一種壓電發(fā)電機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種壓電發(fā)電機(jī)，包括環(huán)形噴咀、環(huán)形諧振腔、圓柱體和壓電堆；圓柱體位于環(huán)形噴咀內(nèi)與環(huán)形噴咀形成環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔與環(huán)形氣道連通，環(huán)形諧振腔靠近環(huán)形氣道的端部具有環(huán)形尖劈；壓電堆位于環(huán)形諧振腔內(nèi)。本實(shí)用新型通過(guò)氣流進(jìn)入環(huán)音震蕩器形成空氣振動(dòng)，引起壓電堆諧振，壓電堆產(chǎn)生激勵(lì)電荷，具有發(fā)電量較大，電量收集效率高的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種壓電發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種壓電發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣流諧振發(fā)電機(jī)也稱(chēng)為射流發(fā)電機(jī)，為引信用物理電源的一種。它是一種將氣動(dòng) 能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，可全彈道給引信電路供電，同時(shí)可提供基于環(huán)境激勵(lì)的解除保險(xiǎn)信 號(hào)。美國(guó)早在20世紀(jì)70年代就對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了諸多成績(jī)，研究成果已形成裝 備，用于野戰(zhàn)火箭彈引信。
[0003] 雷軍命在"引信氣流諧振壓電發(fā)電機(jī)"一文中介紹了一種氣流諧振壓電發(fā)電機(jī)，該 發(fā)電機(jī)用壓電振子替代氣流諧振發(fā)電機(jī)中的磁電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬吹風(fēng)試驗(yàn)證 明：該發(fā)電機(jī)輸出功率較大，可滿(mǎn)足低功耗引信的使用，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、重量 輕，不會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。但是該機(jī)構(gòu)存在著發(fā)電量較小，電量收集效率不高的缺陷，應(yīng)用前 景受到一定限制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種壓電發(fā)電機(jī)，具有發(fā)電量 較大、電量收集效率高的特點(diǎn)。
[0005] 一種壓電發(fā)電機(jī)，包括環(huán)形噴巧、環(huán)形諧振腔、圓柱體和壓電堆；圓柱體位于環(huán)形 噴巧內(nèi)與環(huán)形噴巧形成環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔與環(huán)形氣道連通，環(huán)形諧振腔靠近環(huán)形氣道 的端部具有環(huán)形尖劈；壓電堆位于環(huán)形諧振腔內(nèi)。
[0006] 進(jìn)一步地，還包括電能加強(qiáng)電路，所述電能加強(qiáng)電路包括二極管、全波整流電路W 及儲(chǔ)能電容，全波整流電路和儲(chǔ)能電容均并聯(lián)于所述壓電堆的兩端之間，二極管串接于所 述壓電堆與所述全波整流電路之間。
[0007] 進(jìn)一步地，所述壓電堆由多個(gè)壓電陶瓷片構(gòu)成，壓電陶瓷片的最低振型下的固有 頻率ω與所述環(huán)形諧振腔內(nèi)的空氣諧振頻率f相同。
[0008] 進(jìn)一步地，還包括設(shè)置于所述壓電堆底部的上框架和下框架，用于固定連接所述 壓電堆和環(huán)形諧振腔。
[0009] 本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0010] 本實(shí)用新型通過(guò)氣流進(jìn)入環(huán)音震蕩器形成空氣振動(dòng)，引起壓電堆諧振，壓電堆產(chǎn) 生激勵(lì)電荷，具有發(fā)電量較大，電量收集效率高的特點(diǎn)，可為大發(fā)電量需求設(shè)備供電。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為本實(shí)用新型的電能加強(qiáng)電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] W下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014] 如圖1所示，本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，包括環(huán)形噴巧1、環(huán)形諧振腔2、圓柱體3、 壓電堆4、上框架5和下框架6,環(huán)形噴巧1、環(huán)形諧振腔2和圓柱體3構(gòu)成環(huán)音震蕩器，壓電 堆4固定在上框架5和下框架6之間，構(gòu)成發(fā)電裝置，壓電堆4和上框架5 W及下框架6通 過(guò)螺釘固定在環(huán)形諧振腔2上。
[0015] 所述圓柱體3放入環(huán)形噴巧1內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔2的頭部具有環(huán) 形尖劈，空氣在環(huán)形諧振腔2內(nèi)形成與空腔振動(dòng)頻率相同的空氣諧振頻率f由下式確定：
[0016]
[0017] 式中，C是聲速，L是空腔的深度，k是與氣流壓力有關(guān)的常數(shù)，k與環(huán)形氣道的氣 隙大小、環(huán)形諧振腔2的環(huán)形尖劈的角度及環(huán)形諧振腔2與環(huán)形噴巧間的距離有關(guān)，k 一般 由實(shí)驗(yàn)測(cè)得。
[0018] 按照本實(shí)用新型較佳實(shí)施方式，壓電堆4由若干個(gè)壓電陶瓷片構(gòu)成，構(gòu)成壓電堆4 的每個(gè)壓電陶瓷片的最低振型下的固有頻率ω與環(huán)形諧振腔2的空腔內(nèi)的空氣諧振頻率f 相同。如此采用，當(dāng)環(huán)形諧振腔2的固有頻率（空氣振蕩頻率）與壓電陶瓷片的固有頻率 相一致時(shí)，產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。此時(shí)，壓電陶瓷片振動(dòng)的幅度達(dá)到最大值，即壓電陶瓷片的變形 量最大，激發(fā)的電量也最多。
[0019] 如圖2所示，還可在所述壓電發(fā)電機(jī)的輸出與負(fù)載之間接入一個(gè)電能加強(qiáng)電路， 電能加強(qiáng)電路包括二極管V、全波整流電路W及儲(chǔ)能電容C，全波整流電路和儲(chǔ)能電容C均 并聯(lián)于所述壓電堆4的兩端之間，二極管V串接于所述壓電堆4與所述全波整流電路之間。 壓電發(fā)電機(jī)上接入二極管V，目的是避免當(dāng)壓電陶瓷片變形減小或消失時(shí)，儲(chǔ)能電容C反向 向壓電堆4放電而使儲(chǔ)存的電量下降或消失。采用二極管全波整流電路的目的是：當(dāng)壓電 堆4上的壓電陶瓷片反向變形時(shí)，壓電陶瓷片兩極面激發(fā)電荷的正負(fù)極性互換，相當(dāng)于在 一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)，壓電陶瓷片可向儲(chǔ)能電容C充電兩次，提高了發(fā)電機(jī)的電能輸出。
[0020] 將本實(shí)用新型應(yīng)用與導(dǎo)彈時(shí)，整個(gè)裝置放置在導(dǎo)彈的頭部，導(dǎo)彈頭部開(kāi)有氣孔，當(dāng) 導(dǎo)彈飛行時(shí)，高速氣流通過(guò)導(dǎo)彈頭部進(jìn)入由圓柱體3和環(huán)形噴巧1構(gòu)成的環(huán)形氣道內(nèi)，沖壓 氣流沖擊環(huán)形諧振腔2的頭部環(huán)形尖劈處，環(huán)形尖劈產(chǎn)生音頻擾動(dòng)使環(huán)形諧振腔的內(nèi)部空 氣進(jìn)入諧振狀態(tài)，空氣的脈動(dòng)形成的交變載荷，再驅(qū)動(dòng)壓電堆4上的壓電陶瓷片諧振，產(chǎn)生 交變的形變，壓電效應(yīng)激發(fā)出電荷。
[0021] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括環(huán)形噴咀（1)、環(huán)形諧振腔（2)、圓柱體（3)和壓 電堆（4);圓柱體（3)位于環(huán)形噴咀（1)內(nèi)與環(huán)形噴咀（1)形成環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔（2) 與環(huán)形氣道連通，環(huán)形諧振腔（2)靠近環(huán)形氣道的端部具有環(huán)形尖劈；壓電堆（4)位于環(huán)形 諧振腔（2)內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括電能加強(qiáng)電路，所述電能加 強(qiáng)電路包括二極管（V)、全波整流電路以及儲(chǔ)能電容（C)，全波整流電路和儲(chǔ)能電容（C)均 并聯(lián)于所述壓電堆（4)的兩端之間，二極管（V)串接于所述壓電堆（4)與所述全波整流電 路之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述壓電堆（4)由多個(gè)壓電陶瓷片 構(gòu)成，壓電陶瓷片的最低振型下的固有頻率ω與所述環(huán)形諧振腔（2)內(nèi)的空氣諧振頻率f 相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于，還包括設(shè)置于所述壓電堆 (4)底部的上框架（5)和下框架（6)，用于固定連接所述壓電堆（4)和環(huán)形諧振腔（2)。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK205430092SQ201520192536
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年4月1日
【發(fā)明人】李響, 曹?chē)?guó)勇, 梅江濤
【申請(qǐng)人】湖北三江航天紅林探控有限公司