CN103532432A - 一种混合模式压电俘能装置 - Google Patents

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孙春华
尚广庆
汪红兵
李志荣
张永康
杜建红
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Suzhou Vocational University
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Suzhou Vocational University
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Abstract

本发明公开了一种混合模式压电俘能装置，包括：压板、连接环和压电俘能振子；所述连接环固定在所述压板和压电俘能振子之间。通过上述方式，本发明能够将作用于压板上垂直方向的力转换为垂直和水平两方向的分力，激发出压电陶瓷的d33和d31效应，综合利用压电陶瓷的两种模式，适于低频及强振动的环境，高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。

Description

一种混合模式压电俘能装置
技术领域
本发明涉及压电俘能领域，特别是涉及一种混合模式压电俘能装置。
背景技术
随着全球气候变暖的加剧和石油、煤炭、天然气等不可再生资源的紧缺，各国科技人员开始寻找和开发新能源。环境振动能量无处不在，且具有较高的能量密度，其潜在的价值值得关注和思考。
    从环境中俘获振动能有三种方式：压电式、静电式和电磁式。压电式即利用压电材料的正压电效应，可将振动能转化为电能，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、适应性强、无污染、成本低等突出优点，且开发的俘能装置结构简单，是一种典型的“绿色”技术。目前，已开发了各种各样的压电俘能装置，如单一模式的悬臂梁结构、叠堆形结构，混合模式的Cymbal结构等。混合模式的Cymbal结构，由压电陶瓷片和上下金属帽所构成，中间通过胶连接在一起。在作用过程中，类似于钹的上下金属帽将产生水平和垂直两个方向的变形，从而激发出压电陶瓷d33和d31两个方向的模式，产生较高的综合压电效应。但由于钹形金属帽加工制造较为复杂，且为了保证其变形量，金属的厚度不能太厚，其应用受到了一定的限制。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种混合模式压电俘能装置，能够将作用于压板上垂直方向的力转换为垂直和水平两方向的分力，激发出压电陶瓷的d33和d31效应，可综合利用压电陶瓷的两种模式；适于低频及强振动的环境，高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。
    为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种混合模式压电俘能装置，包括：压板、连接环和压电俘能振子；所述连接环固定在所述压板和压电俘能振子之间。
优选的是，所述连接环为锥形结构，连接环上沿径向均匀开有若干槽口，且槽口在连接环的大端处为开口状。
优选的是，所述压电俘能振子包括金属板和压电陶瓷片，且金属板和压电陶瓷片通过粘结剂粘接在一起。
优选的是，所述金属板上设有凹槽，所述凹槽的直径略小于连接环的大端直径。
优选的是，所述连接环的大端卡在所述金属板的凹槽内。
优选的是，所述压板和连接环可通过螺栓连接，也可用金属胶连接。
本发明的有益效果是：本发明能够高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。
附图说明
    图1是本发明一种混合模式压电俘能装置的立体结构示意图；
图2是一种混合模式压电俘能装置的连接环的立体结构示意图；
图3是一种混合模式压电俘能装置的压电俘能振子的结构示意图；
图4是一种混合模式压电俘能装置的金属板的立体结构示意图；
    附图中各部件的标记如下：1、压板；2、连接环；3、压电俘能振子；31、金属板；32、压电陶瓷片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1至图4，本发明实施例包括：
一种混合模式压电俘能装置，包括：压板1、连接环2和压电俘能振子3；所述连接环2固定在所述压板1和压电俘能振子3之间，所述连接环2为锥形结构，连接环2上沿径向均匀开有若干槽口，且槽口在连接环2的大端处为开口状，这样的结构可确保作用于压板1上的力通过连接环2能够有效地传递，并形成水平及垂直两方向的分力；所述压电俘能振子3包括金属板31和压电陶瓷片32，且金属板31和压电陶瓷片32通过粘结剂粘接在一起；所述金属板31上设有凹槽，所述凹槽的直径略小于连接环2的大端直径；所述连接环2的大端卡在所述金属板31的凹槽内，且两者间形成紧配合；所述压板1和连接环2可通过螺栓连接，也可用金属胶连接。
本发明能够将作用于压板1上垂直方向的力通过连接环2转换为垂直和水平两方向的分力，激发出压电陶瓷的d33和d31效应，可综合利用压电陶瓷的两种模式；适于低频及强振动的环境，高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种混合模式压电俘能装置，其特征在于，包括：压板、连接环和压电俘能振子；所述连接环固定在所述压板和压电俘能振子之间。
2.根据权利要求1所述的一种混合模式压电俘能装置，其特征在于：所述连接环为锥形结构，连接环上沿径向均匀开有若干槽口，且槽口在连接环的大端处为开口状。
3.根据权利要求1所述的一种混合模式压电俘能装置，其特征在于：所述压电俘能振子包括金属板和压电陶瓷片，且金属板和压电陶瓷片通过粘结剂粘接在一起。
4.根据权利要求3所述的一种混合模式压电俘能装置，其特征在于：所述金属板上设有凹槽，所述凹槽的直径略小于连接环的大端直径。
5.根据权利要求2或4所述的一种混合模式压电俘能装置，其特征在于：所述连接环的大端卡在所述金属板的凹槽内。
6.根据权利要求1所述的一种混合模式压电俘能装置，其特征在于：所述压板和连接环可通过螺栓连接，也可用金属胶连接。
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