LT6329B - Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energija - Google Patents
Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energija Download PDFInfo
- Publication number
- LT6329B LT6329B LT2015002A LT2015002A LT6329B LT 6329 B LT6329 B LT 6329B LT 2015002 A LT2015002 A LT 2015002A LT 2015002 A LT2015002 A LT 2015002A LT 6329 B LT6329 B LT 6329B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- piezoelectric
- base
- transducer
- high frequency
- inverter
- Prior art date
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Išradimas priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai elektros energijos generavimo įrenginiams, naudojantiems pjezoelektrinį efektą. Išradimo tikslas - vibracinio pjezoelektrinio elektros energijos generatoriaus generuojamos įtampos padidinimas, keitiklį žadinant aukštadažniu arba atsitiktiniu signalu. Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezoelektriniame generatoriuje aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją susidedančiame iš korpuse įtvirtinto pjezoelektrinio stačiakampės gembės tipo keitiklio ir standžios atramos, pjezoelektrinio stačiakampės gembės tipo keitiklio pagrindo skerspjūvis iš apačios ir iš viršaus yra ovaliai pastorintas L ilgio gembės vietoje 0,24L, pjezoelektriniais sluoksniais yra padengta viršutinė keitiklio pagrindo dalis, išskyrus pastorinto skerspjūvio vietą, o standi atramą, į kurią sužadintas keitiklis smūgiuoja, yra pritvirtinta korpuso horizontalioje plokštumoje atstumu 0,78 L nuo keitiklio pagrindo tvirtinimo vietos.
Description
Technikos sritis
Išradimas priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai elektros energijos generavimo įrenginiams, naudojantiems pjezoelektrinj efektą.
Tai energijos surinkimo (angį. „energy harvesting“) principu veikiantis vibracinis pjezoelektrinis elektros energijos generatorius. Aplinkos virpesiams sužadinus generatorių, pjezoelektriniai generatoriaus sluoksniai deformuojami ir generuoja elektros energiją.
Technikos lygis
Yra žinomas vibracinis generatorius, susidedantis iš bato pade įmontuoto pjezoelektrinio keitiklio, prijungto prie elektros energijos apdorojimo ir kaupimo grandinės. Generatoriaus pjezoelementas sužadinamas žmogui pradėjus eiti; žmogaus pėdos generuojamai jėgai pasiekus tam tikrą lygį, pjezoelektrinis gembės tipo keitiklis pradeda vibruoti smūgiuodamas į standžią atramą, o deformuojamas keitiklio pjezosluoksnis gaminti elektros energiją (žiūr. US20060021261 A1, A43 B5/10, H02N 2/18,2006).
Yra žinomas vibracinis generatorius, susidedantis iš pjezoelektrinio dvisluoksnio gembės tipo (su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale) keitiklio, ir standžios atramos į kurią sužadintas keitiklis smūgiuoja (žiūr. K.H. Mak et ai. „Performance of a cantilever piezoelectric energy harvester imapacting a bump stop“, Journal fo Sound and Vibration, 330, 2011).
Nurodyto prietaiso gembės skerspjūvis yra pastovus, nepritaikytas aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją. Prietaiso savieji dažniai reguliuojami pritaisius gembės gale koncentruotą masę, kuri riboja prietaiso minimizavimo galimybes. Atramos, į kurią keitiklis smūgiuoja, vieta parinkta atsitiktinai, energijos generavimui neišnaudojamos aukštesnės virpesių formos.
Išradimo esmė
Išradimo tikslas - vibracinio pjezoelektrinio elektros energijos generatoriaus generuojamos įtampos padidinimas, keitiklį žadinant aukštadažniu arba atsitiktiniu signalu.
Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezoelektriniame generatoriuje aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją susidedančiame iš korpuse įtvirtinto pjezoelektrinio stačiakampės gembės tipo keitiklio ir standžios atramos, pjezoelektrinio stačiakampės gembės tipo keitiklio pagrindo skerspjūvis iš apačios ir iš viršaus yra ovaliai pastorintas L ilgio gembės vietoje 0.24L, pjezoelektriniais sluoksniais yra padengta viršutinė keitiklio pagrindo dalis, išskyrus pastorinto skerspjūvio vietą, o standi atramą, į kurią sužadintas keitiklis smūgiuoja, yra pritvirtinta korpuso horizontalioje plokštumoje atstumu 0,78 L nuo keitiklio pagrindo tvirtinimo vietos .
Trumpas brėžinių aprašymas
Išradimas paaiškintas figūrose.
fig. Pjezoelektrinio generatoriaus aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją principinė schema.
fig. a) Antrajam savųjų virpesių dažniui optimizuota pjezoelektrinio keitiklio konstrukcija, kur maksimalus gembės skerspjūvis taške x/L = 0,24; b) Racionali pjezoelektrinio keitiklio konstrukcija, kur maksimalus gembės skerspjūvis taške x/L = 0,24.
Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją susideda iš korpuse 1 įtvirtinto gembės tipo pjezoelektrinio keitiklio 2, susidedančio iš L ilgio stačiakampės formos pagrindo 3, kurio skerspjūvis iš apačios ir viršaus yra ovaliai pastorintas 0,24L vietoje, kur pagrindo 3 viršutinė dalis, išskyrus ovaliai pastorintas vietas, padengta, pjezoelektriniais sluoksniais 4, 5 su elektrodais 6, 7, 8, 9 ir standžios atramos 10 pritvirtinta atstumu 0,78 L nuo pagrindo 3 tvirtinimo vietos .
Išradimo realizavimas
Prietaisas veikia taip.
Sužadintas racionalios (2b fig.) geometrijos pjezoelektrinis keitiklis 2, sudarytas iš pagrindo 3 ir pjezoelektrinių sluoksnių 4, 5, iš abiejų pusių tolygiai padengtų elektrodais 6,7,8,9, smūgiuoja į standžią atramą 10, įtvirtintą keitiklio 2 antrosios virpesių formos mazginiame taške 0,78L. Deformuojamuose keitiklio 2 pjezoelektriniuose sluoksniuose 4,5, atsiranda potencialų skirtumas - t.y., įtampa kuri perduodama į elektros energijos grandinę.
Optimalios pjezoelektrinio keitiklio 2 pagrindo 3 geometrinės konfigūracijos nustatomos taikant žemiau pateiktą tikslo funkciją:
Φ(ϊ4) = minpa + A2 + ... + Am), kur A,- sistemos komponentų /=1, 2, m skerspjūvis. Taikant netiesinio programavimo metodą apribojimai aprašomi žemiau pateiktomis nelygybėmis.
fm(A) = l-Am/Ai<0, = l-ω/ω* < 0, kur ω*- užduotas sistemos virpesių dažnis.
Taikant gradientų projekcijos būsenų erdvėje metodą gauta optimali pjezoelektrinio elektros energijos generatoriaus geometrinė konfigūracija antrajam sumažintam savųjų virpesių dažniui (fig. 2, a). Šios konfigūracijos maksimalus skerspjūvis yra 0,24L atstumu nuo tvirtinimo vietos. Kadangi tokią pjezoelektrinio keitiklio geometrinę konfigūraciją pagaminti sudėtinga, be to, ant tokios konfigūracijos pagrindo sunku suformuoti pjezoelektrinės medžiagos sluoksnį, sistema racionalizuota kaip nurodyta (fig. 2,b). Racionaliai konstrukcijai smūgiuojant į standžią atramą, išstatytą antrosios virpesių formos mazginiame taške 0,78L galima sužadinti aukštesnes generatoriaus virpesių formas ir jas išnaudoti generatoriaus generuojamoms įtampoms padidinti.
Pramoninis pritaikomumas
Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma leidžia išlaikyti pjezoelektrinį elektros energijos generatorių paskirstytųjų parametrų sistema ir susižadinti aukštesnėms veikiančio keitiklio virpesių formoms nepriklausomai nuo išorinio keitiklio, dėka ko yra galimas vibracinio pjezoelektrinio elektros energijos generatoriaus generuojamos įtampos padidinimas, keitiklį žadinant aukštadažniu arba atsitiktiniu signalu.
Claims (1)
- Išradimo apibrėžtisPjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją susidedantis iš korpuse įtvirtinto pjezoelektrinio stačiakampės gembės tipo keitiklio ir standžios atramos, besiskiriantis tuo, kad pjezoelektrinio stačiakampės gembės tipo keitiklio pagrindo skerspjūvis iš apačios ir iš viršaus yra ovaliai pastorintas L ilgio gembės vietoje 0,24L, pjezoelektriniais sluoksniais yra padengta viršutinė keitiklio pagrindo dalis, išskyrus pastorinto skerspjūvio vietą, o standi atramą, į kurią sužadintas keitiklis smūgiuoja, yra pritvirtinta korpuso horizontalioje plokštumoje atstumu 0,78 L nuo keitiklio pagrindo tvirtinimo vietos.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2015002A LT6329B (lt) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energija |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2015002A LT6329B (lt) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energija |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2015002A LT2015002A (lt) | 2016-08-10 |
| LT6329B true LT6329B (lt) | 2016-11-10 |
Family
ID=56564897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2015002A LT6329B (lt) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energija |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| LT (1) | LT6329B (lt) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060021261A1 (en) | 2004-07-19 | 2006-02-02 | Face Bradbury R | Footwear incorporating piezoelectric energy harvesting system |
-
2015
- 2015-01-19 LT LT2015002A patent/LT6329B/lt not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060021261A1 (en) | 2004-07-19 | 2006-02-02 | Face Bradbury R | Footwear incorporating piezoelectric energy harvesting system |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| K.H. MAK ET AL.: "Performance of a cantilever piezoelectric energy harvester imapacting a bump stop", JOURNAL FO SOUND AND VIBRATION.330, 2011 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| LT2015002A (lt) | 2016-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011152004A (ja) | 発電ユニットおよび発電装置 | |
| JP4048203B2 (ja) | 圧電発電装置 | |
| KR20120093905A (ko) | 에너지 획득 방법 및 장치 | |
| Wang et al. | Energy harvester array using piezoelectric circular diaphragm for rail vibration | |
| JP2009509495A (ja) | 周波整流を使用するエネルギーハーベスティング | |
| KR102634327B1 (ko) | 초음파 트랜스듀서 조립체 | |
| TW201927425A (zh) | 超音波振動子以及使用超音波振動子的超音波洗淨裝置 | |
| JP4572789B2 (ja) | 超音波発生装置及び超音波美容装置 | |
| KR20180066787A (ko) | 확률 공진을 통한 진동 에너지 수확기 및 이를 이용한 진동 에너지 수확 시스템 | |
| KR101417848B1 (ko) | 드럼 헤드 구조를 가지는 진동 에너지 하베스팅 장치 | |
| CN104300831A (zh) | 一种悬臂耦合压电发电悬臂梁 | |
| JPWO2011086810A1 (ja) | 霧化器 | |
| CN101331339A (zh) | 力发生器 | |
| LT6329B (lt) | Pjezoelektrinis generatorius aukštadažnių virpesių konvertavimui į elektros energija | |
| CN106712575A (zh) | 振幅放大叠加振动能量采集装置 | |
| KR101053487B1 (ko) | 진동주파수 변환장치, 진동주파수 변환장치를 이용한 에너지 포집기 및 에너지 포집방법 | |
| CN106877739B (zh) | 多向磁拉式双稳态振动能量俘获器 | |
| Chen et al. | Experimental study and finite element analysis for piezoelectric impact energy harvesting using a bent metal beam | |
| KR100691796B1 (ko) | 영구자석과 압전세라믹을 이용한 진동 발전기 및 이를 이용한 발전 방법 | |
| JPH07170768A (ja) | 超音波モータ | |
| JP5238453B2 (ja) | 静電霧化装置 | |
| US9853578B2 (en) | Ultrasonic generator | |
| RU2623445C1 (ru) | Пьезоэлектрический преобразователь кантилеверного типа механической энергии в электрическую | |
| LT6330B (lt) | Pjezoelektrinis generatorius žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją | |
| WO2018189545A1 (en) | A vibration-based energy harvester comprising a proof mass surrounding a central anchor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20160810 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20161110 |
|
| MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20180119 |