CN110212810B - 一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器 - Google Patents
一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110212810B CN110212810B CN201910620210.3A CN201910620210A CN110212810B CN 110212810 B CN110212810 B CN 110212810B CN 201910620210 A CN201910620210 A CN 201910620210A CN 110212810 B CN110212810 B CN 110212810B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piezoelectric
- block
- bolt
- vibration energy
- energy harvester
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/186—Vibration harvesters
- H02N2/188—Vibration harvesters adapted for resonant operation
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
本发明具体涉及一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，包括夹持装置、压电梁、液体质量块和封装壳体，所述夹持装置活动连接于压电梁的顶部和底部，且通过螺栓连接于封装壳体内腔的左侧，所述液体质量块通过导电胶水粘结于等截面梁右端的底部，且安装于封装壳体内腔的底部。所述压电梁包括等截面梁和压电片，所述夹持装置包括连接脚块、调距夹块、上夹块、下夹块和螺栓。本发明中液体质量块替代传统的集中质量块，实现在低频范围内振动能量的高效采集；通过对液体质量块中液体质量的无级连续控制，可实现无级连续调整俘能器谐振频率；本发明由夹持装置、压电梁、液体质量块和封装壳体四部分组成，每部分结构相对简单，整体结构安装方便。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，属于压电振动俘能及新能源开发技术领域。
背景技术
无源供电技术的迅猛发展，促进了低功率微电子产品的发展，基于环境振动能量的微功率、磁激励的研究逐渐成为微功率新能源开发的热点。鉴于振动能在日常生活和工程实际中广泛存在、不易受地理和天气等因素的影响等原因，振动能量收集技术引起了研究者强烈的关注。通过俘获环境中的振动能量来为低功率微电子产品提供电能，可以有效解决传统化学电池能量密度小、需要定期更换或充电、污染环境等问题，因此通过压电振动俘能器俘获环境中振动能量的技术具有非常广阔的应用前景。
近些年，国内外学者提出多种调谐结构以实现适时调整俘能器的谐振频率，例如：L形质量块结构、转动螺钉结构、圆盘式压电膜片结构、磁力调谐结构等，但上述结构的压电振动俘能器均不能实现无级连续调整俘能器谐振频率和低幅振动能量采集功能的结合。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，具有无级连续调整俘能器谐振频率和低幅振动能量采集效率高的优点，解决了现有的振动俘能器存在的难以无级连续调整俘能器谐振频率和低幅振动能量采集效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，包括夹持装置、压电梁、液体质量块和封装壳体，所述夹持装置活动连接于压电梁的顶部和底部，且通过螺栓连接于封装壳体内腔的左侧，所述液体质量块通过导电胶水粘结于等截面梁右端的底部，且安装于封装壳体内腔的底部。
优选的，所述压电梁包括等截面梁和压电片，所述压电片通过导电胶水粘结于等截面梁的上部。
优选的，所述夹持装置包括连接脚块、调距夹块、上夹块、下夹块和螺栓，所述螺栓包括长螺栓和短螺栓，且长螺栓和短螺栓均设置两组，所述连接脚块由水平部分和垂直部分构成，所述长螺栓的底部依次贯穿连接脚块的水平部分、调距夹块、上夹块和下夹块，所述短螺栓的末端依次贯穿连接脚块的垂直部分和封装壳体，所述长螺栓的表面通过螺纹连接有螺母，且螺母的一侧和上夹块的一侧相连，所述短螺栓的表面通过螺纹连接有螺母，所述连接脚块垂直部分的中心位置和封装壳体的侧面均开设安装孔，且安装孔的位置相对齐，所述连接脚块的水平部分、调距夹块、上夹块和下夹块中心位置均开设有安装孔，且安装孔的位置相对齐，所述压电梁的竖直位置由调距夹块来调节。
优选的，所述液体质量块的结构尺寸为22×13×14mm,且采用亚克力板材料，所述液体质量块的内部储存有一定量的液体，所述封装壳体也采用亚克力板材料。
优选的，所述等截面梁的结构尺寸为80×17×0.2mm，且采用H60黄铜片材料，所述压电片的结构尺寸为45×15×0.2mm，且采用PZT-5H压电陶瓷片，所述压电片的两极面均焊接有导线。
优选的，所述连接脚块、调距夹块、上夹块和下夹块均采用亚克力材料，且尺寸可根据实际应用需求进行选取，所述螺栓与螺母均采用标准件。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明中液体质量块替代传统的集中质量块，实验结果验证了液体质量块可以降低压电梁各阶模态频率，使得结构在低频范围内有较多共振频率，拓宽能量采集频带，实现在低频范围内振动能量的高效采集。
2、本发明通过对液体质量块中液体质量的无级连续控制，能够实现对俘能器结构刚度的无级连续控制，进而可实现无级连续调整俘能器谐振频率。
3、本发明由夹持装置、压电梁、液体质量块和封装壳体四部分组成，每部分结构相对简单，整体结构安装方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部结构示意图；
图3为本发明的正视图；
图4为本发明的俯视图。
图中：1夹持装置、2压电梁、3液体质量块、4封装壳体、5等截面梁，6压电片、7连接脚块、8调距夹块、9上夹块、10下夹块、11螺栓、12安装孔、13长螺栓、14短螺栓。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，本发明的具体实施方式包括：一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，包括夹持装置1、压电梁2、液体质量块3和封装壳体4，夹持装置1活动连接于压电梁2的顶部和底部，且通过螺栓11连接于封装壳体4内腔的左侧，液体质量块3通过导电胶水粘结于等截面梁5右端的底部，且安装于封装壳体4内腔的底部。
压电梁2包括等截面梁5和压电片6，压电片6通过导电胶水粘结于等截面梁5的上部。
夹持装置1包括连接脚块7、调距夹块8、上夹块9、下夹块10和螺栓11，螺栓11包括长螺栓13和短螺栓14，且长螺栓13和短螺栓14均设置两组，连接脚块7由水平部分和垂直部分构成，长螺栓13的底部依次贯穿连接脚块7的水平部分、调距夹块8、上夹块9和下夹块10，短螺栓14的末端依次贯穿连接脚块7的垂直部分和封装壳体4，长螺栓13的表面通过螺纹连接有螺母，且螺母的一侧和上夹块9的一侧相连，短螺栓14的表面通过螺纹连接有螺母，连接脚块7垂直部分的中心位置和封装壳体4的侧面均开设安装孔12，且安装孔12的位置相对齐，连接脚块7的水平部分、调距夹块8、上夹块9和下夹块10中心位置均开设有安装孔12，且安装孔12的位置相对齐，压电梁2的竖直位置由调距夹块8来调节。
液体质量块3的结构尺寸为22×13×14mm,且采用亚克力板材料，液体质量块3内部储存有一定量的液体，封装壳体4采用亚克力板材料。
等截面梁5的结构尺寸为80×17×0.2mm，且采用H60黄铜片材料，压电片6的结构尺寸为45×15×0.2mm，且采用PZT-5H压电陶瓷片，压电片6的两极面均焊接有导线。
连接脚块7、调距夹块8、上夹块9和下夹块10均采用亚克力材料，且尺寸可根据实际应用需求进行选取，螺栓13与螺母均采用标准件。
使用时：连接脚块7、调距夹块8、上夹块9和下夹块10组成的夹持装置1具有较大的刚度，并通过安装孔12连接于封装壳体4内腔的左侧，夹持装置1在振动激励的作用下进行振动，进而带动压电梁2振动，经实验验证液体质量块3对振动具有放大作用，通过对压电梁2的振动，迫使压电片10受力变形产生电能，能够将环境中的振动能转化为电能，从而实现俘能器的压电振动能量收集功能。
液体质量块3替代传统的集中质量块，实验结果验证了液体质量块3可以降低压电梁2各阶模态频率，使得结构在低频范围内有较多共振频率，拓宽能量采集频带，实现在低频范围内振动能量的高效采集，通过对液体质量块3中液体质量的无级连续控制，能够实现对俘能器结构刚度的无级连续控制，进而可实现无级连续调整俘能器谐振频率。
综上所述，该种无级连续调谐压电低幅振动俘能器通过夹持装置1、压电梁2、液体质量块3和封装壳体4的配合，解决了现有的振动俘能器存在的难以无级连续调整俘能器谐振频率和低幅振动采集效率低的问题。
以上所述，仅为本发明的较佳具体实施方式，但本发明的保护范围并不限于此，凡在本发明的精神的原则之内，所做的任何修改、等同替换和改进等，均应视为侵犯本发明的保护范围，因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，包括夹持装置(1)、压电梁(2)、液体质量块(3)和封装壳体(4)，其特征在于：所述夹持装置(1)活动连接于压电梁(2)的顶部和底部，且通过螺栓连接于封装壳体(4)内腔的左侧，所述液体质量块(3)通过导电胶水粘结于等截面梁(5)右端底部，且安装于封装壳体(4)内腔的底部，所述夹持装置(1)包括连接脚块(7)、调距夹块(8)、上夹块(9)、下夹块(10)和螺栓(11)，所述螺栓(11)包括长螺栓(13)和短螺栓(14)，且长螺栓和短螺栓均设置两组， 所述连接脚块(7)由水平部分和垂直部分构成，所述长螺栓(13)的底部依次贯穿连接脚块(7)的水平部分、调距夹块(8)、上夹块(9)和下夹块(10)，所述短螺栓(14)的末端依次贯穿连接脚块(7)的垂直部分和封装壳体(4)，所述长螺栓(13)的表面通过螺纹连接螺母，且螺母的一侧和上夹板的一侧相连，所述短螺栓(14)的表面通过螺纹连接螺母，所述连接脚块(7)垂直部分的中心位置和封装壳体(4)的侧面均开设安装孔(12)，且安装孔(12)的位置相对齐，所述连接脚块(7)的水平部分、调距夹块(8)、上夹块(9)和下夹块(10)中心位置均开设有安装孔(12)，且安装孔(12)的位置相对齐，所述压电梁(2)的竖直位置由调距夹块(8)来调节。
2.根据权利要求1所述的一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，其特征在于：所述压电梁(2)包括等截面梁(5)和压电片(6)，所述压电片(6)通过导电胶水粘结于等截面梁(5)的上部。
3.根据权利要求1所述的一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，其特征在于：所述液体质量块(3)的结构尺寸为22×13×14mm,且采用亚克力板材料，所述液体质量块(3)中存储一定量的液体，所述封装壳体(4)也采用亚克力板材料。
4.根据权利要求2所述的一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，其特征在于：所述等截面梁(5)的结构尺寸为80×17×0.2mm，且采用H60黄铜片材料，所述压电片(6)的结构尺寸为45×15×0.2mm，且采用PZT-5H压电陶瓷片，所述压电片(6)的两极面均焊接有导线。
5.根据权利要求3所述的一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器，其特征在于：所述连接脚块(7)、调距夹块(8)、上夹块(9)和下夹块(10)均采用亚克力材料，且尺寸可根据实际应用需求进行选取，所述螺栓(11)与螺母均采用标准件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910620210.3A CN110212810B (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910620210.3A CN110212810B (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110212810A CN110212810A (zh) | 2019-09-06 |
| CN110212810B true CN110212810B (zh) | 2020-07-07 |
Family
ID=67797065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910620210.3A Active CN110212810B (zh) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110212810B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT201900025759A1 (it) * | 2019-12-30 | 2021-06-30 | Univ Degli Studi Padova | Dispositivo per il recupero di energia da vibrazioni e apparato elettronico comprendente detto dispositivo |
| CN111355355B (zh) * | 2020-04-07 | 2021-04-27 | 南京邮电大学 | 一种可穿戴压电电磁复合俘能震动装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7458265B2 (en) * | 2003-10-27 | 2008-12-02 | Drexel University | Piezoelectric cantilever sensors |
| CN102544349A (zh) * | 2011-12-27 | 2012-07-04 | 上海交通大学 | 基于pmnt压电单晶的mems宽频振动能量采集器及制备方法 |
| CN207819794U (zh) * | 2017-11-24 | 2018-09-04 | 桂林理工大学 | 一种自由滑动液体调节的宽频压电悬臂梁能量采集器结构 |
-
2019
- 2019-07-10 CN CN201910620210.3A patent/CN110212810B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 等强度梁式压电振动能量收集器特性研究;刘延彬;《传感技术学报》;20181231;第31卷(第7期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110212810A (zh) | 2019-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110212810B (zh) | 一种无级连续调谐压电低幅振动俘能器 | |
| CN103633879B (zh) | 基于柔性主梁的振动能量采集器拾振结构 | |
| CN203951386U (zh) | 一种宽频带微型压电振动能量收集器 | |
| CN104184364B (zh) | 磁致伸缩-电磁复合式振动能量采集器及其方法 | |
| CN206500348U (zh) | 一种超声波换能器 | |
| CN106411177A (zh) | 一种高q值声子晶体谐振腔型声能采集器 | |
| CN106357154A (zh) | 多臂耦合型碰撞式压电能量收集装置 | |
| CN104065303B (zh) | 压电双稳态能量收集器 | |
| CN107147329A (zh) | 一种声能回收装置 | |
| CN204179967U (zh) | 一种可变气隙式磁致伸缩振动能量采集器 | |
| CN203708482U (zh) | 低能耗扩音压电陶瓷安防报警器 | |
| CN210075112U (zh) | 一种层状磁电复合材料俘能器 | |
| CN213754356U (zh) | 一种异形梁压电能量回收装置 | |
| CN204068760U (zh) | 一种磁致伸缩-电磁复合式振动能量采集器 | |
| CN108448934B (zh) | 一种三阶智能圆弧型压电式能量收集器 | |
| CN207589259U (zh) | 一种超导回旋加速器谐振腔微扰棒接地结构 | |
| CN110138271A (zh) | 一种升频式带空腔悬臂板结构的压电俘能器 | |
| CN108580644A (zh) | 一种生产电池用的模切机 | |
| CN206993397U (zh) | 振动组件以及包括该振动组件的发声器 | |
| CN206524785U (zh) | 一种采集高楼振动能的压电能量采集器 | |
| CN111030507B (zh) | 一种双腔耦合型噪声发电机及发电方法 | |
| CN206790375U (zh) | 一种声能回收装置 | |
| CN204442618U (zh) | 新型骨传导受话器 | |
| CN208507802U (zh) | 一种动力电池负极转接片 | |
| CN206701650U (zh) | 一种超声波换能器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |