RU2362263C2 - Piezoelectric generator - Google Patents
Piezoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362263C2 RU2362263C2 RU2006120049/06A RU2006120049A RU2362263C2 RU 2362263 C2 RU2362263 C2 RU 2362263C2 RU 2006120049/06 A RU2006120049/06 A RU 2006120049/06A RU 2006120049 A RU2006120049 A RU 2006120049A RU 2362263 C2 RU2362263 C2 RU 2362263C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- vibromechanism
- piezoelectric
- drive lever
- spring
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 6
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к пьезоэлектрическим генераторам и может быть использовано в устройствах с малым потреблением энергии, например в устройствах аварийного питания мобильных телефонов и в электронных замках.The invention relates to piezoelectric generators and can be used in devices with low energy consumption, for example in emergency power devices for mobile phones and electronic locks.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен пьезоэлектрический генератор, содержащий приводной механизм в виде ротора и пьезоэлемент в виде статора, на котором закреплены один или несколько дисковых биморфных пьезоэлементов. С помощью закрепленных на роторе роликов осуществляется круговая деформация пьезоэлемента. Данное устройство построено с использованием вращающихся частей, что снижает надежность и ресурс изделия (RU 2113757 С1, опубликован 20.06.1998).A known piezoelectric generator containing a drive mechanism in the form of a rotor and a piezoelectric element in the form of a stator on which one or more disk bimorph piezoelectric elements are fixed. With the help of the rollers fixed on the rotor, circular deformation of the piezoelectric element is carried out. This device is built using rotating parts, which reduces the reliability and resource of the product (RU 2113757 C1, published on 06/20/1998).
Известен также пьезоэлектрический генератор, выполненный в виде пьезозажигалки для прикуривания, содержащий приводной рычаг, установленный с возможностью воздействия на пьезоэлемент посредством приводного устройства, выполненного в виде пружинного ударного механизма. Данное устройство обеспечивает осуществление одного цикла воздействия на пьезоэлемент и соответственно позволяет генерировать энергию, достаточную для получения одного искрового разряда. Использование варианта этого механизма, позволяющего при одном нажатии на приводной рычаг осуществлять ряд ударов по пьезоэлементу, позволяет повысить объем генерируемой энергии, но сопряжено со снижением ресурса и технической надежности устройства (RU 2217662 С2, опубликован 27.11.2003).Also known is a piezoelectric generator made in the form of a piezo lighter for lighting, comprising a drive lever mounted to act on the piezoelectric element by means of a drive device made in the form of a spring shock mechanism. This device provides a single cycle of action on the piezoelectric element and, accordingly, allows you to generate enough energy to obtain one spark discharge. Using a variant of this mechanism, which allows a single stroke on the drive lever to carry out a series of strokes on the piezoelectric element, can increase the amount of generated energy, but is associated with a decrease in the resource and technical reliability of the device (RU 2217662 C2, published November 27, 2003).
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является пьезоэлектрический генератор, выполненный в виде зажигалки для поджога газа в газовых плитах. Устройство содержит подвижный приводной рычаг, установленный с возможностью безударного воздействия на пенал с пьезоэлектрическими элементами посредством приводного устройства, выполненного в виде рычажного механизма. Однократное воздействие на приводной рычаг позволяет получить серию искровых разрядов, что свидетельствует о значительном объеме генерируемой энергии. Все же, величина электроэнергии, генерируемой данным устройством, недостаточна для некоторых применений, например, для аварийного питания мобильного телефона (RU 92002101 А, опубликован 30.10.1994).The closest analogue to the claimed invention is a piezoelectric generator, made in the form of a lighter for burning gas in gas stoves. The device comprises a movable drive lever mounted with the possibility of shockless impact on the pencil case with piezoelectric elements by means of a drive device made in the form of a lever mechanism. A single exposure to the drive lever allows you to get a series of spark discharges, which indicates a significant amount of generated energy. Nevertheless, the amount of electricity generated by this device is insufficient for some applications, for example, for emergency power supply of a mobile phone (RU 92002101 A, published on 10/30/1994).
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION
Задачей изобретения является создание простого по конструкции, надежного пьезоэлектрического генератора с высокой отдачей электрической энергии при однократном механическом воздействии на приводной рычаг.The objective of the invention is the creation of a simple in design, reliable piezoelectric generator with a high return of electrical energy with a single mechanical impact on the drive lever.
Технический результат, позволяющий решить эту задачу - преобразование поступательного перемещения приводного рычага в пульсирующее циклическое воздействие на пьезоэлемент.The technical result that allows to solve this problem is the conversion of the translational movement of the drive arm into a pulsating cyclic effect on the piezoelectric element.
Технический результат достигается тем, что в пьезоэлектрическом генераторе, содержащем приводной рычаг, установленный с возможностью воздействия на пьезоэлемент посредством приводного устройства, в соответствии с формулой изобретения, последнее выполнено в виде вибромеханизма, преобразующего перемещение рычага в пульсирующее воздействие на пьезоэлемент, причем рычаг может быть связан с вибромеханизмом посредством амортизирующей пружины или заводного пружинного механизма, а вибромеханизм может быть выполнен автоколебательным.The technical result is achieved by the fact that in a piezoelectric generator containing a drive lever mounted with the possibility of influencing the piezoelectric element by means of the drive device, in accordance with the claims, the latter is made in the form of a vibro-mechanism that converts the movement of the lever into a pulsating effect on the piezoelectric element, and the lever can be connected with a vibro mechanism by means of a shock-absorbing spring or a winding spring mechanism, and the vibro mechanism can be self-oscillating.
Признаками, отличительными от наиболее близкого аналога, являются:Signs that distinguish from the closest analogue are:
- приводное устройство выполнено в виде вибромеханизма;- the drive device is made in the form of a vibromechanism;
- вибромеханизм преобразует перемещение приводного рычага в пульсирующее воздействие на пьезоэлемент;- vibromechanism converts the movement of the drive arm into a pulsating effect on the piezoelectric element;
- приводной рычаг может быть связан с вибромеханизмом посредством амортизирующей пружины;- the drive lever may be associated with a vibro mechanism by means of a shock absorber spring;
- приводной рычаг может быть связан с вибромеханизмом посредством заводного пружинного механизма.- the drive lever may be associated with a vibro mechanism through a winding spring mechanism.
ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Далее изобретение поясняется описанием примера конкретного выполнения и чертежами,The invention is further illustrated by the description of an example of a specific implementation and the drawings,
где на фиг.1 изображена условная кинематическая схема пьезоэлектрического генератора и положение его элементов;where figure 1 shows a conventional kinematic diagram of a piezoelectric generator and the position of its elements;
на фиг.2 показан пьезоэлектрический генератор с дополнительными функциональными элементами, введенными в соответствии с альтернативными признаками формулы изобретения.figure 2 shows a piezoelectric generator with additional functional elements introduced in accordance with alternative features of the claims.
Генератор содержит пьезоэлемент 1 (фиг.1), выполненный в виде пьезопластины (пакета из нескольких пьезопластин), закрепленной одним концом в корпусе 2, и снабженный электрическими выводами (не показаны). На корпусе поворотно установлен приводной рычаг 3 с рукояткой 4 на конце. Вибромеханизм образован установленными подвижно пружинным лепестком 5 и толкателем 6. Лепесток 5 размещен в направляющих 7 с возможностью взаимодействия своим первым концом 8 с приводным рычагом 3. Второй конец 9 лепестка 5 отжат возвратной пружиной 10 в сторону приводного рычага 3. Толкатель 6 размещен на свободном конце поворотно установленного рычага 11 с возможностью взаимодействия одним концом с боковой поверхностью лепестка 5, выполненной рифленой, а другим концом - с незакрепленным концом пьезоэлемента 1. Обращенный к лепестку 5 конец толкателя 6 оснащен роликом 12, предназначенным для исключения трения между толкателем 6 и лепестком 5.The generator contains a piezoelectric element 1 (figure 1), made in the form of a piezoelectric plate (a package of several piezoelectric plates), fixed at one end in the housing 2, and provided with electrical leads (not shown). A
В этой конструкции первый конец 8 лепестка 5 в соответствии с альтернативным признаком формулы изобретения выполняет функцию жесткой связи рычага 3 с вибромеханизмом.In this design, the
Отличия конструкции, показанной на фиг.2, заключаются в следующем.Differences in the design shown in figure 2, are as follows.
На первом конце 8 лепестка 5 (фиг.2) в соответствии с альтернативным признаком формулы изобретения установлена выполненная в виде пружинной отгибки лепестка 5 амортизирующая пружина 14, предназначенная для снижения вибрации на приводном рычаге 3 и для его перемещения в темпе, не связанном с работой вибромеханизма. Приводной рычаг 3 в соответствии с альтернативным признаком формулы изобретения может быть также связан с вибромеханизмом посредством заводного пружинного механизма (не показан), позволяющего накапливать в устройстве механическую энергию впрок.At the
Для снижения усилия на ручке 4, а также между элементами вибромеханизма, последнему, в соответствии с п.2 формулы изобретения, приданы свойства колебательной системы путем введения в конструкцию дополнительных элементов - пружинного элемента 15 и инерционной массы 16, связанных с толкателем 6, а также демпфирующей пружины 17 между толкателем 6 и пьезоэлементом 1.To reduce the effort on the handle 4, as well as between the elements of the vibro-mechanism, the latter, in accordance with claim 2, is given the properties of an oscillating system by introducing additional elements into the design - a
Ролик 13 на конце толкателя 6 снабжен по периферии выступами, отвечающими впадинам рифленой поверхности лепестка.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Для приведения устройства в действие нажимают на ручку 4 (фиг.1) приводного рычага 3. Он поворачивается, нажимая на конец 8 лепестка 5. Лепесток 5, преодолевая действие возвратной пружины 10, перемещается в направляющих 7 и под воздействием перекатывающегося по его рифленой поверхности ролика 12 изгибается, циклически нажимая на толкатель 6. Тот передает пульсирующее усилие на незакрепленный конец пьезоэлемента 1, в результате чего на выводах пьезоэлемента 1 появляется меняющее знак электрическое напряжение, которое поступает на выпрямительную схему и схему накопления заряда (не показаны).To actuate the device, press the handle 4 (Fig. 1) of the
При снятии усилия с ручки 4 лепесток 5 и рычаг 4 под действием возвратной пружины 10 возвращаются в исходное положение. При этом процесс генерации электроэнергии повторяется вновь.When removing the force from the handle 4, the
Очевидно, что в случае отсутствия необходимости в генерации электроэнергии на обратном ходе приводного рычага 3 конструкция может быть модифицирована таким образом, что взаимодействие лепестка 5 и толкателя 6 на этом этапе происходить не будет.It is obvious that in the absence of the need for generating electricity in the reverse stroke of the
Функционирование конструкции, показанной на фиг.2, имеет ряд следующих особенностей.The functioning of the structure shown in figure 2, has a number of the following features.
Вибрацию на приводном рычаге 3 (фиг.2) гасит амортизирующая пружина 14. Если последняя имеет невысокую жесткость, перемещение приводного рычага 3 можно производить в ускоренном темпе, при этом вибромеханизм будет функционировать под действием сжатой амортизирующей пружины 14.The vibration on the drive lever 3 (figure 2) dampens the
Если приводной рычаг 3 связан с вибромеханизмом посредством заводного пружинного механизма, устройство позволяет накапливать механическую энергию "впрок" - в темпе, не связанном с темпом передачи энергии от вибромеханизма к пьезоэлементу 1. При этом темп работы вибромеханизма определяется частотой его автоколебаний, определяемой жесткостью пружинного элемента 15 и величиной инерционной массы 16, а усилие на рычаге 3 благодаря накоплению энергии в вибромеханизме меньше, чем в механизме, показанном на фиг.1. Соответственно меньше и износ элементов конструкции. Демпфирующая пружина 17 и амортизирующая пружина 14 ослабляют связь колебательной системы (15, 16) с внешними «жесткими» подсистемами - пьезоэлементом 1 и приводным рычагом 3, что обеспечивает условия для накопления энергии в колебательной системе (15, 16). Следует отметить, что благодаря наличию демпфирующей пружины 17 рифленая часть лепестка 5 может быть выполнена жесткой.If the
Наличие выступов на внешней поверхности ролика 13 позволяет ему при перемещении лепестка 5 "шагать" выступами по впадинам рифленой части лепестка 5, поворачиваясь в них как в локальных центрах поворота. Благодаря этому снижается износ взаимодействующих поверхностей ролика 13 и лепестка 5.The presence of protrusions on the outer surface of the
Таким образом, предложенная конструкция, обладая простотой и надежностью, обеспечивает генерирование значительного объема электроэнергии при однократном механическом воздействии на приводной рычаг 3.Thus, the proposed design, having simplicity and reliability, provides the generation of a significant amount of electricity with a single mechanical impact on the
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯAPPLICATION AREA
Изобретение может быть использовано в устройствах с малым потреблением энергии, например, в устройствах аварийного питания мобильных телефонов и в электронных замках, оснащенных поворотной ручкой: нажатие на ручку, приводящую в действие пьезоэлектрический генератор, обеспечит получение электрической энергии, достаточной для запитывания электронной схемы и срабатывания электромеханизма замка.The invention can be used in devices with low energy consumption, for example, in emergency power supply devices for mobile phones and in electronic locks equipped with a rotary handle: pressing the handle driving the piezoelectric generator will provide sufficient electrical energy to power the electronic circuit and operate lock electromechanism.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120049/06A RU2362263C2 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Piezoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006120049/06A RU2362263C2 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Piezoelectric generator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006120049A RU2006120049A (en) | 2007-12-27 |
| RU2362263C2 true RU2362263C2 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=39018423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006120049/06A RU2362263C2 (en) | 2006-06-08 | 2006-06-08 | Piezoelectric generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362263C2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2058509C1 (en) * | 1990-02-28 | 1996-04-20 | Фламагаз, С.А. | Liquified-gas-operated kitchen lighter |
| RU2113757C1 (en) * | 1993-03-19 | 1998-06-20 | Самойлов Валерий Михайлович | Piezoelectric direct current generator |
| RU2217662C2 (en) * | 2001-04-26 | 2003-11-27 | Ки-чул ЛИ | Piezoelectric gas lighter with jet unit |
-
2006
- 2006-06-08 RU RU2006120049/06A patent/RU2362263C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2058509C1 (en) * | 1990-02-28 | 1996-04-20 | Фламагаз, С.А. | Liquified-gas-operated kitchen lighter |
| RU2113757C1 (en) * | 1993-03-19 | 1998-06-20 | Самойлов Валерий Михайлович | Piezoelectric direct current generator |
| RU2217662C2 (en) * | 2001-04-26 | 2003-11-27 | Ки-чул ЛИ | Piezoelectric gas lighter with jet unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006120049A (en) | 2007-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201252497Y (en) | Piezoelectric self-powered low power consumption remote controller | |
| US8410667B2 (en) | Electrical generators for low-frequency and time-varying rocking and rotary motions | |
| CN101866768B (en) | Environment-friendly remote switch for lamps | |
| CN109742972B (en) | A piezoelectric ceramic power generation device and method | |
| EP1362381A1 (en) | Piezoelectric generator | |
| CN110474561B (en) | Friction-piezo-electromagnetic hybrid generator with tension-compression full-stroke energy capture | |
| CN101447748A (en) | Piezoelectric self-powersupply low power consumption remote controller | |
| CN204271949U (en) | Pontoon bridge monitoring system is from maintaining cantilever piezoelectric power supply | |
| CN106555727A (en) | A kind of ocean wave energy piezoelectric generating device and its working method | |
| JPH0990065A (en) | Portable equipment with power generator | |
| CN203288466U (en) | Central-symmetric remote control switch with double piezoelectric oscillators | |
| CN109150007A (en) | A kind of magnetic suspension vibrating prisoner energy battery | |
| CN110601587A (en) | Energy storage type friction nano generator capable of efficiently capturing intermittent motion energy | |
| RU2362263C2 (en) | Piezoelectric generator | |
| CN109973575A (en) | A spring generating type shock absorber | |
| CN203423635U (en) | Self-sustaining cymbal piezoelectric generating apparatus | |
| CN110611414B (en) | Hybrid nano-generator for supplying power to portable and wearable electronic equipment through low-frequency vibration and mechanical impact | |
| CN102386804A (en) | Self-powered device of automobile remote keyless entry | |
| CN206759340U (en) | Corrugated piezoelectric cantilever beam vibration energy collector | |
| CN202795737U (en) | Piezoelectric power generation remote controller | |
| KR102517133B1 (en) | Piezoelectric energy harvesting devices | |
| JP2003061369A (en) | Piezoelectric power-generating unit | |
| CN111555660B (en) | A dandelion-shaped piezoelectric vibration energy harvesting device | |
| CN109546889B (en) | Time-sharing multiplexing piezoelectric type energy collecting device | |
| JP3170752U (en) | Power generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090609 |