組

110‧‧‧殼體

112‧‧‧底板

114‧‧‧頂板

116a‧‧‧第一側壁

116b‧‧‧第二側壁

120‧‧‧金屬片

122‧‧‧第一端部

124‧‧‧第二端部

130‧‧‧第一壓電材料

140‧‧‧可動式支架

142‧‧‧容置部件

150‧‧‧復位裝置

MA1‧‧‧第一磁鐵

MA2‧‧‧第二磁鐵

MA3‧‧‧第三磁鐵

MA4‧‧‧第四磁鐵

Claims (10)

1. 一種壓電獵能模組，包含：一殼體，包含一底板、一頂板、一第一側壁以及一第二側壁，其中該第一側壁以及該第二側壁係位於該底板與該頂板之間且彼此相對；一金屬片，設置於該第一側壁與該第二側壁之間，其中該金屬片具有一第一端部和一第二端部，該第一端部固設該第一側壁上，而該第二端部朝向該第二側壁延伸；一第一壓電材料，設置於該金屬片之一第一表面上，以於該金屬片產生形變時，隨著產生形變；一復位裝置；一可動式支架，設置於該復位裝置上，其中該可動式支架包含一容置部件，用以容置該金屬片之該第二端部，並於該可動式支架移動時，推動該金屬片之該第二端部，以使該金屬片彎曲變形；一第一磁鐵，設置於該底板上，以於該容置部件推動該金屬片之該第二端部往該底板前進時，將該金屬片之該第二端部吸附於該第一磁鐵上；以及一第二磁鐵，設置於該頂板上，以於該復位裝置推動該可動式支架時，而使該容置部件推動該金屬片之該第二端部往該頂板前進時，將該金屬片之該第二端部吸附於該第二磁鐵上。
2. 如請求項第1項之壓電獵能模組，其中該可動式支架之該容置部件具有一ㄈ形容置空間，以容置該金屬片之該第二端部。
3. 如請求項第1項之壓電獵能模組，其中該該金屬片之該第一表面具有一第一壓彈區域，以供該可動式支架之該容置部件抵靠來推動該金屬片之該第二端部，該第一壓電材料設置於該第一壓彈區域外。
4. 如請求項第1項之壓電獵能模組，更包含一第二壓電材料，設置於該金屬片之一第二表面上，以於該金屬片產生形變時隨著產生形變，其中該第二表面相對於該第一表面。
5. 如請求項第4項之壓電獵能模組，其中該該金屬片之該第二表面具有一第二壓彈區域，以供該可動式支架之該容置部件抵靠來推動該金屬片之該第二端部，該第二壓電材料設置於該第二壓彈區域外。
6. 如請求項第1項之壓電獵能模組，更包含一第三磁鐵，固設於該金屬片之該第一表面上且相對於該第一磁鐵，以於該容置部件推動該金屬片之該第二端部往該底板前進時，透過該第三磁鐵來將該金屬片之該第二端部吸附於該第一磁鐵上。
7. 如請求項第6項之壓電獵能模組，更包含一第四磁鐵，固設於該金屬片之該第二表面上且相對於該第二磁鐵，以於該容置部件推動該金屬片之該第二端部往 該頂板前進時，透過該第四磁鐵來將該金屬片之該第二端部吸附於該第一磁鐵上。
8. 如請求項第1項之壓電獵能模組，其中該復位裝置為一彈性元件，該彈性元件設置於該底板上。
9. 如請求項第1項之壓電獵能模組，更包含一質量塊，設置於該金屬片之該第一表面上且鄰近於該金屬片之該第二端部，以調整該第一壓電材料之諧振頻率。
10. 如請求項第9項之壓電獵能模組，其中該質量塊為一磁鐵。