利用多种能量的压电薄膜发电机的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，尤其涉及一种利用多种能量的压电薄膜发电机。


背景技术：

2.压电效应是压电材料中一种机械能与电能互换的现象，压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，由于能源问题的重要性，利用压电效应捕获各类机械能的研究受到了国内外的广泛重视。目前采用的压电材料多数是压电陶瓷，然而，压电陶瓷材料较脆，则限制了其在某些场合的应用，聚偏氟乙烯(pvdf)压电薄膜材料具有质量轻，质地柔软及频率响应宽等优点，是理想的机电换能材料。目前利用自然能发电的装置很多，如风力发电机、波浪能发电机、振动能发电机及手摇发电机等，每种发电装置的功能单一，只能利用一种能量发电，因此设计一种利用多种能量的发电机就十分必要了。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于充分利用pvdf压电薄膜质地柔软及频率响应宽的优点，以平面涡卷弹簧钢片为基片，将pvdf压电薄膜粘贴在涡卷弹簧钢片表面，通过运动转换组件使平面涡卷弹簧弯曲变形带动pvdf压电薄膜发电元件弯曲变形而产生电压，同时又能够利用多种能量发电，即设计一种利用多种能量的压电薄膜发电机。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
5.利用多种能量的压电薄膜发电机，包括机座、安装在机座上的运动转换组件和能量转换组件；所述运动转换组件包括并排安装在所述机座上的两个大小相同具有中心孔的机壳，每个机壳内至少内置一个平面涡卷弹簧，所述两个机壳内分别设置一根横穿两端中心孔的转轴，所述平面涡卷弹簧内端与所述转轴连接，外端与机壳连接，在两个机壳同一侧安装有一个齿轮箱，齿轮箱内中心置有一个外啮合的不完全齿轮，所述不完全齿轮与两个小齿轮啮合，两个小齿轮又分别与两个所述转轴固定连接，所述不完全齿轮的齿轮轴远离所述机壳一端与外部动力接收构件连接，在外部动力和涡卷弹簧的弹性力作用下可使所述两个涡卷弹簧交替反复地做收紧和放松运动，即反复弯曲变形；所述能量转换组件主要是由pvdf压电薄膜发电元件和能量采集接口电路构成，所述pvdf压电薄膜发电元件粘贴在所述平面涡卷弹簧钢片的上下表面，当平面涡卷弹簧弯曲变形时带动pvdf压电薄膜发电元件弯曲变形而产生电压，pvdf压电薄膜发电元件通过导线接入能量采集接口电路。
6.进一步地，所述压电薄膜发电元件是由pvdf压电薄膜、电极层和绝缘保护层组成；压电薄膜发电元件剖面结构从外到内依次为绝缘保护层、电极层、pvdf压电薄膜。
7.进一步地，所述的能量采集接口电路主要由整流电桥、可充电电池和稳压管组成。
8.进一步地，所述齿轮轴与所述外部动力接收构件采用圆锥销连接，便于构件的安装与更换。
9.进一步地，所述的外部动力接收构件是一个安装在所述齿轮轴上的风力机叶片，
风力可驱动齿轮轴转动。
10.进一步地，所述的外部动力接收构件是一个固定安装在所述齿轮轴上并以齿轮轴为中心点的门字形平衡架，平衡架两端分别置有一个浮筒，浮筒放在江河或海洋中水的波浪可驱动齿轮轴反复摇摆。
11.进一步地，所述的外部动力接收构件是一个固定安装在所述齿轮轴上的摇杆，可实现手摇发电。
12.进一步地，所述的外部动力接收构件是一个一端固定安装在所述齿轮轴上另一端设置有质量块的悬梁臂，将悬梁臂旋转到两个所述涡卷弹簧都处于收紧状态时置于振动环境中，振动力可驱动齿轮轴反复摇摆。
13.本实用新型的有益效果是：
14.本发电机由于采用平面涡卷弹簧钢片作为基片，则提高了发电机的功率密度，体积小便于携带。本发电机可以利用风能、江河及海洋的波浪能、振动能发电，亦可用手摇发电，所产生的电能可为低功耗的电子产品供电。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图；
16.图中标号为：1机座、2涡卷弹簧、3齿轮轴、4不完全齿轮、5齿轮箱、6机壳、7转轴、8小齿轮。
17.图2是本实用新型的涡卷弹簧和pvdf压电薄膜发电元件部分结构示意图；
18.图中标号为：2涡卷弹簧、9 pvdf压电薄膜发电元件。
19.图3是本实用新型的pvdf压电薄膜发电元件结构剖面示意图；
20.图中标号为：9-1绝缘保护层、9-2电极层、9-3 pvdf压电薄膜。
21.图4是本实用新型的能量采集接口电路原理图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作出详细描述。
23.如图1、图2所示，利用多种能量的压电薄膜发电机，包括机座、安装在机座上的运动转换组件和能量转换组件；所述运动转换组件包括并排安装在所述机座上的两个大小相同具有中心孔的机壳，每个机壳内至少内置一个平面涡卷弹簧，所述两个机壳内分别设置一根横穿两端中心孔的转轴，所述平面涡卷弹簧内端与所述转轴连接，外端与机壳连接，在两个机壳同一侧安装有一个齿轮箱，齿轮箱内中心置有一个外啮合的不完全齿轮，所述不完全齿轮与两个小齿轮啮合，两个小齿轮又分别与两个所述转轴固定连接，所述不完全齿轮的齿轮轴远离所述机壳一端与外部动力接收构件连接，在外部动力和涡卷弹簧的弹性力作用下可使所述两个涡卷弹簧交替反复地做收紧和放松运动，即反复弯曲变形，不完全齿轮的齿数要多于小齿轮的齿数，而且有齿部分要大于无齿部分，因为涡卷弹簧放松速度很快；所述能量转换组件主要是由pvdf压电薄膜发电元件和能量采集接口电路构成，所述pvdf压电薄膜发电元件粘贴在所述平面涡卷弹簧钢片的上下表面，当平面涡卷弹簧弯曲变形时带动pvdf压电薄膜发电元件弯曲变形而产生电压，pvdf压电薄膜发电元件通过导线接入能量采集接口电路。
24.如图3所示，所述压电薄膜发电元件是由pvdf压电薄膜、电极层和绝缘保护层组成；压电薄膜发电元件剖面结构从外到内依次为绝缘保护层、电极层、pvdf压电薄膜。
25.如图4所示，所述的能量采集接口电路主要由整流电桥、可充电电池和稳压管组成。
26.所述齿轮轴与所述外部动力接收构件采用圆锥销连接，便于构件的安装与更换。
27.所述的外部动力接收构件是一个安装在所述齿轮轴上的风力机叶片，风力可驱动齿轮轴转动。
28.所述的外部动力接收构件是一个固定安装在所述齿轮轴上并以齿轮轴为中心点的门字形平衡架，平衡架两端分别置有一个浮筒，浮筒放在江河或海洋中海水波浪可驱动齿轮轴反复摇摆。
29.所述的外部动力接收构件是一个固定安装在所述齿轮轴上的摇杆，可实现手摇发电。
30.所述的外部动力接收构件是一个一端固定安装在所述齿轮轴上另一端设置有质量块的悬梁臂，将悬梁臂旋转到两个所述涡卷弹簧都处于收紧状态时置于振动环境中，振动力可驱动齿轮轴反复摇摆。
31.以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。


技术特征：
1.利用多种能量的压电薄膜发电机，包括机座，其特征在于，安装在机座上的运动转换组件和能量转换组件；所述运动转换组件包括并排安装在所述机座上的两个大小相同具有中心孔的机壳，每个机壳内至少内置一个平面涡卷弹簧，所述两个机壳内分别设置一根横穿两端中心孔的转轴，所述平面涡卷弹簧内端与所述转轴连接，外端与机壳连接，在两个机壳同一侧安装有一个齿轮箱，齿轮箱内中心置有一个外啮合的不完全齿轮，所述不完全齿轮与两个小齿轮啮合，两个小齿轮又分别与两个所述转轴固定连接，所述不完全齿轮的齿轮轴远离所述机壳一端与外部动力接收构件连接，在外部动力和所述涡卷弹簧的弹性力作用下可使所述两个涡卷弹簧交替反复地做收紧和放松运动，即反复弯曲变形；所述能量转换组件主要是由pvdf压电薄膜发电元件和能量采集接口电路构成，所述pvdf压电薄膜发电元件粘贴在所述平面涡卷弹簧钢片的上下表面，当平面涡卷弹簧弯曲变形时带动pvdf压电薄膜发电元件弯曲变形而产生电压，pvdf压电薄膜发电元件通过导线接入能量采集接口电路。2.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述压电薄膜发电元件是由pvdf压电薄膜、电极层和绝缘保护层组成；压电薄膜发电元件剖面结构从外到内依次为绝缘保护层、电极层、pvdf压电薄膜。3.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述的能量采集接口电路主要由整流电桥、可充电电池和稳压管组成。4.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述齿轮轴与所述外部动力接收构件采用圆锥销连接，便于构件的安装与更换。5.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述的外部动力接收构件是一个安装在所述齿轮轴上的风力机叶片，风力可驱动齿轮轴转动。6.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述的外部动力接收构件是一个固定安装在所述齿轮轴上并以齿轮轴为中心点的门字形平衡架，平衡架两端分别置有一个浮筒，将浮筒放在海洋或江河中水的波浪可驱动齿轮轴反复摇摆。7.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述的外部动力接收构件是一个固定安装在所述齿轮轴上的摇杆，可实现手摇发电。8.根据权利要求1所述的利用多种能量的压电薄膜发电机，其特征在于，所述的外部动力接收构件是一个一端固定安装在所述齿轮轴上另一端设置有质量块的悬梁臂，将悬梁臂旋转到两个所述涡卷弹簧都处于收紧状态时置于振动环境中，振动力可驱动齿轮轴反复摇摆。

技术总结
本实用新型公开了一种利用多种能量的压电薄膜发电机，属于新能源技术领域，包括机座、安装在机座上的运动转换组件和能量转换组件；运动转换组件包括并排安装在机座上的两个大小相同具有中心孔的机壳，每个机壳内至少内置一个平面涡卷弹簧，两个机壳内分别设置一根横穿两端中心孔的转轴，平面涡卷弹簧内端与转轴连接，外端与机壳连接，两个转轴分别与两个小齿轮固定连接，两个小齿轮同时与一个不完全齿轮啮合，不完全齿轮的齿轮轴远离机壳一端与外部动力接收构件连接；能量转换组件主要是由PVDF压电薄膜发电元件和能量采集接口电路构成；更换不同的外部动力接收构件可实现利用风能、波浪能、振动能发电，亦可手摇发电。亦可手摇发电。亦可手摇发电。


技术研发人员：夏优 夏杰
受保护的技术使用者：夏优
技术研发日：2021.11.18
技术公布日：2022/6/14