一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置，包括：壓電振子、基座、彈簧和滑動(dòng)質(zhì)量塊，其中：所述壓電振子一端固定在基座上；所述彈簧環(huán)繞壓電振子布置，一端與基座連接，另一端與滑動(dòng)質(zhì)量塊連接；所述滑動(dòng)質(zhì)量塊中心布置有質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔，所述滑動(dòng)質(zhì)量塊通過質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔與壓電振子配合，系統(tǒng)利用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)電，在轉(zhuǎn)動(dòng)速度發(fā)生變化時(shí)，滑動(dòng)質(zhì)量塊沿著壓電振子發(fā)生運(yùn)動(dòng)，引起系統(tǒng)剛度的變化，系統(tǒng)的共振頻率隨之變化使之具有更寬的共振頻率范圍，可提升壓電發(fā)電效率。
【專利說明】一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于小功率發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]壓電材料發(fā)現(xiàn)以來，其在特定場合的發(fā)電應(yīng)用已經(jīng)成熟且廣泛，包括用其將應(yīng)力轉(zhuǎn)化為電能的性質(zhì)形成的應(yīng)變測(cè)試器件、直接用撞擊壓電材料產(chǎn)生瞬時(shí)高電壓而形成的各類點(diǎn)火器件和電子引信器件、利用壓電陶瓷形成的壓電懸臂梁彎曲發(fā)電以供給各類電子器件所形成的電子供電器件等。而壓電懸臂梁作為一種最簡單的壓電發(fā)電結(jié)構(gòu)，已經(jīng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用，壓電懸臂梁用于發(fā)電一般有兩種工作狀態(tài)，一種是工作在非共振頻率下，由其受力產(chǎn)生的變形引起壓電陶瓷產(chǎn)生應(yīng)力與應(yīng)變結(jié)合壓電效應(yīng)形成發(fā)電能力，另外一種是工作在其共振頻率下，此時(shí)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率大幅提高，但在一些特殊的場合下外界激勵(lì)時(shí)刻發(fā)生變化，不容易實(shí)現(xiàn)壓電懸臂梁在共振狀態(tài)下工作。而在做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置上安裝的壓電懸臂梁受力情況則比較特殊，可以通過特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得壓電懸臂梁的固有頻率發(fā)生改變，適應(yīng)外界的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該類壓電懸臂梁發(fā)電裝置的效率有明顯的提升空間。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決目前安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的壓電懸臂梁發(fā)電裝置固有頻率恒定、無法在變化的運(yùn)動(dòng)條件下保持懸臂梁系統(tǒng)處于共振狀態(tài)所引起的發(fā)電效率低下的問題，提出了一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置，該壓電懸臂梁由壓電振子、基座、彈簧和滑動(dòng)質(zhì)量塊構(gòu)成，所述自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置的基座固定在做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)上，利用回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)電，在轉(zhuǎn)動(dòng)速度發(fā)生變化時(shí)，滑動(dòng)質(zhì)量塊沿著壓電振子發(fā)生運(yùn)動(dòng)，引起系統(tǒng)剛度的變化，系統(tǒng)的共振頻率隨之變化使之具有更寬的共振頻率范圍，可提升壓電發(fā)電效率。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置，包括壓電振子、基座、彈簧和滑動(dòng)質(zhì)量塊，其中:
[0006]壓電振子一端固定在基座上；所述彈簧環(huán)繞壓電振子布置，一端與基座連接，另一端與滑動(dòng)質(zhì)量塊連接；所述滑動(dòng)質(zhì)量塊中心布置有質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔，所述滑動(dòng)質(zhì)量塊通過質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔與壓電振子配合。
[0007]所述壓電振子可以采用由一片壓電薄片材料粘貼在彈性基板上形成的單晶片壓電振子，也可以采用由兩片壓電薄片材料粘貼在彈性基板兩側(cè)形成的雙晶片壓電振子；所述壓電薄片材料外表面，布置有多個(gè)電極，電極間分割線方向平行于基座上布置有振子安裝孔的平面。
[0008]使用時(shí)，將壓電振子垂直布置在與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切向垂直的方向上，同時(shí)將基座布置在遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心一側(cè)。工作時(shí)，隨著回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度的增加，外界激勵(lì)頻率上升，同時(shí)在離心力的作用下滑動(dòng)質(zhì)量塊沿著壓電振子向基座方向運(yùn)動(dòng)，使得壓電振子在滑動(dòng)質(zhì)量塊與基座之間的長度減小、剛度增加，發(fā)電裝置的共振頻率上升，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電裝置的固有頻率隨著回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)周期與頻率的變化實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明各零件與安裝關(guān)系的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置是由壓電振子1、基座2、彈簧3和滑動(dòng)質(zhì)量塊4構(gòu)成，其中:
[0012]壓電振子1 一端通過粘接固定在基座2上的振子安裝孔21內(nèi)；所述彈簧3環(huán)繞壓電振子1布置，一端與基座2膠接連接，另一端與滑動(dòng)質(zhì)量塊4膠接連接；所述滑動(dòng)質(zhì)量塊4中心布置有質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔41，所述滑動(dòng)質(zhì)量塊4通過質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔41與壓電振子1配合。
[0013]所述壓電振子1采用由一片壓電薄片材料11粘貼在彈性基板12上形成的單晶片壓電振子，所述壓電薄片材料11外表面，布置有第一電極131、第二電極132和第三電極133，各電極間的電極分割線平行于基座2上布置有振子安裝孔21的平面。
[0014]使用時(shí)，將壓電振子1垂直布置在與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)切向垂直的方向上，同時(shí)將基座2布置在遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心一側(cè)，利用基座安裝孔22固定。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置，包括:壓電振子(I)、基座(2)、彈簧(3)和滑動(dòng)質(zhì)量塊(4)，其中:所述壓電振子⑴一端固定在基座⑵上；所述彈簧⑶環(huán)繞壓電振子⑴布置，一端與基座(2)連接，另一端與滑動(dòng)質(zhì)量塊(4)連接；所述滑動(dòng)質(zhì)量塊(4)中心布置有質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔(41)，所述滑動(dòng)質(zhì)量塊(4)通過質(zhì)量塊滑動(dòng)通孔(41)與壓電振子(I)配口 ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電振子(I)采用由一片壓電薄片材料(11)粘貼在彈性基板(12)上形成的單晶片壓電振子，或由兩片壓電薄片材料(11)粘貼在彈性基板(12)兩側(cè)形成的雙晶片壓電振子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓電振子(I)上的壓電薄片材料(11)外表面，布置有多個(gè)電極(13)，所述電極(13)間分割線平行于基座(2)上布置有振子安裝孔(21)的平面。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK104242726SQ201410531140
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】吳越, 劉勇, 陳松, 楊志剛, 田曉超 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)