发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置，具体来说，这是一种能够将外力(自然力或人/汽车等的重力)转变为瞬间冲击力并传输至压电器件，使所述压电器件产生的电压达到最高水平的装置。
【背景技术】
[0002]一般来说，压电器件指的是受到外力作用时，内部产生极化现象，形成电压，与此相反，施加电压时，出现变形或产生变形力的器件，过去主要用于振荡器或扬声器，最近人们尝试把压电器件用于发电，将其作为制造新能源的一环。
[0003]在传统技术中，基于压电器件工作的发电装置主要采用在人或汽车的荷载等外力的作用下，通过直接向压电器件施压或使其变形发电的方法，具体内容在[文献I]中有详细的记载。
[0004]不过，所述传统技术中的发电用压电器件承受外力的时间为几十到几百毫秒，相对较长，压电器件的特征是在大小相同的外力的作用下，产生电压的大小与所述外力作用时间的长短呈反比，所以这种情况下压电器件产生的电压非常低，在经济性和实用化方面都存在冋题。
[0005]为解决所述传统技术存在的问题，最近本发明的申请人根据已申请的下述[文献2]中的技术，开发了金属薄膜在外力作用下发生弹性变形时利用超高频弹性冲击力发电的压电器件。
[0006]不过，下述[文献2]中的压电器件采用在基于外力作用反复产生弹性变形和恢复的金属薄膜变形曲面上固定压电陶瓷的方式制成，制作压电器件时，存在金属薄膜的曲面很难和压电陶瓷紧密结合的问题。
[0007]另外，在下述[文献2]中的压电器件中，固定压电陶瓷的曲面在外力作用下直接发生弹性变形，所述曲面变形产生强大的弹性冲击力并传输至压电陶瓷，可能会使压电陶瓷破损从而无法继续拥有压电器件的压电效应性能。
[0008][文献I]韩国登记专利第988077号(2010.10.18公告)
[文献2]韩国登记专利第1132934号(2012.3.27公告)。
【发明内容】
[0009]技术课题
为解决上述传统技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用凸起或凹陷状金属薄膜基于外力沿上下方向弹性变形时产生的弹性冲击力发电的发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置。
[0010]另外，本发明的另一目的在于提供一种包括凸起或凹陷状金属薄膜基于外力沿上下方向弹性变形时，固定所述压电器件的部分不发生变形的金属薄膜结构，进而解决了因金属薄膜变形导致压电器件破损问题的发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置。
[0011]另外，本发明的另一目的在于提供一种包括将自然力或人/汽车的荷载力等外力转换为作用时间非常短的超高频瞬间冲击力并传输至压电器件的结构，使压电器件产生的电压达到最高水平的基于压电器件工作的发电装置。
[0012]技术方案
为达成所述目的，本发明的发电用压电器件的特征在于，包括，金属薄膜；固定于所述金属薄膜的上面和/或下面的压电材料层及位于所述压电材料层外侧的电极层，其中所述金属薄膜包括固定压电材料层的平面部件，和由所述平面部件外缘向外侧延伸呈弯曲形状，在外力作用下沿所述平面部件的上下方向发生弹性变形，形成冲击力的弹性变形部件。
[0013]另外，本发明的发电用压电器件的特征在于还包括，在所述弹性变形部件出现变形时，用于防止所述平面部件发生相应变形的、位于所述弹性变形部件外侧端部的加固部件。
[0014]另外，本发明的发电用压电器件的特征在于所述加固部件通过折弯弹性变形部件的外侧端部形成。
[0015]另外，本发明的发电用压电器件的特征在于所述加固部件的弹性变形部件外侧端部的厚度大于其它部件的厚度。
[0016]另外，本发明的基于压电器件工作的发电装置的特征在于，包括所述压电器件；长度方向上的一侧端部与所述压电器件相连接的杆状连接部件；所述连接部件呈悬臂形状时，固定所述长度方向上的另一侧端部的支撑部件；通过电路与所述压电器件连接，对压电器件形成的电压充电的充电部件。
[0017]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，所述连接部件的断面为板状，宽度方向的两侧端部为提高强度进行折弯处理或形成比中央部分更厚的增强强度部件。
[0018]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，还包括位于所述压电器件端部一侧，在外力作用下辅助金属薄膜和/或连接部件发生变形的压载物。
[0019]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，在与所述压电器件连接的连接部件一侧端部有以相互隔离的叠层形态分隔多个压电器件，与所述连接部件相连接的分隔部件。
[0020]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于包括，在外力作用下发生位移的外力传动部件；安装在所述外力传动部件一侧，通过与发生位移的所述外力传动部件产生冲突形成冲击力的阻挡部件；安装于所述外力传动部件和/或阻挡部件，在所述冲击力的作用下，基于压电效应发电的压电发电部件；基于所述压电发电部件形成的电压充电的充电部件。
[0021]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，所述外力传动部件包括转轴和使两侧端部以所述转轴为中心转动的中间一侧部分与所述转轴相结合的杆状转动构件，所述阻挡部件处于在外力作用下所述转动构件的一侧端部转动时，与所述转动构件的另一侧端部发生冲突的位置。
[0022]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，所述外力是列车行驶时产生的动能时，所述列车一侧装有将行驶动能传输至所述转动构件一侧端部的动能传动部件。
[0023]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，所述外力是在地面上行驶的汽车的荷载能时，所述地面上装有将通过车轮传递的荷载能传输至所述转动构件一侧端部的荷载能传动部件。
[0024]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，所述外力传动部件包括转轴和以所述转轴为中心呈放射状分布的多个叶片，状似水车，所述阻挡部件处于在波动力作用下所述叶片以转轴为中心旋转时，与叶片发生冲突或部分位于所述叶片间的位置。
[0025]另外，本发明的基于该压电器件工作的发电装置的特征在于，所述压电发电部件包括压电器件；一侧端部与所述压电部件连接，另一侧端部与所述外力传动部件或阻挡部件连接，将所述冲击力传输至压电部件的连接部件，所述压电器件包括金属薄膜；固定于所述金属薄膜的上面和/或下面的压电材料层及位于所述压电材料层外侧的电极层。
[0026]有益效果
如上所述，本发明的发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置具有将外力(自然力或人/汽车等的重力)转换为瞬间冲击力并传输至压电器件，使所述压电器件产生的电压达到最大水平的优点。
[0027]另外，本发明的发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置具有所述压电器件的金属薄膜为可以在上下方向产生弹性变形的凸起或凹陷形状，在上述外力形成的冲击力的作用下基于所述金属薄膜的弹性变形产生追加的冲击力，从而使所述压电器件产生的电压进一步达到更大水平的优点。
[0028]另外，本发明的发电用压电器件及基于该压电器件工作的发电装置具有所述金属薄膜中固定压电器件的部分为平面，金属薄膜边缘有加固部件，即使所述金属薄膜在外力作用下沿上下方向反复出现弹性变形并恢复，固定所述压电器件的部分也不会产生变形，从而防止了金属薄膜导致压电器件受损的优点。
【附图说明】
[0029]图1是本发明第I实施例发电用压电器件结构图。
[0030]图2a~图2c分别是图1的A-A断面的放大断面图。
[0031]图2d是说明在外力作用下，图1所示压电器件的动作的A-A放大断面图。
[0032]图2e是图示本发明第I实施例发电用压电器件其它变形的结构图。
[0033]图3是说明本发明第2实施例的基于压电器件工作的发电装置构成的结构图。
[0034]图4是图3的B-B断面的放大断面图。
[0035]图5是图3的C-C断面的放大断面图。
[0036]图6是本发明第2实施例基于压电器件工作的发电装置的其它变形的结构图。
[0037]图7是图示本发明第3实施例基于压电器件工作的发电装置构成的透视图。
[0038]图8是图示图7发电装置构成的平面图。
[0039]图9是说明图8中的外力传动部件和阻挡部件动作的示意图。
[0040]图10是说明图9中的转轴的详细结构的放大图。
[0041]图11是本发明第3实施例压电发电部件结构的示意图。
[0042]图12是本发明第4实施例基于压电器件工作的发