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1、(10)申请公布号 CN 103263752 A (43)申请公布日 2013.08.28 CN 103263752 A *CN103263752A* (21)申请号 201310234016.4 (22)申请日 2013.06.13 A63B 22/02(2006.01) A63B 22/06(2006.01) A63B 21/02(2006.01) A63B 23/12(2006.01) F03G 5/00(2006.01) (71)申请人 青岛理工大学 地址 266520 山东省青岛市青岛经济技术开 发区嘉陵江路 777 号 (72)发明人 李长河 危康 田鹏晖 (74)专利代理机构 济。
2、南圣达知识产权代理有限 公司 37221 代理人 张勇 (54) 发明名称 可折叠重构的能量转换健身装置 (57) 摘要 本发明涉及一种可折叠重构的能量转换健身 装置， 它可在满足多人同时健身的情况下将人体 消耗的能量转换为电能以供利用， 同时还避免占 地过大， 有效节省了空间。 它包括以可折叠方式通 过支架 I 连接在一起的跑步机部分以及动感单车 装置， 在跑步机部分两侧设有带有可摇动手柄的 臂力器， 两手柄与压电发电系统连接 ； 跑步机的 前滚轮通过变速箱、 超越离合器 B 与发电机连接 ； 动感单车装置则也通过变速箱、 超越离合器 A 与 发电机连接 ； 跑步机部分的跑步带下部也与压电 。
3、发电系统连接。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 8 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6页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103263752 A CN 103263752 A *CN103263752A* 1/1 页 2 1. 一种可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 它包括以可折叠方式通过支架 I 连接在一起的跑步机部分以及动感单车装置， 在跑步机部分两侧设有带有可摇动手柄的臂 力器， 两手柄与压电发电系统连接 ； 跑步机的前滚轮通过变速箱、 超越离合器 B 与发电机连 接 ； 动感单车装置则也。
4、通过变速箱、 超越离合器 A 与发电机连接 ； 跑步机部分的跑步带下部 也与压电发电系统连接。 2. 如权利要求 1 所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述跑步机部分 包括底座， 底座前端有支架 I ； 底座上设有跑步带， 跑步带与底座两端的前滚轮和后滚轮连 接， 底座绕与支架 I 连接处旋转 ； 在跑步带下部设有压电发电系统的压电板 ； 前滚轮通过齿 轮 I 与变速箱连接 ； 底座下部还设有滑动杆， 滑动杆安装在套筒内， 套筒绕与座板支架连接 处旋转 ； 滑动杆与底座间也为转动连接。 3. 如权利要求 1 所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述动感单车装 置包。
5、括座板， 座板安装在连杆 I 上， 座板支撑杆一端与连杆 I 以转动方式连接， 另一端与座 板支架以转动方式连接 ； 座板支架与支架 I 以转动方式连接 ； 在支架 I 上还设有皮带轮支 架， 大皮带轮安装在其上， 作为动感单车装置的单车骑动部分 ； 大皮带轮通过皮带与小皮带 轮连接， 小皮带轮与变速箱连接。 4.如权利要求1或2或3所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述变速 箱包括 ： 齿轮 II 和齿轮 V， 齿轮 II 通过轴 I 与小皮带轮连接， 齿轮 V 与齿轮 VI 通过轴 III 连接 ； 齿轮 II 与齿轮 III 啮合， 齿轮 III 安装在轴 II 上通过超。
6、越离合器 A 与发电机连接 ； 齿轮 V 与齿轮 IV 啮合， 齿轮 IV 安装在轴 II 上通过超越离合器 B 与发电机连接 ； 齿轮 I 与 齿轮 VI 啮合。 5. 如权利要求 1 所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述臂力器的手 柄末端设有滑块， 滑块安装在底座两侧的导轨上， 并与弹簧连接 ； 滑块与弹簧的连接处连接 压电发电系统的压电材料。 6.如权利要求1或2或5所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述压电 发电系统包括压电材料， 压电材料分别设置在跑步带下部和滑块与弹簧的连接处 ； 压电材 料与四倍压整流电路连接， 四倍压整流电路与电容充电电路连接，。
7、 电容充电电路与升压模 块连接， 升压模块为用电设备供电。 7. 如权利要求 3 所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述小皮带轮和 齿轮分别通过各自的键与轴连接 ； 小皮带轮左侧用轴肩定位， 右侧用轴用弹性挡圈定 位 ； 轴与角接触球轴承连接， 角接触球轴承一端用轴肩定位， 另一端通过端盖定位 ； 齿轮 III、 IV 通过各自的键与轴连接， 轴端部设有轴端挡圈 ； 齿轮 V、 齿轮 VI 与轴的连接方式和齿轮与轴的连接方式相同， 轴的轴端连接 的方式与轴的轴端连接的方式相同。 8. 如权利要求 1 所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述超越离合器 A、 超越离。
8、合器 B 通过各自的键连接在轴上， 轴一端用轴肩定位另一端用轴用弹性挡圈 定位。 9. 如权利要求 6 所述的可折叠重构的能量转换健身装置， 其特征是， 所述压电材料为 压电陶瓷片， 采用简支梁式压电发电结构， 即由多层压电材料并联而成， 每层压电材料间设 有支承。 权 利 要 求 书 CN 103263752 A 2 1/6 页 3 可折叠重构的能量转换健身装置 技术领域 0001 本发明是用于健身发电的一种装置， 尤其是具有几种运动的结合和能量转换效应 的可折叠重构的能量转换健身装置。 背景技术 0002 在如今快节奏的生活下， 人们越来越重视健身的重要性， 很多人选择室内健身装 置因为在。
9、锻炼时它们不受天气的影响、 更加安全。但是现在市场上出售的健身器材大多功 能单一或是占据空间较大， 不能满足消费者的需求。同时随着社会的发展， 能源愈显匮乏， 人们对环境保护与资源的高效利用也愈加重视。 0003 健身是对人体能量的消耗， 但这种消耗往往被浪费掉了， 如果能将人体消耗的能 量转换为电能， 并提供给健身房使用， 则可有效降低能耗。 同时目前的健身设备往往只能单 人健身， 不能满足多人同时健身的要求， 即便有部分综合健身设备存在， 往往占地较大， 而 且不能将所有使用人消耗的能量转化为电能， 从而造成部分能量的白白浪费。 发明内容 0004 本发明的目的就是为解决上述问题， 提供一。
10、种可折叠重构的能量转换健身装置， 它可在满足多人同时健身的情况下将人体消耗的能量转换为电能以供利用， 同时还避免占 地过大， 有效节省了空间。 0005 为实现上述目的， 本发明采用如下的方案 ： 0006 一种可折叠重构的能量转换健身装置， 它包括以可折叠方式通过支架 I 连接在一 起的跑步机部分以及动感单车装置， 在跑步机部分两侧设有带有可摇动手柄的臂力器， 两 手柄与压电发电系统连接 ； 跑步机的前滚轮通过变速箱、 超越离合器 B 与发电机连接 ； 动感 单车装置则也通过变速箱、 超越离合器 A 与发电机连接 ； 跑步机部分的跑步带下部也与压 电发电系统连接。 0007 所述跑步机部分包。
11、括底座， 底座前端有支架 I ； 底座上设有跑步带， 跑步带与底座 两端的前滚轮和后滚轮连接， 底座绕与支架 I 连接处旋转 ； 在跑步带下部设有压电发电系 统的压电板 ； 前滚轮通过齿轮 I 与变速箱连接 ； 底座下部还设有滑动杆， 滑动杆安装在套筒 内， 套筒绕与座板支架连接处旋转 ； 滑动杆与底座间也为转动连接。 0008 所述动感单车装置包括座板， 座板安装在连杆I上， 座板支撑杆一端与连杆I以转 动方式连接， 另一端与座板支架以转动方式连接 ； 座板支架与支架 I 以转动方式连接 ； 在支 架 I 上还设有皮带轮支架， 大皮带轮安装在其上， 作为动感单车装置的单车骑动部分 ； 大皮 。
12、带轮通过皮带与小皮带轮连接， 小皮带轮与变速箱连接。 0009 所述变速箱包括 ： 齿轮 II 和齿轮 V， 齿轮 II 通过轴 I 与小皮带轮连接， 齿轮 V 与 齿轮 VI 通过轴 III 连接 ； 齿轮 II 与齿轮 III 啮合， 齿轮 III 安装在轴 II 上通过超越离合 器 A 与发电机连接 ； 齿轮 V 与齿轮 IV 啮合， 齿轮 IV 安装在轴 II 上通过超越离合器 B 与发 电机连接 ； 齿轮 I 与齿轮 VI 啮合。 说 明 书 CN 103263752 A 3 2/6 页 4 0010 所述臂力器的手柄末端设有滑块， 滑块安装在底座两侧的导轨上， 并与弹簧连接 ； 滑。
13、块与弹簧的连接处连接压电发电系统的压电材料。 0011 所述压电发电系统包括压电材料， 压电材料分别设置在跑步带下部和滑块与弹簧 的连接处 ； 压电材料与四倍压整流电路连接， 四倍压整流电路与电容充电电路连接， 电容充 电电路与升压模块连接， 升压模块为用电设备供电。 0012 所述小皮带轮和齿轮分别通过各自的键与轴连接 ； 小皮带轮左侧用轴肩定 位， 右侧用轴用弹性挡圈定位 ； 轴与角接触球轴承连接， 角接触球轴承一端用轴肩定位， 另一端通过端盖定位 ； 0013 齿轮 III、 IV 通过各自的键与轴连接， 轴端部设有轴端挡圈 ； 0014 齿轮 V、 齿轮 VI 与轴的连接方式和齿轮与轴。
14、的连接方式相同， 轴的轴端 连接的方式与轴的轴端连接的方式相同。 0015 所述超越离合器 A、 超越离合器 B 通过各自的键连接在轴上， 轴一端用轴肩定 位另一端用轴用弹性挡圈定位。 0016 所述压电材料为压电陶瓷片， 采用简支梁式压电发电结构， 即由多层压电材料并 联而成， 每层压电材料间设有支承。 0017 本发明的有益效果是 ： 0018 （1） 可实现双人同时健身， 通过两个超越离合器的应用， 实现了对同一个发电机的 双驱动， 选择速度大的一端输出， 保证了能量的有效利用。 0019 （2） 利用压电效应和发电机相结合将运动产生的机械能转换为电能 ； 0020 （3） 压电陶瓷采用。
15、简支梁的支撑方式， 将力转换为机械变形， 充分利用力的作用效 果 ； 0021 （4） 将动感单车、 跑步机、 臂力器结合在同一装置中， 使功能多样化 ； 0022 （5） 将产生的电能经收集后， 不仅给跑步机本身娱乐装置如音乐播放器供电， 并且 通过接口可给家用小型电器如手机、 MP3 等充电。 0023 （6） 利用折叠装置， 使得该健身器使用方便， 占据空间小。 0024 （7） 把较低的交流电压 , 用耐压较低的整流二极管和电容器 ,“整” 出一个较高的 直流电压 ； 0025 （8） 采用简支梁压电换能器， 四倍压整流电路输出电压大约是二倍压的2倍,三倍 压的 1.3 倍。当装置带动。
16、直流发电机转动的时候， 电动机将机械能转换为电能， 但是因为转 速的变化， 所以产生的电压也是不稳定的， 故在发电机输出端连接稳压器， 使其输出稳定电 压， 给蓄电池充电， 四倍整流电路的灵敏度高， 输出的电压是桥式电压的几倍。 0026 （9） 使用了利用曲柄滑块机构的臂力器进行能量的转换。 0027 （10） 本装置利用升压模块进行升压后可用于普通小型家用电器的使用。 附图说明 0028 图 1 为健身装置轴测图 ； 0029 图 2 为健身装置主视图 ； 0030 图 3 为健身装置俯视图 ； 0031 图 4 为传动装置局部放大轴测图 ； 说 明 书 CN 103263752 A 4 。
17、3/6 页 5 0032 图 5 为健身装置俯视图局部放大剖视图 ； 0033 图 6 为健身装置俯视图局部放大剖视图 ； 0034 图 7 为健身装置主视图局部放大剖视图 ； 0035 图 8 为健身装置主视图局部放大剖视图 ； 0036 图 9a 为压电材料的压电效应中正压电效应原理图 ； 0037 图 9b 为压电材料的压电效应中逆压电效应原理图 ； 0038 图 10 为 N 层压电陶瓷片简支梁形式的并联 ； 0039 图 11 为四倍压整流电路 ； 0040 图 12 为电容充电电路原理图 ； 0041 图 13 为压电发电系统原理图 ； 0042 图 14 为滑块局部视图 ； 00。
18、43 其中， 1 座板支架， 2 座板支撑杆， 3 连杆， 4 座板， 5 支架， 6 底座， 7 连杆， 8 手 柄， 9 跑步带， 10 滑块， 11 弹簧， 12 大皮带轮， 13 皮带轮支架， 14 小皮带轮， 15 齿轮 I,16 套 筒， 17 滑动杆， 18 脚踏板， 19 前滚轮， 20 压电板， 21 后滚轮， 22 轴， 23 齿轮， 24 齿轮， 25 超越离合器 A， 26 发电机， 27 超越离合器 B， 28 齿轮， 29 轴， 30 齿轮， 31 轴， 32 齿 轮， 33键， 34轴用弹性挡圈,35键， 36角接触轴承， 37端盖， 38键， 39键， 40轴端。
19、 挡圈， 41 螺栓， 42 螺母， 43 螺栓， 44 螺母， 45 压电材料， 46 支承。 具体实施方式 0044 下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。 0045 由图 1 所示， 健身装置主要由支架 5、 跑步机部分、 动感单车部分、 臂力器部分、 变速箱部分组成。其中跑步机部分的底座 6 绕着与支架 5 下端连接处的轴旋转。座板支 架 1、 座板支撑杆 2、 连杆 3、 座板 4 以及安装在支架 5 的皮带轮支架 13 和皮带轮支架 13上的脚踏板18， 脚踏板轴带动大皮带轮12， 大皮带轮12通过皮带与变速箱部分的小皮带 轮 14 连接。连杆 3 绕着座板支撑杆 2 旋转， 。
20、直至与座板支撑杆 2 平行 ； 然后座板支撑杆 2 绕着座板支架 1 旋转直至与座板支架 1 平行 ； 座板支架 1 可绕着支架 5 进行旋转折叠。 0046 结合图 1、 图 2、 图 14 可知臂力器由连杆 7、 手柄 8、 滑块 10、 弹簧 11 构成曲柄滑 块机构。连杆 7 和手柄 8 的连接方式如图 8 所示， 连杆 7 和手柄 8 通过螺栓 43、 螺 母 44 连接定位并能绕着螺栓 43 的轴进行旋转。滑块 8 沿着导轨能进行水平方向的往 复运动。滑块 8 沿运动方向的表面上嵌有压电陶瓷 （压电材料 45） ， 压电陶瓷表面与弹簧 11 相连接， 弹簧 11 另一端与底座 6 。
21、进行铰接。随着滑块 8 的往复运动， 弹簧 11 被周期性的压 缩和拉伸， 相应地， 压电陶瓷也会因弹簧 11 作用的拉力和压力引起材料的弯曲变形， 从而 引发压电效应。压电效应产生的电荷由能量储存电路进行收集。 0047 由图 1 和图 3 可知跑步机由底座 6、 跑步带 9、 前滚轮 19、 压电板 20、 后滚轮 21 组 成。跑步机工作时， 通过跑步带 9 和前滚轮 19 之间的摩擦力带动前滚轮 19 转动将动力通 过与其同轴的齿轮 15 传入变速箱部分。人在跑步机上面运动的时候不停地给予压电板 20 上面的压电陶瓷压力， 由于压电效应产生的电荷由能量储存电路进行收集。 0048 结合。
22、图 2 和图 7 可知， 底座 6 可绕着和支架 5 的连接处进行旋转 ； 底座 6 和滑动 杆 17 之间的连接如图 7 所示， 螺栓 41 和螺母 42 将滑动杆 17 进行定位， 使滑动杆 17 说 明 书 CN 103263752 A 5 4/6 页 6 绕着螺栓 41 的轴旋转。滑动杆 17 可以在套筒 16 中间滑动， 同时套筒 16 能绕着和座板 支架 1 的连接处进行旋转。当跑步机进行折叠的时候， 推动底座 6 绕着支架 5 旋转， 滑动 杆 17 绕着底座 6 旋转的同时在套筒 16 中滑动且带动套筒 16 绕着和座板支架 1 的连接处 进行旋转。当座板 6 旋转到极限位置的。
23、时候， 可以靠在座板支架 1 的横梁上， 将滑动杆 17 和套筒 16 利用卡死机构固定防止滑动。这样就可以实现跑步机部分折叠之后的平稳安放。 0049 结合图 4 和图 5 可以看到小皮带轮 14 和齿轮 23 分别通过键 33 与键 35 与 轴 22 连接， 小皮带轮 14 左侧用轴肩定位， 右侧用轴用弹性挡圈 34 定位。齿轮 23 右侧 用轴肩定位， 左侧用轴用弹性挡圈34定位 ； 轴22与角接触球轴承36连接， 角接触球轴承 36 一端用轴肩定位， 另一端通过端盖 37 定位。轴 22 上的齿轮 23 与轴 29 上的齿轮 24 啮合从而将转矩输入发电机 26。 0050 结合图 。
24、4 和图 6 可知超越离合器 B27 通过键 38 连接在轴 29 上， 轴 29 一端 用轴肩定位另一端用轴用弹性挡圈34定位。 超越离合器A25采用和超越离合器B27同样的 定位方式。齿轮 28 通过键 IV39 与轴 29 连接， 轴 29 端部设有轴端挡圈 40 定位。齿 轮 24 采用与齿轮 IV28 相同的连接方式与轴 29 连接。轴 31 上的齿轮 V30 与轴 29 上的齿轮 IV28 啮合从而将转矩输入发电机 26。 0051 齿轮 V30、 齿轮 VI32 与轴 31 的连接方式和齿轮 23 与轴 22 的连接方式相 同， 轴 31 的轴端连接的方式与轴 22 的轴端连接的。
25、方式相同。跑步机上的齿轮 15 与 轴 31 上的齿轮 VI32 啮合用于将转矩从跑步机输入。 0052 该健身装置的工作过程如下 0053 机械传动部分说明 0054 当一个人在跑步机上运动时， 跑步带 9 带动前滚轮 19 转动， 从而带动齿轮 I15 转 动， 齿轮 I15 与变速箱相连， 超越离合器 A25 脱离， 而超越离合器 B27 结合， 从而带动发电机 26 转动产生电能 ； 同时， 贴在跑步板上的压电陶瓷将脚踏在跑步板上的能量转换为电能 ； 0055 当一个人在动感单车上运动时， 大带轮 12 带动小带轮 14 转动， 小带轮 14 通过轴 I22与变速箱相连接， 此时， 超。
26、越离合器B27脱离， 超越离合器A25连接， 带动发电机26转动 产生电能 ； 0056 当一个人在进行臂力锻炼时， 因往复运动而引起弹簧11的变形， 弹簧11的弹性形 变使得贴在滑块端面的压电材料 45 发生压电效应 , 产生的电能经电路整流后被收集。 0057 当两个人同时分别在跑步机和动感单车上运动时， 因两者运动存在速度差， 故超 越离合器 A25、 B27 其中速度较大的一个会联结而另一个脱离， 从而保证由转速较高的带动 发电机 26 转动产生电能。 0058 当跑步机装置进行折叠时， 跑步机下方的套筒 16 绕着座板支架 1 上的轴进行旋 转， 随着跑步机的上升， 与跑步机相连的滑。
27、动杆 17 在套筒 16 内滑动。当跑步机旋转到指定 的位置时， 扭紧滑动杆 17 和套筒 16 之间的紧固螺栓即可将跑步机固定。 0059 当单车部分进行折叠时， 拔出座板支架1和座板支撑杆2之间的螺栓， 座板支撑杆 2 绕着连杆 I3 逆时针旋转， 连杆 I3 绕着座板支架 1 顺时针旋转， 座板支架 1 以支架 I5 和座 板支架 1 连接处为中心逆时针旋转即可完成此部分的折叠。 0060 电能转换部分 0061 电能转换部分又可分为利用压电效应将机械能转换为电能储存的部分以及带动 说 明 书 CN 103263752 A 6 5/6 页 7 发电机工作将机械能转换为电能储存的部分。 0。
28、062 当对压电陶瓷施加一个与极化方向平行的压力 F， 如图 9a 所示， 晶体将产生压缩 形变 ( 图中虚线 )， 晶体内的正、 负束缚电荷之间的距离变小， 极化强度也变小。因此， 原来 吸附在电极上的自由电荷， 有一部分被释放， 而出现放电现象。当压力撤消后， 晶体恢复原 状 ( 这是一个膨胀过程 )， 晶体内的正、 负电荷之间的距离变大， 极化强度也变大， 因此电极 上又吸附一部分自由电荷而出现充电现象。这种由机械效应转变为电效应， 或者由机械能 转变为电能的现象， 就是正压电效应。 相反的， 若在压电晶体上加一个与极化方向相同的电 场， 如图 9b 所示， 由于电场的方向与极化强度的方。
29、向相同， 所以电场的作用使极化强度增 大。这时， 晶体内的正负束缚电荷之间距离也增大， 就是说， 晶体沿极化方向产生伸长形变 ( 图中虚线 )。 0063 同理， 如果外加电场的方向与极化方向相反， 则晶体沿极化方向产生缩短形变。 这 种由于电效应而转变为机械效应或者由电能转变为机械能的现象， 就是逆压电效应。由此 可见， 压电陶瓷所以具有压电效应， 是由于陶瓷内部存在自发极化。 这些自发极化经过极化 工序处理而被迫取向排列后， 陶瓷内即存在剩余极化强度。如果外界的作用 ( 如压力或电 场的作用 ) 能使此极化强度发生变化， 陶瓷就出现压电效应。此外， 还可以看出， 陶瓷内的 极化电荷是束缚电。
30、荷， 而不是自由电荷， 这些束缚电荷不能自由移动。 所以在陶瓷中产生的 放电或充电现象， 是通过陶瓷内部极化强度的变化， 引起电极面上自由电荷的释放或补充 的结果。 0064 本装置正是利用压电陶瓷的正压电效应设计的压电发电装置， 并将其产生的电能 收集储存用于小型电器的消耗。 0065 在含有压电材料的电路中， 影响能量传输效率的因素有两个 :(1) 电荷转移过程 中能量在回路中的损耗 ,(2) 能量传输结束后压电陶瓷自身的剩余能量。在存储电容较大 的情况下 , 能量在电荷转移过程中大量消耗 ； 在存储电容小于压电陶瓷电容的情况下 , 能 量传输效率低的主要原因在后者。一般压电陶瓷的等效电容。
31、相对存储电容非常小。为了保 证存储足够的能量 , 存储电容的容量也不能太小。为提高能量传输效率 , 只有提高压电陶 瓷的等效电容。采用多片压电陶瓷片的方法和合理的电气连接方式 , 提高压电陶瓷的等效 电容。 0066 压电陶瓷片的连接方式有两种 , 即并联和串联。从电容串并联性质知 , 如果两个 压电陶瓷片并联 , 将负电荷集中在中间的负电极上 , 正电荷在上、 下两正电极上 , 相当于 两个电容并联 , 输出总电荷和电容量增加一倍。如果两个压电陶瓷片串联 , 两片压电陶瓷 片中间电极上正负电荷相抵消 , 输出总电荷不变 , 而由电学知识 , 电容串联相当于电阻并 联 , 所以两个压电陶瓷片串。
32、联电容量减半。因此， 为提高效率， 我们选择并联方式， 如图 10 所示。压电材料 45 分为多层并联， 层间设有支承 46。 0067 本装置根据压电产生电能的特点以及电学等效模型 , 设计了如图 11 所示的四倍 压整流电路,用来将压电材料振动产生的交流电整流后得到一个脉动直流电压,将此电压 经由滤波电路输出一个稳定直流电压 ； 然后电流对超级电容器充电， 这部分起缓冲电能的 作用， 驱动 DC-DC 升压电路和电源管理电路工作 ； 最后采用 DCDC 升压电路和能量收集电 路 , 用以收集和存储压电材料产生的电量。 0068 电路具体的工作原理如下 ： 说 明 书 CN 10326375。
33、2 A 7 6/6 页 8 0069 当从压电材料中出来的电压具有正负极性,二极管D1和D3导通,然后电容C1和 C3 被充电 , 实际电压为 Vm。当极性变正时 ,D1 和 D3 关断 ,C1 和 C3 停止充电 ； D2 导通 ,C1 上的电压将增加 ,C2 再次充电达到原来的 2 倍。同样 ,C4 也被充到 2Vm。由于 C2 和 C4 不 能放电 , 这就使接在其两端的超级电容器 C5 保持直流电压为 4Vm。实际中 , 由于每个二极 管不可避免的正向电压降 ,C5 上的直流电压不能完全的达到 4Vm, 但是非常接近。接下来 的正半周期 ,C2 和 C4 对负载放的电 , 通过 C1 。
34、和 C3 来补充 ； 在这一方面来看 C2 和 C4 起滤 波器的作用 , 它的作用类似于整流器的滤波器减小输出电压的纹波。因此 , 电压四倍器能 完成 AC-DC 整流、 滤波， 同时能增加直流电压的大小。 0070 利用超级电容器来收集压电陶瓷片产生的电能 , 图 12 是完整电路示意图 , 可以 用来为 DC 电路供电。电路工作原理 ： 首先 , 简支梁式压电发电结构产生交流小电压 , 但不 稳定 , 经四倍压整流电路将交流电整流为稳定直流电压 , 再储存到超级电容器 C1 中， 如图 13 所示。 说 明 书 CN 103263752 A 8 1/8 页 9 图 1 图 2 说 明 书。
35、 附 图 CN 103263752 A 9 2/8 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 10 3/8 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 11 4/8 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 12 5/8 页 13 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 13 6/8 页 14 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 14 7/8 页 15 图 11 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 15 8/8 页 16 图 14 说 明 书 附 图 CN 103263752 A 16 。