CN105897047B - 一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器 - Google Patents
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Abstract
一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，包括长梳和短梳，所述长梳为发电元件，长梳通过轨道连接设置在绝缘外壳内部，绝缘外壳上端设置有绝缘顶盖，所述绝缘顶盖上开有通孔，短梳的连接杆穿过通孔，短梳在上下运动时，长梳和短梳的齿尖会发生相互碰撞，长梳的梳齿上下表面涂有电极，电极与调理电路的输入端相连，调理电路的输出端与能量储存模块相连接；当短梳上下运动产生连续位移时，长梳与短梳的梳齿尖相互碰撞，由于受到冲击载荷的作用，长梳梳齿内部存在应力场，从而产生极化电荷，极化电荷经电极传递至调理电路，继而在能量储存模块存储，以备耗能元件使用；本发明传感器具有将连续位移转变为冲击载荷的特点，发电能力具有可设计性，并大大提高了俘获能量的能力。
Description
技术领域
本发明涉及压电俘能领域，具体涉及一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器。
背景技术
传统的压电俘能装置中，大多采用压电单晶片、压电双晶片，主要基于d33和d31工作模式，可通过改变压电材料属性，改变压电单元工作模式，利用多层化来增加压电体有效容积，改变压电振子的结构形式以及调节系统的谐振频率等方法改变压电俘能装置的构成形式来提高压电俘能装置的俘能性能。压电俘能装置在工作环境中，利用环境中无处不在的噪声和振动俘获能量，由压电材料制成的压电俘能装置具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染、易于加工制作和实现机构的微小化、集成化等诸多优点。
现有的基于压电材料的压电俘能装置在环境中俘能时，主要应用于微小振动，且不能够将连续位移转变为冲击载荷进行能量的俘获，俘获能量的效率十分有限。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，本梳子俘能器可将连续位移转变为冲击载荷，发电能力具有可设计性，并大大提高了俘获能量的能力，同时可有效减小齿尖之间的磨损，具有重量轻、结构简单等特点。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：包括长梳2和短梳3，所述长梳2为发电元件，长梳2通过轨道连接设置在绝缘外壳1内部，绝缘外壳1上端设置有绝缘顶盖5，所述绝缘顶盖5上开有通孔，短梳3的连接杆穿过通孔，短梳3在上下运动时，长梳2和短梳3的齿尖会发生相互碰撞，长梳2的梳齿上下表面涂有电极4，电极4与调理电路7的输入端相连，调理电路7的输出端与能量储存模块8相连接。
所述长梳2采用晶体对称性较差的压电材料。
所述短梳3采用刚度大的材料。
所述绝缘外壳1、绝缘顶盖5采用刚度大，绝缘性能好的材料。
所述电极4厚度小于长梳2梳齿厚度直径至少一个数量级。
所述长梳2和短梳3的梳齿的尖部呈圆弧状。
所述绝缘顶盖5上开的通孔处粘贴有防磨垫子6。
所述绝缘顶盖5与绝缘外壳1通过螺钉连接。
当短梳3上下运动产生连续位移时，长梳2与短梳3的齿尖相互碰撞，由于受到冲击载荷的作用，长梳2梳齿内部存在应力场，从而产生极化电荷，极化电荷经电极4传递至调理电路7，继而在能量储存模块8存储，以备耗能元件使用。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1)本梳子俘能器可将连续位移转变为冲击载荷，发电能力具有可设计性，并大大提高了俘获能量的能力。
2)本梳子俘能器通过将梳齿尖加工成圆弧状，可有效减小齿尖之间的磨损；具有重量轻、结构简单等特点。
附图说明
图1为本发明俘能器原理图。
图2为本发明俘能器外形示意图。
图3为本发明俘能器分解图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
如图1、图2和图3所示，本发明一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：包括长梳2和短梳3，所述长梳2为发电元件，长梳2通过轨道连接设置在绝缘外壳1内部，绝缘外壳1上端设置有绝缘顶盖5，所述绝缘顶盖5上开有通孔，短梳3的连接杆穿过通孔，短梳3在上下运动时，长梳2和短梳3的齿尖会发生相互碰撞，长梳2的梳齿上下表面涂有电极4，电极4与调理电路7的输入端相连，调理电路7的输出端与能量储存模块8相连接。
作为本发明的优选实施方式，所述长梳2采用晶体对称性较差的压电材料。
作为本发明的优选实施方式，所述短梳3采用刚度大的材料。
作为本发明的优选实施方式，所述绝缘外壳1、绝缘顶盖5采用刚度大，绝缘性能好的材料。
作为本发明的优选实施方式，所述电极4厚度小于长梳2梳齿厚度直径至少一个数量级。
作为本发明的优选实施方式，所述长梳2和短梳3的梳齿的尖部呈圆弧状。
作为本发明的优选实施方式，所述绝缘顶盖5上开的通孔处粘贴有防磨垫子6。
作为本发明的优选实施方式，所述绝缘顶盖5与绝缘外壳1通过螺钉连接。
如图所示，当短梳3上下运动产生连续位移时，长梳2与短梳3的梳齿尖相互碰撞，由于受到冲击载荷的作用，长梳2梳齿内部存在应力场，从而产生极化电荷，极化电荷经电极4传递至调理电路7，继而在能量储存模块8存储，以备耗能元件使用。
Claims (7)
1.一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：包括长梳(2)和短梳(3)，所述长梳(2)为发电元件，长梳(2)通过轨道连接设置在绝缘外壳(1)内部，绝缘外壳(1)上端设置有绝缘顶盖(5)，所述绝缘顶盖(5)上开有通孔，短梳(3)的连接杆穿过通孔，长梳(2)的梳齿上下表面涂有电极(4)，电极(4)与调理电路(7)的输入端相连，调理电路(7)的输出端与能量储存模块(8)相连接；
所述电极(4)厚度小于长梳(2)梳齿厚度至少一个数量级；
当短梳(3)上下运动产生连续位移时，长梳(2)与短梳(3)的梳齿尖相互碰撞，由于受到冲击载荷的作用，长梳(2)梳齿内部存在应力场，从而产生极化电荷，极化电荷经电极(4)传递至调理电路(7)，继而在能量储存模块(8)存储，以备耗能元件使用。
2.根据权利要求1所述的一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：所述长梳(2)采用晶体对称性较差的压电材料。
3.根据权利要求1所述的一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：所述短梳(3)采用刚度大的材料。
4.根据权利要求1所述的一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：所述绝缘外壳(1)、绝缘顶盖(5)采用刚度大，绝缘性能好的材料。
5.根据权利要求1所述的一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：所述长梳(2)和短梳(3)的梳齿的尖部呈圆弧状。
6.根据权利要求1所述的一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：所述绝缘顶盖(5)上开的通孔处粘贴有防磨垫子(6)。
7.根据权利要求1所述的一种将连续位移转变为冲击载荷的梳子俘能器，其特征在于：所述绝缘顶盖(5)与绝缘外壳(1)通过螺钉连接。
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