一种基于压电材料的自发电旅行箱.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104013175 A (43)申请公布日 2014.09.03 CN 104013175 A (21)申请号 201410242079.9 (22)申请日 2014.05.29 A45C 5/04(2006.01) A45C 15/00(2006.01) H02N 2/18(2006.01) H02J 7/32(2006.01) (71)申请人 南京农业大学 地址 210095 江苏省南京市玄武区卫岗 1 号 (72)发明人 柳禄 傅秀清 鲜洁宇 康敏 (54) 发明名称 一种基于压电材料的自发电旅行箱 (57) 摘要 本发明公开了一种基于压电材料的自发电旅 行箱，。

2、 该自发电旅行箱包括旅行箱箱体、 旅行箱 箱轮、 拉杆、 压电发电装置等 ； 压电发电装置位于 箱体底部， 由压电发电结构、 轴、 轴承、 轴承支座、 整流器、 蓄电池、 导线等组成 ； 压电发电结构由凸 轮、 压电片、 悬臂梁组成， 悬臂梁采用弹性模量较 好的铝片或合金材料并固定于箱体上， 压电片固 定于悬臂梁固定端， 凸轮安装在轴上， 轴与旅行箱 箱轮连接。当旅行箱箱轮转动时， 带动轴及安装 于轴上的凸轮转动， 凸轮使悬臂梁产生形变， 从而 使压电片形变产生电量， 并通过整流器处理后储 存于蓄电池中， 为旅行中的人们在急需充电时为 电子产品提供电量。本发明将人们在旅途中拉动 旅行箱时的机械。

3、能收集起来， 储存和利用， 具有清 洁、 持久、 方便快捷的特点， 解决了外出时充电不 便的问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104013175 A CN 104013175 A 1/1 页 2 1. 基于压电材料的自发电旅行箱， 其特征在于包括旅行箱箱体， 旅行箱箱轮， 拉杆， 压 电发电装置等 ； 压电发电装置位于箱体底部， 由压电发电结构、 轴、 轴承、 轴承支座、 整流器、 蓄电池、 导线组成 ； 压电发电结构由凸轮。

4、、 压电片、 悬臂梁组成， 悬臂梁采用弹性模量较好 的铝片或合金材料并固定于箱体上， 压电片固定于悬臂梁固定端， 凸轮安装在轴上， 轴与旅 行箱箱轮连接， 旅行箱箱轮转动时， 带动轴及安装于轴上的凸轮转动， 凸轮使悬臂梁产生形 变， 从而使压电片形变产生电量， 并通过整流器处理后储存于蓄电池中。 2. 根据权利要求 1 所述的基于压电材料的自发电旅行箱， 其特征在于， 压电发电结构 至少一个， 其结构相同， 由悬臂梁、 压电片、 凸轮组成。 3. 根据权利要求 1 所述的压电发电结构， 其特征在于安装于轴上的凸轮可随旅行箱箱 轮同时转动， 凸轮使悬臂梁产生形变， 悬臂梁固定端应力集中， 应力最。

5、大， 压电片放于悬臂 梁固定端， 压电片产生较大的形变产生电量， 将机械能转化为电能。 4. 根据权利要求 1 所述的基于压电材料的自发电旅行箱， 其特征在于压电发电结构中 压电片的压电材料可采用压电陶瓷或者压电复合材料或者压电高分子材料等。 5. 根据权利要求 1 所述的基于压电材料的自发电旅行箱， 其特征在于， 整流器安装于 旅行箱箱体内， 利用导线一端与蓄电池相连接， 另一端与压电片相连接， 对压电发电结构产 生的电能进行变换， 对蓄电池的充电电压和电流进行控制。 6. 根据权利要求 1 所述的基于压电材料的自发电旅行箱， 其特征在于， 蓄电池可安装 于旅行箱箱体内， 也可从旅行箱箱体内。

6、取出 ； 蓄电池通过导线与整流器相连接， 蓄电池配置 有 USB 插口， 通过 USB 插口为电子设备供电， 也可通过 USB 插口对蓄电池充电。 权 利 要 求 书 CN 104013175 A 2 1/3 页 3 一种基于压电材料的自发电旅行箱 技术领域 0001 本发明涉及新型能源器件的机械技术领域， 特别涉及一种基于压电材料的自发电 旅行箱， 用来解决人们在外出旅行时充电不便的问题。 背景技术 0002 随着手机、 电脑等高端电子设备的普及以及人们的频繁出行， 电子设备的电量的 充足与否成为出行时一件非常重要的事。当人们在外出差或旅游时电子设备电池没电， 而 又没有携带备用电池， 会给。

7、人的生活带来极大不便。 因此， 使人们随时随地都能够方便充电 成为了一个亟待解决的问题。 0003 压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。 而压电发电则是 利用压电材料的正压电效应将机械振动能转变为电能， 从而将如人体走路的踩踏、 机械振 动， 甚至噪音等形式的振动能量收集起来， 经过能量转换整流存储供电等诸 多环节， 应用于生活。 压电发电具有结构简单、 不发热、 无电磁干扰、 无污染和易于实现小型 化和集成化等优点， 并因能满足低耗能产品的电能需求而成为目前研究的热点之一。 0004 目前已有一些基于压电材料的产品专利， 如专利号为 CN103628381 提出一种基于 。

8、压电材料的发电地板、 专利号为 CN102957339 提出基于压电材料的水下生物机器鱼系统供 能装置等， 但基于压电材料的自发电旅行箱尚未被研究。 本发明提出一种自发电旅行箱， 能 够将拖动旅行箱时产生的机械能高效利用， 解决外出时充电不便的问题。 发明内容 0005 本发明的目的在于解决人们外出旅行时充电不便的问题， 提出一种基于压电材料 的自发电旅行箱， 能够收集拉动箱子产生的机械能， 并将其转化为电能储存起来为电子设 备充电， 以解决人们外出旅行时充电不便的问题。 0006 为了达到上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 0007 本发明基于压电材料的自发电旅行箱， 其特征在于包括旅行。

9、箱箱体， 旅行箱箱轮， 拉杆， 压电发电装置等 ； 压电发电装置位于箱体底部， 由压电发电结构、 轴、 轴承、 轴承支座、 整流器、 蓄电池、 导线组成 ； 压电发电结构由凸轮、 压电片、 悬臂梁组成， 悬臂梁采用弹性模 量较好的铝片或合金材料并固定于箱体上， 压电片固定于悬臂梁固定端， 凸轮安装在轴上 ； 轴与旅行箱箱轮连接， 旅行箱箱轮转动时， 带动轴及安装于轴上的凸轮转动， 凸轮使悬臂梁 产生形变， 从而使压电片形变产生电量， 并通过整流器处理后储存于蓄电池中。 0008 上述压电发电结构至少一个， 其结构相同， 由悬臂梁、 压电片、 凸轮组成。 0009 上述压电发电结构， 其特征在于。

10、安装于轴上的凸轮可随旅行箱箱轮同时转动， 凸 轮使悬臂梁产生形变， 悬臂梁固定端应力集中， 应力最大， 压电片放于悬臂梁固定端， 压电 片产生较大的形变产生电量， 将机械能转化为电能。 0010 上述压电发电结构中压电片的压电材料可采用压电陶瓷或者压电复合材料或者 压电高分子材料等。 说 明 书 CN 104013175 A 3 2/3 页 4 0011 上述整流器， 其特征在于安装于旅行箱箱体内， 利用导线一端与蓄电池相连接， 另 一端与压电片相连接， 对压电发电结构产生的电能进行变换， 对蓄电池的充电电压和电流 进行控制。 0012 上述蓄电池， 其特征在于蓄电池可安装于旅行箱箱体内， 也。

11、可从旅行箱箱体内取 出 ； 蓄电池通过导线与整流器相连接， 蓄电池配置有 USB 插口， 通过 USB 插口为电子设备供 电， 也可通过 USB 插口对蓄电池充电。 0013 本发明的有益效果是 ： 0014 (1) 将人们在旅途中拉动旅行箱时的机械能收集起来， 储存和利用， 具有清洁、 持 久、 方便快捷的特点。 0015 (2) 为旅行中的人们提供了新的能量来源， 可在急需时为电子产品提供电量。 0016 (3) 由于压电发电属于介质发电模式， 所以发电结构相对简单， 具有广阔的应用领 域空间。 附图说明 0017 图 1 是自发电旅行箱的整体结构图 ； 0018 图 2 是压电发电装置剖。

12、视图， 显示了压电发电装置的组成部件， 以及各部件之间 的连接 ； 0019 图 3 是悬臂梁结构图 ； 0020 图 4 是压电片的结构图 ； 0021 附图中 ： 1 旅行箱箱体， 2 旅行箱箱轮， 3 拉杆， 4 电池盖， 5 压电片， 6 悬臂梁， 7 轴， 8 凸轮， 9 轴承， 10 轴承支座， 11 导线， 12 整流器， 13 蓄电池， 14USB 插口 A、 USB 插口 B， 15 压电 发电结构， 16 压电发电装置 具体实施方式 0022 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 0023 如图 1 所示， 本发明主要由旅行箱箱体 1、 旅行箱箱轮 2、 拉杆 3、 。

13、压电发电装置 16 等组成。 0024 如图 2 所示， 压电发电装置 16 位于旅行箱箱体 1 底部， 由压电发电结构 15、 轴 7、 轴承 9、 轴承支座 10、 导线 11、 整流器 12、 蓄电 13、 USB 插口 14A、 USB 插口 14B 等组成。 0025 压电发电结构由压电片 5、 悬臂梁 6、 凸轮 8 组成， 凸轮 8 安装在轴 7 上， 轴 7 旅行 箱箱轮 3 连接， 旅行箱箱轮 3 转动时， 带动 7 及安装于轴 7 上的凸轮 8 转动， 凸轮 8 的转动 使悬臂梁 6 产生形变， 从而使压电片 5 形变， 两端产生电位差并产生电流， 电流通过导线 11 先输。

14、入到整流器12， 再由整流器12的电流输出端输出直流电， 储存于蓄电池13中。 通过导 线 11 向外输出电流， 为电子设备供电。悬臂梁 5 采用弹性模量较好的铝片或合金材料， 并 固定于旅行箱箱体 1 上。 0026 如图 3 所示， 压电片 5 固定于悬臂梁 6 根部， 上下均有 ； 0027 如图 4 所示， 压电片 5 的结构为压电材料夹于上下两片金属片中。 0028 本发明的使用工作原理如下 ： 0029 如图 1 所示， 打开旅行箱箱体 1 背部的电池盖 4， 将蓄电池 13 固定在旅行箱箱体 1 说 明 书 CN 104013175 A 4 3/3 页 5 内， 盖好电池盖 4 。

15、； 抽出拉杆 3， 使旅行箱箱体 1 与地面成一角度， 通过拉杆 3 拖动旅行箱在 地面上滑动。 0030 如图2所示， 拖动旅行箱时， 旅行箱箱轮2转动， 带动轴7及安装于轴7上的凸轮8 转动， 凸轮 8 的转动使悬臂梁 6 产生形变， 从而使压电片 5 形变， 两端产生电位差并产生电 流， 电流通过导线 11 先输入到整流器 12， 再由整流器 12 的电流输出端输出直流电， 储存于 蓄电池 13 中。将电子设备数据线上的 USB 插入蓄电池 USB 插口 14A 内， 或直接将电子设备 数据线上的 USB 插入电池盖 USB 插口 14B 内， 即可为电子设备充电。当不用旅行箱时， 可推。

16、 开旅行箱箱体1背部的电池盖， 将蓄电池13取出， 并通过USB插口14A， 将蓄电池13接入外 部电源， 对蓄电池进行充电。 0031 上述具体实施方式用来解释说明本发明， 而不是对本发明进行限制， 在本发明的 精神和权利要求的保护范围内， 凡对本发明采取等同替换或等效变换所获得的技术方案， 都落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104013175 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 104013175 A 6 2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104013175 A 7 3/3 页 8 图 4 说 明 书 附 图 CN 104013175 A 8 。