ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области электроэнергетики, в частности, к пьезокерамическим генераторам напряжения.
Наиболее близким известным техническим решением того же назначения является пьезоэлектрическое устройство для преобразования энергии, включающее ротор, статор и пьезокерамическую пластину (патент на ПМ №124459 зарег. 20.01.2013 г.). Принято за прототип.
Недостатком является то, что в известном устройстве увеличение скорости вращения ротора приводит, вследствие наложения волн деформирования в толстой пьезокерамической пластине, к уменьшению ее вертикальных перемещений, и следовательно к уменьшению электрических зарядов индуцируемых на электродах, а также сложность преобразующего устройства, которое состоит из толстостенной круглой пластины, на торцевых поверхностях которой располагается система разрезных электродов.
Сущностью заявляемой полезной модели является повышение эффективности преобразования механической энергии в электрическую.
Техническим результатом полезной модели является упрощение преобразующей конструкции механической энергии в электрическую и повышение ее надежности.
Технический результат достигается тем, что в известном пьзокерамическом генераторе, включающем в себя статор на неподвижном основании, на котором закреплен пьезоэлемент, массивный ротор цилиндрической формы и токосъемники, особенностью является то, что генератор дополнительно содержит опорный подшипник, закрепленный в нижней части ротора, а пьезоэлемент выполнен в виде набора пьезокерамических цилиндров с электродированными торцами и аксиальной поляризацией материала, закрепленных в диэлектрической обойме; количество пьезокерамических цилиндров равно количеству шариков опорного подшипника в зависимости от его типоразмеpa, при этом под каждым цилиндром расположены токосъемники в виде контактной группы.
На фиг. 1 изображена схема пьезокерамического генератора, где приняты следующие обозначения: статор - 1, диэлектрическая обойма - 2, пьезокерамические цилиндры - 3, опорный подшипник - 4, стопорные винты - 5, ротор - 6.
На фиг. 2 изображена деталировка схемы пьезокерамического генератора, где приняты следующие обозначения: статор - 1, диэлектрическая обойма - 2, пьезокерамические цилиндры - 3, опорный подшипник - 4, стопорные винты - 5, ротор - 6.
Пьезокерамический генератор работает следующим образом. Вращение массивной части ротора - 6 с угловой скоростью ω посредством внешней механической энергии (энергия ветра, пара, воды и т.д.) позволяет с помощью опорного подшипника - 4 создать нестационарные усилия на торцевых поверхностях пьезокерамических цилиндров - 3 с аксиальной поляризацией материала диэлектрической обоймы - 2. Пьезокерамические цилиндры - 3 устанавливают в диэлектрическую обойму - 2, которая выполнена, например, из керамического или стеклотекстолитового материала и устанавливают на неподвижное основание - статор - 1. В нижней части массивного цилиндрического ротора - 6 располагают опорный подшипник - 4, закрепленный стопорными винтами - 5 для предотвращения проворачивания сепаратора опорного подшипника - 4 относительно ротора - 6. В результате механических поперечных колебаний на торцевых поверхностях пьезокерамических цилиндров - 3 появляются свободные электрические заряды разных знаков. При этом равное количество пьезокерамических цилиндров - 3 и шариков в опорном подшипнике - 4 (в зависимости от типоразмера выбранного подшипника подбирают количество пьезокерамических цилиндров равных числу его шариков) позволяет одновременно на всех нижних и верхних торцевых поверхностях пьезокерамических цилиндров - 3 получать электрический потенциал одного знака. Подключение электродов, расположенных на торцевых поверхностях пьезокерамических цилиндров - 3 с аксиальной поляризацией материала диэлектрической обоймы - 2 к токосъемному устройству (не показано) позволяет получить переменное электрическое напряжение.
Использование заявленного технического решения позволяет упростить энергопреобразующее устройство, уменьшить его чувствительность к внешним факторам и обеспечить температурную стабильность пьезокерамики.