[实用新型]一种基于液压原理的压电式微振能量转换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能量转换器，特别是一种基于液压原理的压电式微振能量转换器。

背景技术

在“智慧城市”建设中，需要使用大量应用到各种传感器。如果这些传感器全部使用“有线”方式传输信号和供电，就必须预先铺设大量电缆，建设和维护成本都很巨大。随着技术进步，无线传感器网络在电力、交通和国防等领域逐渐得到应用。无线传感器网络通过GPRS、WiFi、蓝牙等方式传输信号，解决了铺设通讯电缆带来的一系列问题。然而其不足之处在于，在节点供电方面，现有技术的无线传感器主要使用高能量密度电池供电，储能电池容量固定，在使用时间上受到很多限制，在不断更换电池的过程中，废弃的电池也带来了环境污染，另外，储能电池的使用环境也有限制，在潮湿、炎热等复杂环境下存在爆炸的隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种减少使用时间、使用环境限制、环保的基于液压原理的压电式微振能量转换器。

本实用新型是通过以下途径来实现的：

一种基于液压原理的压电式微振能量转换器，包括有T型壳体、液压装置、压电装置和电力变换装置，T型壳体包括有较大截面部和较小截面部，液压装置包括有振动装置、小活塞、液压油、液压缸以及大活塞，液压缸位于T型壳体内腔较大截面部和较小截面部的交接部位，缸内充满液压油，液压缸位于壳体内腔较小截面部一侧安装有小活塞，位于较大截面部一侧安装有大活塞，振动装置一端部与小活塞外侧面连接，大活塞通过压电装置与电力变换装置连接。

选择自振频率与使用环境中存在最多的频率相接近的振动装置，这样，在环境中的低频微振中振动装置容易发生共振，另外振动装置还可以直接接收振动能量强的振动源，振动装置通过以上方式采集环境的振动能量，并传递给小活塞，再由小活塞传递给液压油，由于液压油所在的液压缸经由小截面到大截面变换，在同等压强情况下，压力被放大，根据液压原理，放大倍数等于大、小活塞的横截面积比值。大活塞收到由液压油传递的放大的振动力，直接挤压压电装置，根据压电效应原理，该压电装置表面产生电荷，该电荷经由电力变换装置处理形成直流电以供外部负载使用。

本实用新型所述的能量转换器能够收集周边环境的能量，包括太阳能、热能、机械能等能够产生振动频率的能量源，利用液压原理，将环境中的振动力放大后作用到压电装置上，利用压电装置的压电效应产生电能，为传感器或其他低功耗负载供电，由于本技术是基于微振能量，因此使用时间长，不受使用容量限制，几乎无需更换，没有环境污染问题；另外，本实用新型所述能量转换工作过程为物理过程，工作介质基本不受环境影响，因此工作环境不受限制，可以扩大传感器等的使用范围，提高使用效果。

本实用新型可以进一步具体为：

大活塞与小活塞的横截面积比值大于3。

为了保证能量在液压装置中的放大效果，放大比例，即大活塞与小活塞的横截面积比值应当大于3，最佳选择应当大于5-10倍。

压电装置由压电材料制成，其效应面紧靠电力变换装置固定安装。

也就是说，压电装置固定在电力变换装置面向大活塞的一面，效应面产生的电荷可以直接传递到电力变换装置进行处理。

压电材料可以采用PZT压电陶瓷垫片，面积与大活塞面积相等。

电力变换装置包括有电连接的整流装置和调压装置，整流装置连接压电装置，调压装置外接工作电极。

压电装置因压电效应产生电荷后，形成交流信号，整流装置将该交流信号进线整流处理，形成直流电，调压装置用于将所形成的直流电调整为工作用电能，然后供给外部负载使用。

振动装置可以是一种弹簧构件。

弹簧的材料和结构根据具体测得的环境频率计算得出的共振频率决定，这样，除了能量大的振动源外，还可以接收低频的振动源。

综上所述，本实用新型提供了一种基于液压原理的压电式微振能量转换器，能够收集周边环境的能量，包括太阳能、热能、机械能等能够产生振动频率的能量源，利用液压原理，将环境中的振动力放大后作用到压电装置上，利用压电装置的压电效应产生电能，为传感器或其他低功耗负载供电，由于本技术是基于微振能量，因此使用时间长，不受使用容量限制，几乎无需更换，没有环境污染问题；另外，本实用新型所述能量转换工作过程为物理过程，工作介质基本不受环境影响，因此工作环境不受限制，可以扩大传感器等的使用范围，提高使用效果。

附图说明

图1所示为本实用新型所述基于液压原理的压电式微振能量转换器的结构示意图。

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。

具体实施方式