[實(shí)用新型]一種溫差、振動(dòng)復(fù)合型壓電俘能電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720699366.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN206922668U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉清華;吳越;韋東東;陳全渠;馬文瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春吉威新能源科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): H02N2/18
• 分類號(hào): H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于壓電發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種溫差、振動(dòng)復(fù)合型壓電俘能電池。

背景技術(shù)

近年來，隨著微機(jī)電設(shè)備（MEMS）在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、軍事武器、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用，微機(jī)電設(shè)備供電問題引起人們廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)化學(xué)電池存在電池壽命有限、不易于集成、環(huán)境適應(yīng)性差和有污染等問題，傳統(tǒng)線路直接供電并不能應(yīng)用于特定場(chǎng)合的微機(jī)電設(shè)備。因此，自供電設(shè)備越來越受關(guān)注，利用太陽能發(fā)電、電磁發(fā)電、溫差發(fā)電、振動(dòng)發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等設(shè)備層出不窮，但其各有利弊。其中利用環(huán)境振動(dòng)促使壓電發(fā)電單元發(fā)電的自供電裝置由于利于集成、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)和無電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)成為熱門研究方向。然而現(xiàn)有振動(dòng)俘能裝置只能利用環(huán)境振動(dòng)發(fā)電，當(dāng)布置該振動(dòng)俘能裝置的微機(jī)電設(shè)備不發(fā)生振動(dòng)時(shí)，則不能正常發(fā)電，因此俘能效率受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決目前利用振動(dòng)的壓電俘能裝置只能利用單一環(huán)境振動(dòng)發(fā)電的問題，提出了一種溫差、振動(dòng)復(fù)合型壓電俘能電池。該溫差、振動(dòng)復(fù)合型壓電俘能電池由電池頂蓋、上電池外殼、下電池外殼、吸熱底座、上彈簧、下彈簧、上壓電懸臂梁、下壓電懸臂梁、傳動(dòng)桿、碟形熱雙金屬片保持架和碟形熱雙金屬片構(gòu)成。當(dāng)該裝置布置到受環(huán)境振動(dòng)的微機(jī)電設(shè)備中時(shí)，上彈簧與下彈簧發(fā)生往復(fù)變形，帶動(dòng)壓電懸臂梁上下振動(dòng)，壓電片產(chǎn)生機(jī)械變形發(fā)電；當(dāng)該裝置布置到受熱的微機(jī)電設(shè)備或微機(jī)電設(shè)備處理器本身產(chǎn)生較多熱量時(shí)，俘能電池的吸熱底座會(huì)吸收熱量，傳遞到由吸熱底座、下電池殼體和碟形熱雙金屬片正中部位組成的密封腔，在密封腔內(nèi)熱空氣作用下，碟形熱雙金屬片受熱向上變形，帶動(dòng)傳動(dòng)桿向上運(yùn)動(dòng)，下壓電懸臂梁由受壓到被放開則向上運(yùn)動(dòng)，上壓電懸臂梁受傳動(dòng)桿上端沖擊產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng)，此時(shí)密封腔由于碟形熱雙金屬片受熱向上變形，下電池外殼的小圓管口失去碟形熱雙金屬片的阻塞，熱空氣向上流動(dòng)冷卻，碟形熱雙金屬片經(jīng)過短暫的冷卻時(shí)間又向下恢復(fù)變形堵住圓管口，這個(gè)過程中傳動(dòng)桿釋放上壓電懸臂梁并沖擊下壓電懸臂梁，促使壓電片產(chǎn)生機(jī)械變形發(fā)電。該溫差、振動(dòng)復(fù)合型壓電俘能電池既能利用溫差發(fā)電、也能利用環(huán)境振動(dòng)發(fā)電增加了能量俘獲方式，提高了能量俘獲效率。當(dāng)將其布置到適用的微機(jī)電設(shè)備，可以滿足微機(jī)電設(shè)備用電需求，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、俘能效率高和易于集成等優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種溫差、振動(dòng)復(fù)合型壓電俘能電池，包括：電池頂蓋、上電池外殼、下電池外殼、吸熱底座、上彈簧、下彈簧、上壓電懸臂梁、下壓電懸臂梁、傳動(dòng)桿、碟形熱雙金屬片保持架，其特征在于還包括碟形熱雙金屬片，其中：所述電池頂蓋為薄圓片構(gòu)件，其下表面正中布置一圓形沉槽，上表面正中布置有電極；所述上電池外殼為帶底的圓筒形殼體，圓筒殼底正中布置一通孔；所述下電池外殼由一個(gè)小圓管下表面連接一個(gè)不帶底的大圓柱形殼體組成；所述下電池外殼殼體部分為中空，其內(nèi)部抽成真空；所述吸熱底座為一導(dǎo)熱系數(shù)較高的薄圓片形構(gòu)件，其上表面正中布置有一圓形沉槽，下表面正中布置一電極；所述電池頂蓋、上電池外殼、下電池外殼、吸熱底座依次連接組成電池封閉密封腔體；所述上彈簧和下彈簧均為螺旋彈簧，上彈簧安裝在電池頂蓋上圓形沉槽中；下彈簧安裝在吸熱底座上圓形沉槽中；所述上壓電懸臂梁由彈性基板、扇形壓電片和質(zhì)量塊組成，彈性基板由圓片及圓片外陣列的若干扇形懸臂梁組成，扇形壓電片粘貼在扇形懸臂梁上表面；質(zhì)量塊粘貼在扇形懸臂梁外緣上表面；所述上壓電懸臂梁上表面連接到上彈簧下端，上彈簧初始處于拉伸狀態(tài)；所述下壓電懸臂梁和上壓電懸臂梁為相同構(gòu)件，其下表面連接到下彈簧上端，下彈簧初始處于壓縮狀態(tài)；所述傳動(dòng)桿為一軸類構(gòu)件，其下端與下壓電懸臂梁上表面接觸；所述碟形熱雙金屬片保持架為一圓環(huán)狀構(gòu)件，圓環(huán)內(nèi)表面正中布置一周向沉槽；所述碟形熱雙金屬片是由上下層為不同金屬材料制成的碟形薄片構(gòu)件，其中下層的金屬材料熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)大于上層金屬的熱膨脹系數(shù)；所述碟形熱雙金屬片正中布置有通孔；所述碟形熱雙金屬片中部通孔與傳動(dòng)桿過盈配合安裝；所述碟形熱雙金屬片四周安裝在碟形熱雙金屬片保持架周向沉槽中；所述碟形熱雙金屬片保持架下表面連接到上電池外殼筒底內(nèi)表面上，外圓面與電池外殼內(nèi)圓面接觸。

所述碟形熱雙金屬片可以用形狀記憶合金制成的碟形薄片代替。