LT6963B - Piezoelectric generator excited by accelerated magnets - Google Patents

Piezoelectric generator excited by accelerated magnets Download PDF

Info

Publication number
LT6963B
LT6963B LT2021506A LT2021506A LT6963B LT 6963 B LT6963 B LT 6963B LT 2021506 A LT2021506 A LT 2021506A LT 2021506 A LT2021506 A LT 2021506A LT 6963 B LT6963 B LT 6963B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
magnets
array
driving
converter
generator
Prior art date
Application number
LT2021506A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2021506A (en
Inventor
Arūnas KLEIVA
KLEIVA Arūnas
Rolanas DAUKŠEVIČIUS
DAUKŠEVIČIUS Rolanas
Original Assignee
Kauno technologijos universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kauno technologijos universitetas filed Critical Kauno technologijos universitetas
Priority to LT2021506A priority Critical patent/LT6963B/en
Publication of LT2021506A publication Critical patent/LT2021506A/en
Publication of LT6963B publication Critical patent/LT6963B/en

Links

Landscapes

  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

The invention relates to micro-power generators using a piezoelectric effect. It is a piezoelectric vibration energy harvester, having an increased harvesting efficiency and stability under low frequency (<10 Hz) oscillations. The generator comprises a housing (1), a cantilever-type piezoelectric transducer (2) with a magnetic mass (3), and a special system of accelerated magnets. The accelerating magnets (13), under external vibrations and inertial forces, move in special beds (12) of the housing (1), and via magnetic interaction accelerate the driving magnets (9) in a non-contact manner. The array (9) comprises at least 2 magnets (10) separated by nonferromagnetic gaskets (11). Due to the accelerating magnets, the array (9) slides at nearly constant speed, interacts with the magnetic mass (3), deforms the transducer (2) thereby initiating its free high-frequency oscillations. The generator is applicable and efficient under low-frequency excitations such as biomechanical oscillations, e.g. generated by limbs of an actively moving person.

Description

IŠRADIMO SRITISFIELD OF THE INVENTION

Išradimas priskiriamas elektros energijos generavimo įrenginiams, naudojantiems tiesioginį pjezoelektrinj efektą. Konkrečiau, tai (greitintais magnetais žadinamas pjezoelektrinis generatorius, efektyviai konvertuojantis žemadažnius, pavyzdžiui, biomechaninius, virpesius į elektros energiją.The invention is attributed to electric power generation devices using the direct piezoelectric effect. More specifically, it is a piezoelectric generator excited by accelerated magnets, which efficiently converts low-frequency, for example, biomechanical vibrations into electrical energy.

TECHNIKOS LYGISSTATE OF THE ART

Šioje technikos srityje yra žinoma įvairių įrenginių, kuriuose elektros energija generuojama pjezoelektrinj keitiklį žadinant mechaniniais virpesiais.Various devices are known in this technical field, in which electricity is generated by exciting a piezoelectric transducer with mechanical vibrations.

JAV patentinėje paraiškoje US2011/0074162A1 ir patente US8350394B2 (prioriteto data 2009-09-30) aprašytas pjezoelektrinis generatorius, susidedantis iš dviejų gembinio tipo pjezoelektrinių keitiklių su galuose pritvirtintomis skirtingo dydžio koncentruotomis masėmis, kurie, juos sužadinus mechaniniais virpesiais, smūgiuoja vienas į kitą ir įgyja didelį deformavimo greitį. Tokiu būdu, didesniu greičiu deformuojami keitiklių pjezoelektriniai sluoksniai gamina didesnį elektros energijos kiekį. Tačiau, šiame įrenginyje naudojami vienas į kitą smūgiuojantys pjezoelektriniai keitikliai, kurių nuolatiniai susidūrimai sąlygoja triukšmingą veikimą bei kontaktuojančių medžiagų dėvėjimąsi, todėl toks generatorius nepilnai tenkina ergonominius, patikimumo ir ilgaamžiškumo reikalavimus.US patent application US2011/0074162A1 and patent US8350394B2 (priority date 2009-09-30) describe a piezoelectric generator consisting of two wedge-type piezoelectric transducers with concentrated masses of different sizes attached at the ends, which, when excited by mechanical vibrations, collide with each other and acquire high deformation rate. In this way, the piezoelectric layers of the transducers, which are deformed at a higher speed, produce a higher amount of electricity. However, this device uses piezoelectric transducers hitting each other, the constant collisions of which lead to noisy operation and wear of contacting materials, so such a generator does not fully meet ergonomic, reliability and durability requirements.

Kitoje JAV patentinėje paraiškoje US2012/0267982A1 (prioriteto data 200612-22) aprašytas pjezoelektrinis generatorius, susidedantis iš kelių gembės tipo pjezoelektrinių keitiklių, su jų galuose pritvirtintomis magnetinėmis masėmis bei po jais slankiojančio varančiųjų magnetų masyvo, kur nepertraukiamos magnetinės sąveikos tarp varančiųjų ir keitiklio magnetinių masių dėka periodiškai deformuojamas keitiklis, ir tokiu būdu pjezoelektriniuose sluoksniuose gaminama elektros energija. Šiame įrenginyje naudojamas spyruoklėmis kraštuose įtvirtintas varančiųjų magnetų masyvas deformuoja vieną iš pjezoelektrinių keitiklių nenutrūkstamomis magnetinės sąveikos jėgomis. Todėl keitiklio deformavimas yra dinamiškai suvaržomas magnetinių jėgų, o keitiklių virpesių dažnį tiesiogiai sąlygoja varančiųjų magnetų masyvo judėjimo greitis. Todėl tokio generatoriaus gaminamos elektros energijos kiekis nėra pakankamai stabilus esant kintančioms išorinio vibracinio sužadinimo sąlygoms. Taip pat, esant žemo dažnio sužadinimui nesukeliami intensyvūs aukšto dažnio lenkimo virpesiai. Tokiu atveju dėl pjezoelektrinių sluoksnių pernelyg žemo deformavimo greičio bei mažos amplitudės, šio pjezoelektrinio generatoriaus gaminamos elektros energijos kiekis ženkliai krenta.Another US patent application US2012/0267982A1 (priority date 200612-22) describes a piezoelectric generator consisting of a number of bell-type piezoelectric transducers, with magnetic masses attached at their ends and an array of driving magnets sliding below them, where the magnetic interactions between the driving and transducer magnetic masses are continuous. thanks to which the transducer is periodically deformed, and in this way electricity is produced in the piezoelectric layers. In this device, an array of driving magnets anchored by springs at the edges deforms one of the piezoelectric transducers with continuous magnetic interaction forces. Therefore, the deformation of the converter is dynamically constrained by magnetic forces, and the vibration frequency of the converters is directly determined by the speed of movement of the array of driving magnets. Therefore, the amount of electricity produced by such a generator is not stable enough under changing conditions of external vibration excitation. Also, intense high-frequency bending oscillations are not induced under low-frequency excitation. In this case, due to the excessively low deformation speed and low amplitude of the piezoelectric layers, the amount of electricity produced by this piezoelectric generator drops significantly.

Šiuo išradimu sprendžiami minėtuose analoguose pastebėti trūkumai, ir realizuojamas bekontaktis, stabilizuotas bei aukštesnio efektyvumo mechaninės energijos pjezoelektrinis konvertavimas žemų dažnių diapazone.This invention solves the shortcomings observed in the aforementioned analogues, and realizes non-contact, stabilized and higher efficiency piezoelectric conversion of mechanical energy in the low frequency range.

IŠRADIMO ESMĖESSENCE OF THE INVENTION

Pjezoelektrinis generatorius yra „virpesių energijos surinkimo“ (angį, vibration energy harvesting} įtaisas, kuris dažniausiai efektyviai generuoja elektros energiją, veikiant apie 100 Hz ir didesnio dažnio virpesiams. Šio išradimo tikslas yra padidinti ir stabilizuoti laike pjezoelektrinio generatoriaus gaminamą elektros energijos kiekį, kai generatorių veikia sąlyginai žemo dažnio (<10 Hz) didelės amplitudės virpesiai (pavyzdžiui, biomechaniniai virpesiai žmogaus kūno judesių pavidalu). Tam yra panaudotos specialios bekontaktės magnetinės sąveikos priemonės, stiprinančios ir suvienodinančios pjezoelektrinio keitiklio aukštadažnius lenkimo virpesius. Generatorių veikiant žemadažniais (<10 Hz) didelės amplitudės virpesiais, dėka jame sumontuotų magnetų judėjimo ir sąveikos, pjezoelektriniame keitiklyje yra sužadinami sustiprinti aukštadažniai (>100 Hz) lenkimo virpesiai, deformuojantys pjezoelektrinius sluoksnius ir taip generuojantys elektros energiją.A piezoelectric generator is a "vibration energy harvesting" device, which usually efficiently generates electricity by operating with vibrations of a frequency of about 100 Hz and higher. The purpose of this invention is to increase and stabilize the amount of electricity produced by a piezoelectric generator over time, when the generator relatively low-frequency (<10 Hz) high-amplitude vibrations operate (for example, biomechanical vibrations in the form of human body movements). For this, special non-contact magnetic interaction means are used, which amplify and equalize the high-frequency bending vibrations of the piezoelectric transducer. When generators operate at low frequencies (<10 Hz), large amplitude oscillations, thanks to the movement and interaction of the magnets installed in it, amplified high-frequency (>100 Hz) bending oscillations are excited in the piezoelectric transducer, which deform the piezoelectric layers and thus generate electricity.

Generatoriaus konstrukcija apima korpusą, jame sumontuotą pjezoelektrinį keitiklį, sudarytą iš gembės su magnetine mase, ir specialią (greitinančiųjų ir varančiųjų magnetų sistemą, (greitinantys magnetai, veikiami išorinių žemo dažnio virpesių, juda generatoriaus korpuse bei savo magnetinės sąveikos dėka stumdo varančiųjų magnetų masyvą. Varančiųjų magnetų masyvas yra sudarytas iš bent 2 magnetų, atskirtų vienas nuo kito nemagnetinėmis tarpinėmis, ir šis masyvas, veikiamas (greitinančių magnetų, juda sąlyginai aukštu ir pastoviu greičiu. Šis masyvas, judėdamas slenkamai žemiau pjezoelektrinio keitiklio gembės, tam tikrais laiko momentais savo magnetinėmis jėgomis veikia gembės magnetinę masę, deformuoja gembę ir, atitinkamai, generuoja aukštadažnius sustiprintus pjezoelektrinio keitiklio virpesius. Minėti aukštadažniai virpesiai generuojami efektyviai tada, kai keitiklio deformavimo procesas tenkina dvi sąlygas:The construction of the generator includes a housing, a piezoelectric transducer installed in it, consisting of a rod with a magnetic mass, and a special system of (accelerating and driving magnets, (accelerating magnets, under the influence of external low-frequency vibrations, move in the generator body and, thanks to their magnetic interaction, push the array of driving magnets. the magnet array is composed of at least 2 magnets, separated from each other by non-magnetic spacers, and this array, under the influence of (accelerating magnets, moves at a relatively high and constant speed. This array, moving slidingly below the piezoelectric transducer arm, acts at certain moments of time with its magnetic forces the magnetic mass of the rod, deforms the rod and, accordingly, generates high-frequency amplified vibrations of the piezoelectric transducer.

ή = 0.5 7t ir tP = Tt, kur ή - vieno varančiojo magneto sąveikos su keitiklio magnetine mase trukmė, Tt - keitiklio su magnetine mase laisvųjų virpesių periodas, tP - laiko intervalas tarp dviejų gretimų, varančiaisiais magnetais sukeliamų, keitiklio deformavimo momentų.ή = 0.5 7t and t P = Tt, where ή - duration of interaction of one driving magnet with the magnetic mass of the converter, Tt - period of free oscillations of the converter with the magnetic mass, t P - time interval between two adjacent deformation moments of the converter caused by the driving magnets.

TRUMPAS BRĖŽINIŲ APRAŠYMASBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Išradimas paaiškintas brėžiniuose. Pridedamos schemos ir brėžiniai yra išradimo aprašymo sudedamoji dalis ir pateikiami, kaip nuoroda į galimą išradimo įgyvendinimą, bet neturi riboti išradimo apimties.The invention is explained in the drawings. The accompanying diagrams and drawings are an integral part of the description of the invention and are provided by way of reference to the possible implementation of the invention, but are not intended to limit the scope of the invention.

pav. (greitintais magnetais sužadinamo pjezoelektrinio generatoriaus žemadažnių biomechaninių virpesių konvertavimui į elektros energiją principinė schema.Fig. (principle diagram for converting low-frequency biomechanical vibrations of a piezoelectric generator excited by accelerated magnets into electrical energy.

pav. (greitintais magnetais sužadinamo pjezoelektrinio generatoriaus generuojamo tipinio pereinamojo įtampos signalo schematinis vaizdas.Fig. (schematic representation of a typical transient voltage signal generated by a piezoelectric generator excited by accelerated magnets.

DETALUS IŠRADIMO APRAŠYMASDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Įrenginio konstrukcija. Generatoriaus konstrukcija pavaizduota 1 paveiksle. Pjezoelektrinis generatorius susideda iš korpuse 1 įtvirtinto gembės tipo aukštadažnio pjezoelektrinio keitiklio 2, kuris laisvajame gale standžiai sujungtas su magnetine mase 3. Pjezoelektrinis keitiklis 2 susideda iš stačiakampės formos pagrindo 4, kuris padengtas pjezoelektriniu sluoksniu 5 su elektrodais 6, 7. Žemiau magnetinės masės 3, ant ašies 8 pritvirtintas varančiųjų magnetų masyvas 9 su mažiausiai dviem varančiaisiais magnetais 10, kurie yra vienas nuo kito atskirti neferomagnetine tarpine 11. Varančiųjų magnetų 10 masyvo 9 kraštuose, korpuso 1 šoniniuose loveliuose 12 patalpinti (greitinantieji magnetai 13.Device construction. The design of the generator is shown in Figure 1. The piezoelectric generator consists of a bell-type high-frequency piezoelectric transducer 2 fixed in the body 1, which is rigidly connected to the magnetic mass 3 at the free end. The piezoelectric transducer 2 consists of a rectangular base 4, which is covered with a piezoelectric layer 5 with electrodes 6, 7. Below the magnetic mass 3, an array of driving magnets 9 with at least two driving magnets 10, which are separated from each other by a non-ferromagnetic spacer 11, is attached to the axis 8. On the edges 9 of the array of driving magnets 10, the side beds 12 of the body 1 are placed (accelerating magnets 13.

Įrenginio veikimas. Vertikalių (ar dalinai vertikalių) žemadažnių (<10 Hz) didelės amplitudės virpesių sukeltos inercijos jėgos veikia (greitinančiuosius magnetus 13, kurie pradeda pakaitomis vertikaliai slankioti korpuso 1 loveliuose 12. Dėl magnetinės sąveikos, judantys (greitinantieji magnetai 13 horizontaliai stumdo varančiųjų magnetų masyvą 9 (kuriame varančiųjų magnetų skaičius yra >1). Pirmajam varančiajam magnetui 10 praslenkant pro pjezoelektrinio keitiklio 2 magnetinę masę 3, magnetinės sąveikos sukeltos lenkimo jėgos deformuoja pjezoelektrinį keitiklį 2 iki pirmosios kraštinės padėties I. Pirmasis varantysis magnetas 10 slenka toliau ir tolsta nuo magnetinės masės 3. Kai keitiklio 2 nebeveikia pirmojo varančiojo magneto 10 magnetinės jėgos, jo deformavimosi tolimesnis procesas vyksta laisvųjų virpesių režime iki kol pasiekiama antroji kraštinė padėtis II. Šioje padėtyje II keitiklį 2 pradeda deformuoti antrasis varantysis magnetas 10, ir deformuoja iki tol, kol keitiklis 2 pasiekia kitą kraštinę padėtį III. Antrajam varančiajam magnetui nutolus nuo magnetinės masės 3, pjezoelektrinis keitiklis 2 toliau periodiškai deformuojasi pats, aukštadažnių didelės amplitudės laisvųjų virpesių režime (1/Tt >100 Hz). Tokiu būdu, deformuojamo keitiklio 2 pjezoelektriniame sluoksnyje 5 sukuriami elektros krūviai, kurie kaupiasi ant elektrodųDevice operation. Inertia forces caused by vertical (or partially vertical) low-frequency (<10 Hz) high-amplitude oscillations act on (accelerating magnets 13, which begin to slide alternately vertically in the beds 12 of the housing 1. Due to magnetic interaction, the moving (accelerating magnets 13 horizontally push the array of driving magnets 9 ( in which the number of driving magnets is >1).As the first driving magnet 10 moves past the magnetic mass 3 of the piezoelectric transducer 2, the bending forces caused by the magnetic interaction deform the piezoelectric transducer 2 to the first extreme position I. The first driving magnet 10 moves further away from the magnetic mass 3. When the transducer 2 is no longer affected by the magnetic force of the first driving magnet 10, its further deformation process takes place in the mode of free oscillations until the second extreme position II is reached. In this position II, the transducer 2 begins to be deformed by the second driving magnet 10, and it deforms until the transducer 2 reaches the other extreme position III. When the second driving magnet moves away from the magnetic mass 3, the piezoelectric transducer 2 continues to periodically deform itself, in the mode of high-frequency high-amplitude free oscillations (1/Tt >100 Hz). In this way, electric charges are created in the piezoelectric layer 5 of the deformable transducer 2, which accumulate on the electrodes

6, 7, iš kurių perduodami į prie generatoriaus jungiamą išorinę elektros grandinę.6, 7, from which they are transmitted to the external electrical circuit connected to the generator.

Pjezoelektrinio generatoriaus vieno ciklo (kuriame įvyksta varančiųjų magnetų 10 masyvo 9 vienkartinis prastūmimas pro pjezoelektrinio keitiklio 2 magnetinę masę 3) eigoje sugeneruojamas periodinis įtampos signalas, proporcingas pjezoelektrinių sluoksnių 5 deformavimo greičiui. Šis signalas yra sudarytas iš dviejų vibracinių etapų, pavaizduotų 2 paveiksle:During one cycle of the piezoelectric generator (in which the drive magnets 10 array 9 is pushed once through the magnetic mass 3 of the piezoelectric transducer 2), a periodic voltage signal proportional to the deformation rate of the piezoelectric layers 5 is generated. This signal is composed of two vibrational stages, shown in Figure 2:

1) priverstinių virpesių etapo, kai pjezoelektrinį keitiklį 2 veikia magnetinės sąveikos sukeltos lenkimo jėgos (pavaizduotas storesne kreivės linija), ir1) the stage of forced oscillations, when the piezoelectric transducer 2 is subjected to the bending forces caused by the magnetic interaction (shown by the thicker curved line), and

2) laisvųjų virpesių etapo, kai keitiklis 2 paleidžiamas laisvai virpėti dažniu 1/Tt >100 Hz (pavaizduotas plonesne kreivės linija).2) free-oscillation stage, when converter 2 is allowed to oscillate freely with a frequency of 1/Tt >100 Hz (shown by a thinner curve line).

Laiko momentai O ir II nurodo pirmojo ir paskesnio varančiųjų magnetų 10 sukelto priverstinių virpesių etapo pradžios momentus, atitinkamai. Laiko momentai I ir III nurodo priverstinių virpesių etapų pabaigą ir atitinkamas maksimalias įtampos amplitudes.The time instants O and II indicate the starting instants of the first and subsequent stages of forced oscillations caused by the driving magnets 10, respectively. Time instants I and III indicate the end of the phases of forced oscillations and the corresponding maximum voltage amplitudes.

Generatoriaus veikimą charakterizuojančios generuojamo įtampos signalo trukmės yra šios:The durations of the generated voltage signal characterizing the operation of the generator are as follows:

ή - varančiojo magneto 10 sąveikos su pjezoelektrinio keitiklio 2 magnetine mase 3, kai varantysis magnetas 10 deformuoja keitiklį ir generuojamas įtampos signalas, trukmė, tP - laiko intervalas tarp dviejų gretimų, varančiųjų magnetų 10 masyvo sukeliamų, keitiklio 2 deformavimo ir įtampos generavimo momentų - šį laiko intervalą apsprendžia neferomag n etinės tarpinės 11 plotis.η - the duration of the interaction of the driving magnet 10 with the magnetic mass 3 of the piezoelectric transducer 2, when the driving magnet 10 deforms the transducer and a voltage signal is generated, t P - the time interval between two adjacent moments of deformation and voltage generation of the transducer 2 caused by the array of driving magnets 10 - this time interval is determined by the width of the non-ferromagnetic gap 11.

Pramoninis taikymas. Ši konstrukcinių elementų visuma, su tinkamai parinktais magnetiniais, neferomagnetiniais ir pjezoelektriniais elementais - leidžia žemo dažnio (<10 Hz) didelės amplitudės virpesių (pavyzdžiui, biomechaninių svyravimų, tokių kaip žmogaus kūno judesiai) energiją efektyviai paversti į elektros energiją. Išorinių žemo dažnio virpesių poveikis, per įgreitinančiuosius magnetus 13, suteikia varančiųjų magnetų 10 masyvui 9 sąlyginai aukštą ir pastovų judėjimo greitį. Šis greitis mažai priklauso (kinta gana neženkliai), kai išorinio (biomechaninio) sužadinimo sąlygos yra kintančios. Šiuo būdu suintensyvinami ir stabilizuojami pjezoelektrinio keitiklio 2 aukštadažniai lenkimo virpesiai, bei išgaunamas didesnis ir vienodesnis generatoriaus gaminamos elektros energijos kiekis realiomis eksploatacinėmis sąlygomis.Industrial application. This set of structural elements, with properly selected magnetic, non-ferromagnetic and piezoelectric elements, allows the energy of low-frequency (<10 Hz) high-amplitude oscillations (for example, biomechanical oscillations such as human body movements) to be efficiently converted into electrical energy. The effect of external low-frequency vibrations, through the accelerating magnets 13, gives the array 9 of the driving magnets 10 a relatively high and constant speed of movement. This speed depends little (changes rather insignificantly) when the conditions of external (biomechanical) excitation are variable. In this way, the high-frequency bending vibrations of the piezoelectric transducer 2 are intensified and stabilized, and a larger and more uniform amount of electricity produced by the generator is obtained in real operating conditions.

Pavyzdžiui, toks generatorius gali būti efektyviai naudojamas, pritvirtinus jį ant žmogaus galūnių, kurių mostų amplitudė ir dažnis nuolat kinta laike, priklausomai nuo žmogaus judėjimo intensyvumo lygio.For example, such a generator can be effectively used by attaching it to a person's limbs, the amplitude and frequency of which are constantly changing in time, depending on the level of intensity of the person's movement.

Taip pat, generatorius be apribojimų gali būti efektyviai naudojamas ir įvairiais kitais taikymo atvejais, kai veikia sąlyginai žemo dažnio (<10 Hz) didelės amplitudės virpesiai, kurie ženkliai mažesni už pjezoelektrinio keitiklio 2 laisvųjų virpesių dažnį.Also, the generator without limitations can be effectively used in various other applications where relatively low-frequency (<10 Hz) high-amplitude oscillations, which are significantly lower than the free-oscillation frequency of the piezoelectric transducer 2, operate.

Claims (2)

Pjezoelektrinis generatorius, skirtas konvertuoti žemadažnius mechaninius virpesius į elektros energiją, apimantis mažiausiai - korpusą (1), - korpuse (1) įtvirtintą gembės tipo aukštadažnį pjezoelektrinį keitiklį (2), su jo gale pritvirtinta magnetine mase (3), b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad papildomai apima: - įgreitinančiuosius magnetus (13), galinčius judėti generatoriaus korpuso (1) loveliuose (12) iš inercijos, kai generatorių veikia išorinės aplinkos mechaniniai virpesiai, - korpuse (1) įrengtą varančiųjų magnetų (10) masyvą (9), apimantį daugiau nei vieną varantįjį magnetą (10), kur masyvas (9) įrengtas taip, kad: - įgreitinantieji magnetai (13), judėdami loveliuose (12), bekontakčiu būdu suteikia varančiųjų magnetų (10) masyvui (9) sąlyginai aukštą ir pastovų judėjimo greitį, - masyvo (9) magnetai (10) suformuoti taip, kad judančio masyvo (9) vienas varantysis magnetas (10), sąveikaudamas su magnetine mase (3), deformuoja keitiklį (2), taip sukeldamas jo laisvuosius virpesius, o paskesnis varantysis magnetas (10) papildomai sustiprina keitiklio (2) laisvuosius virpesius.Piezoelectric generator for converting low-frequency mechanical vibrations into electrical energy, comprising at least - a body (1), - a bell-type high-frequency piezoelectric transducer (2) fixed in the body (1), with a magnetic mass (3) attached to its end, differing in that additionally includes: - accelerating magnets (13) capable of moving in the cradles (12) of the generator body (1) from inertia when the generator is affected by mechanical vibrations of the external environment, - an array of driving magnets (10) installed in the body (1) comprising more than one driving magnet (10), where the array (9) is arranged in such a way that: - the accelerating magnets (13), while moving in the beds (12), provide a relatively high and constant speed of movement to the array (9) of the driving magnets (10) in a non-contact manner, - the magnets (10) of the array (9) are shaped so that one driving magnet (10) of the moving array (9), interacting with the magnetic mass (3), deforms the converter (2), thus causing its free vibrations esius, and the subsequent driving magnet (10) additionally strengthens the free oscillations of the converter (2). Generatorius pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s , tuo kad - varančiųjų magnetų (10) judėjimo greitis konstruktyviai parinktas toks, kad judančio varančiojo magneto (10) sąveikos su keitiklio (2) magnetine mase (3) trukmė ti yra lygi arba artima keitiklio (2) laisvųjų virpesių periodo Tt pusei, o - varančiųjų magnetų (10) masyvo (9) konstrukcijoje sumontuoti ne mažiau nei du varantieji magnetai (10), kurie atskirti neferomagnetinėmis tarpinėmis (11), kurių plotis užtikrina keitiklio (2) virpesių stiprinimą, papildomai sužadinus jį paskesniu varančiuoju magnetu (10), kur laiko intervalas tp tarp gretimais varančiaisiais magnetais (10) sukeliamų keitiklio (2) deformavimo įvykių yra lygus arba artimas keitiklio (2) laisvųjų virpesių periodui Tt. The generator according to point 1, differing in that - the speed of movement of the driving magnets (10) is constructively selected such that the duration ti of the interaction of the moving driving magnet (10) with the magnetic mass (3) of the converter (2) is equal to or close to the free time of the converter (2) for the half of the oscillation period Tt, and - in the structure of the array (9) of the driving magnets (10), no less than two driving magnets (10) are installed, which are separated by non-ferromagnetic spacers (11), the width of which ensures the amplification of the vibrations of the converter (2), after it is additionally excited by a subsequent by the driving magnet (10), where the time interval tp between the deformation events of the converter (2) caused by the adjacent driving magnets (10) is equal to or close to the period of free oscillations of the converter (2) Tt.
LT2021506A 2021-03-02 2021-03-02 Piezoelectric generator excited by accelerated magnets LT6963B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2021506A LT6963B (en) 2021-03-02 2021-03-02 Piezoelectric generator excited by accelerated magnets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2021506A LT6963B (en) 2021-03-02 2021-03-02 Piezoelectric generator excited by accelerated magnets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2021506A LT2021506A (en) 2022-09-26
LT6963B true LT6963B (en) 2022-12-12

Family

ID=83354802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2021506A LT6963B (en) 2021-03-02 2021-03-02 Piezoelectric generator excited by accelerated magnets

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6963B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
LT2021506A (en) 2022-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8410667B2 (en) Electrical generators for low-frequency and time-varying rocking and rotary motions
US7821183B2 (en) Electrical generators for low-frequency and time-varying rocking and rotary motion
EP2573931B1 (en) Power generation element and power generation apparatus provided with power generation element
US20090322184A1 (en) Energy Harvesting Using Frequency Rectification
US10199558B2 (en) Piezoelectric power generator
WO2004077652A1 (en) Piezoelectric power generator
JP2013187928A (en) Oscillation power generator
EP2693615A1 (en) Vibration-based electric power generator
EP2882092A1 (en) An energy harvester
JP5760561B2 (en) Piezoelectric power generator and electronic device including the piezoelectric power generator
KR101060667B1 (en) Piezoelectric Generator
Rastegar et al. Novel two-stage piezoelectric-based electrical energy generators for low and variable speed rotary machinery
Xing et al. A miniature cylindrical piezoelectric motor with an asymmetric vibrator
LT6963B (en) Piezoelectric generator excited by accelerated magnets
US9705425B2 (en) Piezoelectric linear motor
CN107863903B (en) Array type nonlinear broadband frequency-rising vibration energy collector
KR20110006884A (en) Frequency converter, energy harvester using frequency converter and method for harvesting energy
CN201985736U (en) Acoustic vibration generating device
RU195757U1 (en) Piezoelectric beam generator
Zhu et al. A coupled bistable structure for broadband vibration energy harvesting
CN112886866B (en) Low-frequency pre-tightening type bistable vibration energy collector and manufacturing method thereof
Shabanalinezhad et al. Nonlinear Dynamics of a Softening-Hardening Oscillator for Energy Harvesting in Industrial Applications
CN105048862A (en) Inertial linear ultrasonic motor based on bending vibration of rectangular plate
JP7430468B2 (en) Generator, power generation element, power generation device
RU220239U1 (en) Piezoelectric generator with bimorph beam type transducer

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20220926

FG9A Patent granted

Effective date: 20221212