[實用新型]基于中空壓電換能器的燈具開關用發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120091940.8
• 申請日: 2011-04-01
• 公開（公告）號: CN202019319U
• 公開（公告）日: 2011-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 闞君武;王淑云;馬繼杰;曾平;程光明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術領域

本實用新型屬于新能源和發(fā)電技術領域，具體涉及一種基于中空壓電換能器的燈具開關用發(fā)電裝置，用于燈具遙控開關供電。

背景技術

利用壓電發(fā)電裝置構(gòu)造無電池遙控器及燈具開關的專利國內(nèi)早有申請，但因發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)及發(fā)電能力等方面的存在一定的不足和弊端，至今尚無成功的推廣應用。例如，中國專利200520111441.5和00817016.9?分別介紹了兩種基于打擊、撞擊方式的壓電發(fā)電裝置，中國實用新型專利?200520008424.9介紹了一種利用按鍵為壓電元件施力的發(fā)電裝置及其遙控器。上述專利中，利用的都是單個壓電振子，其一次發(fā)電操作產(chǎn)生的能量根本無法滿足遙控器發(fā)射系統(tǒng)的功率需求，而只能采用多次發(fā)電存儲累積的方法供電，不符合遙控器、尤其是固定式燈具開關的操作習慣。因此，發(fā)明人曾提出了兩種撥動式壓電自供電的遙控器:中國發(fā)明專利200810051579.9、200810051157.1，但隨后的開發(fā)實踐表明，上述自供電遙控器的發(fā)電操作方案難以實現(xiàn)：專利200810051579.9?的按鈕因缺少必要的導向限位無法可靠地撥動壓電振子并順利復位、可靠性較差；專利200810051157.1和200820072434.2通過轉(zhuǎn)動撥齒撥動懸臂梁壓電振子，其結(jié)構(gòu)及運動過程復雜，微小的摩擦磨損即可導致?lián)荦X失效，且制造成本較高。針對上述撥動式壓電發(fā)電裝置的不足，發(fā)明人再次提出一種新的撥動式發(fā)電裝置:中國專利?201010165882.9，實踐表明，該結(jié)構(gòu)發(fā)電裝置易于加工制作、并可產(chǎn)生足夠的電能用于遙控器發(fā)射系統(tǒng)供電，不足之處是難以實現(xiàn)多個燈具的控制,無法設個多個按鍵、一個開關僅能控制一個燈，且同樣存在運動式觸發(fā)機構(gòu)部件因摩擦磨損而失效、以及撥動過程中產(chǎn)生噪音等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型提供一種基于中空壓電換能器的燈具開關用發(fā)電裝置，用于固定式燈具遙控開關供電，以解決現(xiàn)有壓電發(fā)電方案因發(fā)電能力弱、操作不便或結(jié)構(gòu)不合理等原因而難于推廣應用等問題。

本實用新型采取的技術方案是：上殼體端部固定連接銷軸、電路板與上殼體內(nèi)部支座固定連接，壓板通過螺釘與上殼體內(nèi)部固定連接，上表面安裝有開關按鈕，下殼體上設有連接耳，導向板通過螺釘與下殼體固定連接，施力銷軸與導向板內(nèi)部滑動連接，1-10個中空壓電換能器位于下殼體內(nèi)，壓板與施力銷軸壓接，施力銷軸與導電橡膠壓塊粘接、導電橡膠壓塊與中空壓電換能器中的壓電振子粘接，上殼體和下殼體通過連接銷軸與連接耳上的孔鉸接。

所述中空壓電換能器由導電橡膠支撐環(huán)、兩個圓形金屬片及兩個圓形壓電晶片構(gòu)成，所述壓電晶片粘接于所述金屬片上構(gòu)成壓電振子，金屬片鑲嵌于導電橡膠支撐環(huán)的環(huán)槽內(nèi)；不同中空壓電換能器的金屬片過導線一連接，同一個中空壓電換能器的壓電晶片由導線二經(jīng)金屬片上的孔連接；金屬片和壓電晶片再經(jīng)導線組一與電路板上的電源電路連接，該電源電路再通過導線組二與開關按鈕相連。

對于本實用新型所提出的基于中空壓電換能器的發(fā)電裝置，所用壓電振子中陶瓷的直徑和厚度過大或過小都會是發(fā)電量降低，存在最佳的半徑比:壓電晶片半徑與金屬板半徑之比和厚度比:壓電晶片厚度與壓電振子總厚度之比,使發(fā)電量最大。陶瓷晶片直徑與金屬板直徑相等時，陶瓷晶片邊緣處受拉應力、而中心部分受壓應力，分別產(chǎn)生正、副電荷，互相抵消，故使發(fā)電能力降低。所用壓電振子的最佳半徑比和厚度比由發(fā)電量????????????????????????????????????????????????公式求得：即、。式種，為發(fā)電量，定義為半徑比，、分別為金屬基板半徑和壓電晶片半徑；，定義為厚度比，、分別為壓電晶片和金屬基板厚度；為壓電材料的機電耦合系數(shù)；，，，、分別為基板和壓電材料的楊氏模量，、分別為基板和壓電材料的泊松比；和分別為壓電-金屬復合層的等效彎曲剛度、等效楊氏模量及等效泊松比；?為壓電振子所受外力。

在本實用新型中，按下所述按鈕時,按鈕接通、并帶動上殼體及其內(nèi)部的電路板和壓板沿著端部銷軸轉(zhuǎn)動，同時，隨上殼體轉(zhuǎn)動的壓板推動施力銷軸運動，施力銷軸再通過導電橡膠壓塊迫使壓電振子發(fā)生彎曲變形；隨上殼體的持續(xù)轉(zhuǎn)動，壓電振子的變形量逐漸增加，直至上殼體內(nèi)的壓板接觸到下殼體上的導向板，此為發(fā)電過程；釋放按紐、外力去除后，按鈕斷開，壓電振子在其自身彈性力的作用恢復變形、并通過導電橡膠壓塊、施力銷軸和壓板推上殼體回轉(zhuǎn)至初始位置。