一種基于伸縮式壓電振子的橫振發(fā)電的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于伸縮式壓電振子的橫振發(fā)電機(jī)，屬于發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。殼體筒壁端部經(jīng)螺釘裝有端蓋，殼體底壁及端蓋上分別均布地設(shè)有數(shù)量相同的偶數(shù)個(gè)安裝孔，長(zhǎng)銷(xiāo)兩端安裝在所述安裝孔內(nèi)，長(zhǎng)銷(xiāo)上套有長(zhǎng)銷(xiāo)套，長(zhǎng)銷(xiāo)套上鉚接有帶圓弧凸起的金屬片，金屬片與其圓弧凸起處所粘接的壓電片構(gòu)成壓電振子，金屬片另一端鉚接有短銷(xiāo)套；質(zhì)量塊的上壁及下壁上分別設(shè)有銷(xiāo)孔和螺紋孔；短銷(xiāo)通過(guò)銷(xiāo)孔及螺紋孔安裝在質(zhì)量塊上，短銷(xiāo)套通過(guò)和短銷(xiāo)鉸接安裝在質(zhì)量塊上，質(zhì)量塊的上壁和下壁端面分別鑲嵌有滾珠。特色與優(yōu)勢(shì)：伸縮式壓電振子與殼體及質(zhì)量塊鉸接、且其伸縮變形相互制約，具有可靠性高、低頻特性好、發(fā)電能力較強(qiáng)、振動(dòng)方向適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于伸縮式壓電振子的橫振發(fā)電機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體設(shè)及一種基于伸縮式壓電振子的橫振發(fā)電機(jī)，為 微功率電子產(chǎn)品及無(wú)線傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等提供實(shí)時(shí)的能量供應(yīng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 利用壓電陶瓷材料回收環(huán)境振動(dòng)能量構(gòu)造的微小型發(fā)電機(jī)被認(rèn)為是便攜式微功 率電子產(chǎn)品W及遠(yuǎn)程埋植傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)自供電的有效手段。雖然某些類(lèi)型的振動(dòng)式壓 電發(fā)電機(jī)已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)中獲得應(yīng)用，但其振動(dòng)環(huán)境的適應(yīng)能力、可靠性及能量轉(zhuǎn)換效率等方 面還有較大的局限性，不利于壓電振動(dòng)發(fā)電技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。對(duì)于振動(dòng)式壓電發(fā)電 機(jī)而言，僅當(dāng)壓電振子固有頻率與環(huán)境振動(dòng)頻率相等時(shí)方能達(dá)到較高的發(fā)電能力和能量轉(zhuǎn) 換效率。但因壓電振子自身的諧振頻率較高，通常為幾百、甚至幾千赫茲，而環(huán)境振動(dòng)頻率 一般為十幾赫茲、甚至僅有幾赫茲，因此利用單一的壓電振子收集環(huán)境振動(dòng)能量的效果并 不顯著。為此，需在懸臂梁壓電振子端部或圓形壓電振子中屯、處安裝集中質(zhì)量塊，其弊端 是；當(dāng)所安裝的慣性塊較大時(shí)，即使在非工作狀態(tài)時(shí)上述各類(lèi)薄片型壓電振子就已產(chǎn)生較 大變形，工作中極易因變形過(guò)大而損毀；同時(shí)，現(xiàn)有的薄片型壓電振子變形時(shí)壓電晶片承受 交替變換的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，環(huán)境振動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大時(shí)壓電晶片會(huì)因拉應(yīng)力過(guò)大破碎、且因應(yīng) 力分布不均勻而使發(fā)電能力降低；此外，現(xiàn)有的壓電發(fā)電機(jī)大都僅適于縱振能量回收，而現(xiàn) 實(shí)中非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的很多橫向振源具有低頻、多方向性、且其振動(dòng)方向和振幅大小還具時(shí) 變性，比如：運(yùn)行中的火車(chē)車(chē)廂振動(dòng)主要由速度變化引起的前后振動(dòng)及車(chē)體左右搖晃等，上 述兩種振動(dòng)之間存在禪合與疊加效果、且振動(dòng)頻率極低，因此現(xiàn)有的縱振式壓電發(fā)電機(jī)的 在頻率、振動(dòng)方向及可靠性等方面都無(wú)法滿足使用要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種基于伸縮式壓電振子的橫振發(fā)電機(jī)，W解決現(xiàn)有壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī) 在頻率、可靠性、振動(dòng)方向及發(fā)電能量等方面的局限性。本發(fā)明采用的實(shí)施方案是：殼體 筒壁端部通過(guò)螺釘固定有端蓋，殼體底壁及端蓋上分別均布地設(shè)有數(shù)量相同的偶數(shù)個(gè)安裝 孔；長(zhǎng)銷(xiāo)的兩端分別安裝在殼體底壁及端蓋上的安裝孔內(nèi)，長(zhǎng)銷(xiāo)上套有長(zhǎng)銷(xiāo)套，長(zhǎng)銷(xiāo)套上馴 接有帶圓弧凸起的S型金屬片，金屬片與其圓弧凸起處所粘接的壓電片構(gòu)成壓電振子，金 屬片的另一端馴接有短銷(xiāo)套；壓電振子與其兩端所馴接的長(zhǎng)銷(xiāo)套和短銷(xiāo)套構(gòu)成換能器；工 字型質(zhì)量塊的上壁上均布地設(shè)有銷(xiāo)孔、下壁上均布地設(shè)有螺紋孔，銷(xiāo)孔、螺紋孔及殼體底壁 上安裝孔的數(shù)量相同；短銷(xiāo)通過(guò)銷(xiāo)孔及螺紋孔安裝在質(zhì)量塊上，換能器上的短銷(xiāo)套通過(guò)和 短銷(xiāo)較接安裝在質(zhì)量塊上，質(zhì)量塊上壁和下壁端面分別鑲嵌有滾珠，滾珠與殼體底壁或端 蓋的表面滾動(dòng)接觸。
[0004] 為使壓電振子最大限度地利用振動(dòng)能量發(fā)電、并避免壓電片因拉應(yīng)力 過(guò)大而損壞，應(yīng)滿足：壓電振子不受外力作用時(shí)金屬的圓弧外表面最小半徑為

【權(quán)利要求】
1. 一種基于伸縮式壓電振子的橫振發(fā)電機(jī)，其特征在于：殼體筒壁端部通過(guò)螺釘 固定有端蓋，殼體底壁及端蓋上分別均布地設(shè)有數(shù)量相同的偶數(shù)個(gè)安裝孔；長(zhǎng)銷(xiāo)的兩 端分別安裝在殼體底壁及端蓋上的安裝孔內(nèi)，長(zhǎng)銷(xiāo)上套有長(zhǎng)銷(xiāo)套，長(zhǎng)銷(xiāo)套上鉚接有帶 圓弧凸起的金屬片，金屬片與其圓弧凸起處所粘接的壓電片構(gòu)成壓電振子，金屬片的 另一端鉚接有短銷(xiāo)套；壓電振子與其兩端所鉚接的長(zhǎng)銷(xiāo)套和短銷(xiāo)套構(gòu)成換能器；工字 型質(zhì)量塊的上壁上均布地設(shè)有銷(xiāo)孔、下壁上均布地設(shè)有螺紋孔，銷(xiāo)孔、螺紋孔及殼體底 壁上安裝孔的數(shù)量相同；短銷(xiāo)通過(guò)銷(xiāo)孔及螺紋孔安裝在質(zhì)量塊上，換能器上的短銷(xiāo)套 通過(guò)和短銷(xiāo)鉸接安裝在質(zhì)量塊上，質(zhì)量塊上壁和下壁端面分別鑲嵌有滾珠，滾珠與殼 體底壁或端蓋的表面滾動(dòng)接觸；為使壓電振子最大限度地利用振動(dòng)能量發(fā)電、并避免 壓電片因拉應(yīng)力過(guò)大而損壞，壓電振子不受外力作用時(shí)金屬圓弧外表面最小半徑應(yīng)為
許用拉應(yīng)力，L1為自然狀態(tài)下?lián)Q能器兩端長(zhǎng)銷(xiāo)套與短銷(xiāo)套間的中心距，L2為金屬片的圓弧 弦長(zhǎng)，L3為質(zhì)量塊上螺紋孔及銷(xiāo)孔中心所在圓周的直徑，n為單個(gè)壓電振子上的圓弧數(shù)量。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK104485841SQ201510007166
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2015年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月7日
【發(fā)明者】張忠華, 余杰, 羅罕頻, 闞君武, 傅青青, 黃樂(lè)帥 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)