一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置，包括緩沖層和壓電層，所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置和杠桿機構(gòu)，所述杠桿機構(gòu)在緩沖層受到擠壓時撥動壓電裝置，使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。所述杠桿機構(gòu)包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的杠桿單元，所述杠桿單元包括橫桿和豎桿，所述橫桿絞接于豎桿的頂端，所述杠桿單元還包括豎直設(shè)置的彈簧、橫向設(shè)置于彈簧上的支撐桿、固定設(shè)置于支撐桿末端的齒條和與齒條嚙合的且用于撥動壓電裝置的齒輪，所述橫桿帶動彈簧向上運動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用壓電片制作一個壓電發(fā)電裝置，把腳下或者其它的壓力通過壓電片轉(zhuǎn)換成電能并存儲，將以往未加以充分利用的振動能量加以利用。
【專利說明】
一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前已有的壓電發(fā)電技術(shù)主要應(yīng)用的壓電振子的支撐方式包括直接的懸臂支撐、剛性支撐、自由邊界支撐和簡支支撐，這些結(jié)構(gòu)用于發(fā)電結(jié)構(gòu)(地板等)主要具有成本較高、穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)笨重、美觀不足等缺點，不利于使其市場化、商品化以及推廣其使用。同時，相關(guān)的應(yīng)用主要被設(shè)計成地板等結(jié)構(gòu)，但由于其切面面積偏大致使整體裝置笨重，不利于安裝、使用或維護。
[0003]另一方面，對于壓電發(fā)電裝置的電能采集方式，目前流行的思路為在簡單整流穩(wěn)壓的基礎(chǔ)上直接利用超級電容采集電能。但是研究發(fā)現(xiàn)，對于不穩(wěn)定的輸入電壓以及較小的輸入電流，超級電容的充電效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于此，本發(fā)明提供一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置，包括緩沖層I和壓電層2，所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置和杠桿機構(gòu)，所述杠桿機構(gòu)在緩沖層受到擠壓時撥動壓電裝置，使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。
[0006]進一步，所述杠桿機構(gòu)包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的杠桿單元，所述杠桿單元包括橫桿4和豎桿3，所述橫桿絞接于豎桿的頂端，所述橫桿沿與豎桿的絞接處分為第一段與第二段，所述第二段長于第一段，所述杠桿單元還包括豎直設(shè)置的彈簧9、橫向設(shè)置于彈簧上的支撐桿10、固定設(shè)置于支撐桿末端的齒條11和與齒條嚙合的且用于撥動壓電裝置的齒輪12;所述彈簧固接于壓電層的底部，所述第二段帶動彈簧向上運動。
[0007]進一步，所述壓電發(fā)電裝置包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的壓電發(fā)電單元，所述壓電發(fā)電單元包括懸臂梁8、設(shè)置于懸臂梁上的壓電片7和設(shè)置于懸臂梁自由端的質(zhì)量塊6，所述懸臂梁還包括與自由端相對設(shè)置的固定端，所述質(zhì)量塊遠(yuǎn)離固定端的端面與懸臂梁的末端具有一定距離。
[0008]進一步，每個壓電發(fā)電單元的懸臂梁的長度不同度。
[0009]進一步，每個壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊的重量不同。
[0010]進一步，該壓電發(fā)電裝置包括儲能裝置，所述儲能裝置包括依次連接的二極管、電容、開關(guān)、直流電壓轉(zhuǎn)換器和可充電電池，所述二極管與壓電裝置連接。
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點:
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用壓電片制作一個壓電發(fā)電裝置，把腳下或者其它的壓力通過壓電片轉(zhuǎn)換成電能并存儲。利用壓電片壓電效應(yīng)的特點及原理，將壓電片通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能存儲在充電電池中，將以往未加以充分利用的振動能量加以利用。
【附圖說明】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，其中:
[0014]圖1為本發(fā)明的原理圖；
[0015]圖2為壓電發(fā)電單元的放置示意圖；
[0016]圖3為儲能裝置的原理框圖。
【具體實施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述;應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0018]如圖1、2所示，一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置，包括緩沖層I和壓電層2，所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置和杠桿機構(gòu)，所述杠桿機構(gòu)在緩沖層受到擠壓時撥動壓電裝置，使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。
[0019]所述杠桿機構(gòu)包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的杠桿單元，所述杠桿單元包括橫桿4和豎桿3，所述橫桿絞接于豎桿的頂端，所述橫桿沿與豎桿的絞接處分為第一段與第二段，所述第二段長于第一段，所述杠桿單元還包括豎直設(shè)置的彈簧9、橫向設(shè)置于彈簧上的支撐桿10、固定設(shè)置于支撐桿末端的齒條11和與齒條嚙合的且用于撥動壓電裝置的齒輪12;所述彈簧固接于壓電層的底部，所述第二段帶動彈簧向上運動。
[0020]所述壓電發(fā)電裝置包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的壓電發(fā)電單元，所述壓電發(fā)電單元包括懸臂梁8、設(shè)置于懸臂梁上的壓電片7和設(shè)置于懸臂梁自由端的質(zhì)量塊6，所述懸臂梁還包括與自由端相對設(shè)置的固定端，所述質(zhì)量塊遠(yuǎn)離固定端的端面與懸臂梁的末端具有一定距離。
[0021]當(dāng)緩沖層受到擠壓時，壓電層中的杠桿機構(gòu)一端受力向下運動。與此同時，杠桿機構(gòu)帶動齒條向上運動，與齒條嚙合的齒輪撥動壓電裝置振動；當(dāng)緩沖層不受力時，杠桿機構(gòu)在自身重力作用下回到原位置，齒條在彈簧的回復(fù)力作用下帶動齒輪反向撥動壓電裝置，又能使其再次振動。
[0022]每個壓電發(fā)電單元的懸臂梁的長度不同度，每個壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊的重量不同。本發(fā)明采用多懸臂梁結(jié)構(gòu)，且每個壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊重量不同，有效地拓寬了諧振頻帶，進一步提升了機電轉(zhuǎn)換效率。
[0023]本實施例中儲能裝置包括依次電路連接的二極管、電容、開關(guān)、直流電壓轉(zhuǎn)換器和可充電電池。來自壓電發(fā)電單元的能量經(jīng)二極管暫存于電容，當(dāng)電容電壓達(dá)到一定值時開關(guān)開啟，電容開始放電，經(jīng)直流電壓轉(zhuǎn)換器給可充電電池充電；當(dāng)電容放電后，電壓低于設(shè)定值時，開關(guān)關(guān)閉，電容開始充電，如此循環(huán)往復(fù)，將壓電發(fā)電單元產(chǎn)生的能量存儲在可充電電池中。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有較寬諧振頻帶的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:包括緩沖層(I)和壓電層(2)，所述壓電層中設(shè)置有壓電裝置和杠桿機構(gòu)，所述杠桿機構(gòu)在緩沖層受到擠壓時撥動壓電裝置，使壓電裝置產(chǎn)生持續(xù)振動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述杠桿機構(gòu)包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的杠桿單元，所述杠桿單元包括橫桿(4)和豎桿(3)，所述橫桿絞接于豎桿的頂端，所述橫桿沿與豎桿的絞接處分為第一段與第二段，所述第二段長于第一段，所述杠桿單元還包括豎直設(shè)置的彈簧(9)、橫向設(shè)置于彈簧上的支撐桿(10)、固定設(shè)置于支撐桿末端的齒條(11)和與齒條嚙合的且用于撥動壓電裝置的齒輪(12)，所述彈簧固接于壓電層的底部，所述第二段帶動彈簧向上運動。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電發(fā)電裝置包括若干個沿壓電發(fā)電裝置長度方向排列的壓電發(fā)電單元，所述壓電發(fā)電單元包括懸臂梁(8)、設(shè)置于懸臂梁上的壓電片(7)和設(shè)置于懸臂梁自由端的質(zhì)量塊(6)，所述懸臂梁還包括與自由端相對設(shè)置的固定端，所述質(zhì)量塊遠(yuǎn)離固定端的端面與懸臂梁的末端具有一定距離。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:每個壓電發(fā)電單元的懸臂梁的長度不同度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:每個壓電發(fā)電單元的質(zhì)量塊的重量不同。6.根據(jù)權(quán)利要求1?5任意一項所述的壓電發(fā)電裝置，其特征在于:該壓電發(fā)電裝置包括儲能裝置，所述儲能裝置包括依次連接的二極管、電容、開關(guān)、直流電壓轉(zhuǎn)換器和可充電電池，所述二極管與壓電裝置連接。
【文檔編號】H02N2/18GK105897048SQ201610294467
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月5日
【發(fā)明人】趙丹陽, 吳小芳, 嚴(yán)梓銘, 夏鳴風(fēng)
【申請人】重慶大學(xué)