[发明专利]一种压电发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及到压电材料发电领域，具体指小型压电发电装置。

背景技术

压电材料具有正压电效应和逆压电效应，其正压电效应是将机械能转换为电能。利用压电材料进行发电的应用目前正在普及开来，例如压电发电装置与发光二极管LED结合起来，可以将其置于鞋底板内，随着人的走动，将人体运动的机械能转化为电能发光；又或者可以将其应用于高速公路上，利用高速公路的振动来发电点亮装饰彩灯。象这类压电发电装置，其发电电荷量与压电陶瓷板的厚度成反比，而与压电陶瓷板的面积成正比。因此为了增大发电电流，通常是尽可能地减小压电陶瓷片的厚度，并增大压电陶瓷片的面积。但是在一些需要携带或者用在移动物体上的压电发电装置，人们希望该发电装置越小越好，所以不可能无限制的增大压电材料的表面积，只好通过减薄压电材料的厚度来增大发电电流。目前压电陶瓷的厚度已经可以做到0.1毫米。但是因为压电陶瓷片的材质是陶瓷，再继续减薄其厚度，不仅制作难度高，而且容易破损，如此一来就限制了发电电荷增加的额度。而且压电陶瓷片所产生的电压与压电陶瓷片的变形即伸缩量以及陶瓷的厚度均成正比，因此如上所述的压电发电装置如果连接多个LED灯时，发电电压过低会不能正常点灯。在这种情况下，对压电陶瓷片的厚度有一定的要求，现有的技术不能满足该需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种压电陶瓷片厚度较大的小型压电发电装置，其可以通过放大施加到压电陶瓷片上的压力而同时增大发电电流和发电电压。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该压电发电装置，包括基板和固定在基板上的压电陶瓷片，其特征在于：所述压电陶瓷片的上方还设有一端与基板固定的压板，所述压板的下表面上固设有压块，所述压块对应于压电陶瓷片的中部，压块随压板的上下运动间歇地施加载荷于压电陶瓷片上。固设在基板上的压电陶瓷片在受到弯曲应力时，即会产生压缩应力或扩张应力，压电发电装置的发电电流和电压与所产生的压缩应力或扩张应力成正比；而压块的设计，采用了杠杆原理，可以将压力放大，这样，即使压电陶瓷片的厚度较大，该压电发电装置也能够产生大的发电电流和发电电压。

较好的，所述压板为可以采用“へ”形弯曲结构，这样在施加压力使压板上下移动时，所述压板的一端与基板接触而不会过度变形；所述压板还可以采用直线形、弧形等。

作为上述方案的优选，为了不使压板受压过度变形，可以在所述压板的另一个端部和基板的另一个端部之间设有限位块，通过限位块限制压板下移的距离，从而限制压板的变形量。所述限位块可以固设在压板的下表面上，也可以固设在基板的上表面上。

如上所述方案中，由于压板和压块的设计，能够将通过放大压力的办法来增加发电电流和电压，所述压电陶瓷片的厚度可以大于等于0.5毫米。

作为上述方案的进一步的优选，所述压电陶瓷片可以采用积层结构，以进一步地提高发电电流。

所述压电陶瓷片的厚度可以大于等于0.5毫米。

与现有技术相比，由于本发明采用了压板和压块将压力传递到压电陶瓷片上，通过压块的杠杆作用原理能够将压力放大若干倍，例如可将手指的按压力放大到相当于人体体重的压力程度，因此该压电发电装置不需要通过加大压电陶瓷片的面积和/或牺牲厚度的方法来获得较大的电流，同时还可以同步增大发电电压；而积层压电陶瓷片的设计，进一步提高了压电陶瓷片的发电电流。该压电发电装置加工方便、使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例1的平面结构示意图；

图2为本发明实施例2的平面结构示意图；

图3为本发明实施例3的平面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如1所示，该压电发电装置包括厚度为1毫米的粘贴铜箔的玻璃环氧树脂基板1，固定在基板1上的压电陶瓷片2，所述压电陶瓷片2的厚度为0.6毫米。厚度为0.5毫米的不锈钢压板3的左端部与基板1的左端部固定在一起，所述压板3为“へ”形弯曲结构。压板3的下表面上固定有经过绝缘处理的铝质压块4，所述压块4对应于压电陶瓷片2的中部。该压电发电装置通过压块4与压电陶瓷片2的杠杆作用，能够在不改变受力的情况下，增加发电电流和发电电压。该压电发电装置可以应用于多个LED并使之连续发光。

实施例2