一种自发电储能装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了发电装置领域内的一种自发电储能装置，包括壳体，壳体内设置有转轴，转轴上安装有凸轮，壳体上在凸轮的周边设置有至少一组发电单元；所述发电单元包括框架，框架内平行设置有若干弹性悬臂板，弹性悬臂板中心与质量块相连，弹性悬臂板表面粘贴有压电片，所述压电片与电能储能装置电连接；质量块一端弹性支撑在框架内，质量块的另一端对应设有顶杆，顶杆配合设置在导向件内，导向件与壳体相固定；顶杆的位置满足在凸轮转动时，顶杆间隙性触压质量块。凸轮转动可使质量块弹性振动，压电片产生自发电效应，将振动机械能转换为电能并储存起来，该装置可作为小功耗的用电器件的电源使用。
【专利说明】-种自发电储能装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种小型的发电装置。
【背景技术】
[0002] 目前，传统的能源研究和开发主要可以分为五大方面：大范围能源的产生和转换； 可持续绿色能源的开发；电力的有效传输和智能电网；电能的高密度储存；有效节能技术 和能源回收。我们对电能的需求绝大部分集中在工业用电、交通运输、建筑、家庭和办公用 能。这些对能源的需求可以靠大范围的电网来满足。然而，自从手提电脑和手机等个人可 移动电子产品普及以后，解决小范围的用电显得格外重要，目前主要靠的是蓄电池。在未 来不久，由于微纳系统的发展以及它们在原位人体健康的实时监测、基础设施的监测、环 境监测、物联网以及军事技术上的应用，传统的利用蓄电池来提供电源的方法就有可能不 能满足或不能适应具体的工作环境和要求，现有技术中的微机电系统具有微型化、批量化、 集成化和多学科交叉性的特点，集中了当今科学技术发展的许多尖端成果。传统的能源供 应装置逐渐不能满足技术发展的需求，很难为各种微型便携式微系统装置或自主式微系统 提供能量。目前主要的微机电有压电发电、驻极体发电和热发电等多种发电类型。压电发 电由于压电材料其良好的机电转换性能已成为转换环境机械能获取电能的重要途径，由于 压电发电装置具有结构简单，不发热，不受电磁干扰，便于制作加工等优点受到了国内外的 广泛关注，利用压电发电装置发电已经成为一个新的研究热点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种自发电储能装置，使其能利用压电片的机械变形将机械 能转化为电能储存起来。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种自发电储能装置，包括壳体，壳体内设置有转 轴，转轴上安装有凸轮，壳体上在凸轮的周边设置有至少一组发电单元；所述发电单元包括 框架，框架内平行设置有若干弹性悬臂板，弹性悬臂板中心与质量块相连，弹性悬臂板表面 粘贴有压电片，所述压电片与电能储能装置电连接；质量块一端弹性支撑在框架内，质量块 的另一端对应设有顶杆，顶杆配合设置在导向件内，导向件与壳体相固定；顶杆的位置满足 在凸轮转动时，顶杆间隙性触压质量块。
[0005] 压电材料有正压电效应和逆压电效应两种；当受到外力作用后，电介质会在某一 方向上发生形变，导致压电材料内部发生极化，同时在压电材料的表面会聚集电荷；当去掉 外力后，压电材料又会恢复到初始状态，电荷移动时产生电流。本发明将压电片粘贴在弹性 悬臂板上，当凸轮转动使质量块弹性振动时，质量块带动各弹性悬臂板做悬臂摆动，弹性悬 臂板上的压电片产生自发电效应，将振动机械能转换为电能，该电能可被收集储存到电能 储能装置内，以供利用。驱动转轴转动的能量源可以是机械动能、风能、水能等。该装置为 小微型的发电提供了新的技术方案，可作为小功耗的用电器件的电源使用。
[0006] 为减小摩擦，所述顶杆朝向凸轮的一端设有滚轮。
[0007] 为能可靠方便地进行蓄电，所述电能储能装置包括与压电片相连的整流器、充电 控制器和蓄电单元，所述整流器输出端连接充电控制器，充电控制器与蓄电单元相连。通过 整流器可将交流电转换为直流电，再通过充电控制器对蓄电单元充电。
[0008] 为提高效率，所述发电单元沿凸轮外周设有多组。优选为四组和六组。
[0009] 为便于制造，所述质量块呈圆柱或菱柱形。
[0010] 为保证顶杆能顺利脱离质量块，所述顶杆上设有一台阶，导向件的端面和台阶之 间设有将顶杆向凸轮方向推挤的复位弹簧。顶杆在复位弹簧的推动下，可迅速脱离质量块， 以免因顶杆的阻尼作用影响压电片发电。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为发明一种结构示意图。
[0012] 图2为图1中发电单元的结构示意图。
[0013] 图3为发明电路原理图。
[0014] 其中，1弹性悬臂板，2压电片，3振荡弹簧，4质量块，5框架，6壳体，7转轴，8凸轮， 9顶杆，901台阶，10弹簧压盖，11导向件，12滚轮，13复位弹簧。
【具体实施方式】
[0015] 如图1-3所示，为一种自发电储能装置，其壳体6内设置有转轴7,转轴7上安装有 凸轮8,转轴7可通过人力、风力等驱动其转动；壳体6上在凸轮8的周边设置有至少一组 发电单元，优选为四组或六组，本实施例中有六组。发电单元包括框架5,框架5内平行设置 有若干弹性悬臂板1，弹性悬臂板1由金属材料制成，弹性悬臂板1中心与质量块4相连，质 量块4呈圆柱形或菱柱形；弹性悬臂板1表面粘贴有压电片2,压电片2与电能储能装置电 连接；质量块4 一端经振荡弹簧3及弹簧压盖10弹性支撑在框架5内，质量块4的另一端 对应设有顶杆9,顶杆9配合设置在导向件11内，导向件11与壳体6相固定，顶杆9朝向凸 轮8的一端设有滚轮12,顶杆9上设有一台阶901，导向件11的端面和台阶901之间设有 将顶杆9向凸轮8方向推挤的复位弹簧13 ;在凸轮8转动时，顶杆9间隙性触压质量块4。
[0016] 上述电能储能装置包括与压电片2相连的整流器、充电控制器和蓄电单元，所述 整流器输出端连接充电控制器，充电控制器与蓄电单元相连。
[0017] 工作时，转轴7在外力作用下转动，凸轮8周期性推挤各顶杆9,顶杆9推动质量块 4运动，振荡弹簧3被压缩，当顶杆9与质量块4脱离后，质量块4来回振荡，压电片2发电 并经整流器整流成直流电，经充电控制器向蓄电单元充电。经反复充电后，蓄电单元可作为 电源向外供电。
[0018] 本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技 术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一 些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种自发电储能装置，其特征在于，包括壳体，壳体内设置有转轴，转轴上安装有凸 轮，壳体上在凸轮的周边设置有至少一组发电单元；所述发电单元包括框架，框架内平行设 置有若干弹性悬臂板，弹性悬臂板中心与质量块相连，弹性悬臂板表面粘贴有压电片，所述 压电片与电能储能装置电连接；质量块一端弹性支撑在框架内，质量块的另一端对应设有 顶杆，顶杆配合设置在导向件内，导向件与壳体相固定；顶杆的位置满足在凸轮转动时，顶 杆间隙性触压质量块。
2. 根据权利要求1所述的一种自发电储能装置，其特征在于，所述顶杆朝向凸轮的一 端设有滚轮。
3. 根据权利要求1或2所述的一种自发电储能装置，其特征在于，所述电能储能装置包 括与压电片相连的整流器、充电控制器和蓄电单元，所述整流器输出端连接充电控制器，充 电控制器与蓄电单元相连。
4. 根据权利要求1或2所述的一种自发电储能装置，其特征在于，所述发电单元沿凸轮 外周设有多组。
5. 根据权利要求1或2所述的一种自发电储能装置，其特征在于，所述质量块呈圆柱或 菱柱形。
6. 根据权利要求1或2所述的一种自发电储能装置，其特征在于，所述顶杆上设有一台 阶，导向件的端面和台阶之间设有将顶杆向凸轮方向推挤的复位弹簧。
【文档编号】H02J7/00GK104092406SQ201410319299
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】曾励, 张小红, 王军领, 徐大明 申请人:扬州大学