[实用新型]一种冲击式压电振动能量收集装置

说明书

技术领域

本实用新型属于新型能源和电子技术领域，特别涉及一种冲击式压电振动能量收集装置。

背景技术

近年来，随着社会经济的高速发展，对能源的需求日益剧增，环境污染和能源短缺成为困扰世界各国的一个共同难题，并由此而造成的环境恶化和能源危机逐渐开始影响经济发展和人们生活。迫于此压力，各国科技工作者开始了寻找和开发新型能源的探索，比如太阳能、风能、波浪能等。振动作为日常生活中的常见现象，由于其具有较高的能量密度，其潜在的能量价值已引起越来越多的研究者的关注。目前，用于实现振动能量收集的装置主要有压电式、电磁式和静电式三种。压电式振动能量收集装置以其结构简单、不发热、无电磁干扰及易于微型化等诸多优点而成为目前的研究热点。基于此，目前出现了各种各样的压电式振动能量收集装置，如悬臂梁结构、Cymbal结构、叠堆形结构等。对于压电式振动能量收集装置，理论上其供电寿命仅取决于组成振动能量收集装置的各元器件的寿命，清洁环保，是一种典型的“绿色”能源技术。

值得注意的是，在各种形式的压电式振动能量收集装置的研究中，冲击式压电振动能量收集装置的报道相对较少。由NEC TOKIN与日本Heardea研制的基于压电元件的新型道路标识在日本已试运行，其原理就是通过置于环形槽内钢球的滚动，冲击压电元件来发电，该装置设置在交通量大的隧道内，可利用汽车驶过时产生的气流驱动标识旋转，从而驱动钢球产生滚动。该设计方案的主要缺点是，当车连续驶过而产生强烈的风时标识就会高速转动，从而使钢球紧贴着压电元件运动，压电元件得不到交变的压力作用，就不能发电了。考虑到外界环境中丰富的振动能资源，如何将外界环境中的振动能应用于冲击式压电振动能量收集装置是一个非常值得研究的方向。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种冲击式压电振动能量收集装置，本实用新型装置将外界环境中的振动能转换为装置中质量球的冲击振动，进而转换为电能，使用方便，可扩展性强，为达此目的，本实用新型提供一种冲击式压电振动能量收集装置，包括固定基座、支架、弹簧、质量块、横梁、质量球和压电振子，所述支架一端固定在固定基座上，另一端与横梁铰接，所述弹簧一端固定于固定基座上，另一端与质量块底部连接，所述横梁有两个，所述两个横梁分别与质量块铰接，所述压电振子由左侧压电片、弹性金属基片和右侧压电片组成，所述压电振子对称设置在对应的横梁上，所述压电振子一端固定于横梁上，另一端处于自由状态，所述质量球位于同一侧横梁上相邻两个压电振子之间。

作为本实用新型的进一步改进，所述每个横梁上的压电振子的数量为n个，且n≥2，本实用新型横梁上可设置多个压电振子，使用者可根据横梁长度以及实际需要进行选择。

作为本实用新型的进一步改进，所述左侧压电片和右侧压电片为矩形形状或三角形形状或梯形形状，且沿厚度方向极化，本实用新型可根据实际情况选择相应形状的压电片。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性金属基片为矩形形状或三角形形状或梯形形状，本实用新型可根据实际情况选择相应形状的弹性金属基片。

作为本实用新型的进一步改进，所述横梁两侧有隔板，为了防止质量球在运动中掉落，可在横梁两侧设置隔板。

采用上述方案后，本实用新型通过设置固定基座、支架、弹簧、质量块、横梁、质量球和压电振子，可以将外界自然环境的振动转换为质量球的冲击振动，实现发电；同时，振动能量收集装置横梁上的压电振子的数量可进行适当扩展，从而提高了振动能量收集装置的发电量，增强了装置的实用性。

附图说明

图1是本实用新型中压电振子的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图。

具体部件如下：

1、固定基座；     2、支架；        3、弹簧；

4、质量块；       5、横梁；        6、质量球；

7、压电振子；     71、左侧压电片； 72、弹性金属基片；

73、右侧压电片。

具体实施方式

结合图1和图2所示，本实用新型提供一种冲击式压电振动能量收集装置，包括固定基座1、支架2、弹簧3、质量块4、横梁5、质量球6和压电振子7，下面分别介绍。

支架2一端固定在固定基座1上，另一端与横梁5铰接，弹簧3一端固定于固定基座1上，另一端与质量块4连接，两个横梁5分别与质量块4铰接。