[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于壓電效應(yīng)的能量回收裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210258877.1
• 申請(qǐng)日: 2012-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102769328A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黎程;杜志良;李樂(lè)生;黃曙朦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 濰柴動(dòng)力股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02J7/32
• 分類(lèi)號(hào): H02J7/32;H02N2/18
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及壓電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于壓電效應(yīng)的能量回收裝置。

背景技術(shù)

某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷；當(dāng)作用力的方向改變時(shí)，電荷的極性也隨之改變；當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。

現(xiàn)實(shí)中一些晶體就存在這種壓電效應(yīng)，這類(lèi)晶體在收到擠壓或拉伸的時(shí)候，兩端就會(huì)產(chǎn)生種類(lèi)不同的電荷。具有這種性質(zhì)的晶體被稱(chēng)為壓電晶體，例如水晶（α-石英）就是一種較常見(jiàn)的壓電晶體。

由此不難想見(jiàn)，利用壓電晶體的上述性質(zhì)，能夠在一些應(yīng)用場(chǎng)景下，利用較為簡(jiǎn)便的手段將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，以便實(shí)現(xiàn)某些特別的用途。并且當(dāng)前階段，能源問(wèn)題一直是世界各國(guó)廣泛關(guān)注的一項(xiàng)重大問(wèn)題。如果能夠利用壓電晶體實(shí)現(xiàn)將某些多余的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能回收利用，必將具有非常重要的實(shí)際意義。比如將汽車(chē)或其他機(jī)械設(shè)備的震動(dòng)利用壓電晶體“收集”起來(lái)，將震動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能重新利用。

現(xiàn)階段所研究的壓電發(fā)電裝置大多屬于人力發(fā)電機(jī)。其中較成熟的一種應(yīng)用為“壓電發(fā)電鞋”。這種發(fā)電裝置的發(fā)電功率可滿(mǎn)足野外軍事行動(dòng)中通信聯(lián)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)電跟蹤電子裝置的使用需求。壓電發(fā)電鞋的原理就是把發(fā)電裝置植入鞋底，通過(guò)走路時(shí)腳對(duì)鞋底的沖擊使壓電陶瓷變形而產(chǎn)生電流。該壓電鞋在標(biāo)準(zhǔn)體重和標(biāo)準(zhǔn)步幅下能夠產(chǎn)生250mW的能量。

但是這種發(fā)電鞋實(shí)際上僅僅是一種人力發(fā)電的裝置，同樣的現(xiàn)階段對(duì)于壓電晶體的利用大多數(shù)也局限于類(lèi)似人力發(fā)電的思路。由于人的重力或力量有限，踩踏發(fā)電鞋的頻率也較低，所以類(lèi)似的人力發(fā)電裝置只能產(chǎn)生很少的電能，且輸出不穩(wěn)定，不便作為穩(wěn)定電源來(lái)使用。而且此類(lèi)人力發(fā)電裝置并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)有效的利用某些多余的機(jī)械能，達(dá)到能量回收使用的目的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于壓電效應(yīng)的能量回收裝置，所述裝置利用發(fā)動(dòng)機(jī)懸置所傳遞的震動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械能來(lái)產(chǎn)生大量穩(wěn)定的電能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下技術(shù)方案：

一種基于壓電效應(yīng)的能量回收裝置，所述裝置包括：

固定模塊，用于將壓電模塊固定在懸置裝置上；

壓電模塊，用于將懸置裝置傳遞的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；

穩(wěn)壓整流模塊，用于將壓電模塊生成的電能進(jìn)行穩(wěn)壓整流處理。

所述壓電模塊包括壓電元件，具體為：

壓電元件，用于承受懸置裝置所傳遞的震動(dòng)機(jī)械能，并根據(jù)壓電效應(yīng)將震動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

所述壓電元件呈環(huán)形。

所述壓電模塊還包括：

保護(hù)罩，用于覆蓋并保護(hù)壓電元件。

所述保護(hù)罩呈圓錐形，內(nèi)部設(shè)有空腔，空腔與所述壓電元件的形狀尺寸相匹配，壓電元件放置在空腔中；保護(hù)罩還設(shè)有一個(gè)使得所述空腔與外界連通的通孔。

所述穩(wěn)壓整流模塊通過(guò)所述通孔與壓電元件連接。

所述穩(wěn)壓整流模塊包括穩(wěn)壓整流電路，用于對(duì)電能進(jìn)行穩(wěn)壓處理并生成持續(xù)的穩(wěn)壓電流。

所述穩(wěn)壓電路包括變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一電容、第二電容和直流-直流變換器，具體為：

第一二極管的陰極連接第一電容的第一端，第一電容的第二端連接第二電容的第一端，第二電容的第二端連接第二二極管的陽(yáng)極，第二二極管的陰極連接第一二極管的陽(yáng)極，第三二極管的陰極連接第一二極管的陰極，第三二極管的陽(yáng)極連接第二二極管的陽(yáng)極，第三二極管的陰極和陽(yáng)極同時(shí)連接直流-直流變換器；變壓器一側(cè)的一端連接第一二極管的陽(yáng)極，另一端連接第一電容的第二端；變壓器另一側(cè)連接壓電模塊。

所述直流-直流變換器連接電瓶，利用經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路后的穩(wěn)壓電流為電瓶充電。

通過(guò)以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明存在的有益效果是，利用所述固定模塊將壓電模塊固定在懸置裝置上，使得壓電模塊承受懸置裝置上由于震動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械能并產(chǎn)生電能，在利用穩(wěn)壓模塊將該電能轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定持續(xù)的電流提供；所述能量回收裝置產(chǎn)生的電能充足而且持久穩(wěn)定，能夠作為常規(guī)的電源進(jìn)行使用；并且所述裝置將多余的機(jī)械能重新轉(zhuǎn)化為可被利用的電能，實(shí)現(xiàn)了能量回收、節(jié)約能源的作用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。