ПЬЕЗОГЕНЕРАТОР Российский патент 2018 года по МПК H02N2/18 

Изобретение относится к способу и устройству преобразования механической энергии давления в электроэнергию, и может быть использовано как для создания дополнительных источников питания, так и для создания желаемой выходной характеристики, представляющую собой энергию электромагнитных полей.

Известен способ генерирования электроэнергии (патент США №7830071, опубл. 09.11.2010). Согласно известному способу размещают пьезоэлектрические преобразователи на основании, механически их нагружают и получают электроэнергию. При этом пьезоэлектрические преобразователи расположены под дорожным полотном, а электроэнергия генерируется при прохождении транспортом местоположения указанных пьезоэлектрических преобразователей.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства и способа генерирования электроэнергии с использованием пьезоэлектрических преобразователей, устанавливаемых на устройстве, представляющем собой пьезогенератор, который преобразует механическую энергию возвратно поступательного движения ДВС в электрическую.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении эффективности КПД и увеличения выходной мощности генератора, а также в расширении области применения пьезоэлектрических преобразователей.

Указанный технический результат достигается тем, что на несколько групп пьезоэлементов находящихся в одной плоскости одновременно действуют прикладываемой к ним изменяющейся в функции времени силой, что приводит к увеличению вырабатываемой пьезоэлементами мощности и увеличению ширины вырабатываемых импульсов выходной характеристики. Эта функция может представлять собой линейную зависимость. При этом исключается как ударная нагрузка на пьезоэлементы, так и трение между пьезоэлементами и взаимодействующим на них устройством, что приводит к увеличению ресурса работы пьезоэлементов. При не одновременном действии на группы пьезоэлементов силы приводит к изменению скважности импульсов выходной характеристики. При расположении нескольких плоскостей в один ряд и периодическом действием на пьезоэлементы каждой плоскости силой получаем выходную характеристику параметры которой (амплитуда, ширина импульса, скважность импульсов и т.д.) зависят от времени и продолжительности действия силы величины силы на каждую группу пьезоэлементов находящихся в одной плоскости времени действия силы на пьезоэлементы находящиеся на разных плоскостях, а так же от электрических соединений самих пьезоэлементов.

Согласно фиг 1, 2 пьезогенератор содержит корпус 11 к которому примыкают цилиндры 1 содержащие рабочие камеры 4, свечи зажигания 10, входные клапана 8 и выхлопные отверстия 9. Поршни 2 механически связаны штоком 3, который в свою очередь связан связями, проходящими через окна 6 с толкателем 5, имеющем возможность перемещаться вдоль направляющих 7. Толкатель 6 посредством пластин 13 и регулируемых по длине упоров 14 последовательно передает нагрузку пластинам 13, которые в свою очередь, взаимодействуют через пружины 12 с группами пьезоэлементов 15 закрепленных на пластинах 13. Таким образом, пластины 13 через упоры 14 передают одностороннюю нагрузку друг другу.

Работа устройства заключается в том, что при возвратно поступательном движении толкателя передающим механическую энергию пластинам которые посредством пружин с различной жесткостью воздействуют на группы пьезоэлементов. В результате действия на пьезоэлементы нагрузки они на выходе вырабатывают напряжение, выходная характеристика которого зависит от величины и времени действия на каждый пьезоэлемент силы, от электрической схемы соединения пьезоэлементов.

Изобретение относится к электротехнике, к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезокерамических материалов, и может быть использовано в любой области техники в качестве источника электроэнергии. Технический результат заключается в повышении кпд. На несколько групп пьезоэлементов, находящихся в одной плоскости, одновременно действуют прикладываемой к ним изменяющейся в функции времени силой. При этом сила может действовать не одновременно. На пьезоэлементы, находящиеся на разных плоскостях, силой действуют поочередно на пьезоэлементы, находящиеся в каждой плоскости. Пьезогенератор содержит толкатель, взаимодействующий посредством пружин с группами пьезоэлементов, закрепленных на пластинах, между которыми расположены регулируемые по длине упоры. Толкатель и пластины имеют возможность с помощью направляющих взаимно линейно перемещаться. При этом группы пьезоэлементов могут быть закреплены на различных расстояниях от плоскости пластин. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Пьезогенератор, содержащий корпус, к которому примыкают цилиндры двигателя внутреннего сгорания, поршни которых механически связаны со штоком, соединенным связями с установленным с возможностью перемещения в направляющих толкателем, обеспечивающим возможность посредством регулируемых по длине упоров передачи нагрузки пластинам, взаимодействующим через пружины с группами пьезоэлементов, закрепленных на указанных пластинах.

2. Пьезогенератор по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлементы закреплены на пластинах на разных расстояниях от них.

3. Пьезогенератор по п. 1, отличающийся тем, что пружины имеют различную жесткость.