[实用新型]一种冲击型压电发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种冲击型压电发电装置，具体是一种用于压电能量采集系统的冲击型压电发电装置。

背景技术

压电能量采集系统是一种通过自动采集环境中的能量，供给电子电路能量的系统，比如胎压监测系统。对于无法采用传输线供电或者采用锂电池供电存在更换电池困难的，压电能量采集系统是一个行之有效的解决方法。现行的TPMS(轮胎压力检测系统)大多采用锂电池供电，由于锂电池电量有限而且更换麻烦，为了节能而降低了胎压监测和无线发射的密度，影响了监测的实时性。因此有必要引入压电能量采集系统，使TPMS实现无源化，从而延长系统的寿命，提高监测和无线发射的密度。目前已有的压电发电装置多根据特定场合而设计，不太适合在测试轮胎压力的压电能量采集系统中应用。

发明内容

本实用新型的目的就是克服现有技术的不足，提供一种适合在轮胎内使用的冲击型压电发电装置。

本实用新型包括两个对称设置、紧密配合的圆环型壳体，每个壳体在其与另一边壳体相配合的接触面上沿圆周方向开有环形沟槽，两个环形沟槽对应位置设置，对接后形成密封的环状的钢球通道。钢球通道内沿钢球通道圆周均匀固定设置有n(4≤n≤10)个压电振子，将钢球通道分隔为n段，每段钢球通道内活动设置一个钢球。所述的压电振子包括压电陶瓷片，压电陶瓷片的两侧固定有金属基片，压电振子的整体平面与钢球通道垂直。

在汽车行驶过程中，汽车轮胎中存在丰富的机械能，可以通过特殊的处理将机械能转变成电能，供胎压监测系统使用。采用本实用新型可以为其供电，提高监测和无线发射密度，改善系统实时性，克服了电池对系统寿命的限制，延长了胎压监测系统的寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图1中压电振子的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，冲击型压电发电装置包括两个对称设置的耐高温的圆环型的塑料壳体1，两个壳体1紧密配合，每个壳体1在其与另一边壳体相配合的接触面上沿圆周方向开有环形沟槽，两个环形沟槽对应位置设置，对接后形成密封的环状的钢球通道2。钢球通道2内沿钢球通道2圆周均匀固定设置四个压电振子3，四个压电振子3将钢球通道2分隔为四段，每段钢球通道内活动设置一个钢球4。塑料壳体采用耐高温的氟塑料；塑料壳体留有塑料沟道，宽度比小钢球直径略宽；压电振子3均匀的嵌入在塑料结构中，使其中心与沟道中心重合。装置中还留有放置整流电路的凹槽和对外引线的引线孔。

如图3所示，压电振子3包括压电陶瓷片3-1，压电陶瓷片3-1的两侧用502胶水粘合有金属基片3-2，压电振子的整体平面与钢球通道2垂直。压电陶瓷片3-1采用掺有杂质的锆钛酸铅压电陶瓷，比如无锡惠丰公司的HF-B3.5M系列压电振子。压电振子3长为40mm，宽为20mm，厚为1mm。金属基片3-2采用高弹性模量的磷青铜材质，长为50mm，宽为20mm，厚为0.4mm。

本实用新型电路的工作过程：

当汽车行驶时，钢球在到达最高点后在重力作用下加速，会产生相对速度，对它逆时针方向的前一块压电振子产生冲击。在低点时，在重力作用下减速，会对逆时针后方的压电振子产生冲击。同时，汽车的加速和减速也会使小钢球和压电振子产生相对速度，发生碰撞。由于冲击力的变化，导致压电陶瓷片的形变，最终导致压电陶瓷表面束缚电荷的改变。压电陶瓷表面束缚电荷变化，会引起电场的变化，推动自由电子的移动，此时压电陶瓷两端会有峰值不定的交流电输出。将输出的交流电流经整流、滤波后存储起来，就可以为轮胎压力检测系统供电。