[發(fā)明專利]一種壓電發(fā)電裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810063582.2
• 申請(qǐng)日: 2008-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101373935A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉興中
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉興中
• 主分類號(hào): H02N2/00
• 分類號(hào): H02N2/00;H01L41/187
• 代理公司: 寧波誠(chéng)源專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 劉鳳欽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到壓電材料發(fā)電領(lǐng)域，具體指小型壓電發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

壓電材料具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，其正壓電效應(yīng)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。利用壓電材料進(jìn)行發(fā)電的應(yīng)用目前正在普及開(kāi)來(lái)，例如壓電發(fā)電裝置與發(fā)光二極管LED結(jié)合起來(lái)，可以將其置于鞋底板內(nèi)，隨著人的走動(dòng)，將人體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)光；又或者可以將其應(yīng)用于高速公路上，利用高速公路的振動(dòng)來(lái)發(fā)電點(diǎn)亮裝飾彩燈。象這類壓電發(fā)電裝置，其發(fā)電電荷量與壓電陶瓷板的厚度成反比，而與壓電陶瓷板的面積成正比。因此為了增大發(fā)電電流，通常是盡可能地減小壓電陶瓷片的厚度，并增大壓電陶瓷片的面積。但是在一些需要攜帶或者用在移動(dòng)物體上的壓電發(fā)電裝置，人們希望該發(fā)電裝置越小越好，所以不可能無(wú)限制的增大壓電材料的表面積，只好通過(guò)減薄壓電材料的厚度來(lái)增大發(fā)電電流。目前壓電陶瓷的厚度已經(jīng)可以做到0.1毫米。但是因?yàn)閴弘娞沾善牟馁|(zhì)是陶瓷，再繼續(xù)減薄其厚度，不僅制作難度高，而且容易破損，如此一來(lái)就限制了發(fā)電電荷增加的額度。而且壓電陶瓷片所產(chǎn)生的電壓與壓電陶瓷片的變形即伸縮量以及陶瓷的厚度均成正比，因此如上所述的壓電發(fā)電裝置如果連接多個(gè)LED燈時(shí)，發(fā)電電壓過(guò)低會(huì)不能正常點(diǎn)燈。在這種情況下，對(duì)壓電陶瓷片的厚度有一定的要求，現(xiàn)有的技術(shù)不能滿足該需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種壓電陶瓷片厚度較大的小型壓電發(fā)電裝置，其可以通過(guò)放大施加到壓電陶瓷片上的壓力而同時(shí)增大發(fā)電電流和發(fā)電電壓。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：該壓電發(fā)電裝置，包括基板和固設(shè)在基板表面上的壓電陶瓷片，其特征在于：所述基板的端部還設(shè)有至少一塊凸塊。本發(fā)明中的壓電陶瓷片既可以設(shè)置在基板的上表面上，也可以設(shè)置在基板的下表面上，而凸塊通常是設(shè)置在基板的下表面上。在基板受壓力時(shí)，基板端部凸塊的設(shè)計(jì)，使得該壓力可以放大若干倍，從而可以不改變壓電陶瓷片的面積和厚度即采用小型壓電陶瓷片就可增大該壓電發(fā)電裝置的發(fā)電電流和發(fā)電電壓。

為了盡可能地減少壓電陶瓷片直接承受的壓力，所述凸塊可以有兩塊，分別固設(shè)在基板下表面的左、右兩個(gè)端部上，該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步增大壓電陶瓷片的形變位移量。

為了進(jìn)一步延長(zhǎng)壓電陶瓷片的使用壽命，避免壓電陶瓷片的破損，所述凸塊和基板之間的空隙部還可以填充有柔性材料。較好的柔性材料可以使用海綿墊或者橡膠墊。

所述壓電陶瓷片的厚度可以大于等于0.5毫米，這樣不僅加工容易而且可以進(jìn)一步避免壓電陶瓷片的破損，延長(zhǎng)其使用壽命。

為了進(jìn)一步增大壓電陶瓷片的發(fā)電電流，作為上述方案的優(yōu)選，所述壓電陶瓷片為積層結(jié)構(gòu)，更好的，積層結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷片的厚度大于等于0.5毫米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明在基板的端部設(shè)置了能夠放大受力的凸塊，因此在不改變壓電陶瓷片的面積和厚度的情況下，即可增大該壓電發(fā)電裝置的發(fā)電電流和發(fā)電電壓，而積層結(jié)構(gòu)壓電陶瓷片的使用，能夠進(jìn)一步增加該壓電發(fā)電裝置的發(fā)電電流。該壓電發(fā)電裝置加工方便、使用壽命長(zhǎng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如1所示，該壓電發(fā)電裝置包括厚度為1毫米的粘貼銅箔的玻璃環(huán)氧樹(shù)脂基板1，固定在基板1的上表面的壓電陶瓷片2，所述壓電陶瓷片2的厚度為0.6毫米；所述的壓電陶瓷片還可以粘帖在基板1的下表面上。厚度為0.1毫米的鋁制凸塊3固設(shè)在基板1左端部的下表面上；基板1的下表面上還粘帖有合成橡膠墊4，所述的橡膠墊4位于壓電陶瓷片2的下方且其面積大于壓電陶瓷片2的面積。該壓電發(fā)電裝置通過(guò)凸塊3可以將施加在壓電陶瓷片2和基板1上的壓力放大若干倍，因此在不改變壓電陶瓷片的厚度和面積的情況下，能夠大幅度增加發(fā)電電流和發(fā)電電壓。該壓電發(fā)電裝置可以應(yīng)用于多個(gè)LED并使之連續(xù)發(fā)光，還可以用于電容和二次電池的充電。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例中采用能夠進(jìn)一步增加發(fā)電電流的積層結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷片2，在基板1下表面的左、右兩端均固設(shè)有凸塊3，這樣在壓電陶瓷片2和基板1受力時(shí)，能夠形成左、中、右三點(diǎn)同時(shí)受力，減少了直接施加到壓電陶瓷片2的力，有效保護(hù)了壓電陶瓷片，避免壓電陶瓷片的破損，延長(zhǎng)了其使用壽命。其余同實(shí)施例1。

如圖2所示的壓電發(fā)電裝置，在相同的受力情況下，其所產(chǎn)生的電流較實(shí)施例1進(jìn)一步增加。

實(shí)施例3

如圖3所示，本實(shí)施例是本發(fā)明實(shí)施例2的一個(gè)應(yīng)用例，將實(shí)施例2中的壓電發(fā)電裝置5應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)鞋中，壓電發(fā)電裝置5能夠同時(shí)連接30個(gè)LED燈6，步行時(shí)腳后跟對(duì)壓電發(fā)電裝置5所施加的壓力能夠使30個(gè)LED同時(shí)發(fā)光，且該壓電發(fā)電裝置5的厚度和大小安裝在該運(yùn)動(dòng)鞋的鞋底內(nèi)，人穿著后毫無(wú)異物不適感。