专利名称：一种颠簸驱动压电材料发电的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电装置，尤其涉及一种颠簸驱动压电材料发电的装置。
技术背景压电效应是100多年前居里兄弟研究石英时发现的，其原理是，如果对压电材料 施加压力，它便会产生电位差，称之为正压电效应；反之施加电压，则产生机械应力，称为 逆压电效应。在现实生活中，压电材料具有机械能与电能之间转换和逆转换的功能。压 电材料发电具有持久、清洁、免维护的特点，其具有超高的能量密度，其峰值能量密度可达 100-10000Kw/Kg。另外，随着非可再生能源的日趋减少，开发利用新能源已成为当今社会发展的必 然选择，而目前还没有经济、成熟、可靠、稳定地利用颠簸驱动压电材料发电以提高能源利 用率，节约能源，保护大气环境的技术方案
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种成本低、维护费用 少、系统稳定性高的颠簸驱动压电材料发电的装置，将此装置置于存在某种颠簸的环境，其 将颠簸的能量与压电材料相结合进行发电，达到了提高能源利用率、节约能源和保护大气 环境的目的，缓解了能源危机，保护了大气环境。本实用新型的目的可以通过如下措施来达到一种颠簸驱动压电材料发电的装 置，其特征在于它具有颠簸驱动装置，颠簸驱动装置由箱体、震动球、弹片单元构成，箱体内 分布有弹片单元，每个弹片单元均由弹片及弹片上分布的压电片构成，弹片上分布有震动 球，压电片通过各自的第一导线与其对应的弹片上的第二导线对应连接，每个弹片上的第 二导线均通过第三导线连接防反充二极管，防反充二极管连接直流稳压器，直流稳压器连 接蓄电池组，蓄电池组连接逆变器，防反充二极管、直流稳压器、蓄电池组、逆变器均连接控 制器，防反充二极管、直流稳压器、蓄电池组、逆变器及控制器均设在控制箱体内。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的颠簸驱动装置至少有两个，每个颠簸 驱动装置的弹片单元的弹片上的第二导线均通过一个第三导线连接一个防反充二极管，所 有的防反充二极管均连接直流稳压器。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的箱体由隔板分割为至少两个层，每个 层内均设有弹片单元和震动球。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的弹片单元为水平设置或垂直设置或水 平和垂直组合设置。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的箱体内设有防撞层。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的箱体的底层为圆锥形。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的控制箱体和箱体是分体的或一体的。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的压电片由压电陶瓷、压电铁电性材料、
3压电聚合物、压电复合材料之一或其组合制成。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的弹片采用不锈钢、钛合金之一或其组 合制成。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的震动球为实心、空心之一或其组合，震 动球为空心时，其空心震动球内部设有弹簧振子。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的震动球采用陶瓷、不锈钢、氧化铝耐磨 陶瓷、氧化锆陶瓷之一或其组合制成。为了进一步实现本实用新型的目的，所述的震动球为光滑表面、凹凸表面之一或 其组合。本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果本实用新型通过外力驱动箱体 做摇摆起伏运动，箱体内的震动球随之滚动，震动球下的弹片在震动球的滚动作用下震动， 弹片两侧的若干压电片组成的压电材料在震动的作用下发电。此装置结构简单实用，可应 用于一切存在摇摆运动的环境，如波浪、潮汐、洋流、船舶、车辆、机械设备等运动环境中或 震动机械上，以海浪为例，将颠簸驱动装置的箱体置于海面上(电器部分的控制箱体可置 于陆地上)，颠簸驱动装置的箱体通过固定缆与海底固定，波浪驱动箱体做摇摆起伏运动。 本实用新型比太阳能光伏发电、风能发电、潮汐发电成本更低、维护费用更少、系统稳定性 更高。因此，实现了稳定可靠的利用压电材料发电，从而降低了对石油、煤炭等不可再生能 源的依赖，缓解了能源危机，保护了大气环境。
图1为本实用新型的第一种实施方式的结构示意图；图2为图1的箱体内俯视图；图3为本实用新型的弹片单元的结构示意图；图4为图3的侧视图；图5为本实用新型的第二种实施方式的结构示意图；图6为本实用新型的第三种实施方式的结构示意图；图7为本实用新型的凹凸表面震动球的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细描述实施例1 一种颠簸驱动压电材料发电的装置(参见图1-图4)，它具有一个颠簸 驱动装置11，颠簸驱动装置11由箱体1、多个震动球2 (其数量根据需要而定，通常为10 100个)、多个弹片单元3 (其数量根据需要而定，通常为10 150个)构成，弹片单元3由 弹片3-1及弹片两侧表面均勻分布的多个压电片3-4 (其数量根据需要而定，通常为10 150个)构成，弹片3-1采用硬度大、耐磨、弹性大、质量轻的材料，如不锈钢、钛合金等之一 或其组合制成。压电片3-4由压电陶瓷、压电铁电性材料、压电聚合物、压电复合材料之一 或其组合制成。压电片3-4通过各自的第一导线3-3与其对应的弹片3-1上的第二导线 3-2对应连接，箱体1由隔板12分割为多层(本实施例为3层)，上层的隔板12上设有均 勻分布的多个卡槽(其数量与上层的弹片单元3的数量相同)，上层的弹片3-1垂直对应卡接于隔板12的卡槽内，弹片3-1上放置有多个震动球2 ；中层的隔板12上设有均勻分布的 多个卡槽(其数量与中层的弹片单元3的数量相同)，中层的弹片3-1垂直对应卡接于隔 板12的卡槽内，弹片3-1上放置有多个震动球2 ；底层为圆锥形，底层的内壁两侧对应设有 均勻分布的多个卡槽(其数量与底层的弹片单元3的数量相同)，底层内的弹片3-1水平对 应卡接于底层的内壁的卡槽内，弹片3-1上放置有多个震动球2，箱体1在颠簸的作用下摇 摆起伏运动时，震动球2在弹片3-1上滚动。震动球2采用硬度大、耐磨、密度大的材料，如 陶瓷、不锈钢、氧化铝耐磨陶瓷、氧化锆陶瓷等之一或其组合等制成。震动球2为实心、空心 之一或其组合，震动球2为空心时，其空心震动球内部安装有弹簧振子。震动球2为光滑表 面、凹凸表面之一或其组合。震动球2可大小不一，材料不一，质量不一。为了防止震动球 2及箱体1破损，箱体1内设有防撞层4。每个弹片3-1上的第二导线3-2均通过第三导线 10连接防反充二极管8，防反充二极管8连接直流稳压器5，直流稳压器5连接蓄电池组7， 蓄电池组7连接逆变器9，防反充二极管8、直流稳压器5、蓄电池组7、逆变器9均连接控制 器6，其中防反充二极管8，用于将所述弹片两侧的压电材料产生的直流电传输至直流稳压 器5，并防止蓄电池组7反向向压电材料放电；直流稳压器5，用于将直流电进行稳压处理， 输出稳定的直流电；蓄电池组7，用于存储直流稳压器输出的直流电，并向直流稳压器5和 控制器6供电；控制器6，通过检测流经防反充二极管8电流的大小和是否有电流通过可确 定弹片单元3是否正常工作，通过检测蓄电池组7电量的大小确定当前系统电量存储，当蓄 电池组7电量达到一定阀值时控制逆变器9开始工作，将直流电转变成交流电输出至交流 负载，通过检测直流稳压器5的电流、电压的大小确定其工作状态；检测到有异常时发出报 警信号。逆变器9，用于在控制器6的控制下将蓄电池组存储的直流电变换成交流电输出。 本实施例中防反充二极管8、直流稳压器5、蓄电池组7、逆变器9及控制器6均设在控制箱 体13内，控制箱体13和箱体1是分体的，可用于如海洋、河流等。使用时，将颠簸驱动装置11置于摇摆运动的环境，箱体1在颠簸的作用下摇摆起 伏运动时，震动球2在弹片3-1上滚动，从而弹片3-1振动，进而带动弹片3-1上的压电片 3-4振动并使其产生机械形变而发电，压电片3-4发出的直流电依次通过第一导线3-3、第 二导线3-2和第三导线10送至防反充二极管8，防反充二极管8将直流电传输至直流稳压 器5进行稳压处理，输出稳定的直流电，蓄电池组7将这些稳定的直流电进行存储，与此同 时，控制器6检测流经防反充二极管8的电流以及蓄电池组7的电量，当蓄电池组7的电量 达到预先设定的阀值且有电流流经防反充二极管8时，启动逆变器9开始工作，否则，继续 检测。逆变器9在控制器6的控制下将蓄电池组7存储的直流电变换成交流电输出以供给 负载或并入交流电网。实施例2 —种颠簸驱动压电材料发电的装置(参见图5)，其结构和原理基本与实 施例1相同，其区别在于颠簸驱动装置11的数量为多个(本实施例以4个为例，具体数量 根据需要而定)。每个颠簸驱动装置11的弹片3-1上的第二导线3-2均通过一个第三导线 10连接一个防反充二极管8，所有的防反充二极管8均连接直流稳压器5，直流稳压器5连 接蓄电池组7，蓄电池组7连接逆变器9，防反充二极管8、直流稳压器5、蓄电池组7、逆变器 9均连接控制器6。可用于如大中小型电厂等。实施例3 —种颠簸驱动压电材料发电的装置(参见图6、图2、图3、图4)，它具有 一个颠簸驱动装置11，颠簸驱动装置11由箱体1、多个震动球2 (其数量根据需要而定，通常为10 80个)、多个弹片单元3 (其数量根据需要而定，通常为10 120个)构成，弹片 单元3由弹片3-1及弹片两侧表面均勻分布的多个压电片3-4 (其数量根据需要而定，通常 为10 400个)构成，弹片3-1采用硬度大、耐磨、弹性大、质量轻的材料，如不锈钢、钛合 金等之一或其组合制成。压电片3-4由压电陶瓷、压电铁电性材料、压电聚合物、压电复合 材料之一或其组合制成。压电片3-4通过各自的第一导线3-3与其对应的弹片3-1上的第 二导线3-2对应连接，箱体1由隔板12分割为多层(本实施例为两层)，隔板12上设有均 勻分布的多个卡槽(其数量与上层的弹片单元3的数量相同)，上层的弹片3-1垂直对应卡 接于隔板12的卡槽内，弹片3-1上放置有多个震动球2，底层的底板上设有均勻分布的多个 卡槽(其数量与底层的弹片单元3的数量相同)，底层的弹片3-1垂直对应卡接于底板上的 卡槽内，弹片3-1上放置有多个震动球2，箱体1在颠簸的作用下摇摆起伏运动时，震动球2 在弹片3-1上滚动。震动球2采用硬度大、耐磨、密度大的材料，如陶瓷、不锈钢、氧化铝耐 磨陶瓷、氧化锆陶瓷等之一或其组合等制成。震动球2为实心、空心之一或其组合，震动球 2为空心时，其空心震动球内部安装有弹簧振子。震动球2为光滑表面、凹凸表面之一或其 组合。震动球2可大小不一，材料不一，质量不一。为了防止震动球2及箱体1破损，箱体 1内设有防撞层4。每个弹片3-1上的第二导线3-2均通过第三导线10连接防反充二极管 8，防反充二极管8连接直流稳压器5，直流稳压器5连接蓄电池组7，蓄电池组7连接逆变 器9，防反充二极管8、直流稳压器5、蓄电池组7、逆变器9均连接控制器6，其中防反充二极 管8，用于将所述弹片两侧的压电材料产生的直流电传输至直流稳压器5，并防止蓄电池组 7反向向压电材料放电；直流稳压器5，用于将直流电进行稳压处理，输出稳定的直流电；蓄 电池组7，用于存储直流稳压器输出的直流电，并向直流稳压器5和控制器6供电；控制器 6，通过检测流经防反充二极管8电流的大小和是否有电流通过可确定弹片单元3是否正常 工作，通过检测蓄电池组7电量的大小确定当前系统电量存储，当蓄电池组7电量达到一定 阀值时控制逆变器9开始工作，将直流电转变成交流电输出至交流负载，通过检测直流稳 压器5的电流、电压的大小确定其工作状态；检测到有异常时发出报警信号。逆变器9，用 于在控制器6的控制下将蓄电池组存储的直流电变换成交流电输出。本实施例中防反充二 极管8、直流稳压器5、蓄电池组7、逆变器9及控制器6均设在控制箱体13内，控制箱体13 和箱体1连为一体，可用于如机械、车辆等。 以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型 的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本 实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保 护范围内。
权利要求一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于它具有颠簸驱动装置(11)，颠簸驱动装置(11)由箱体(1)、震动球(2)、弹片单元(3)构成，箱体(1)内分布有弹片单元(3)，每个弹片单元(3)均由弹片(3-1)及弹片(3-1)上分布的压电片(3-4)构成，弹片(3-1)上分布有震动球(2)，压电片(3-4)通过各自的第一导线(3-3)与其对应的弹片(3-1)上的第二导线(3-2)对应连接，每个弹片(3-1)上的第二导线(3-2)均通过第三导线(10)连接防反充二极管(8)，防反充二极管(8)连接直流稳压器(5)，直流稳压器(5)连接蓄电池组(7)，蓄电池组(7)连接逆变器(9)，防反充二极管(8)、直流稳压器(5)、蓄电池组(7)、逆变器(9)均连接控制器(6)，防反充二极管(8)、直流稳压器(5)、蓄电池组(7)、逆变器(9)及控制器(6)均设在控制箱体(13)内。
2.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的颠簸 驱动装置(11)至少有两个，每个颠簸驱动装置(11)的弹片单元(3)的弹片(3-1)上的第 二导线(3-2)均通过一个第三导线(10)连接一个防反充二极管(8)，所有的防反充二极管(8)均连接直流稳压器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的箱体 (1)由隔板(12)分割为至少两个层，每个层内均设有弹片单元(3)和震动球(2)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所 述的弹片单元(3)为水平设置或垂直设置或水平和垂直组合设置。
5.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的箱体 (1)内设有防撞层(4)。
6.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的箱体 (1)的底层为圆锥形。
7.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的控制 箱体(13)和箱体(1)是分体的或一体的。
8.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的震动 球(2)为实心、空心之一或其组合，震动球(2)为空心时，其空心震动球内部设有弹簧振子。
9.根据权利要求1所述的一种颠簸驱动压电材料发电的装置，其特征在于所述的震动 球(2)为光滑表面、凹凸表面之一或其组合。
专利摘要本实用新型公开了一种颠簸驱动压电材料发电的装置，包括由箱体(1)、弹片(3-1)及压电片(3-4)构成的弹片单元(3)、弹片单元(3)上的震动球(2)构成的颠簸驱动装置(11)，压电片(3-4)与弹片(3-1)通过导线对应连接，弹片(3-1)通过导线连接防反充二极管(8)，控制箱体(13)内设有防反充二极管(8)、直流稳压器(5)、蓄电池组(7)、逆变器(9)、控制器(6)，外力驱动箱体做摇摆起伏运动，箱体内的若干层震动球随之滚动，震动球下的弹片在震动球的滚动作用下震动，弹片两侧的若干压电片在震动的作用下发电，因此，实现了稳定可靠的利用压电材料发电，成本低、维护费用少，降低了对不可再生能源的依赖，缓解了能源危机，保护了大气环境。
文档编号H02N2/18GK201623655SQ20092027370
公开日2010年11月3日 申请日期2009年11月25日 优先权日2009年11月25日
发明者吴速 申请人:吴速