[实用新型]一种压电振动发电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种利用压电陶瓷的振动，将机械能转换为电能的发电系统。

背景技术

众所周知，压电材料在外力作用下可以产生电荷(或电压)，所产生的电能可以被直接利用制作电子打火机、煤气点火器等，但受压电材料发电能力的限制，将这部分电荷收集、储存起来用作驱动微功率电器的电源的研究一直很少。压电发电装置的优点在于结构简单、不发热、无电磁干扰、易于加工制作和实现结构上的小型化、集成化等，具有十分广阔的应用前景，已经引起了广泛关注。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种压电振动发电系统，其特点在于无需人为参与，只靠环境振动发电，集能效率高，可提供相对持续稳定的电力供应。

本实用新型的技术方案是：一种压电振动发电系统，包括能量收集单元、整流单元、电源管理单元、输入欠压锁定单元、输出门限控制单元以及输出稳压单元，其中能量收集单元包括密封外壳、上下两层压电陶瓷片、质量块、限位块、金属片和输出导线，上下两层压电陶瓷片分别粘贴在金属片两侧构成矩形梁，矩形梁的一端固定到密封外壳的出口处，另一端附有质量块，中段用限位块进行限位，能量收集单元通过输出导线与整流单元连接。

上下两层压电陶瓷片和金属片粘接时极化方向相反。

本实用新型通过压电陶瓷片及其特殊的结构设计可以持续甚至放大环境产生的振动，将机械能转换为电能，并收集存储和管理此电能。当达到设定的门限值时，输出收集的电能给电子产品。该发电方式由环境振动带动发电，具有较长的振动持续时间，不需要人的参与便可以实现能量的转换与存储，提供持续的电能供应。可与微电子器件集成一体，为其提供实时的电力供应。目前此装置可用于振动环境下或海浪的发电。

附图说明

图1是压电发电系统电路原理图。

图2是能量收集单元具体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，环境振动时，能量收集单元1振动产生的电能为交流电，且能量较微弱，通过高效整流单元2使交流电变为直流电，并尽可能减小其衰减，之后通过电源管理单元3将电能存储到优质的电容C1，当能量收集到一定量时，输入欠压锁定单元将使MOS管Q3导通，控制电源管理单元3按预置好的电压及电流参数向负载供电。当输出电压小于预设的门限值时，输出门限控制单元5将通过MOS管Q3控制电源管理单元3停止向外输出电压或电流。输出稳压单元6中的稳压管Z2用于保证输出电压稳定。

如图2所示，能量收集单元是一种以双压电片悬臂梁组成的锥形弹簧系统。上下两层矩形压电陶瓷片8胶合在金属片12的两侧形成矩形梁。矩形梁的一端固定到密封外壳9的出口处，另一端附有质量块10，中段用限位7进行限位，构成弹簧质量系统。当环境振动时，质量块10将根据惯性定理，带动矩形梁做锥形自由振动。矩形梁上的压电陶瓷片则通过压电效应，将机械能转换为电能，从而吸收环境振动的能量。

压电陶瓷片8的材料与尺寸、质量块10的质量以及限位块7的位置设置，共同调整整个弹簧质量系统的振动幅度与频率。所以，为确保该系统与环境振动处于共振状态，矩形梁的臂长和质量块10的重量以及限位块7的位置都有严格的要求。

通过输出导线11及金属片12将能量收集单元1连接到压电发电系统的电路中。