[實用新型]一種球形多方向壓電發電裝置

有效

• 申請號: 201820850452.2
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN208836025U
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 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: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本實用新型公開一種球形多方向壓電發電裝置，包括多個相同的質量塊和多個相同的壓電梁。相鄰的質量塊之間彼此通過壓電梁相連接；所述壓電梁均由外側PVDF壓電薄膜、鈹青銅彈性基片和內側PVDF壓電薄膜組成；所述質量快上開設多個凹槽，壓電梁中的鈹青銅彈性基片嵌入凹槽中實現與質量塊相連接。此裝置可以敏感外界環境中任意方向的環境振動，進而實現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

本實用新型涉及新型能源和電子技術領域，特別是涉及一種球形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，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。

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。

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球形多方向壓電發電裝置，本實用新型裝置將外界環境中的振動作用轉換為裝置中壓電梁的彎曲振動，進而實現發電，同時，壓電發電裝置特殊的球形結構，其更容易敏感不同方向環境振動源的振動，使用方便，可擴展性強，為達此目的，本實用新型提供一種球形多方向壓電發電裝置，包括至少6個相同的質量塊和6個相同的壓電梁，相鄰的質量塊之間彼此通過壓電梁相連接整體形成球形，所述壓電梁均由外側PVDF壓電薄膜、鈹青銅彈性基片和內側PVDF壓電薄膜組成，所述質量塊上開設至少2個凹槽，所述壓電梁中的鈹青銅彈性基片嵌入凹槽中實現與質量塊相連接。

本實用新型的進一步改進，所述質量塊的數量為10個；所述壓電梁的數量為20個，以上為本申請常用案例中質量塊和壓電梁的數量。

本實用新型的進一步改進，所述外側PVDF壓電薄膜和內側PVDF壓電薄膜為矩形形狀，且沿厚度方向極化；所述鈹青銅彈性基片為矩形形狀，壓電薄膜主要采用矩形。

本實用新型的進一步改進，所述質量塊為立方體形狀或者圓球狀，且采用密度較大的金屬材料制作。

本實用新型的進一步改進，所述質量塊的數量和壓電梁的數量根據需要可以分別增加至M個和N個，且M≥10，N≥20，數量可以根據需要進行確定。

本實用新型的進一步改進，所述外側PVDF壓電薄膜和內側PVDF壓電薄膜通過電學串聯或者電學并聯后與后續充電控制電路連接，本實用新型串聯和并聯電路均可以使用具體根據實際需要。

本實用新型一種球形多方向壓電發電裝置，包括多個相同的質量塊和多個相同的壓電梁。相鄰的質量塊之間彼此通過壓電梁相連接；所述壓電梁均由外側PVDF壓電薄膜、鈹青銅彈性基片和內側PVDF壓電薄膜組成；所述質量快上開設多個凹槽，壓電梁中的鈹青銅彈性基片嵌入凹槽中實現與質量塊相連接。此裝置可以敏感外界環境中任意方向的環境振動，進而實現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。