懸臂梁壓電發電裝置製造方法
2023-06-16 08:24:01 1
懸臂梁壓電發電裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種壓電發電裝置，尤其涉及一種能夠適應範圍較寬的環境振動頻率的懸臂梁壓電發電裝置，屬於壓電【技術領域】，主要特點是所述的N層懸臂梁中的各層懸臂梁呈對稱多向結構，對應多向結構的懸臂梁設置相應的橫板、L型質量塊鈑金、質量塊和壓電片，本實用新型解決了單組多層懸臂梁振動頻率單一，適應環境能力較差的問題，使多組多層懸臂梁具有多個固有頻率，可以適應環境中範圍更寬的振動頻率，可以更加有效的吸收環境中的振動能量，進一步提高了能量利用的有效性。
【專利說明】懸臂梁壓電發電裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種壓電發電裝置，尤其涉及一種能夠適應範圍較寬的環境振動頻率的懸臂梁壓電發電裝置，屬於壓電【技術領域】。
【背景技術】
[0002]懸臂梁作為壓電式能量回收裝置的關鍵結構，其作用是為了產生機械振動，設於懸臂梁上的壓電片能將懸臂梁的細微振動所產生形變的機械能轉換成電能。
[0003]目前，多層壓電發電懸臂梁組件只有一組，所以發電裝置只有一個固有頻率，只有當環境中的振動頻率接近其固有頻率時，才能充分吸收環境中的能量，而當環境中的振動頻率偏離其固有頻率時，無法有效地吸收環境中的振動能量，能量利用效率低，適應環境能力差。
實用新型內容
[0004]為克服目前多層懸臂梁振動組件因只有一組，存在振動頻率單一，適應環境能力較差的問題，不能有效地吸收環境中的振動能量，能量利用效率低的不足，本實用新型提供一種懸臂梁壓電發電裝置，通過本實用新型可以更好的適應環境中的振動頻率，從而提高機械振動能量回收的有效性。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下:一種懸臂梁壓電發電裝置，包括懸空支架，N層懸臂梁，橫板，L型質量塊鈑金，質量塊，壓電片；懸空支架經螺栓固定N層懸臂梁，橫板兩端分別經緊固件連接L型質量塊鈑金，N層懸臂梁的兩端部穿過相應端L型質量塊鈑金的方孔中，質量塊置於橫板上，壓電片對稱設置在懸臂梁上表面，各壓電片的電極面經導線連接儲存電路，其特徵是，所述的N層懸臂梁中的各層懸臂梁呈對稱多向結構，對應多向結構的懸臂梁設置相應的橫板、L型質量塊鈑金、質量塊和壓電片。
[0006]所述多向結構的懸臂梁至少`為水平狀態下的垂直向兩組，各組至少三層數。
[0007]所述懸臂梁為兩組以上時，相鄰懸臂梁的夾角相等且水平設置。
[0008]所述懸臂梁中心部兩側為矩形主體與末端變窄的矩形延伸體的組合。
[0009]所述各向橫板兩端的L型質量塊鈑金自上而下長度依次遞減。
[0010]所述懸臂梁每層厚度0.5mm,質量塊鈑金厚度和質量塊鈑金上的方孔高度均為1mm，懸臂梁矩形延伸體與矩形主體重合邊長度與質量塊鈑金上的方孔長度相同。
[0011]所述懸空支架由若干個橫截面相同的正多邊形構件組成，若干個正多邊形構件通過螺栓連為一體，各正多邊形的厚度等於L型質量塊鈑金上的方孔之間的距離加上懸臂梁的厚度。
[0012]本實用新型將現有的多個多層壓電發電懸臂梁組合在一起，形成多組多層壓電發電懸臂梁結構，克服了現有的單組多層壓電發電懸臂梁組件只有一個固有頻率的不足，所以多組多層懸臂梁組合在一起有多個固有頻率，從而可以拓寬整個壓電發電裝置的諧振頻帶，可以更加有效地吸收環境中的振動能量，本實用新型結構新穎，進一步提高了能量利用 的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0014]圖2為每層懸臂梁結構示意圖；
[0015]圖中，101質量塊，102橫板，103短螺栓，104螺帽，105長L型質量塊鈑金，106中L型質量塊鈑金，107短L型質量塊鈑金，108懸空支架底座，109懸空支架中座，110懸空支架上蓋，111長螺栓，112 L型質量塊鈑金上的方孔，113導線，114壓電片，115導電膠層，116懸臂梁矩形主體，117懸臂梁矩形延伸體，118懸臂梁矩形延伸體與矩形主體的重合邊，119懸臂梁中間的正六邊形孔，120懸臂梁。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明:本實施例結構如圖1所示，圖2為每層懸臂梁結構示意圖。本實用新型包括懸空支架中的懸空支架底座108、懸空支架中座109和懸空支架上蓋110，N層懸臂梁，橫板，L型質量塊鈑金，質量塊101，壓電片114 ；懸空支架經螺栓固定N層懸臂梁，橫板兩端分別經緊固件連接L型質量塊鈑金，N層懸臂梁的兩端部穿過相應端L型質量塊鈑金的方孔中，質量塊置於橫板上，壓電片對稱設置在懸臂梁上表面，各壓電片的電極面經導線連接儲存電路，所述的N層懸臂梁中的各層懸臂梁呈對稱多向結構，對應多向結構的懸臂梁設置相應的橫板102、L型質量塊鈑金、質量塊101和壓電片114。
[0017]本實施例懸臂梁為三組，包括鋼材質橫板102，六個鋁合金材質L型質量塊鈑金105、106和107，三層磷青銅材質懸臂梁120，不鏽鋼材質懸空支架108、109、110和十八個型號為PZT-5A的矩形壓電陶瓷壓電片114，三層懸臂梁120。三層懸臂梁120規格相同且等間距水平平行設置，懸臂梁120水平截面以橫向中心線為對稱軸成軸對稱，橫向中心線一側的懸臂梁為矩形主體116與矩形延伸體117的組合，每層懸臂梁120的厚度為0.5mm,每一組的兩個L型質量塊鈑金105長邊所在的平面相對平行設置並與N層懸臂梁120相垂直，兩個L型質量塊鈑金105長邊所在的平面上相同位置分別等間距水平平行設置N個方孔112，N個方孔112間距與N層懸臂梁120間距相同，N層懸臂梁120兩端的矩形延伸體117對應插入N個方孔112並伸出方孔112兩毫米以上，L型質量塊鈑金105的厚度和L型質量塊鈑金105上方孔112的高度均為1mm，懸臂梁矩形延伸體117與矩形主體116重合邊118的長度與質量塊鈑金105上的方孔117長度相同，懸臂梁矩形延伸體117另一邊的長度大於2.5mm，使懸臂梁120振動彎曲時其矩形延伸體可以在質量塊鈑金105上的方孔112內自由抽動而不脫落。N層懸臂梁120每層橫向中心線處通過懸空支架108、109、110進行卡合支撐，懸空支架108、109、110由中間帶六邊形凸臺的六邊形底座，中間帶六邊形凸臺，底下帶六邊形凹槽的中座以及底下帶六邊形凹槽的上蓋這三個構件組成，底座，中座，上蓋通過長螺栓111連為一體，六邊形中座的厚度與每組中的兩個L型質量塊鈑金105上的N個方孔112之間的距離相等，兩個L型質量塊鈑金105短邊所在的平面通過短螺栓103固定在橫板102上，每層懸臂梁120上設有一對計兩個壓電片114，每一表面上的壓電片114以懸臂梁120的橫向中心線為軸線對稱設置，壓電片114通過導電膠層115固定在懸臂梁120表面，每對壓電片114的極化方向相反，每個壓電片114的電極面通過導線113連接於
能量轉換和儲存電路。
【權利要求】
1.一種懸臂梁壓電發電裝置，包括懸空支架，N層懸臂梁，橫板，L型質量塊鈑金，質量塊，壓電片；懸空支架經螺栓固定N層懸臂梁，橫板兩端分別經緊固件連接L型質量塊鈑金，N層懸臂梁的兩端部穿過相應端L型質量塊鈑金的方孔中，質量塊置於橫板上，壓電片對稱設置在懸臂梁上表面，各壓電片的電極面經導線連接儲存電路，其特徵是，所述的N層懸臂梁中的各層懸臂梁呈對稱多向結構，對應多向結構的懸臂梁設置相應的橫板、L型質量塊鈑金、質量塊和壓電片。
2.根據權利要求1所述的懸臂梁壓電發電裝置，其特徵是，所述多向結構的懸臂梁至少為水平狀態下的垂直向兩組，各組至少三層數。
3.根據權利要求1或2所述的懸臂梁壓電發電裝置，其特徵是，所述懸臂梁為兩組以上時，相鄰懸臂梁的夾角相等且水平設置。
4..根據權利要求1或2所述的懸臂梁壓電發電裝置，其特徵是，所述懸臂梁中心部兩側為矩形主體與末端變窄的矩形延伸體的組合。
5.根據權利要求1所述的懸臂梁壓電發電裝置，其特徵是，所述各向橫板兩端的L型質量塊鈑金自上而下長度依次遞減。
6.根據權利要求1或2所述的懸臂梁壓電發電裝置，其特徵是，所述懸臂梁每層厚度0.5mm，質量塊鈑金厚度和質量塊鈑金上的方孔高度均為1mm，懸臂梁矩形延伸體與矩形主體重合邊長度與質量塊鈑金上的方孔長度相同。
7.根據權利要求1所述的懸臂梁壓電發電裝置，其特徵是，所述懸空支架由若干個橫截面相同的正多邊形構件組成，若干個正多邊形構件通過螺栓連為一體，各正多邊形的厚度等於L型質量塊鈑金上的方孔之間的距離加上懸臂梁的厚度。
【文檔編號】H02N2/18GK203608115SQ201320684553
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月4日 優先權日:2013年11月4日
【發明者】龔俊傑, 李康超, 沈麗佳 申請人:揚州大學