CN204089638U - 一种可调频宽频带压电发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可调频宽频带压电发电装置。本实用新型结构为滑套套在内悬臂梁上并活动连接，内悬臂梁一端在夹紧装置中滑动连接，压电片贴覆在内悬臂梁靠近夹紧装置的一端，压电片上的电极面通过导线连接至能量存储和转换装置。本实用新型克服了压电振子的振动频率不可调节，因而只能对某一频率的外界振动吸收效果较好，其它频率很难进行吸收，应用范围较窄等缺陷。本实用新型可调节质量块、节悬臂梁的长度和宽度来改变悬臂梁的有效刚度，调节压电发电装置的基频共振频率，实现对不同振动频率的环境振动进行能量收集。另外，还可以调节形成多种宽频带的组合，以适应环境中多变的振动能量，大大提高了压电发电装置的应用范围及能量转换效率。

Description

一种可调频宽频带压电发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种压电发电装置，尤其涉及一种可调频宽频带压电发电装置。

背景技术

随着物联网技术的普及和发展，无线网络传感器也得到了广泛的应用。传统的化学电池因寿命短、常更换以及不环保等缺陷，使得如何为这些小尺寸、高密度的无线网络传感器节点供电成为了一个瓶颈问题。

压电发电装置具有结构简单、无污染、成本低和寿命几乎无限等优点，利用压电陶瓷的正压电效应，可以将周围环境中振动的机械能转换成电能，为无线传感器网络或无线电子设备提供电能。

在本实用新型发明之前，现有的压电发电装置大多都是采用悬臂型压电振子，其质量块、悬臂梁的长度和宽度都随着装置固定死，压电振子的振动频率不可调节，因而只能对某一频率的外界振动吸收效果较好，其它频率很难进行吸收，应用范围较窄。

中国专利CN 102412757 A公开了一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，通过水平滑动质量块来改变悬臂梁的有效刚度，进而调节压电发电机的基频共振频率。这种调节方式对基频共振频率的调节还是很有限，悬臂梁的有效刚度完全取决于U型滑漕的长度。它只可以进行质量块的调节，无法同时调节质量块及悬臂梁的长度和宽度，另外它调节好以后，整个装置也只有一个振动频率，不具有多个共振频率，无法实现宽频带压电发电。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制一种可调频宽频带压电发电装置。

本实用新型的技术方案是：

一种可调频宽频带压电发电装置，其主要技术特征在于滑套套在内悬臂梁上并活动连接，内悬臂梁一端在夹紧装置中滑动连接，压电片贴覆在内悬臂梁靠近夹紧装置的一端，压电片上的电极面通过导线连接至能量存储和转换装置。

所述滑套上设置的螺钉定位滑套在内悬臂梁上的位置。

所述夹紧装置夹紧定位内悬臂梁。

所述夹紧装置固定在底座上。

所述内悬臂梁侧面上的弹簧连接限位板。

所述滑套侧面上设置透空的滑槽，与内悬臂梁侧面上的限位板对应。

所述压电片贴覆在靠近内悬臂梁的一侧或两侧面上。

本实用新型结构新颖，可调频宽频带压电发电装置，解决了现有压电振子的振动频率不可调节，只能对某一频率的外界振动进行吸收，应用范围较窄的缺陷。该压电发电装置可以同时调节悬臂梁的长度、宽度及悬臂梁末端质量块的质量，且沿夹紧装置滑槽方向设置了三组，这样的话整个装置可以进行多种宽频带的组合，实现了对不同振动频率的环境能量的收集，大大提高了压电发电装置的应用范围和能量转换效率。

本实用新型提供不仅可以调节质量块，还可以调节悬臂梁的长度和宽度来改变悬臂梁的有效刚度，进而调节压电发电装置的基频共振频率，从而实现对不同振动频率的环境振动进行能量收集。另外，还可以调节形成多种宽频带的组合，以适应环境中多变的振动能量，大大提高了压电发电装置的应用范围及能量转换效率。

附图说明

图1——本实用新型结构原理示意图。

图2——本实用新型内悬臂梁的结构示意图。

图中各标号表示对应的部件名称如下：

夹紧装置1、压电片2、螺钉3、质量块4、内悬臂梁5、滑套6、弹簧7、限位板8、滑槽9、底座10。

具体实施方式

如图1、2所示：

滑套6套在内悬臂梁5上，可在内悬臂梁5上自由滑动，并通过滑套6上的螺钉3来定位滑套6在内悬臂梁5上的位置；内悬臂梁5一端可在夹紧装置1中自由移动，并通过夹紧装置1来夹紧定位内悬臂梁5的位置，压电片2贴覆在内悬臂梁5靠近夹紧装置1的一端，压电片2上的电极面通过导线连接至能量存储和转换装置，夹紧装置1固定在底座10上；滑套6的侧面上设置滑槽9，滑槽9是透空的，内悬臂梁5侧面上设置弹簧7，弹簧7连接限位板8，限位板8与滑槽9对应、匹配，且可在滑槽9内移动。

本例中，内悬臂梁5与滑套6在夹紧装置1方向共有三组，每组的尺寸及滑套6末端的质量块4均相同。

本实用新型应用过程说明：

首先根据当前环境中的振动频率，滑动每组的滑套6至某一合适位置，并用螺钉3拧紧固定，将该压电发电装置调整到某个宽频带组合，当外界环境的振动频率接近某组内悬臂梁5的谐振频率时，将会使内悬臂梁5发生谐振，使得贴覆在其上的压电片2也随之变形，从而产生压电效应进行发电，最后将所有压电片2上的电极面，通过导线连接至能量存储和转换装置，供负载使用。由于整个装置具有多个谐振频率，外界环境的振动容易引起装置的谐振，可以高效地吸收环境中的振动能量，从而实现宽频发电。

滑套6在套入内悬臂梁5时，需先按下内悬臂梁5侧面的限位板8，使其克服弹簧7的弹力后再套入内悬臂梁5，套入后限位板8在弹簧力的弹力下，又弹出至滑套6两侧面上透空的滑槽9中，使得滑套6可在内悬臂梁5上自由滑动，另外由于限位板8的作用，使得滑套6又无法直接从内悬臂梁5上抽出，需再次按下限位板8才能拔出来。

本实用新型并不局限于上述实施例，比如沿夹紧装置滑槽方向增加多组悬臂梁，在内悬臂梁的上下表面粘贴多个压电片，也是可以的，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于滑套套在内悬臂梁上并活动连接，内悬臂梁一端在夹紧装置中滑动连接，压电片贴覆在内悬臂梁靠近夹紧装置的一端，压电片上的电极面通过导线连接至能量存储和转换装置。

2.根据权利要求1所述的一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于滑套上设置的螺钉定位滑套在内悬臂梁上的位置。

3.根据权利要求1所述的一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于夹紧装置夹紧定位内悬臂梁。

4.根据权利要求1所述的一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于夹紧装置固定在底座上。

5.根据权利要求1所述的一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于内悬臂梁侧面上的弹簧连接限位板。

6.根据权利要求1或5所述的一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于滑套侧面上设置透空的滑槽，与内悬臂梁侧面上的限位板对应。

7.根据权利要求1所述的一种可调频宽频带压电发电装置，其特征在于压电片贴覆在靠近内悬臂梁的一侧或两侧面上。