一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)為滑套套在內(nèi)懸臂梁上并活動(dòng)連接，內(nèi)懸臂梁一端在夾緊裝置中滑動(dòng)連接，壓電片貼覆在內(nèi)懸臂梁靠近夾緊裝置的一端，壓電片上的電極面通過導(dǎo)線連接至能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置。本實(shí)用新型克服了壓電振子的振動(dòng)頻率不可調(diào)節(jié)，因而只能對(duì)某一頻率的外界振動(dòng)吸收效果較好，其它頻率很難進(jìn)行吸收，應(yīng)用范圍較窄等缺陷。本實(shí)用新型可調(diào)節(jié)質(zhì)量塊、節(jié)懸臂梁的長度和寬度來改變懸臂梁的有效剛度，調(diào)節(jié)壓電發(fā)電裝置的基頻共振頻率，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同振動(dòng)頻率的環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行能量收集。另外，還可以調(diào)節(jié)形成多種寬頻帶的組合，以適應(yīng)環(huán)境中多變的振動(dòng)能量，大大提高了壓電發(fā)電裝置的應(yīng)用范圍及能量轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】—種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種壓電發(fā)電裝置，尤其涉及一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)傳感器也得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的化學(xué)電池因壽命短、常更換以及不環(huán)保等缺陷，使得如何為這些小尺寸、高密度的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)供電成為了一個(gè)瓶頸問題。
[0003]壓電發(fā)電裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、無污染、成本低和壽命幾乎無限等優(yōu)點(diǎn)，利用壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)，可以將周圍環(huán)境中振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或無線電子設(shè)備提供電能。
[0004]在本實(shí)用新型發(fā)明之前，現(xiàn)有的壓電發(fā)電裝置大多都是采用懸臂型壓電振子，其質(zhì)量塊、懸臂梁的長度和寬度都隨著裝置固定死，壓電振子的振動(dòng)頻率不可調(diào)節(jié)，因而只能對(duì)某一頻率的外界振動(dòng)吸收效果較好，其它頻率很難進(jìn)行吸收，應(yīng)用范圍較窄。
[0005]中國專利CN 102412757 A公開了一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，通過水平滑動(dòng)質(zhì)量塊來改變懸臂梁的有效剛度，進(jìn)而調(diào)節(jié)壓電發(fā)電機(jī)的基頻共振頻率。這種調(diào)節(jié)方式對(duì)基頻共振頻率的調(diào)節(jié)還是很有限，懸臂梁的有效剛度完全取決于U型滑漕的長度。它只可以進(jìn)行質(zhì)量塊的調(diào)節(jié)，無法同時(shí)調(diào)節(jié)質(zhì)量塊及懸臂梁的長度和寬度，另外它調(diào)節(jié)好以后，整個(gè)裝置也只有一個(gè)振動(dòng)頻率，不具有多個(gè)共振頻率，無法實(shí)現(xiàn)寬頻帶壓電發(fā)電。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0008]一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其主要技術(shù)特征在于滑套套在內(nèi)懸臂梁上并活動(dòng)連接，內(nèi)懸臂梁一端在夾緊裝置中滑動(dòng)連接，壓電片貼覆在內(nèi)懸臂梁靠近夾緊裝置的一端，壓電片上的電極面通過導(dǎo)線連接至能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置。
[0009]所述滑套上設(shè)置的螺釘定位滑套在內(nèi)懸臂梁上的位置。
[0010]所述夾緊裝置夾緊定位內(nèi)懸臂梁。
[0011]所述夾緊裝置固定在底座上。
[0012]所述內(nèi)懸臂梁側(cè)面上的彈簧連接限位板。
[0013]所述滑套側(cè)面上設(shè)置透空的滑槽，與內(nèi)懸臂梁側(cè)面上的限位板對(duì)應(yīng)。
[0014]所述壓電片貼覆在靠近內(nèi)懸臂梁的一側(cè)或兩側(cè)面上。
[0015]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)新穎，可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，解決了現(xiàn)有壓電振子的振動(dòng)頻率不可調(diào)節(jié)，只能對(duì)某一頻率的外界振動(dòng)進(jìn)行吸收，應(yīng)用范圍較窄的缺陷。該壓電發(fā)電裝置可以同時(shí)調(diào)節(jié)懸臂梁的長度、寬度及懸臂梁末端質(zhì)量塊的質(zhì)量，且沿夾緊裝置滑槽方向設(shè)置了三組，這樣的話整個(gè)裝置可以進(jìn)行多種寬頻帶的組合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同振動(dòng)頻率的環(huán)境能量的收集，大大提高了壓電發(fā)電裝置的應(yīng)用范圍和能量轉(zhuǎn)換效率。
[0016]本實(shí)用新型提供不僅可以調(diào)節(jié)質(zhì)量塊，還可以調(diào)節(jié)懸臂梁的長度和寬度來改變懸臂梁的有效剛度，進(jìn)而調(diào)節(jié)壓電發(fā)電裝置的基頻共振頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同振動(dòng)頻率的環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行能量收集。另外，還可以調(diào)節(jié)形成多種寬頻帶的組合，以適應(yīng)環(huán)境中多變的振動(dòng)能量，大大提高了壓電發(fā)電裝置的應(yīng)用范圍及能量轉(zhuǎn)換效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1——本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖2——本實(shí)用新型內(nèi)懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中各標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部件名稱如下:
[0020]夾緊裝置1、壓電片2、螺釘3、質(zhì)量塊4、內(nèi)懸臂梁5、滑套6、彈簧7、限位板8、滑槽9、底座10。

【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1、2所示:
[0022]滑套6套在內(nèi)懸臂梁5上，可在內(nèi)懸臂梁5上自由滑動(dòng)，并通過滑套6上的螺釘3來定位滑套6在內(nèi)懸臂梁5上的位置；內(nèi)懸臂梁5 —端可在夾緊裝置I中自由移動(dòng)，并通過夾緊裝置I來夾緊定位內(nèi)懸臂梁5的位置，壓電片2貼覆在內(nèi)懸臂梁5靠近夾緊裝置I的一端，壓電片2上的電極面通過導(dǎo)線連接至能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置，夾緊裝置I固定在底座10上；滑套6的側(cè)面上設(shè)置滑槽9，滑槽9是透空的，內(nèi)懸臂梁5側(cè)面上設(shè)置彈簧7，彈簧7連接限位板8，限位板8與滑槽9對(duì)應(yīng)、匹配，且可在滑槽9內(nèi)移動(dòng)。
[0023]本例中，內(nèi)懸臂梁5與滑套6在夾緊裝置I方向共有三組，每組的尺寸及滑套6末端的質(zhì)量塊4均相同。
[0024]本實(shí)用新型應(yīng)用過程說明:
[0025]首先根據(jù)當(dāng)前環(huán)境中的振動(dòng)頻率，滑動(dòng)每組的滑套6至某一合適位置，并用螺釘3擰緊固定，將該壓電發(fā)電裝置調(diào)整到某個(gè)寬頻帶組合，當(dāng)外界環(huán)境的振動(dòng)頻率接近某組內(nèi)懸臂梁5的諧振頻率時(shí)，將會(huì)使內(nèi)懸臂梁5發(fā)生諧振，使得貼覆在其上的壓電片2也隨之變形，從而產(chǎn)生壓電效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，最后將所有壓電片2上的電極面，通過導(dǎo)線連接至能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置，供負(fù)載使用。由于整個(gè)裝置具有多個(gè)諧振頻率，外界環(huán)境的振動(dòng)容易引起裝置的諧振，可以高效地吸收環(huán)境中的振動(dòng)能量，從而實(shí)現(xiàn)寬頻發(fā)電。
[0026]滑套6在套入內(nèi)懸臂梁5時(shí)，需先按下內(nèi)懸臂梁5側(cè)面的限位板8，使其克服彈簧7的彈力后再套入內(nèi)懸臂梁5，套入后限位板8在彈簧力的彈力下，又彈出至滑套6兩側(cè)面上透空的滑槽9中，使得滑套6可在內(nèi)懸臂梁5上自由滑動(dòng)，另外由于限位板8的作用，使得滑套6又無法直接從內(nèi)懸臂梁5上抽出，需再次按下限位板8才能拔出來。
[0027]本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例，比如沿夾緊裝置滑槽方向增加多組懸臂梁，在內(nèi)懸臂梁的上下表面粘貼多個(gè)壓電片，也是可以的，在本實(shí)用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些替換和變形均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于滑套套在內(nèi)懸臂梁上并活動(dòng)連接，內(nèi)懸臂梁一端在夾緊裝置中滑動(dòng)連接，壓電片貼覆在內(nèi)懸臂梁靠近夾緊裝置的一端，壓電片上的電極面通過導(dǎo)線連接至能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于滑套上設(shè)置的螺釘定位滑套在內(nèi)懸臂梁上的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于夾緊裝置夾緊定位內(nèi)懸臂梁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于夾緊裝置固定在底座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于內(nèi)懸臂梁側(cè)面上的彈簧連接限位板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于滑套側(cè)面上設(shè)置透空的滑槽，與內(nèi)懸臂梁側(cè)面上的限位板對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)頻寬頻帶壓電發(fā)電裝置，其特征在于壓電片貼覆在靠近內(nèi)懸臂梁的一側(cè)或兩側(cè)面上。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK204089638SQ201420541437
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】龔俊杰, 李康超, 沈麗佳, 韋源源, 吉靈龍 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)