一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自適應(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，另一端與滑動質(zhì)量塊連接；所述滑動質(zhì)量塊中心布置有質(zhì)量塊滑動通孔，所述滑動質(zhì)量塊通過質(zhì)量塊滑動通孔與壓電振子配合，系統(tǒng)利用回轉(zhuǎn)運動發(fā)電，在轉(zhuǎn)動速度發(fā)生變化時，滑動質(zhì)量塊沿著壓電振子發(fā)生運動，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〕 本實用新型屬于小功率發(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)變測試器件、直接用撞擊壓電材料產(chǎn)生瞬時高電壓而形成的各類點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，此時機械能轉(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時刻發(fā)生變化，不容易實現(xiàn)壓電懸臂梁在共振狀態(tài)下工作。而在做回轉(zhuǎn)運動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)運動，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、無法在變化的運動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)運動的機構(gòu)上，利用回轉(zhuǎn)運動發(fā)電，在轉(zhuǎn)動速度發(fā)生變化時，滑動質(zhì)量塊沿著壓電振子發(fā)生運動，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]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]本實用新型一種自適應(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，另一端與滑動質(zhì)量塊連接；所述滑動質(zhì)量塊中心布置有質(zhì)量塊滑動通孔，所述滑動質(zhì)量塊通過質(zhì)量塊滑動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，將壓電振子垂直布置在與回轉(zhuǎn)運動切向垂直的方向上，同時將基座布置在遠離回轉(zhuǎn)中心一側(cè)。工作時，隨著回轉(zhuǎn)運動速度的增加，外界激勵頻率上升，同時在離心力的作用下滑動質(zhì)量塊沿著壓電振子向基座方向運動，使得壓電振子在滑動質(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，實現(xiàn)了發(fā)電裝置的固有頻率隨著回轉(zhuǎn)運動周期與頻率的變化實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型一種自適應(yīng)壓電發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本實用新型各零件與安裝關(guān)系的示意圖。

【具體實施方式】
[0011]參照圖1和圖2，本實用新型的自適應(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，另一端與滑動質(zhì)量塊4膠接連接；所述滑動質(zhì)量塊4中心布置有質(zhì)量塊滑動通孔41，所述滑動質(zhì)量塊4通過質(zhì)量塊滑動通孔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，將壓電振子1垂直布置在與回轉(zhuǎn)運動切向垂直的方向上，同時將基座2布置在遠離回轉(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，另一端與滑動質(zhì)量塊(4)連接；所述滑動質(zhì)量塊(4)中心布置有質(zhì)量塊滑動通孔(41)，所述滑動質(zhì)量塊(4)通過質(zhì)量塊滑動通孔(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】H02N2/18GK204119086SQ201420583954
【公開日】2015年1月21日 申請日期: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 申請人:吉林大學(xué)