[发明专利]一种压电陶瓷发电装置和方法

说明书

本发明涉及压电陶瓷发电技术领域，提供了一种压电陶瓷发电装置和方法。装置包括弹性压电陶瓷片、驱动机构和转换装置，具体的：当驱动机构受到外部作用力时，所述驱动机构将所述外部作用力传递到转换装置；当转换装置所受力度小于第一预设力度时，转换装置不动作或者在预设范围内形变；当转换装置所受力度大于所述第一预设力度时，转换装置快速动作，撞击弹性压电陶瓷片，弹性压电陶瓷片产生电能。本发明采用了具有第一态和第二态的转换装置，起到了对外部作用力设置驱动门槛的作用，相应的快速形变的速度也将会被转嫁给弹性压电陶瓷片，从而产生更大的发电量。

【技术领域】

本发明涉及压电陶瓷发电技术领域，特别是涉及一种压电陶瓷发电装置和方法。

【背景技术】

随着技术的发展，市面上出现了越来越多需要使用电池的电子产品。然而废旧电池会对环境造成严重的污染。因而，研发一种新型方式来取代电池已成为保护环境和人类生命健康的迫切需求。

压电陶瓷材料具有独特的压电效应，可将机械能转变为电能。在外界振动或者冲击的作用下，压电陶瓷产生变形，输出电荷量。在持续振动的工况条件下，压电陶瓷也将持续不断地输出电能。经过能量转换、整流、储能、供电等诸多环节，应用于生活的技术。

压电陶瓷在受到变形时，产生感应电压并对负载输出能量。其产生的电压或能能量受很多因素影响：比如压电陶瓷的大小、等效电容容量、变形程度、变形速度等。一般来说，单次变形所产生的能量都非常有限，因此，一般压电陶瓷发电都应用于震动能量收集，利用不断的震动来产生持续产生能量。专利CN202385033U公开了一种单晶片悬臂式压电振动发电机，其利用质心的重量，在震动环境中使得悬臂梁不断反复弯曲，进而使得悬臂梁的压电片不断产生能量。

但是，这一类技术无法在一些特定的场合使用：比如需要单次脉冲电能的场合。比如，一种自发电的遥控器或开关。在这一类应用中，希望通过用户按下开关或遥控器按钮的一瞬间的动作，触发弹性压电陶瓷片产生一个高能量的脉冲电能，然后供给后端的无线模块使用，发射无线信号，进而达到无线遥控的功能，可应用于自发电门铃、自发电遥控器、自发电开关等。

但是，如前所述，弹性压电陶瓷片的发电量受变形的速度影响，在给定压电片的等效电容、大小、变形程度的前提下，其发电量就很大程度上取决于变形的速度了。但是在实际使用场合中，如果用户直接按压弹性压电陶瓷片，其按压的速度是比较慢的，并且不同的用户操作时，其按压速度是不一样的，这样就会导致如果用户缓慢按压，那么其产生的电能是非常有限的。

鉴于此，解决上述问题，使得压电陶瓷的单次脉冲发电量不受用户操作的影响，稳定获得一个比较大的发电量是本发明专利要解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是现有技术中，如果用户直接按压弹性压电陶瓷片，其按压的速度是比较慢的，那么其产生的电能是非常有限的问题。

本发明进一步要解决的技术问题是不同的用户操作时，其按压速度是不一样的，这样会导致产生的电能存在较大的幅度波动。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种压电陶瓷发电装置，包含弹性压电陶瓷片、驱动机构和转换装置，具体的：

当驱动机构受到外部作用力时，所述驱动机构将所述外部作用力传递到转换装置；

当转换装置所受力度小于第一预设力度时，转换装置不动作或者在预设范围内形变；

当转换装置所受力度大于所述第一预设力度时，转换装置快速动作，撞击弹性压电陶瓷片，弹性压电陶瓷片产生电能；

其中，所述弹性压电陶瓷片具体包括至少一片压电陶瓷片和至少一片弹性基板构成。