CN203608115U - 悬臂梁压电发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种压电发电装置，尤其涉及一种能够适应范围较宽的环境振动频率的悬臂梁压电发电装置，属于压电技术领域，主要特点是所述的N层悬臂梁中的各层悬臂梁呈对称多向结构，对应多向结构的悬臂梁设置相应的横板、L型质量块钣金、质量块和压电片，本实用新型解决了单组多层悬臂梁振动频率单一，适应环境能力较差的问题，使多组多层悬臂梁具有多个固有频率，可以适应环境中范围更宽的振动频率，可以更加有效的吸收环境中的振动能量，进一步提高了能量利用的有效性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压电发电装置，尤其涉及一种能够适应范围较宽的环境振动频率的悬臂梁压电发电装置，属于压电技术领域。
背景技术
悬臂梁作为压电式能量回收装置的关键结构，其作用是为了产生机械振动，设于悬臂梁上的压电片能将悬臂梁的细微振动所产生形变的机械能转换成电能。
目前，多层压电发电悬臂梁组件只有一组，所以发电装置只有一个固有频率，只有当环境中的振动频率接近其固有频率时，才能充分吸收环境中的能量，而当环境中的振动频率偏离其固有频率时，无法有效地吸收环境中的振动能量，能量利用效率低，适应环境能力差。
实用新型内容
为克服目前多层悬臂梁振动组件因只有一组，存在振动频率单一，适应环境能力较差的问题，不能有效地吸收环境中的振动能量，能量利用效率低的不足，本实用新型提供一种悬臂梁压电发电装置，通过本实用新型可以更好的适应环境中的振动频率，从而提高机械振动能量回收的有效性。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种悬臂梁压电发电装置，包括悬空支架，N层悬臂梁，横板，L型质量块钣金，质量块，压电片；悬空支架经螺栓固定N层悬臂梁，横板两端分别经紧固件连接L型质量块钣金，N层悬臂梁的两端部穿过相应端L型质量块钣金的方孔中，质量块置于横板上，压电片对称设置在悬臂梁上表面，各压电片的电极面经导线连接储存电路，其特征是，所述的N层悬臂梁中的各层悬臂梁呈对称多向结构，对应多向结构的悬臂梁设置相应的横板、L型质量块钣金、质量块和压电片。
所述多向结构的悬臂梁至少为水平状态下的垂直向两组，各组至少三层数。
所述悬臂梁为两组以上时，相邻悬臂梁的夹角相等且水平设置。
所述悬臂梁中心部两侧为矩形主体与末端变窄的矩形延伸体的组合。
所述各向横板两端的L型质量块钣金自上而下长度依次递减。
所述悬臂梁每层厚度0.5mm，质量块钣金厚度和质量块钣金上的方孔高度均为1mm，悬臂梁矩形延伸体与矩形主体重合边长度与质量块钣金上的方孔长度相同。
所述悬空支架由若干个横截面相同的正多边形构件组成，若干个正多边形构件通过螺栓连为一体，各正多边形的厚度等于L型质量块钣金上的方孔之间的距离加上悬臂梁的厚度。
本实用新型将现有的多个多层压电发电悬臂梁组合在一起，形成多组多层压电发电悬臂梁结构，克服了现有的单组多层压电发电悬臂梁组件只有一个固有频率的不足，所以多组多层悬臂梁组合在一起有多个固有频率，从而可以拓宽整个压电发电装置的谐振频带，可以更加有效地吸收环境中的振动能量，本实用新型结构新颖，进一步提高了能量利用的效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为每层悬臂梁结构示意图；
图中，101质量块，102横板，103短螺栓，104螺帽，105长 L型质量块钣金，106 中L型质量块钣金，107短L型质量块钣金，108悬空支架底座，109悬空支架中座，110悬空支架上盖，111长螺栓，112 L型质量块钣金上的方孔，113导线，114压电片，115导电胶层，116悬臂梁矩形主体，117悬臂梁矩形延伸体，118悬臂梁矩形延伸体与矩形主体的重合边，119悬臂梁中间的正六边形孔，120悬臂梁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：本实施例结构如图1所示，图2为每层悬臂梁结构示意图。本实用新型包括悬空支架中的悬空支架底座108、悬空支架中座109和悬空支架上盖110，N层悬臂梁，横板，L型质量块钣金，质量块101，压电片114；悬空支架经螺栓固定N层悬臂梁，横板两端分别经紧固件连接L型质量块钣金，N层悬臂梁的两端部穿过相应端L型质量块钣金的方孔中，质量块置于横板上，压电片对称设置在悬臂梁上表面，各压电片的电极面经导线连接储存电路，所述的N层悬臂梁中的各层悬臂梁呈对称多向结构，对应多向结构的悬臂梁设置相应的横板102、L型质量块钣金、质量块101和压电片114。
本实施例悬臂梁为三组，包括钢材质横板102，六个铝合金材质L型质量块钣金105、106和107，三层磷青铜材质悬臂梁120，不锈钢材质悬空支架108、109、110和十八个型号为PZT-5A的矩形压电陶瓷压电片114，三层悬臂梁120。三层悬臂梁120规格相同且等间距水平平行设置，悬臂梁120水平截面以横向中心线为对称轴成轴对称，横向中心线一侧的悬臂梁为矩形主体116与矩形延伸体117的组合，每层悬臂梁120的厚度为0.5mm，每一组的两个L型质量块钣金105长边所在的平面相对平行设置并与N层悬臂梁120相垂直，两个L型质量块钣金105长边所在的平面上相同位置分别等间距水平平行设置N个方孔112，N个方孔112间距与N层悬臂梁120间距相同，N层悬臂梁120两端的矩形延伸体117对应插入N个方孔112并伸出方孔112两毫米以上，L型质量块钣金105的厚度和L型质量块钣金105上方孔112的高度均为1mm，悬臂梁矩形延伸体117与矩形主体116重合边118的长度与质量块钣金105上的方孔117长度相同，悬臂梁矩形延伸体117另一边的长度大于2.5mm，使悬臂梁120振动弯曲时其矩形延伸体可以在质量块钣金105上的方孔112内自由抽动而不脱落。N层悬臂梁120每层横向中心线处通过悬空支架108、109、110进行卡合支撑，悬空支架108、109、110由中间带六边形凸台的六边形底座，中间带六边形凸台，底下带六边形凹槽的中座以及底下带六边形凹槽的上盖这三个构件组成，底座，中座，上盖通过长螺栓111连为一体，六边形中座的厚度与每组中的两个L型质量块钣金105上的N个方孔112之间的距离相等，两个L型质量块钣金105短边所在的平面通过短螺栓103固定在横板102上，每层悬臂梁120上设有一对计两个压电片114，每一表面上的压电片114以悬臂梁120的横向中心线为轴线对称设置，压电片114通过导电胶层115固定在悬臂梁120表面，每对压电片114的极化方向相反，每个压电片114的电极面通过导线113连接于能量转换和储存电路。
Claims (7)
1.一种悬臂梁压电发电装置，包括悬空支架，N层悬臂梁，横板，L型质量块钣金，质量块，压电片；悬空支架经螺栓固定N层悬臂梁，横板两端分别经紧固件连接L型质量块钣金，N层悬臂梁的两端部穿过相应端L型质量块钣金的方孔中，质量块置于横板上，压电片对称设置在悬臂梁上表面，各压电片的电极面经导线连接储存电路，其特征是，所述的N层悬臂梁中的各层悬臂梁呈对称多向结构，对应多向结构的悬臂梁设置相应的横板、L型质量块钣金、质量块和压电片。
2.根据权利要求1所述的悬臂梁压电发电装置，其特征是，所述多向结构的悬臂梁至少为水平状态下的垂直向两组，各组至少三层数。
3.根据权利要求1或2所述的悬臂梁压电发电装置，其特征是，所述悬臂梁为两组以上时，相邻悬臂梁的夹角相等且水平设置。
4..根据权利要求1或2所述的悬臂梁压电发电装置，其特征是，所述悬臂梁中心部两侧为矩形主体与末端变窄的矩形延伸体的组合。
5.根据权利要求1所述的悬臂梁压电发电装置，其特征是，所述各向横板两端的L型质量块钣金自上而下长度依次递减。
6.根据权利要求1或2所述的悬臂梁压电发电装置，其特征是，所述悬臂梁每层厚度0.5mm，质量块钣金厚度和质量块钣金上的方孔高度均为1mm，悬臂梁矩形延伸体与矩形主体重合边长度与质量块钣金上的方孔长度相同。
7.根据权利要求1所述的悬臂梁压电发电装置，其特征是，所述悬空支架由若干个横截面相同的正多边形构件组成，若干个正多边形构件通过螺栓连为一体，各正多边形的厚度等于L型质量块钣金上的方孔之间的距离加上悬臂梁的厚度。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104184367A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-12-03 | 南京航空航天大学 | 柱状多方向叠堆式压电能量采集装置 |
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2013
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| CN104184367A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-12-03 | 南京航空航天大学 | 柱状多方向叠堆式压电能量采集装置 |
| CN104184367B (zh) * | 2014-08-01 | 2017-08-04 | 南京航空航天大学 | 柱状多方向叠堆式压电能量采集装置 |
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