LT6330B - Piezoelectric generator converting low frequency vibration into electrical energy. - Google Patents
Piezoelectric generator converting low frequency vibration into electrical energy. Download PDFInfo
- Publication number
- LT6330B LT6330B LT2015006A LT2015006A LT6330B LT 6330 B LT6330 B LT 6330B LT 2015006 A LT2015006 A LT 2015006A LT 2015006 A LT2015006 A LT 2015006A LT 6330 B LT6330 B LT 6330B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- resonator
- piezoelectric
- generator
- low frequency
- bracket
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Išradimas priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai elektros energijos generavimo įrenginiams, naudojantiems pjezoelektrinj efektą,The invention relates to the field of devices, in particular to devices for generating electric power using the piezoelectric effect,
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.It is an energy harvesting (piezoelectric) electric power generator. When the oscillator excites the generator, the piezoelectric layers of the generator are deformed and generate electricity.
Technikos lygisState of the art
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 j standžią atramą, o deformuojamas keitiklio pjezoelektrinis sluoksnis gaminti elektros energiją (žiūr. US20060021261 Al, A43 B5/10, H02N 2/18, 2006).There is a known vibratory oscillator consisting of a piezoelectric transducer embedded in a shoe pad connected to an electric power processing and storage circuit. The piezo element of the generator is triggered when a person starts to walk; when the level of force generated by the human foot reaches a certain level, the piezoelectric bracket-type transducer starts to vibrate by impacting the rigid support, and the piezoelectric layer of the transducer is deformed to generate electricity (see US20060021261 Al, A43 B5 / 10, H02N 2/18, 2006).
Yra žinomas vibracinis generatorius, susidedantis iš vieno žemadažnio gembės tipo rezonatoriaus (su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale) ir vieno aukštadažnio gembės tipo pjezoelektrinio keitiklio (su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale), kur rezonatorius, sužadintas žemo dažnio virpesiais, smūgiuoja j keitiklį taip priversdamas jį virpėti aukštu dažniu, o keitiklio pjezoelektrinj sluoksnį gaminti elektros energiją (žiūr. US 2011/0074162 Al, F03G 7/08, H02N 2/18, 2011).There is a known vibrating oscillator consisting of one low frequency clamp type resonator (with concentrated mass attached to the end of the clamp) and one high frequency clamp type piezoelectric transducer (with concentrated mass attached to the clamp end) where the resonator, excited by low frequency oscillations, strikes the transducer oscillate at high frequencies and the piezoelectric layer of the converter to generate electricity (see US 2011/0074162 Al, F03G 7/08, H02N 2/18, 2011).
Nurodytame prietaise naudojamas vienas rezonatorius susižadina ribotame dažnių diapazone (esančiame greta rezonatoriaus savojo dažnio), todėl toks generatorius nėra pritaikytas plačiame dažnių ruože kintančių žemadažnių virpesių (itin paplitusių aplinkoje) konvertavimui j elektros energiją. Žadinimo signalo dažniui kintant plačiose ribose, toks generatorius veiks neefektyviai: laike kintančiam aplinkos virpesių dažniui nutolus nuo rezonatoriaus savojo dažnio, rezonatoriaus virpesių amplitudės sumažės tiek, kad jis nebesmūgiuos j keitiklį, todėl generatorius nebegamins elektros energijos.The single resonator used in the above device excites in a limited frequency range (adjacent to the resonator's own frequency), so such a generator is not capable of converting a wide frequency range of low frequency oscillations (very common in the environment) to electricity. As the excitation frequency changes over a wide range, such a generator will operate inefficiently: as the time-varying ambient oscillation frequency moves away from the resonator's own frequency, the amplitude of the resonator oscillations will decrease to such an extent that it no longer generates electricity.
Išradimo esmėThe essence of the invention
Išradimo tikslas - vibracinio pjezoelektrinio generatoriaus gaminamos elektros energijos bei darbinio dažnių diapazono padidinimas, generatorių žadinant plačiame dažnių ruože kintančiu žemadažniu periodiniu arba atsitiktiniu signalu.The object of the present invention is to increase the electrical power and the operating frequency range of a vibrating piezoelectric generator by excitation of the generator in a wide frequency range by alternating low frequency periodic or random signal.
Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezoelektriniame generatoriuje žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją, susidedančiame iš korpuse įtvirtinto gembės tipo rezonatoriaus su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale ir pjezoelektrinio gembės tipo keitiklio su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale, j konstrukciją sumontuotas ne mažiau vienas papildomas rezonatorius, kurio savasis dažnis tenkina sąlygą fk = n x f(k-i), kur n - sveikasis skaičius, f - rezonatoriaus savasis dažnis (Hz), k - rezonatoriaus numeris (2 < k < j), j - suminis rezonatorių skaičius).The stated objective is achieved by the fact that in the piezoelectric generator for the conversion of low frequency oscillations to electricity consisting of a housing mounted beam type resonator with a concentrated mass mounted on the end of the beam and a piezoelectric beam type converter with a concentrated mass mounted on the end eigenfrequency satisfies the condition f k = nxf (ki), where n - integer, f - resonator eigenfrequency (Hz), k - resonator number (2 <k <j), j - total number of resonators).
Trumpas brėžinio aprašymasBrief description of the drawing
Išradimas paaiškintas figūroje.The invention is explained in the figure.
fig. pavaizduota pjezoelektrinio generatoriaus žemadažnių virpesių konvertavimui j elektros energiją principinė schema.FIG. illustrates the principle diagram of the conversion of the low frequency oscillations of a piezoelectric generator to electricity.
Pjezoelektrinis generatorius žemadažnių virpesių konvertavimui j elektros energiją susideda iš korpuse 1 įtvirtintų dviejų gembės tipo aukštadažnių pjezoelektrinių keitiklių 2, 3 su koncentruotomis masėmis 4, 5 pritvirtintomis gale, susidedančių iš stačiakampės formos pagrindo 6, 7, kuris padengtas pjezoelektriniais sluoksniais 8, 9 su elektrodais 10, 11, 12, 13 bei dviejų gembės tipo rezonatorių 14, 15, sumontuotų tarp keitiklių 2, 3 ir susidedančių iš gembių 16, 17 su gale pritvirtintomis koncentruotomis masėmis 18,19.The piezoelectric generator for converting the low-frequency oscillations to electricity consists of two clamp-type HF-type piezoelectric transducers 2, 3 with concentrated masses 4, 5 attached at the end, consisting of a rectangular base 6, 7 covered with piezoelectric layers 8, , 11, 12, 13 and two bracket-type resonators 14, 15 mounted between transducers 2, 3 and consisting of brackets 16, 17 with concentric masses 18,19 attached at the rear.
Išradimo realizavimasImplementation of the invention
Prietaisas veikia taip.The device works as follows.
Veikiami kintančio dažnio periodinio arba atsitiktinio žemadažnio mechaninio žadinimo signalo, rezonatoriai 14, 15 pradeda virpėti, o gembių 16, 17 gale pritvirtintos koncentruotos masės 18, 19 atskirai arba drauge (priklausomai nuo žadinimo dažnio) smūgiuoja į pjezoelektrinių keitiklių 2, 3 gale pritvirtintas koncentruotas mases 4, 5, tokiu būdu deformuodamos keitiklius ir priversdamos juos virpėti aukštu dažniu. Deformuojamuose keitiklių 2, 3 pjezoelektriniuose sluoksniuose 8, 9 generuojąs! elektrinis krūvis, kuris kaupiasi ant elektrodų 10, 11 12, 13 ir gali būti perduodamas į prie generatoriaus jungiamą išorinę elektros grandinę.Exposed to a variable frequency periodic or random low frequency mechanical excitation signal, the resonators 14, 15 begin to oscillate, and the concentrated masses 18, 19 at the ends of the brackets 16, 17 strike individually or together (depending on the excitation frequency) on the concentrated masses at piezoelectric transducers 2, 3. 4, 5 thereby deforming the transducers and causing them to oscillate at high frequency. In the deformable piezoelectric layers 8, 9 of the transducers 2, 3 generates! the electrical charge that accumulates on the electrodes 10, 11 12, 13 and can be transmitted to an external electrical circuit connected to the generator.
Pramoninis pritaikomumasIndustrial applicability
Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma su racionaliai parinktais žemadažnių rezonatorių savaisiais dažniais, leidžia efektyviai išnaudoti suminį rezonatorių smūginį poveikį į pjezoelektrinius keitiklius, dėka ko yra galimas vibracinio pjezoelektrinio generatoriaus gaminamos elektros energijos padidinimas bei darbinio dažnių diapazono praplėtimas, generatorių žadinant plačiame dažnių ruože kintančiu žemadažniu periodiniu arba atsitiktiniu signalu.Compared to the prototype, a new set of structural elements with rationally selected low frequency resonator eigenfrequencies enables efficient utilization of the total resonator impact on the piezoelectric transducers, which allows for an increase in the power generated by the oscillating piezoelectric generator and extension of the operating frequency a low frequency periodic or random signal.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2015006A LT6330B (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Piezoelectric generator converting low frequency vibration into electrical energy. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LT2015006A LT6330B (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Piezoelectric generator converting low frequency vibration into electrical energy. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
LT2015006A LT2015006A (en) | 2016-08-10 |
LT6330B true LT6330B (en) | 2016-11-10 |
Family
ID=56564895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
LT2015006A LT6330B (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Piezoelectric generator converting low frequency vibration into electrical energy. |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
LT (1) | LT6330B (en) |
Citations (2)
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 |
US20110074162A1 (en) | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Francesco Cottone | Energy harvester apparatus having improved efficiency |
-
2015
- 2015-01-29 LT LT2015006A patent/LT6330B/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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 |
US20110074162A1 (en) | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Francesco Cottone | Energy harvester apparatus having improved efficiency |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LT2015006A (en) | 2016-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4048203B2 (en) | Piezoelectric generator | |
JP2009509495A (en) | Energy harvesting using frequency rectification | |
JP2011152004A (en) | Power generation unit and power generation devic | |
WO2016020481A1 (en) | Energy harvester | |
KR100691796B1 (en) | Vibration generator using permanent magnet and piezoelectric ceramics and generating method using thereof | |
JP5760561B2 (en) | Piezoelectric power generator and electronic device including the piezoelectric power generator | |
KR101417848B1 (en) | Vibration energy harvesting device having drum head structure | |
KR20180066787A (en) | Vibration Energy Harvesting Device based on Stochastic Resonance and Vibration Energy Harvesting System using the same | |
KR101053487B1 (en) | Vibration frequency converter, energy collector and vibration method using vibration frequency converter | |
JP2015149632A (en) | Piezoelectric oscillation unit and piezoelectric speaker | |
LT6330B (en) | Piezoelectric generator converting low frequency vibration into electrical energy. | |
Halim et al. | Impact based frequency increased piezoelectric vibration energy harvester for human motion related environments | |
JP2006254586A (en) | Piezoelectric power plant | |
KR101930633B1 (en) | Generator using sound pressure | |
KR101652815B1 (en) | Energy harvester using cantilever | |
JP6309698B1 (en) | Power generation device and power generation element | |
RU220239U1 (en) | Piezoelectric generator with bimorph beam type transducer | |
Suresh et al. | A lumped electromechanical model for output power from partially covered piezoelectric energy harvester | |
RU195757U1 (en) | Piezoelectric beam generator | |
KR20180111719A (en) | Vibration Energy Harvesting Device based on Stochastic Resonance and Vibration Energy Harvesting System using the same | |
Gunn et al. | Energy harvesting from torsional vibrations using a nonlinear oscillator | |
Hashimoto et al. | Evaluation of impact mode-based piezoelectric power generator | |
LT6329B (en) | Piezoelectric generator of high frequency vibrations for converting into electricity | |
Kulkarni et al. | A torsion based shear mode piezoelectric energy harvester for wireless sensor modules | |
JP2004222414A (en) | Piezoelectric power generating method and power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB1A | Patent application published |
Effective date: 20160810 |
|
FG9A | Patent granted |
Effective date: 20161110 |
|
MM9A | Lapsed patents |
Effective date: 20180129 |