[發明專利]一種沖擊式多方向壓電發電裝置

有效

• 申請號: 201810561772.0
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108400723B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 劉祥建;尚億全;張亮;孫蕾;王穎
• 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: 32206 南京眾聯專利代理有限公司
• 代理人: 蔣昱

本發明公開一種沖擊式多方向壓電發電裝置，包括用于支撐和安裝的框架、柔性鉸鏈、壓電梁、質量塊。其中，框架通過柔性鉸鏈與壓電梁相連，相鄰壓電梁通過柔性鉸鏈彼此相連，質量塊位于各個壓電梁中間且可以自由滾動。所述壓電梁由鈹青銅彈性基片和PVDF壓電薄膜組成。此壓電發電裝置可以敏感外界環境中任意方向的振動，在質量塊的沖擊作用力下，實現壓電發電裝置的機電能量轉換，解決了現有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。

技術領域

本發明涉及新型能源和電子技術領域，特別是涉及一種沖擊式多方向壓電發電裝置。

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，為此，各國科技工作者不斷進行著新型能源的尋找和探索，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。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。

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。縱觀壓電式振動發電技術的研究現狀，上述振動發電裝置主要是單方向、單諧振頻率的，其使用場合對振動環境的選擇性很強，在存在各種方向的振動且振動頻率在一定范圍內變化的環境下，上述壓電振動發電裝置的發電能力將非常有限，限制了其大眾化的推廣使用。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，如何實現壓電振動發電裝置的多方向性發電將是壓電發電技術領域一個非常值得研究的方向。

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明提供一種沖擊式多方向壓電發電裝置，本發明裝置可以敏感外界環境中任意方向的振動，在質量塊的沖擊作用力下，實現壓電振動發電裝置的機電能量轉換，解決了現有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，本發明提供一種沖擊式多方向壓電發電裝置，包括用于支撐和安裝的框架、柔性鉸鏈、壓電梁和質量塊，所述框架內有四個壓電梁，所述框架通過柔性鉸鏈與壓電梁相連，相鄰壓電梁通過柔性鉸鏈彼此相連，所述質量塊位于各個壓電梁形成結構中間并自由滾動并對壓電梁進行沖擊。

本發明的進一步改進，所述壓電梁由鈹青銅彈性基片和PVDF壓電薄膜組成，本發明壓電梁主要采用鈹青銅彈性基片和PVDF壓電薄膜制成，以實現彈性彎曲變形。

本發明的進一步改進，所述壓電梁通過電學串聯或者電學并聯后與后續充電控制電路連接，本發明串聯和并聯電路均可以使用具體根據實際需要。

本發明的進一步改進，本發明框架為立方體形狀，框架主要采用立方體形狀。

本發明的進一步改進，本發明柔性鉸鏈的數量為8個，鉸鏈數量一般為8個。

本發明的進一步改進，本發明柔性鉸鏈為正圓柔性鉸鏈，且采用彈性金屬材料制作。

本發明的進一步改進，本發明質量塊為圓球狀，質量塊主要采用球形結構。

本發明一種沖擊式多方向壓電發電裝置，包括用于支撐和安裝的框架、柔性鉸鏈、壓電梁、質量塊。其中，框架通過柔性鉸鏈與壓電梁相連，相鄰壓電梁通過柔性鉸鏈彼此相連，質量塊位于各個壓電梁中間且可以自由滾動。所述壓電梁由鈹青銅彈性基片和PVDF壓電薄膜組成。此壓電發電裝置可以敏感外界環境中任意方向的振動，在質量塊的沖擊作用力下，實現壓電發電裝置的機電能量轉換，解決了現有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。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明壓電梁的結構示意圖。