[发明专利]一种基于压电原理的连续发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，属于机械与能源技术领域，尤其是涉及一种基于压电原理的连续发电装置。

背景技术

人在走路的时候会对鞋子有较大的压力作用，这一部分压力往往容易被人们忽视掉。目前利用该能量的方式主要由两种：第一种基于电磁感应原理，第二种基于压电效应。对于第一种，由于装置体积较为庞大不适合用在鞋底这种空间狭小的场合，对于第二种，现有不少研究成功将压电片置于鞋底进行发电。

目前，基于压电效应的鞋底发电装置都存在一共共同的问题：直接由压电效应产生的电能大小可观，但该电能经过整流后利用率显著降低。其原因在于压电效应所产生的电流断断续续，频率极低，频率一般与人走路频率一致。这些条件导致了电能利用率的降低。

中国专利CN102475371A公开了一种发电鞋，包括鞋子，鞋子底部设有压力传动装置，压力传动装置与齿轮相连，齿轮上设有弹性元件，齿轮的传动部分与发电装置相连，发电装置与电路板连接，电路板与蓄电装置连接，鞋子上还设有开关。但是该专利中未说明具体的技术细节，只是介绍了功能模块的作用。并且其中使用的螺旋弹簧，不容易固定，在鞋子运动过程中稳定性差，可能会散开，故障率高，并且卷簧和齿轮组的连接时很大的问题，通常是通过齿轮上的凹槽连接，这样的连接方式会降低零件寿命。而本申请中使用了有导向装置的压缩弹簧，明显效果更好。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种通过转动转化系统和传动系统将压力转为转动动能，以此驱动特别制作的轨道盘与发电片产生运动进行发电的基于压电原理的连续发电装置，可置于鞋底。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于压电原理的连续发电装置，包括封装在整体封装组件内的限位器、滚珠丝杠传动组件、齿轮啮合组件、轨道盘组件、压电组件及回弹组件，

所述的限位器与滚珠丝杠传动组件过度配合，所述的滚珠丝杠传动组件与齿轮啮合组件通过键连接，所述的齿轮啮合组件与轨道盘组件连接，所述的压电组件安装在轨道盘组件和整体封装组件之间，所述的回弹组件与滚珠丝杠传动组件保持接触。

所述的滚珠丝杠传动组件包括丝杠、螺母、滚珠及反向器，所述的螺母的法兰部分与限位器连接并与回弹组件保持接触，所述的丝杠与齿轮啮合组件通过键连接并与整体封装组件过度配合。

所述的压电组件包括圆形压电双晶片、细轴、滚珠轴承、紧固片、导线、垫片，所述的滚珠轴承通过细轴及紧固片以对称形式安装在圆形压电双晶片上，滚珠轴承放置于轨道盘组件上并保持接触，所述导线并联所述圆形压电双晶片的压电片并将所发出的电传出，所述的垫片与圆形压电双晶片及整体封装组件连接。

所述的齿轮啮合组件由相互啮合的大齿轮及小齿轮组成，所述的大齿轮与轨道盘组件连接，所述的小齿轮与滚珠丝杠传动组件的丝杠通过键连接。

所述的限位器为柱状结构，与滚珠丝杠传动组件的螺母连接，并与整体封装组件间隙配合。

所述的轨道盘组件包括正弦曲线轨道及阶梯轴，所述的正弦曲线轨道与压电组件的滚珠轴承相接触，所述阶梯轴与齿轮啮合组件的大齿轮相连接并与整体封装组件过度配合。

所述的阶梯轴包括两个不同直径的轴段，分别与大齿轮连接和整体封装组件过度配合。

所述的回弹组件与滚珠丝杠传动组件的螺母的法兰部分保持接触，保证回弹组件和滚珠丝杠同步运动，在回弹组件恢复阶段驱动滚珠丝杠运动。

所述的整体封装组件包括主壳体、滚珠轴承及封装盖，压电组件的圆形压电双晶片、齿轮啮合组件、滚珠丝杠传动组件、限位器、轨道盘组件及回弹组件内置在主壳体内，所述的滚珠轴承与轨道盘组件和滚珠丝杠传动组件过度配合，所述的封装盖与压电组件的垫片连接并与限位器间隙配合。

上述组件中，压电组件的圆形压电双晶片一端通过固定块与整体封装组件固定，另一端通过固定在圆形压电双晶片上的轴承与轨道盘组件接触，轨道盘组件通过齿轮啮合组件和滚珠丝杆传动组件连接，当滚珠丝杆的法兰受踩踏时，法兰下降并使得与限位片接触的弹簧压缩，由于限位器的作用，法兰不会旋转从而使得丝杆旋转，丝杆通过与其连接的齿轮啮合组件将转动传递到轨道盘组件上，压电双晶片固定，由于压电双晶片与轨道盘组件的相对运动从而使压电片发生振动，使得压电片发生形变产生电荷；在法兰上的外力撤除时，法兰由于弹簧受压缩而产生的弹力而上升，从而带动轨道盘组件反向运动，使得压电双晶片继续震动，持续的产生电荷，整套装置将人体行走的每一步施加的瞬时冲击力从分转化为连续的电能。