CN205430092U - 一种压电发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电发电机，包括环形喷咀、环形谐振腔、圆柱体和压电堆；圆柱体位于环形喷咀内与环形喷咀形成环形气道，环形谐振腔与环形气道连通，环形谐振腔靠近环形气道的端部具有环形尖劈；压电堆位于环形谐振腔内。本实用新型通过气流进入环音震荡器形成空气振动，引起压电堆谐振，压电堆产生激励电荷，具有发电量较大，电量收集效率高的特点。

Description

一种压电发电机

技术领域

本实用新型属于发电机技术领域，具体涉及一种压电发电机。

背景技术

气流谐振发电机也称为射流发电机，为引信用物理电源的一种。它是一种将气动能转换为电能的装置，可全弹道给引信电路供电，同时可提供基于环境激励的解除保险信号。美国早在20世纪70年代就对其进行了系统研究，取得了诸多成绩，研究成果已形成装备，用于野战火箭弹引信。

雷军命在“引信气流谐振压电发电机”一文中介绍了一种气流谐振压电发电机，该发电机用压电振子替代气流谐振发电机中的磁电转换机构。通过实验室模拟吹风试验证明：该发电机输出功率较大，可满足低功耗引信的使用，且结构简单、体积小、成本低、重量轻，不会产生交变磁场。但是该机构存在着发电量较小，电量收集效率不高的缺陷，应用前景受到一定限制。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种压电发电机，具有发电量较大、电量收集效率高的特点。

一种压电发电机，包括环形喷咀、环形谐振腔、圆柱体和压电堆；圆柱体位于环形喷咀内与环形喷咀形成环形气道，环形谐振腔与环形气道连通，环形谐振腔靠近环形气道的端部具有环形尖劈；压电堆位于环形谐振腔内。

进一步地，还包括电能加强电路，所述电能加强电路包括二极管、全波整流电路以及储能电容，全波整流电路和储能电容均并联于所述压电堆的两端之间，二极管串接于所述压电堆与所述全波整流电路之间。

进一步地，所述压电堆由多个压电陶瓷片构成，压电陶瓷片的最低振型下的固有频率ω与所述环形谐振腔内的空气谐振频率f相同。

进一步地，还包括设置于所述压电堆底部的上框架和下框架，用于固定连接所述压电堆和环形谐振腔。

本实用新型的有益技术效果体现在：

本实用新型通过气流进入环音震荡器形成空气振动，引起压电堆谐振，压电堆产生激励电荷，具有发电量较大，电量收集效率高的特点，可为大发电量需求设备供电。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图；

图2为本实用新型的电能加强电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细描述。

如图1所示，本实用新型的较佳实施例，包括环形喷咀1、环形谐振腔2、圆柱体3、压电堆4、上框架5和下框架6，环形喷咀1、环形谐振腔2和圆柱体3构成环音震荡器，压电堆4固定在上框架5和下框架6之间，构成发电装置，压电堆4和上框架5以及下框架6通过螺钉固定在环形谐振腔2上。

所述圆柱体3放入环形喷咀1内，构成一个环形气道，环形谐振腔2的头部具有环形尖劈，空气在环形谐振腔2内形成与空腔振动频率相同的空气谐振频率f由下式确定：

$f=\frac{C}{4(L+k)}$

式中，C是声速，L是空腔的深度，k是与气流压力有关的常数，k与环形气道的气隙大小、环形谐振腔2的环形尖劈的角度及环形谐振腔2与环形喷咀间的距离有关，k一般由实验测得。

按照本实用新型较佳实施方式，压电堆4由若干个压电陶瓷片构成，构成压电堆4的每个压电陶瓷片的最低振型下的固有频率ω与环形谐振腔2的空腔内的空气谐振频率f相同。如此采用，当环形谐振腔2的固有频率(空气振荡频率)与压电陶瓷片的固有频率相一致时，产生谐振现象。此时，压电陶瓷片振动的幅度达到最大值，即压电陶瓷片的变形量最大，激发的电量也最多。

如图2所示，还可在所述压电发电机的输出与负载之间接入一个电能加强电路，电能加强电路包括二极管V、全波整流电路以及储能电容C，全波整流电路和储能电容C均并联于所述压电堆4的两端之间，二极管V串接于所述压电堆4与所述全波整流电路之间。压电发电机上接入二极管V，目的是避免当压电陶瓷片变形减小或消失时，储能电容C反向向压电堆4放电而使储存的电量下降或消失。采用二极管全波整流电路的目的是：当压电堆4上的压电陶瓷片反向变形时，压电陶瓷片两极面激发电荷的正负极性互换，相当于在一个振动周期内，压电陶瓷片可向储能电容C充电两次，提高了发电机的电能输出。

将本实用新型应用与导弹时，整个装置放置在导弹的头部，导弹头部开有气孔，当导弹飞行时，高速气流通过导弹头部进入由圆柱体3和环形喷咀1构成的环形气道内，冲压气流冲击环形谐振腔2的头部环形尖劈处，环形尖劈产生音频扰动使环形谐振腔的内部空气进入谐振状态，空气的脉动形成的交变载荷，再驱动压电堆4上的压电陶瓷片谐振，产生交变的形变，压电效应激发出电荷。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种压电发电机，其特征在于，包括环形喷咀(1)、环形谐振腔(2)、圆柱体(3)和压电堆(4)；圆柱体(3)位于环形喷咀(1)内与环形喷咀(1)形成环形气道，环形谐振腔(2)与环形气道连通，环形谐振腔(2)靠近环形气道的端部具有环形尖劈；压电堆(4)位于环形谐振腔(2)内。

2.根据权利要求1所述的压电发电机，其特征在于，还包括电能加强电路，所述电能加强电路包括二极管(V)、全波整流电路以及储能电容(C)，全波整流电路和储能电容(C)均并联于所述压电堆(4)的两端之间，二极管(V)串接于所述压电堆(4)与所述全波整流电路之间。

3.根据权利要求1所述的压电发电机，其特征在于，所述压电堆(4)由多个压电陶瓷片构成，压电陶瓷片的最低振型下的固有频率ω与所述环形谐振腔(2)内的空气谐振频率f相同。

4.根据权利要求1或2或3所述的压电发电机，其特征在于，还包括设置于所述压电堆(4)底部的上框架(5)和下框架(6)，用于固定连接所述压电堆(4)和环形谐振腔(2)。