一种基于冲击的微型压电陶瓷电源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，包括压电陶瓷发电体、全桥整流电路、存储电容，所述压电陶瓷发电体的输出与所述全桥整流电路的相对的两端相连，所述存储电容与所述全桥整流电路的另外相对的两端相连，所述压电陶瓷发电体用于通过过载冲击利用压电陶瓷的正压电效应产生电流；所述全桥整流电路用于将压电陶瓷发电体产生的电流进行整流；所述存储电容用于将通过全桥整流电路整流的电流以电能的形式存储起来。本发明的一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，该压电电源体积小、单位体积能量密度高，在高冲击、低功耗等特定应用领域有较广的前景。
【专利说明】—种基于冲击的微型压电陶瓷电源
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电源，具体涉及一种基于冲击的微型压电陶瓷电源。
【背景技术】
[0002]目前，压电陶瓷材料的应用领域很广，而利用压电陶瓷材料的正压电效应特性，在特定冲击环境下发电，为后续电路提供电力能源，尚鲜有实际应用。而且就现有技术来说，一般电源体积大，单位体积能量密度低，在高冲击、低功耗等领域得不到广泛的应用。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，该压电陶瓷电源体积小、单位体积能量密度高，在高冲击、低功耗等特定应用领域有较广的前景。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，包括压电陶瓷发电体、全桥整流电路、存储电容，所述压电陶瓷发电体的输出与所述全桥整流电路的相对的两端相连，所述存储电容与所述全桥整流电路的另外相对的两端相连，
[0005]所述压电陶瓷发电体用于通过过载冲击利用压电陶瓷的正压电效应产生电流；
[0006]所述全桥整流电路用于将压电陶瓷发电体产生的电流进行整流；
[0007]所述存储电容用于将通过全桥整流电路整流的电流以电能的形式存储起来。
[0008]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0009]进一步，所述陶瓷发电体包括压电陶瓷片、钨合金块，所述压电陶瓷片设有多块，所述多块压电陶瓷片叠堆粘接在一起，所述钨合金块位于所述顶层压电陶瓷片上。
[0010]进一步，所述每片压电陶瓷片之间在电路上并联，在结构上串联连接。
[0011]进一步，在所述钨合金块的两端分别设有一个电极。
[0012]进一步，所述压电陶瓷片由压电陶瓷材料构成，所述压电陶瓷材料的压电常数d33>850pC/N，压电陶瓷介电常数ε >5000。
[0013]本发明的有益效果是:本发明的一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，使用高性能压电陶瓷材料，压电常数d33>850pC/N，压电陶瓷介电常数ε >5000,通过若干片压电陶瓷薄片叠堆粘接而成，每片压电陶瓷片之间电路上并联，结构上串联连接，并粘接钨合金块，电能通过全桥整流电路输出到储存电容中，该压电电源体积小、单位体积能量密度高，在30000g过载冲击下，当储存电容为150 μ f时，每立方厘米压电陶瓷发电体可以达到11.5mJ电能，在高冲击、低功耗等特定应用领域有较广的前景。同时，为后续微功耗电路提供电能，并兼具温度稳定性好，储存时间长等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明一种基于冲击的微型压电陶瓷电源的组成结构示意图；
[0015]图2为本发明一种基于冲击的微型压电陶瓷电源的压电陶瓷体的结构示意图。
[0016]附图中，各标号所代表的部件列表如下:[0017]1、压电陶瓷发电体，1.1、压电陶瓷片，1.2、钨合金块，1.3、电极，2、全桥整流电路，
3、存储电容。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0019]如图1所示，一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，包括压电陶瓷发电体1、全桥整流电路2、存储电容3，所述压电陶瓷发电体I的输出与所述全桥整流电路2的相对的两端相连，所述存储电容3与所述全桥整流电路2的另外相对的两端相连，
[0020]所述压电陶瓷发电体I用于通过过载冲击利用压电陶瓷的正压电效应产生电流；
[0021]所述全桥整流电路2用于将压电陶瓷发电体I产生的电流进行整流；
[0022]所述存储电容3用于将通过全桥整流电路2整流的电流以电能的形式存储起来。
[0023]图2为本发明一种基于冲击的微型压电陶瓷电源的压电陶瓷体的结构示意图，所述陶瓷发电体I包括压电陶瓷片1.1、钨合金块1.2，所述压电陶瓷片1.1设有多块，所述多块压电陶瓷片1.1叠堆粘接在一起，所述钨合金1.2块位于所述顶层压电陶瓷，1.1上，每片压电陶瓷片1.1之间在电路上并联，在结构上串联连接，所述每片压电陶瓷片1.1之间在电路上并联，在结构上串联连接指的是:压电陶瓷片1.1分正、负极，结构上串联:是多片压电陶瓷叠加在一起；电路上并联:是每片压电陶瓷的正极连线在一起，负极连线在一起。在所述钨合金块1.2的两端分别设有一个电极1.3，；所述压电陶瓷片1.1由压电陶瓷材料构成，所述压电陶瓷材料的压电常数d33>850pC/N，压电陶瓷介电常数ε >5000。
[0024]在本实施例中，压电陶瓷发电体由40层压电陶瓷薄片堆叠而成，长1.0cm，宽1.0cm,高1.1cm,含钨合金质量，体积L lcm3,储存电容为150 μ f ;在30000g的过载冲击下，储存电容上的电压可达到13V,计算电能为12.6mJ,单位体积能量为11.5mJ/cm3,电能通过全桥整流电路输出到存储电容中，该压电电源体积小、单位体积能量密度高，在30000g过载冲击下，当储存电容为150 μ f时，每立方厘米压电陶瓷发电体可以达到11.5mJ电能，在高冲击、低功耗等特定应用领域有较广的前景。本发明采用压电陶瓷堆叠及连接结构，使得压电陶瓷叠堆体在较小的体积下，有较高的抗过载能力(可在IOOOOOg过载环境下应用)。
[0025]本发明的一种压电陶瓷电源由压电陶瓷发电体、全桥整流电路、储存电容组成，最终电能量是以储存电容的容量及电压值计算产生，W=1/2CV2,压电体的发电能力与之体积成正比；同样的发电体，在同样的过载情况下，储存电容上的电压值，与储存电容本身的容量有关，容量越小，电容上的电压越高，但放电时间短，储存电容越大，电容上的电压低，但放电时间长。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，其特征在于:包括压电陶瓷发电体、全桥整流电路、存储电容，所述压电陶瓷发电体的输出与所述全桥整流电路的相对的两端相连，所述存储电容与所述全桥整流电路的另外相对的两端相连， 所述压电陶瓷发电体用于通过过载冲击利用压电陶瓷的正压电效应产生电流； 所述全桥整流电路用于将压电陶瓷发电体产生的电流进行整流； 所述存储电容用于将通过全桥整流电路整流的电流以电能的形式存储起来。
2.根据权利要求1所述的一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，其特征在于:所述陶瓷发电体包括压电陶瓷片、钨合金块，所述压电陶瓷片设有多块，所述多块压电陶瓷片叠堆粘接在一起，所述钨合金块位于所述顶层压电陶瓷片上。
3.根据权利要求2所述的一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，其特征在于:所述每片压电陶瓷片之间在电路上并联，在结构上串联连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，其特征在于:在所述钨合金块的两端分别设有一个电极。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种基于冲击的微型压电陶瓷电源，其特征在于:所述压电陶瓷片由压电陶瓷材料构成，所述压电陶瓷材料的压电常数d33>850pC/N，压电陶瓷介电常数ε>5000。
【文档编号】H02N2/18GK103762893SQ201410023781
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】张伟东, 黄玉喜, 夏勇 申请人:江苏联能电子技术有限公司