一種用於控制柔性納米壓電材料發電效率的裝置的製作方法

2023-11-11 05:23:57

專利名稱：一種用於控制柔性納米壓電材料發電效率的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制柔性納米壓電材料發電效率的裝置，屬於能量轉換裝置技術領域。
背景技術：
全球變暖和世界能源短缺是當今人們所面臨的兩大挑戰，能否開發可再生綠色能源是關係到人類文明可持續發展的關鍵問題之一。考慮到人們的日常生活(走路時屈膝、彎臂)都無時無刻不消耗著機械能，若將人們運動或日常生活中所消耗的機械能加以轉化並且存儲，我們就無形當中獲得了可觀的電能，這在能源轉化方面具有重大的意義和實際應用價值。基於這一理念，利用壓電材料將機械能轉化為電能的研究日益受到人們的關注。要想利用壓電材料通過人體的機械運動而產生電能，壓電材料必須滿足具有很高的柔性、可穿戴型、可持續性和對低頻振動具有壓電響應性等要求。模擬人們走路時的屈膝、彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發電效率的裝置目前還未見公開。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能夠模擬人們走路時的屈膝、彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發電效率的裝置。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:包括機架，機架一端設有角鋁，運動控制裝置和往復運動機構分別設於角鋁的水平面和豎直面上，直線導軌機構設於機架另一端，左夾具設於直線導軌機構上且與往復運動機構連接，右夾具設於機架上直線導軌機構上部。優選地，所述運動控制裝置包括減速箱及馬達，速度調節器與減速箱及馬達連接。優選地，所述往復運動機構包括曲柄，連杆通過第一鉸鏈連接曲柄，滑杆通過第二鉸鏈連接連杆；固定滑塊設於所述角鋁豎直面上，滑杆設於固定滑塊內部。優選地，所述連杆由小直徑連杆和大直徑連杆連接組成，小直徑連杆一端設於大直徑連杆一端內部。優選地，所述直線導軌機構包括直線導軌，直線導軌設於所述機架上，直線導軌上設有滑塊。優選地，所述左夾具由下端左夾具體和上端左夾具體連接組成，下端左夾具體設於所述滑塊上，所述滑杆連接下端左夾具體。優選地，所述下端左夾具體和上端左夾具體的一側通過合頁連接，所述下端左夾具體和上端左夾具體的另一側通過緊扣件連接。優選地，所述右夾具由下端右夾具體和上端右夾具體連接組成，下端右夾具體設於機架上。
優選地，所述下端右夾具體和上端右夾具體的一側通過合頁連接，所述下端左夾具體和上端左夾具體的另一側通過緊扣件連接。本發明提供的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置使用時，將柔性納米壓電材料固定在左、右夾具內，柔性納米壓電材料導線接入控制運動控制裝置內，接通電源，馬達驅動往復運動機構運動，在往復運動機構的滑杆的帶動下，左夾具實現往復運動，通過控制往復運動速度、曲柄長度和左右兩夾具體的相對位置來模擬人們走路時的屈膝、彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，從而控制柔性納米壓電材料在此形變條件下的發電效率。本發明提供的裝置克服了現有技術的不足，能夠模擬人們走路時的屈膝、彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發電效率。


圖1為本發明提供的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置總體結構示意圖；圖2為下端左夾具體示意圖；圖3為圖2中的A-A剖視圖；圖4為下端右夾具體的半剖視圖；附圖標記說明1-機架；2_減速箱及馬達；3_速度調節器；4_第一螺栓；5_直線導軌；6_滑塊； 第二螺栓；8-下端左夾具體；9-合頁；10-上端左夾具體；11-柔性納米材料；12-上端右
夾具體；13_第二螺栓；14_下端右夾具體；15_四螺栓；16_緊扣件；17_第一螺母；18_固定滑塊；19_滑杆；20_第二鉸鏈；21_連杆；22_第一鉸鏈；23_曲柄。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以一優選實施例，並配合附圖作詳細說明如下。圖1為本發明提供的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置總體結構示意圖，所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置包括機架1，機架I為整個裝置的底座，運動控制裝置和往復運動機構分別固定在角鋁的水平面和豎直面上，用螺栓將角鋁固定在機架I一端，直線導軌機構固定在機架I另一端，左夾具固定在直線導軌機構上且與往復運動機構連接，右夾具固定在機架I上直線導軌機構上部。運動控制裝置包括減速箱及馬達2，速度調節器3與減速箱及馬達2連接，通過速度調節器來控制馬達的轉速從而控制整個往復運動頻率。往復運動機構包括曲柄23，連杆21通過第一鉸鏈22連接曲柄23，曲柄23內部開有一凹槽，通過改變第一鉸鏈22連結點在凹槽中的位置來改變曲柄23的長度，從而改變往復運動機構的行程；連杆21與滑杆19通過第二鉸鏈20連接，其中連杆21有兩節，由小直徑連杆插入大直徑連杆構成，可以通過改變小直徑連杆插入大直徑連杆的深淺來改變連杆21的長度；固定滑塊18固定於角鋁豎直面上，滑杆19在連杆力的作用下在固定滑塊18的內部做自由往復運動。直線導軌機構包括直線導軌5，直線導軌5上裝有滑塊6，通過第一螺栓4和第二螺栓13將直線導軌5的兩端固定在機架I上，同時第一螺栓4和第二螺栓13對左夾具和右夾具起限位作用。左夾具由下端左夾具體8和上端左夾具體10連接組成，下端左夾具體8正反面均開有一凹槽，通過4個第三螺栓7固定於滑塊6上，下端左夾具體8右邊凸出一臺階並開有一通孔，滑杆19穿過該通孔，用2個第一螺母17將下端左夾具體8和滑杆19連接固定，使左夾具在滑杆19推力的作用下，沿著直線導軌5自由運動。下端左夾具體8和上端左夾具體10的一側通過合頁9連接，使下端左夾具體8和上端左夾具體10能夠自由開合；下端左夾具體8和上端左夾具體10的另一側通過緊扣件16(可以是搭扣)進行鎖緊，當將柔性納米材料11放入左夾具時，通過緊扣件16將柔性納米材料一端固定於左夾具內部。右夾具由下端右夾具體14和上端右夾具體12連接組成，下端右夾具體14左右兩側均開有一凹槽，凹槽下端左右側均開有一通孔，用2個第四螺栓15和2個方形螺母將下端右夾具體14固定在機架I上，通過鬆緊螺栓，改變螺栓固定在機架I滑槽內的位置來改變右夾具在機架I上的相對位置，同時也改變了左、右夾具間的相對位置。下端右夾具體14和上端右夾具體12的一側通過合頁9連接，下端右夾具體14和上端右夾具體12的另一側通過緊扣件16(可以是搭扣)進行鎖緊，當將柔性納米材料11放入右夾具時，通過緊扣件16將柔性納米材料的另一端固定於右夾具內部。使用時，將柔性納米壓電材料11固定在左、右夾具內，柔性納米壓電材料11導線接入控制運動控制裝置內，接通電源，馬達驅動往復運動機構運動，在往復運動機構的滑杆19的帶動下，左夾具實現往復運動，通過控制往復運動速度、曲柄長度和左右兩夾具體的相對位置來模擬人們走路時的屈膝、彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，從而控制柔性納米壓電材料11在此形變條件下的發電效率。本發明提供的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，能夠自由裝夾柔性納米材料，通過調節兩夾具間的相對位置來控制材料的彎曲度，能夠使壓電材料實現往復運動，並且可以通過速度調節器調節往復運動頻率和調節曲柄的長度來調節往復運動行程，從而模擬人們走路時的屈膝，彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，並且控制壓電材料在此形變條件下的發電效率。
權利要求
1.一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:包括機架(1)，機架(I) 一端設有角鋁，運動控制裝置和往復運動機構分別設於角鋁的水平面和豎直面上，直線導軌機構設於機架(I)另一端，左夾具設於直線導軌機構上且與往復運動機構連接，右夾具設於機架(I)上直線導軌機構上部。
2.如權利要求1所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述運動控制裝置包括減速箱及馬達(2)，速度調節器(3)與減速箱及馬達(2)連接。
3.如權利要求1所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述往復運動機構包括曲柄(23)，連杆(21)通過第一鉸鏈(22)連接曲柄(23)，滑杆(19)通過第二鉸鏈(20)連接連杆(21);固定滑塊(18)設於所述角鋁豎直面上，滑杆(19)設於固定滑塊(18)內部。
4.如權利要求3所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述連杆(21)由小直徑連杆和大直徑連杆連接組成，小直徑連杆一端設於大直徑連杆一端內部。
5.如權利要求3或4所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述直線導軌機構包括直線導軌(5)，直線導軌(5)設於所述機架(I)上，直線導軌(5)上設有滑塊⑶。
6.如權利要求5所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述左夾具由下端左夾具體(8)和上端左夾具體(10)連接組成，下端左夾具體(8)設於所述滑塊(6)上，所述滑杆(19)連接下端左夾具體(8)。
7.如權利要求6所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述下端左夾具體(8)和上端左夾具體(10)的一側通過合頁(9)連接，所述下端左夾具體(8)和上端左夾具體(10)的另一側通過緊扣件(16)連接。
8.如權利要求1所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述右夾具由下端右夾具體(14)和上端右夾具體(12)連接組成，下端右夾具體(14)設於機架(I)上。
9.如權利要求8所述的一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於:所述下端右夾具體(14)和上端右夾具體(12)的一側通過合頁(9)連接，所述下端右夾具體(14)和上端右夾具體(12)的另一側通過緊扣件(16)連接。
全文摘要
本發明提供了一種控制柔性納米材料發電效率的裝置，其特徵在於包括機架，機架一端設有角鋁，運動控制裝置和往復運動機構分別設於角鋁的水平面和豎直面上，直線導軌機構設於機架另一端，左夾具設於直線導軌機構上且與往復運動機構連接，右夾具設於機架上直線導軌機構上部。本發明提供的裝置克服了現有技術的不足，能夠模擬人們走路時的屈膝、彎臂等低頻運動對壓電材料產生的形變變化，從而控制壓電材料在此形變條件下的發電效率。
文檔編號F16H21/18GK103151960SQ20131008172
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月14日 優先權日2013年3月14日
發明者王偉偉, 陳冰冰, 俞昊, 劉博鑫, 黃濤, 毛夢曄, 劉振通, 嚴慧芳 申請人:東華大學