一种压电-电磁复合发电装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 211481170 U(45)授权公告日 2020.09.11

(21)申请号 202020193442.3(22)申请日 2020.02.21

(73)专利权人 北京理工大学珠海学院

地址 519000 广东省珠海市唐家湾金凤路6

号(72)发明人 信建澄　黄泽夫　林婉莹　刘娜　

莫伟强　(74)专利代理机构 佛山市禾才知识产权代理有

限公司 44379

代理人 刘羽波　刘颖(51)Int.Cl.

H02N 2/18(2006.01)H02K 35/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图3页

(54)实用新型名称

一种压电-电磁复合发电装置(57)摘要

本实用新型提出一种压电-电磁复合发电装置，包括：升降激励机构和发电机构；所述升降激励机构包括有中心激励柱，所述中心激励柱可伸缩的插入所述发电机构内；所述发电机构包括机架、压电发电组件和电磁发电组件；所述压电发电组件设置于所述机架，所述中心激励柱的伸缩运动带动所述压电发电组件震动；所述电磁发电组件包括磁铁和发电线圈，所述磁铁设置于所述中心激励柱，所述发电线圈套设于所述磁铁，且所述发电线圈的一端固定于所述机架；本实用新型利用压电发电和电磁发电两种发电结合方式进行发电，有效的利用资源，提高发电效率，而且本实用新型结构简单，成本较低，适合推广进行广泛应用。

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权　利　要　求　书

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1.一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于，包括：升降激励机构和发电机构；所述升降激励机构包括有中心激励柱，所述中心激励柱可伸缩的插入所述发电机构内；所述发电机构包括机架、压电发电组件和电磁发电组件；所述压电发电组件设置于所述机架，所述中心激励柱的伸缩运动带动所述压电发电组件震动；所述电磁发电组件包括磁铁和发电线圈，所述磁铁设置于所述中心激励柱，所述发电线圈套设于所述磁铁，且所述发电线圈的一端固定于所述机架。

2.根据权利要求1所述的一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述中心激励柱设有凸起，所述凸起由所述中心激励柱的中心向外延伸设置；所述压电发电组件包括悬臂梁和压电材料，所述悬臂梁的一端设置于所述机架，所述悬臂梁的另一端与所述凸起配合设置，使所述中心激励柱在伸缩运动中通过所述凸起拨动所述悬臂梁。

3.根据权利要求2所述的一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述凸起为锯齿状。

4.根据权利要求2所述的一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述悬臂梁设置有质量块。

5.根据权利要求2所述的一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述压电发电组件至少设有四组。

6.根据权利要求2所述的一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述压电材料为压电陶瓷。

7.根据权利要求1所述的一种压电-电磁复合发电装置，其特征在于：所述升降激励机构还包括激励板和复位弹簧；所述中心激励柱一端设置于所述激励板，另一端插入到所述发电机构内；所述复位弹簧套设于所述中心激励柱，且所述复位弹簧设置于所述激励板和所述发电机构之间，使所述激励板和所述发电机构在所述复位弹簧的弹力作用下有背离的趋势。

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一种压电-电磁复合发电装置

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技术领域

[0001]本实用新型涉及发电装置的技术领域，特别是一种压电-电磁复合发电装置。背景技术

[0002]如今随着新型材料的出现，各种以前无法采集的能源逐渐被利用起来，压电材料的出现同样迎来的很多产品对各种资源进行采集利用，振动能量的收集就是其一，利用压电式进行振动能的采集，具有能量收集转换效率高、结构简单、易于实现集成化等优点；但在目前现有的技术中，大部分压电装置的发电单元单一，基本上都单靠压电片或压电陶瓷进行发电，发电效率低，而且此类能量的收集装置成本远高于收集后能量本身利用成本，从而导致无法大面积推广应用。

实用新型内容

[0003]针对上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种压电-电磁复合发电装置，解决发电单元单一、发电效率低且成本高的问题。[0004]为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：[0005]一种压电-电磁复合发电装置，包括：升降激励机构和发电机构；所述升降激励机构包括有中心激励柱，所述中心激励柱可伸缩的插入所述发电机构内；所述发电机构包括机架、压电发电组件和电磁发电组件；所述压电发电组件设置于所述机架，所述中心激励柱的伸缩运动带动所述压电发电组件震动；所述电磁发电组件包括磁铁和发电线圈，所述磁铁设置于所述中心激励柱，所述发电线圈套设于所述磁铁，且所述发电线圈的一端固定于所述机架。

[0006]更优的，所述中心激励柱设有凸起，所述凸起由所述中心激励柱的中心向外延伸设置；所述压电发电组件包括悬臂梁和压电材料，所述悬臂梁的一端设置于所述机架，所述悬臂梁的另一端与所述凸起配合设置，使所述中心激励柱在伸缩运动中通过所述凸起拨动所述悬臂梁。[0007]更优的，所述凸起为锯齿状。[0008]更优的，所述悬臂梁设置有质量块。[0009]更优的，所述压电发电组件至少设有四组。[0010]更优的，所述压电材料为压电陶瓷。[0011]更优的，所述升降激励机构还包括激励板和复位弹簧；所述中心激励柱一端设置于所述激励板，另一端插入到所述发电机构内；所述复位弹簧套设于所述中心激励柱，且所述复位弹簧设置于所述激励板和所述发电机构之间，使所述激励板和所述发电机构在所述复位弹簧的弹力作用下有背离的趋势。[0012]本实用新型的有益效果：

[0013]本实用新型根据上述内容提出一种压电-电磁复合发电装置，利用压电发电和电磁发电两种发电结合方式进行发电，有效的利用资源，提高发电效率，而且本实用新型结构

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简单，成本较低，适合推广进行广泛应用。

附图说明

[0014]图1是本实用新型的立体示意图；

[0015]图2是本实用新型中心激励柱下压的示意图；[0016]图3是本实用新型中心激励柱未下压的示意图。[0017]其中：升降激励机构1、中心激励柱11、激励板12、复位弹簧13、凸起111、发电机构2、机架21、压电发电组件22、悬臂梁221、压电材料222、质量块223、电磁发电组件23、磁铁231、发电线圈232。具体实施方式

[0018]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。[0019]在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

[0020]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。[0021]如图1-3所示，一种压电-电磁复合发电装置，包括：升降激励机构1和发电机构2；所述升降激励机构1包括有中心激励柱11，所述中心激励柱11可伸缩的插入所述发电机构2内；所述发电机构2包括机架21、压电发电组件22和电磁发电组件23；所述压电发电组件22设置于所述机架21，所述中心激励柱11的伸缩运动带动所述压电发电组件22震动；所述电磁发电组件23包括磁铁231和发电线圈232，所述磁铁231设置于所述中心激励柱11，所述发电线圈232套设于所述磁铁231，且所述发电线圈232的一端固定于所述机架21。[0022]具体的，本装置可以设置在人行道或者车道上，利用人们或车辆行走对所述中心激励柱11进行下压的方式来产生电能，具体的，当所述中心激励柱11在所述发电机构2内做伸缩运动，在此过程中，所述中心激励柱11带动所述压电发电组件22震动，从而使所述压电发电组件22的压电材料222发电，同时所述中心激励柱11带动所述磁铁231在所述发电线圈232内伸缩运动，从而达到切割磁感线，使所述发电线圈232中的磁通量发生变化，所述发电线圈232就会产生电动势，从而产生电能；在本实用新型的所述升降激励机构1的驱动下，通过压电发电和电磁发电两种发电结合方式进行发电，有效的利用资源，提高发电效率，而且

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本实用新型结构简单，成本较低，适合推广进行广泛应用。[0023]进一步的，所述中心激励柱11设有凸起111，所述凸起111由所述中心激励柱11的中心向外延伸设置；所述压电发电组件22包括悬臂梁221和压电材料222，所述悬臂梁221的一端设置于所述机架21，所述悬臂梁221的另一端与所述凸起111配合设置，使所述中心激励柱11在伸缩运动中通过所述凸起111拨动所述悬臂梁221。[0024]具体的，在所述中心激励柱11伸缩运动的过程中，通过所述凸起111拨动所述悬臂梁221，使得所述悬臂梁221震动，从而使所述压电陶瓷发生形变从而产生的电能。[0025]进一步的，所述凸起111为锯齿状。[0026]具体的，所述凸起111设置为锯齿状，在所述中心激励柱11移动的过程中，通过锯齿的齿尖拨动所述悬臂梁221，使得所述悬臂梁221不断地在锯齿的齿尖和齿谷间跳动，在所述中心激励柱11的一次伸缩中，有效增加所述悬臂梁221的震动次数，使所述压电陶瓷发生多次形变从而产生更多的电能。[0027]进一步的，所述悬臂梁221设置有质量块223。[0028]具体的，所述中心激励柱11处于初始位置时，所述悬臂梁221与所述凸起111并无接触，当所述中心激励柱11完成一次伸缩运动，拨动了所述悬臂梁221后，所述中心激励柱11重回初始位置，所述悬臂梁221就会由于惯性继续进行摆动震动，本实用新型通过在所述悬臂梁221上设置所述质量块223，增大所述悬臂梁221的惯性，使所述悬臂梁221摆动的幅度更大、次数更多，从而使所述压电陶瓷产生更多的电能。[0029]进一步的，所述压电发电组件22至少设有四组。[0030]具体的，所述压电发电组件可以设置四组以上，可以通过所述中心激励柱同时带动多组所述压电发电组件震动来产生电能，提高产电效率。[0031]进一步的，所述压电材料222为压电陶瓷。[0032]具体的，所述压电材料222可以是，压电薄膜、PZT片、压电纤维、压电纳米材料或压电复合材料，本实用新型中采用的是压电陶瓷，压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的振动转换成电信号。[0033]进一步的，所述升降激励机构1还包括激励板12和复位弹簧13；所述中心激励柱11一端设置于所述激励板12，另一端插入到所述发电机构2内；所述复位弹簧13套设于所述中心激励柱11，且所述复位弹簧13设置于所述激励板12和所述发电机构2之间，使所述激励板12和所述发电机构2在所述复位弹簧13的弹力作用下有背离的趋势。[0034]具体的，当所述激励板12受力下压带动所述中心激励柱11向下移动时，所述复位弹簧13就会被压缩，当所述激励板12受力变小或者不受力时，所述复位就会由于其弹力作用复位，从而把所述中心激励柱11往上提起，所述激励板12恢复到原来的位置，以待下一次受力；可以不断利用所述激励板12受压使所述中心激励柱11做伸缩运动，从而带动所述悬臂梁221的震动来产生电能，提高产能效率。

[0035]以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

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图1

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图2

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图3

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