[實用新型]一種全方向壓電發電裝置

有效

• 申請號: 201620073161.8
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN205377711U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 劉祥建;鞠全勇;李曉暉;羅衛平;王珺
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

技術領域

本實用新型涉及新型能源和電子技術領域，特別是涉及一種全方向壓電發電裝置。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的高速發展，對能源的需求日益劇增，環境污染和能源短缺成為困擾世界各國的一個共同難題，并由此而造成的環境惡化和能源危機逐漸開始影響社會經濟發展和人們日常生活。迫于此壓力，各國科技工作者開始了尋找和開發新型能源的探索，比如太陽能、風能、波浪能等。振動作為日常生活中的常見現象，由于其具有較高的能量密度，其潛在的能量價值已引起越來越多的研究者的關注。目前，用于實現振動發電的裝置主要有壓電式、電磁式和靜電式三種。壓電式振動發電裝置以其結構簡單、不發熱、無電磁干擾及易于微型化等諸多優點而成為目前的研究熱點。基于此，目前出現了各種各樣的壓電式振動發電裝置，如懸臂梁結構、Cymbal結構、疊堆形結構等。對于壓電式振動發電裝置，理論上其供電壽命僅取決于組成振動發電裝置的各元器件的壽命，清潔環保，是一種典型的“綠色”能源技術。

值得注意的是，目前報道最多的懸臂梁型壓電發電裝置的承載能力小，在高載或者外界激勵較強的情況下很容易折斷導致不能正常工作，而如Cymbal結構、疊堆形結構等壓電發電裝置雖然承載能力比懸臂梁型結構大很多，但是考慮到PZT壓電陶瓷屬脆性材料，因此，在自然界的隨機振動環境中突然的高載也有可能導致壓電發電裝置中的PZT壓電陶瓷由于形變過大而斷裂。考慮到外界環境中豐富的振動能資源及振動源振動過程的隨機性，如何實現壓電發電裝置的高承載能力及較大的形變能力將是壓電發電技術領域一個非常值得研究的方向。

實用新型內容

為了解決上述存在的問題，本實用新型提供一種全方向壓電發電裝置，本實用新型裝置可以敏感外界環境中任意方向的振動，在彈簧的彈性力作用下，進而實現壓電疊堆的機電能量轉換，解決了現有多方向壓電振動發電裝置在某些方向外界環境激勵下收集不到振動能量的缺陷，為達此目的，本實用新型提供一種全方向壓電發電裝置，包括外殼、壓電疊堆、彈簧和質量塊，所述壓電疊堆固定于外殼，所述彈簧一端固定于壓電疊堆，另一端固定于質量塊，所述質量塊位于外殼內部中心，所述壓電疊堆由至少2個片壓電陶瓷片通過環氧膠粘結組成。

本實用新型的進一步改進，所述壓電疊堆的數量為N個，且N≥2,所述壓電疊堆包含壓電陶瓷片的數量為M個，且M≥1，本實用新型壓電疊堆可根據需要進行設計。

本實用新型的進一步改進，所述壓電疊堆中壓電陶瓷片可通過電學串聯或者電學并聯后與后續充電控制電路連接，本實用新型可根據需要連接相應的電器件。

本實用新型的進一步改進，所述壓電疊堆中壓電陶瓷片為圓形或者矩形形狀，且沿厚度方向極化，本實用新型壓電陶瓷片可根據需要設計為圓形或矩形，且保證沿厚度方向極化。

采用上述方案后，本實用新型通過設置外殼、壓電疊堆、彈簧和質量塊，可以敏感外界自然環境中任意方向的振動，在彈簧的彈性力作用下，進而實現壓電疊堆的機電能量轉換；同時，壓電發電裝置中壓電疊堆的數量和壓電疊堆中包含的壓電陶瓷片的數量可進行適當擴展，從而提高了壓電發電裝置的發電量，增強了裝置的實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型中壓電疊堆的結構示意圖；

圖2是本實用新型的結構示意圖。

具體部件如下：

1、外殼；2、壓電疊堆；

21、壓電陶瓷片；22、環氧膠；

3、彈簧；4、質量塊。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步詳細描述：

本實用新型提供一種全方向壓電發電裝置，本實用新型裝置可以敏感外界環境中任意方向的振動，在彈簧的彈性力作用下，進而實現壓電疊堆的機電能量轉換，解決了現有多方向壓電振動發電裝置在某些方向外界環境激勵下收集不到振動能量的缺陷。

結合圖1和圖2所示，本實用新型提供一種全方向壓電發電裝置，包括外殼1、壓電疊堆2、彈簧3和質量塊4，下面分別介紹。

壓電疊堆2固定于外殼1，彈簧3一端固定于壓電疊堆2，另一端固定于質量塊4，質量塊4位于外殼1內部中心；壓電疊堆2的數量為N個，且N≥2。配合圖1所示，本實施例中的壓電疊堆2由多片壓電陶瓷片21通過環氧膠22粘結組成；壓電疊堆2包含壓電陶瓷片21的數量為M個，且M≥1；壓電疊堆2中壓電陶瓷片21可通過電學串聯或者電學并聯后與后續充電控制電路連接；壓電疊堆2中壓電陶瓷片21為圓形或者矩形形狀，且沿厚度方向極化。