CN113949308B - 一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置 - Google Patents

Abstract

一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置，包括压电片，通过压电片的弯曲产生电压；还包括底座、旋转轴和激励盘，所述旋转轴设置在底座上，激励盘与旋转轴配合，旋转轴带动所述激励盘做偏心转动；压电片与激励盘侧面接触，其受激励盘的挤压实现弯曲；本发明的有益效果为，通过旋转轴带动偏心激励盘的旋转运动，使两压电片发生弹性变形，在连续激励下输出连续电压信号；本发明与现有技术相比，将旋转激励转化为电能，并可实现激励幅值的调节，通过采用两片压电片增加了压电发电装置的输出电能，故本发明使得压电发电装置具有更加广阔的应用前景。

Description

一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置

技术领域

本发明涉及一种压电发电装置，尤其涉及一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置。

背景技术

微能源技术作为一种能够实现节能环保和可持续发展的新技术，在微电路供电、自驱动传感等领域发挥重要作用，其中压电发电装置是一种被广泛应用的微能源发电装置。压电材料作为一种智能材料，因具有体积小、响应速度快、无电磁干扰、易生电等优点而受到关注，压电作为能量采集材料已被广泛应用，目前基于幅值可调旋转激励的压电发电装置研究较少。

公开号为CN107769612A的中国发明专利公开了一种涡街激励下的升频压电-电磁复合发电装置，其中公开了涡街激励组件包括深沟球轴承、连接环固定螺钉、驱动轴、连接环、基板固定螺钉、基板、方形磁铁和矩形压电片，其中深沟球轴承与驱动轴过盈配合，用于将驱动轴安装固定在腔体的前端中部，驱动轴和连接环通过连接环固定螺钉进行螺纹连接，连接环和基板通过基板固定螺钉进行连接，方形磁铁通过胶粘的方式对称地固定在悬臂梁两侧面的末端，矩形压电片通过环氧树脂胶对称地粘接在悬臂梁两侧面上；其是通过压电片的弯折实现发电。但其激励幅值固定不可调，在实际应用中受到诸多限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置，该压电发电装置具有结构简单、运行平稳、激励幅值可调等优点。

本发明的具体技术方案如下：

提供一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置，一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置，包括压电片，通过压电片的弯曲产生电压；还包括底座、旋转轴和激励盘，所述旋转轴设置在底座上，激励盘与旋转轴配合，旋转轴带动所述激励盘做偏心转动；压电片与激励盘侧面接触，其受激励盘的挤压实现弯曲。

优选的，所述旋转轴上端和下端为柱状、中间段为两端弧形的狭长结构，旋转轴下端通过轴承安装在底座上，轴承通过轴承端盖固定，轴承端盖由固定螺钉固定于底座下端面；所述激励盘为外部圆柱状，内部呈两头弧形的狭长中空结构，所述激励盘的内部与旋转轴中间段相配合。

优选的，所述激励盘的左右两侧设置螺纹孔，左调整螺钉和右调整螺钉安装于激励盘左右两侧的螺纹孔处，左调整螺钉和右调整螺钉的顶端与旋转轴上端紧密接触使得激励盘固定于旋转轴上并偏离激励盘的圆心，调整左调整螺钉和右调整螺钉的拧入深度以调整激励盘的激励幅值。

优选的，还包括弹性金属片，其为长方体结构，其一侧插入底座凸起处的槽内固定，另一侧处于自由状态，所述弹性金属片的内表面和外表面分别黏贴有内侧压电片和外侧压电片。

优选的，还包括预紧螺钉，所述预紧螺拧入底座凸起处的外侧面的螺纹孔处，预紧螺钉顶端与弹性金属片外侧面接触，通过调节预紧螺钉的拧入深度即可调整弹性金属片与激励盘之间的预紧力。

一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置的驱动方法，应用于上述的压电发电装置，所述驱动方法包括步骤：

S1：压电发电装置工作之前，先调整旋转激励盘的振幅，通过调节左调整螺钉和右调整螺钉的拧入深度调整激励盘的振幅，当左调整螺钉和右调整螺钉的拧入深度相同时，激励盘振幅最小，当旋转轴中间段狭长结构的弧段与激励盘中空结构的弧段重合时，激励盘振幅最大；

S2：通过调节预紧螺钉的拧入深度调节弹性金属片与激励盘之间的预紧力；

S3：对旋转轴上端柱状部位施加旋转运动，旋转轴的转动带动激励盘偏心转动；

S4：激励盘的偏心运动促使弹性金属片和内侧压电片和外侧压电片构成的整体发生弯曲变形；

S5：在连续激励作用下，内侧压电片和外侧压电片发生往复变形，产生连续电压。

本发明的有益效果为，通过旋转轴带动偏心激励盘的旋转运动，使两压电片发生弹性变形，在连续激励下输出连续电压信号；本发明与现有技术相比，将旋转激励转化为电能，并可实现激励幅值的调节，通过采用两片压电片增加了压电发电装置的输出电能，故本发明使得压电发电装置具有更加广阔的应用前景。

附图说明

图1为基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置的爆炸图；

图2为基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置的立体图；

图3为基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置的平面图。

标识说明：1-右调节螺钉、2-激励盘、3-旋转轴、4-底座、5-轴承、6-轴承端盖、7-固定螺钉、8-内侧压电片、9-外侧压电片、10-弹性金属片、11-预紧螺钉、12-左调整螺钉。

四 具体实施方式

下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1-3所示，一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置，所述发电装置主要包括右调节螺钉1、激励盘2、旋转轴3、底座4、轴承5、轴承端盖6、固定螺钉7、内侧压电片8、外侧压电片9、弹性金属片10、预紧螺钉11和左调整螺钉12。

所述旋转轴3上端和下端为柱状、中间段为两端弧形的狭长结构，旋转轴3下端通过轴承5安装在底座4上，轴承5通过轴承端盖6固定，轴承端盖6由固定螺钉7固定于底座4下端面。

所述激励盘2为外部圆柱状、内部呈两头弧形的狭长中空结构，其左右两侧设置螺纹孔，激励盘2通过狭长中空结构与旋转轴3中间段配合安装于旋转轴3上。

所述左调整螺钉12和右调整螺钉1安装于激励盘2左右两侧的螺纹孔处，左调整螺钉12和右调整螺钉1的顶端与旋转轴3上端紧密接触使得激励盘2牢固固定于旋转轴3上并偏离激励盘2的圆心，旋转轴3与激励盘2的偏心距离即为旋转激励幅值，当调整左调整螺钉12和右调整螺钉1的拧入深度时，即可调整激励盘2的激励幅值。

所述弹性金属片10为长方体结构，其一侧插入底座4凸起处的槽内固定，另一侧处于自由状态，所述弹性金属片10的内表面和外表面分别黏贴有内侧压电片8和外侧压电片9。

所述预紧螺钉11拧入底座4凸出处的外侧面的螺纹孔处，预紧螺钉11顶端与弹性金属片10外侧面接触，通过调节预紧螺钉11的拧入深度即可调整弹性金属片10与激励盘2之间的预紧力。

此外，提供一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置的驱动方法，应用于上述的压电发电装置，所述驱动方法包括步骤：

S1：压电发电装置工作之前，先调整旋转激励盘2的振幅，通过调节左调整螺钉12和右调整螺钉1的拧入深度调整激励盘2的振幅，当左调整螺钉12和右调整螺钉1的拧入深度相同时，激励盘2振幅最小，当旋转轴3中间段狭长结构的弧段与激励盘2中空结构的弧段重合时，激励盘2振幅最大；

S2：然后通过调节预紧螺钉11的拧入深度来调节弹性金属片10与激励盘2之间的预紧力；

S3：对旋转轴3上端柱状部位施加旋转运动，旋转轴3的转动带动激励盘2偏心转动；

S4：激励盘2的偏心运动促使弹性金属片10和内侧压电片8和外侧压电片9构成的整体发生弯曲变形；

S5：在连续激励作用下，内侧压电片8和外侧压电片9发生往复变形，产生连续电压。

Claims (2)

1.一种基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置，包括压电片，通过压电片的弯曲产生电压；其特征在于，还包括底座、旋转轴和激励盘，所述旋转轴设置在底座上，激励盘与旋转轴配合，旋转轴带动所述激励盘做偏心转动；压电片与激励盘侧面接触，其受激励盘的挤压实现弯曲；所述旋转轴上端和下端为柱状、中间段为两端弧形的狭长结构，旋转轴下端通过轴承安装在底座上，轴承通过轴承端盖固定，轴承端盖由固定螺钉固定于底座下端面；所述激励盘为外部圆柱状，内部呈两头弧形的狭长中空结构，所述激励盘的内部与旋转轴中间段相配合；所述激励盘的左右两侧设置螺纹孔，左调整螺钉和右调整螺钉安装于激励盘左右两侧的螺纹孔处，左调整螺钉和右调整螺钉的顶端与旋转轴上端紧密接触使得激励盘固定于旋转轴上并偏离激励盘的圆心，调整左调整螺钉和右调整螺钉的拧入深度以调整激励盘的激励幅值；还包括弹性金属片，其为长方体结构，其一侧插入底座凸起处的槽内固定，另一侧处于自由状态，所述弹性金属片的内表面和外表面分别黏贴有内侧压电片和外侧压电片；还包括预紧螺钉，所述预紧螺拧入底座凸起处的外侧面的螺纹孔处，预紧螺钉顶端与弹性金属片外侧面接触，通过调节预紧螺钉的拧入深度即可调整弹性金属片与激励盘之间的预紧力。

2.一种如权利要求1所述的基于幅值可调旋转激励的双压电发电装置的驱动方法，应用于上述的压电发电装置，所述驱动方法包括步骤：

S1：压电发电装置工作之前，先调整旋转激励盘的振幅，通过调节左调整螺钉和右调整螺钉的拧入深度调整激励盘的振幅，当左调整螺钉和右调整螺钉的拧入深度相同时，激励盘振幅最小，当旋转轴中间段狭长结构的弧段与激励盘中空结构的弧段重合时，激励盘振幅最大；

S2：通过调节预紧螺钉的拧入深度调节弹性金属片与激励盘之间的预紧力；

S3：对旋转轴上端柱状部位施加旋转运动，旋转轴的转动带动激励盘偏心转动；

S4：激励盘的偏心运动促使弹性金属片和内侧压电片和外侧压电片构成的整体发生弯曲变形；

S5：在连续激励作用下，内侧压电片和外侧压电片发生往复变形，产生连续电压。