[发明专利]一种采用变速齿轮加速的便携式压电电磁混合发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，特指一种采用变速齿轮加速的便携式压电电磁混合发电装置。

背景技术

压电陶瓷作为压电发电的机械-电能换能元件，是压电发电的核心元件，极化后的压电陶瓷对外呈压电性，压电发电利用电陶瓷的正压电效应产生电压和电荷，由于压电发电装置相对于其他发电装置，具有结构简单、不发热、无电磁干扰等优点，使其成为微能源研究的热点，在实际应用中有广阔的发展前途。发电机工作原理都是基于电磁感应定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

现有的野外或应急用发电装置普遍采用电磁感应发电机或光伏，然而这些发电方式均存在足，单一地采用电磁感应发电机发电效率较低，发电量小，光伏发电装置体积大，不方便携带，对光线强度要求高，价格昂贵，生产过程中也存在着严重的污染。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种采用变速齿轮加速的便携式压电电磁混合发电装置，它能将机能转换成电能，并最大限度的提高转换效率，适用于野外或应急情况下的发电，同时旋转手柄可折叠，便于携带。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种采用变速齿轮加速的便携式压电电磁混合发电装置，包括齿轮传动系统、发电系统与能量收集系统，齿轮传动系统包括旋转手柄与齿轮传动单元，发电系统包括电磁感应发电机发电单元与压电陶瓷发电单元，旋转手柄带动齿轮传动单元转动，齿轮传动单元带动电磁感应发电机发电单元旋转，从而产生交流电，齿轮传动单元通过击打压电陶瓷发电单元，从而产生电荷，交流电与电荷分别通过能量收集系统进行收集与存储。

进一步而言，所述齿轮传动单元上部设有平板机架，齿轮传动单元下部设有底座，齿轮传动单元通过平板机架与底座构成可旋转的定轴齿轮装置，旋转手柄与底座对应设置。

进一步而言，所述齿轮传动单元包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、第四传动齿轮、第五传动齿轮与压电陶瓷片激励齿轮，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合设置，第二传动齿轮与第三传动齿轮同轴设置，第三传动齿轮与第四传动齿轮啮合设置，第四传动齿轮与第五传动齿轮同轴设置，第五传动齿轮与压电陶瓷片激励齿轮啮合设置，旋转手柄与第一传动齿轮同轴设置。

进一步而言，所述电磁感应发电机发电单元包括电磁发电机与电磁发电机能量收集模块，电磁发电机的转子通过齿轮传动单元的第五传动齿轮旋转带动，从而产生交流电，电磁发电机能量收集模块包括整流桥、滤波电路、DC-DC变换器与锂电池一，交流电通过整流桥与滤波电路转换成直流电，直流电通过DC-DC变换器为锂电池一进行充电，锂电池一通过输出选择电路连接于能量收集系统。

进一步而言，所述压电陶瓷发电单元包括双晶压电陶瓷片与压电能量收集模块，双晶压电陶瓷片包括双晶压电陶瓷片一与双晶压电陶瓷片二，双晶压电陶瓷片一通过压电陶瓷片夹板一固定于底座上，双晶压电陶瓷片二通过压电陶瓷片夹板二固定于底座上，双晶压电陶瓷片一与双晶压电陶瓷片二分别对应设置于压电陶瓷片激励齿轮，旋转手柄通过压电陶瓷片激励齿轮击打双晶压电陶瓷片一与双晶压电陶瓷片二，从而产生交流电，压电能量收集模块包括压电能量回收电路与锂电池二，交流电通过压电能量回收电路为锂电池二进行充电，锂电池二通过输出选择电路连接于能量收集系统。

进一步而言，所述双晶压电陶瓷片由压电陶瓷片一、中心极板与压电陶瓷片二连接组成，压电陶瓷片一与压电陶瓷片二分别贴合于中心极板的顶部与底部。

进一步而言，所述旋转手柄可折叠，折叠前旋转手柄与底座垂直设置，折叠后旋转手柄与底座平行设置。

进一步而言，所述齿轮传动单元采用至少两级加速以上的变速齿轮，变速齿轮均采用斜齿轮设置。

本发明有益效果：

本发明采用这样的设置，通过齿轮传动系统加速后，再带动电磁感应发电机的转子旋转发电，同时，压电陶瓷片在激励齿轮的作用下，产生形变，将机械能转换成电能，有效提高转换效率，再通过相应的能量管理系统对产生的电能进行管理及存储，有效满足野外或应急情况下照明或者手持设备充电需求，具有能量转换效率高、造价低、绿色环保、便于携带。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是齿轮传动单元轮系图；

图3是能量收集系统和能量输出系统原理图；

图4是压电能量输出系统原理图；

图5是双晶压电陶瓷片结构图；

图6是DC-DC变换器电路图；