[實(shí)用新型]一種多方向壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720328761.9
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN206602469U
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉祥建;鞠全勇;李曉暉;王珺;郭語;時(shí)維元
• 申請（專利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司32206
• 代理人: 蔣昱

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及新型能源和電子技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多方向壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對能源的需求日益劇增，環(huán)境污染和能源短缺成為困擾世界各國的一個(gè)共同難題，為此，各國科技工作者不斷進(jìn)行著新型能源的尋找和探索，比如太陽能、風(fēng)能、波浪能等。振動(dòng)作為日常生活中的常見現(xiàn)象，由于其具有較高的能量密度，其潛在的能量價(jià)值已引起越來越多的研究者的關(guān)注。目前，用于實(shí)現(xiàn)振動(dòng)發(fā)電的裝置主要有壓電式、電磁式和靜電式三種。壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、不發(fā)熱、無電磁干擾及易于微型化等諸多優(yōu)點(diǎn)而成為目前的研究熱點(diǎn)。對于壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)，理論上其供電壽命僅取決于組成振動(dòng)發(fā)電機(jī)的各元器件的壽命，清潔環(huán)保，是一種典型的“綠色”能源技術(shù)。

基于此，目前出現(xiàn)了各種各樣的壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)，如懸臂梁結(jié)構(gòu)、Cymbal結(jié)構(gòu)、疊堆形結(jié)構(gòu)等。縱觀壓電式振動(dòng)發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，上述振動(dòng)發(fā)電機(jī)主要是單方向、單諧振頻率的，其使用場合對振動(dòng)環(huán)境的選擇性很強(qiáng)，在存在各種方向且振動(dòng)頻率在一定范圍內(nèi)變化的情況下，上述壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力將非常有限，限制了其大眾化的推廣使用?？紤]到外界環(huán)境中豐富的振動(dòng)能資源及振動(dòng)源振動(dòng)過程的隨機(jī)性，如何實(shí)現(xiàn)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)的多方向性發(fā)電將是壓電發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域一個(gè)非常值得研究的方向。

因此有人申請如圖3所示的CN104485842，名稱為一種壓電式振動(dòng)發(fā)電機(jī)，該振動(dòng)發(fā)電是依靠激勵(lì)磁環(huán)與永磁體之間的直接排斥力實(shí)現(xiàn)的，而其多方向振動(dòng)僅是依靠彈性桿能夠彎曲實(shí)現(xiàn)的，因此發(fā)電有限，因此需要設(shè)計(jì)一種多方向壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)。來收集各種方向能力，從而提高整體發(fā)電效果。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述存在的問題，本實(shí)用新型提供一種多方向壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)，本實(shí)用新型裝置可以敏感外界環(huán)境中任意方向的振動(dòng)，在各個(gè)永磁體之間的作用力下，實(shí)現(xiàn)壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)的多體耦合振動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其機(jī)電能量轉(zhuǎn)換，解決了現(xiàn)有壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)在某些方向外界環(huán)境激勵(lì)下收集不到振動(dòng)能量的缺陷，為達(dá)此目的，本實(shí)用新型提供一種多方向壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)，包括用于支撐和安裝的外層框架、中層框架、內(nèi)層框架、中心質(zhì)量塊、壓電梁一、壓電梁二、壓電梁三、壓電梁四、壓電梁五、壓電梁六、永磁體一、永磁體二（12）、永磁體三、永磁體四、永磁體五、永磁體六、限位彈簧一、限位彈簧二和限位彈簧三，所述外層框架、中層框架和內(nèi)層框架相互嵌套，所述中心質(zhì)量塊位于框架的幾何中心位置，并通過壓電梁五、壓電梁六、限位彈簧三與內(nèi)層框架相連，所述內(nèi)層框架通過壓電梁三、壓電梁四、限位彈簧二與中層框架相連，所述中層框架通過壓電梁一、壓電梁二、限位彈簧一與外層框架相連，所述永磁體一和永磁體二固定在中心質(zhì)量塊上，所述永磁體三固定在內(nèi)層框架上，所述永磁體四固定在中層框架上，所述永磁體五和永磁體六固定在外層框架上。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電梁一、壓電梁二、壓電梁三、壓電梁四、壓電梁五、壓電梁六通過電學(xué)串聯(lián)或者電學(xué)并聯(lián)后與后續(xù)充電控制電路連接，本實(shí)用新型可根據(jù)需要連接相應(yīng)的控制電路。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述永磁體一、永磁體二、永磁體三、永磁體四、永磁體五、永磁體六為圓柱形或者長方體形。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外層框架、中層框架、內(nèi)層框架可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)成圓筒狀或者立方體狀。

本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓電梁一、壓電梁二、壓電梁三、壓電梁四、壓電梁五、壓電梁六采用壓電單晶材料PMNT單晶制作。

本實(shí)用新型采用上述方案后，本實(shí)用新型通過設(shè)置外層框架、中層框架、內(nèi)層框架、中心質(zhì)量塊、壓電梁、壓電梁、壓電梁、壓電梁、壓電梁、壓電梁、永磁體、限位彈簧，可以敏感環(huán)境中任意振動(dòng)方向振動(dòng)源的振動(dòng)，在各個(gè)永磁體的耦合作用下，實(shí)現(xiàn)機(jī)械振動(dòng)能到電能的轉(zhuǎn)換，解決了現(xiàn)有壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)在某些方向外界環(huán)境激勵(lì)下收集不到振動(dòng)能量的問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的主視圖；

圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3是本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)示意圖。

具體部件如下：

1、外層框架；2、中層框架；3、內(nèi)層框架；4、中心質(zhì)量塊；5、壓電梁一；6、壓電梁二；7、壓電梁三；8、壓電梁四；9、壓電梁五；10、壓電梁六；11、永磁體一；12、永磁體二；13、永磁體三；14、永磁體四；15、永磁體五；16、永磁體六；17、限位彈簧一； 18、限位彈簧二；19、限位彈簧三。

具體實(shí)施方式