一種摩擦發電機自供電翹板開關裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及自供電關開裝置領域，特別涉及一種可將振動機械能轉換成電能以控制燈具開關的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，包括開關外殼，所述開關外殼內設有用于控制燈具關開的無線發射元件，用于為無線發射元件供電的摩擦發電裝置，用于控制摩擦發電裝置的翹板開關結構。本實用新型的摩擦發電機自供電翹板開關裝置利用摩擦發電元件的機械變形將機械能轉化為電能為無線發射元件提供電能，為無線按鈕開關提供獨立的自供電系統。
【專利說明】一種摩擦發電機自供電翹板開關裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自供電關開裝置領域，特別涉及一種可將振動機械能轉換成電能以控制燈具開關的摩擦發電機自供電翹板開關裝置。
【背景技術】
[0002]目前，現有技術中的微機電系統具有微型化，批量化，集成化和多學科交叉性的特點，集中了當今科學技術發展的許多尖端成果。傳統的能源供應裝置逐漸不能滿足技術發展的需求，很難為各種微型便攜式微系統裝置或自主式微系統提供能量。目前主要的微機電有壓電發電、駐極體發電和熱發電等多種發電類型。壓電發電由于壓電材料其良好的機電轉換性能已成為轉換環境機械能獲取電能的重要途徑，由于壓電發電裝置具有結構簡單，不發熱，不受電磁干擾，便于制作加工等優點受到了國內外的廣泛關注，利用壓電發電裝置發電已經成為一個新的研究熱點。
[0003]壓電材料有正壓電效應和逆壓電效應兩種。當受到外力作用后，電介質會在某一方向上發生形變，導致壓電材料內部發生極化，同時在壓電材料的表面會聚集電荷。但是當去掉外力后，壓電材料又會恢復到初始狀態，該現象稱之為正'壓電效應。通常將壓電材料粘貼在金屬上構成壓電振子，壓電振子在外力作用下發生變形而產生電荷。另一種摩擦發電是自然界中最常見的一種現象之一，無論是梳頭，穿衣還是走路，開車都能遇到。但同時它們又很難被收集和利用，因此也往往被人視而不見。
[0004]在新近的研究中，由美國佐治亞理工學院教授王中林領導的研究小組，借助柔性高分子聚合物材料成功地將摩擦能轉化成為了可供使用的電能。這種摩擦發電機依靠內部摩擦起電電勢的變化以及兩側金屬極板的誘導效應產生電能。通過高分子材料薄膜間的摩擦來產生電力。借助一種分離技術，當摩擦發生時，兩層聚合物薄膜之間產生電荷分離并形成電勢差,經由外部電路即可形成電流。在摩擦中，一種高分子材料產生電子，另一種材料則負責接收電子。此外，外部按壓產生的機械形變也能使它們發生摩擦產生電力。
實用新型內容
[0005]本實用新型利用上述將環境機械運動轉化為電能的研究實驗，提供一種自供電無線按鈕開關，以利用摩擦發電元件的機械變形將機械能轉化為電能為無線發射元件提供電能，為無線按鈕開關提供獨立的自供電系統。
[0006]本實用新型的目的是這樣實現的，一種自供電無線按鈕開關，包括開關外殼，所述開關外殼內設有用于控制燈具關開的無線發射元件，用于為無線發射元件供電的摩擦發電裝置，用于控制摩擦發電裝置的翹板開關結構。
[0007]為進一步實現本實用新型的自發電功能，所述摩擦發電裝置包括設置在開關外殼內的框體，所述框體內設有若干列懸臂板，所述懸臂板表面粘貼有摩擦發電元件，每列所述懸臂板沿垂直方向相互平行并且一端與框體壁固定連接，所述框體的中心彈性支撐有高度高于懸臂板列高的質量塊，所述質量塊上設有用于卡裝懸臂板的懸臂端的卡槽，所述質量塊兩端分別通過彈性部件與框體的上邊和下邊彈性支撐連接，所述翹板開關結構設置于質量塊的上端，用于彈性抵壓質量塊，使質量塊往復振動并帶動懸臂板往復振動，使摩擦發電元件自發電；所述摩擦發電元件電連接后依次電連接有整流器、充電控制器和儲能元件，所述儲能元件與無線發射元件電連接。本結構的摩擦發電裝置，質量塊彈性懸空吊裝，當翹板開關結構作用使質量塊彈性振動時，質量塊帶動各懸臂板作懸壁擺動，懸臂板上的摩擦發電元件產生自發電效應，將振動能轉化為電能，然后通過整流器將交流電轉換為直流電，再通過充電控制器對儲能元件充電，儲能元件將電能供給無線發射元件，無線發射元件發出無線信號控制燈的開關，從而實現開關自供電，無需為開關裝置設置有線線路，節省安裝空間和場所，并有利于實現裝置的遠程控制。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述懸臂板的列向相對于質量塊中心對稱排列。采用本結構，可以采用一個質量塊，可以懸壁支撐多列懸臂板，從而滿足不同的摩擦發電裝置的結構尺寸要求。
[0009]為便于實現質量塊的彈性懸吊，所述質量塊上端與下端分別通過壓縮彈簧或彈性吊繩與框體上邊和下邊懸吊連接，所述質量塊的縱向剖切面呈T形，所述翹板開關結構作用于質量塊的T形上端面。本結構中，采用T形結構的質量塊，使質量塊與翹板開關結構的作用面種增大，提高質量塊受力振動的靈敏性。
[0010]為便于節省安裝空間，所述整流器、充電控制器和儲能元件依次疊裝在質量塊下端部，所述無線發射元件固定安裝在開關外殼內壁。
[0011]為便于實現翹板開關裝置與質量塊之間動作從而為摩擦發動裝置提供可靠的自發電機械動力，所述翹板開關結構包括固定在質量塊上端外殼上的選擇鍵，所述選擇鍵通過彈簧彈性卡裝有翹板，所述選擇鍵上設有用于限位翹板相對選擇鍵轉動角度的限位槽，所述翹板端部受外力時在彈簧的作用下在限位槽的兩個限位角之間擺動，所述翹板擺動時，翹板的兩端部反復交替按壓質量塊，使質量塊往復升降運動。本結構中，翹板與選擇鍵卡裝，彈簧彈性作用在翹板與選擇鍵之間，當翹板一端受壓時，翹板將沿限位槽從一個限位角度向另一個限位角度擺動一次，并止于另外限位角度處，同時翹板端部向下作用到質量塊上，推動質量塊向下運動，當翹板另一端受壓時，翹板反向擺動一次，質量塊先彈性回升，然后翹板另一端部向下作用到質量塊上，推動質量塊向下運動。如此反復實現質量塊的上下振動，質量塊帶動懸臂板的懸壁端懸壁擺動，懸臂板上的摩擦發電元件產生自發電效應，將機械能轉化為電能。上述翹板開關結構，設計巧妙，操作方便省力。
[0012]為進一步實現翹板與選擇鍵的作用連接，所述選擇鍵包括與外殼固定的底座，所述底座上垂直設有板狀支座，所述限位槽為梯形凹槽設置于支座的一垂直側，所述翹板為一長方形板，所述翹板中心設有安裝方孔并且方孔的一側與限位槽卡接，所述彈簧安裝于方孔另一側的側邊與選擇鍵底座的對應側之間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的摩擦發電機自供電翹板開關裝置的結構示意圖。
[0014]圖2為摩擦發電裝置示意圖。
[0015]圖3為圖2的水平剖面圖。
[0016]圖4翹板開關結構一個工作位置的示意圖。[0017]圖5為翹板開關結構另一個工作位置的示意圖。
[0018]圖6為翹板開關結構的立體圖。
[0019]其中，I摩擦發電元件；2懸臂板；3質量塊；4整流器；5充電控制器；6儲能元件；
7框體；8彈性部件；9翹板；10選擇鍵；11彈簧；12無線發射元件；13關開外殼。
【具體實施方式】
[0020]如圖1一圖5所示為本實用新型的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，包括開關外殼13，開關外殼13內設有用于控制燈具關開的無線發射元件12，用于為無線發射元件12供電的摩擦發電裝置，用于控制摩擦發電裝置的翹板開關結構；其中，摩擦發電裝置如圖2和圖3所示，包括設置在開關外殼13內的框體7，框體7內設有若干列懸臂板2，懸臂板2表面粘貼有摩擦發電元件I，每列懸臂板2沿垂直方向相互平行并且一端與框體7壁固定連接，框體7的中心彈性支撐有高度高于懸臂板2列高的質量塊3，質量塊3上設有用于卡裝懸臂板2懸臂端的卡槽，質量塊3兩端分別通過彈性部件8與框體7的上邊和下邊彈性支撐連接，翹板開關結構設置于質量塊3的上端，用于彈性抵壓質量塊3，使質量塊3往復振動并帶動懸臂板2往復振動，使摩擦發電元件I自發電；摩擦發電元件I電連接后依次電連接有整流器4、充電控制器5和儲能元件6，儲能元件6與無線發射元件12電連接；為滿足不同的摩擦發電裝置的結構尺寸要求，懸臂板2的列向相對于質量塊3中心對稱排列，此結構可以采用一個質量塊，懸壁支撐多列懸臂板，節省發電裝置的空間；為便于實現質量塊3的彈性懸吊，質量塊3上端與下端分別通過壓縮彈簧或彈性吊繩與框體7上邊和下邊懸吊連接，質量塊3的縱向剖切面呈T形，翹板開關結構作用于質量塊3的T形上端面；使質量塊與翹板開關結構的作用面種增大，提高質量塊受力振動的靈敏性；為便于節省安裝空間，整流器4、充電控制器5和儲能元件6依次疊裝在質量塊3下端部，無線發射元件12固定安裝在開關外殼13內壁。
[0021]本實用新型采用的上述摩擦發電裝置，質量塊3彈性懸空吊裝，當翹板開關結構作用使質量塊3彈性振動時，質量塊3帶動各懸臂板2作懸壁擺動，懸臂板2上的摩擦發電元件I產生自發電效應，將振動能轉化為電能，然后通過整流器4將交流電轉換為直流電，再通過充電控制器5對儲能元件6充電，儲能元件6將電能供給無線發射元件12，無線發射元件12發出無線信號控制燈的開關，從而實現開關自供電，無需為開關裝置設置有線線路，節省安裝空間和場所，并有利于實現裝置的遠程控制。
[0022]為便于實現翹板開關裝置與質量塊之間動作從而為摩擦發動裝置提供可靠的自發電機械動力，如圖4、圖5和圖6所示，裝置中的翹板開關結構，包括固定在質量塊3上端外殼上的選擇鍵10，選擇鍵10通過彈簧11彈性卡裝有翹板9，選擇鍵10上設有用于限位翹板9相對選擇鍵10轉動角度的限位槽10a，翹板9端部受外力時在彈簧11的作用下在限位槽IOa的兩個限位角之間擺動，翹板9擺動時，翹板的兩端部反復交替按壓質量塊3，使質量塊3作往復升降運動。本結構中，翹板9與選擇鍵10卡裝，彈簧11彈性作用在翹板9與選擇鍵10之間，當翹板9 一端受壓時，翹板9將沿限位槽IOa從一個限位角度向另一個限位角度擺動一次，并止于另外限位角度處，同時翹板9端部向下作用到質量塊3上，推動質量塊3向下運動，當翹板9另一端受壓時，翹板9反向擺動一次，質量塊3先彈性回升，然后翹板9另一端部向下作用到質量塊3上，推動質量塊3向下運動。如此反復實現質量塊3的上下振動，質量塊3帶動懸臂板2的懸壁端懸壁擺動，懸臂板2上的摩擦發電元件I產生自發電效應，將機械能轉化為電能。為便于實現翹板9與選擇鍵10的作用連接，選擇鍵10包括與外殼固定的底座10b，底座IOb上垂直設有板狀支座10c，限位槽IOa為梯形凹槽設置于支座IOc的一垂直側，翹板9為一長方形板，翹板9中心設有安裝方孔并且方孔的一側與限位槽IOa卡接，彈簧11安裝于方孔另一側的側邊與選擇鍵底座的對應側之間。
[0023]本實用新型并不局限于上述實施例，例如，懸臂板的列數及相對質量塊的排列方式可以根據開關尺寸需要適當變化，質量塊可以不只一個，可以并列設置一個以上，數列懸臂板分別與質量塊和框體懸壁連接，摩擦發電元件的電連接方式可以采用關聯和/或串聯，總之，凡是在本實用新型公開的技術方案的基礎上，本領域的技術人員根據所公開的技術內容，不需要創造性的勞動就可以對其中的一些技術特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實用新型保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種摩擦發電機自供電翹板開關裝置，包括開關外殼，其特征在于，所述開關外殼內設有用于控制燈具關開的無線發射元件，用于為無線發射元件供電的摩擦發電裝置，用于控制摩擦發電裝置的翹板開關結構；所述摩擦發電裝置包括設置在開關外殼內的框體，所述框體內設有若干列懸臂板，所述懸臂板表面粘貼有摩擦發電元件，每列所述懸臂板沿垂直方向相互平行并且一端與框體壁固定連接，所述框體的中心彈性支撐有高度高于懸臂板列高的質量塊，所述質量塊上設有用于卡裝懸臂板的懸臂端的卡槽，所述質量塊兩端分別通過彈性部件與框體的上邊和下邊彈性支撐連接，所述翹板開關結構設置于質量塊的上端，用于彈性抵壓質量塊，使質量塊往復振動并帶動懸臂板往復振動，使摩擦發電元件自發電；所述摩擦發電元件電連接后依次電連接有整流器、充電控制器和儲能元件，所述儲能元件與無線發射元件電連接。
2.根據權利要求1所述的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，其特征在于，所述懸臂板的列向相對于質量塊中心對稱排列。
3.根據權利要求1所述的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，其特征在于，所述質量塊上端與下端分別通過壓縮彈簧或彈性吊繩與框體上邊和下邊懸吊連接，所述質量塊的縱向剖切面呈T形，所述翹板開關結構作用于質量塊的T形上端面。
4.根據權利要求1所述的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，其特征在于，所述整流器、充電控制器和儲能元件依次疊裝在質量塊下端部，所述無線發射元件固定安裝在開關外殼內壁。
5.根據權利要求2或3或4所述的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，其特征在于，所述翹板開關結構包括固定在質量塊上端外殼上的選擇鍵，所述選擇鍵通過彈簧彈性卡裝有翹板，所述選擇鍵上設有用于限位翹板相對選擇鍵轉動角度的限位槽，所述翹板端部受外力時在彈簧的作用下在限位槽的兩個限位角之間擺動，所述翹板擺動時，翹板的兩端部反復交替按壓質量塊,使質量塊往復升降運動。
6.根據權利要求5所述的摩擦發電機自供電翹板開關裝置，其特征在于，所述選擇鍵包括與外殼固定的底座，所述底座上垂直設有板狀支座，所述限位槽為梯形凹槽設置于支座的一垂直側，所述翹板為一長方形板，所述翹板中心設有安裝方孔并且方孔的一側與限位槽卡接，所述彈簧安裝于方孔另一側的側邊與選擇鍵底座的對應側之間。
【文檔編號】H02N1/04GK203800841SQ201420067742
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】邊義祥, 張小紅, 曾勵, 王軍領 申請人:揚州大學