一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器的製造方法
2023-05-06 16:52:31 1
一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及新能源發電技術和測量、測試【技術領域】，具體涉及一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，包括底座、殼體、壓電懸臂梁和收集電路板，殼體固定設置在底座上，殼體為矩形鏤空殼體，矩形鏤空殼體一側開設有夾縫開口，夾縫開口兩側各向外延伸有一定位片，壓電懸臂梁包括一鋁合金基板以及設置在鋁合金基板兩側的壓電單元，鋁合金基板一端夾設在夾縫開口及兩定位片內並與兩定位片固定連接，鋁合金基板自由端兩側固定連接兩質量塊，鋁合金基板的自由端及其連接的兩質量塊位於底座的旋轉軸上，收集電路板固定在殼體的一側壁外表面。本發明能最大程度的減小質心在轉動過程中的離心力，減小因大離心力引起的懸臂梁剛度增強，振動幅度減小的問題。
【專利說明】一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器
【技術領域】
[0001] 本發明涉及新能源發電技術和測量、測試【技術領域】，具體涉及一種旋轉式壓電懸 臂梁俘能器，可用於高速旋轉運動中的能量回收。
【背景技術】
[0002] 旋轉運動是一種非常常見的機械運動形式。在許多應用中，旋轉系統的工作狀態 監測顯得尤為重要。在工作狀態監測過程中，很關鍵的一個問題在於獲取被檢測系統的運 行信息來判斷該系統的工作狀態，因此信息間的傳輸變得至關重要。實際應用中通常採用 無線通信的方式進行信息傳輸。在這些應用中，一般需要非充電電池來對監測系統進行供 電。由於該電池有限的使用壽命，使用者在使用過程中就不可避免地需要一次次更換這些 電池，顯得十分不便。因此，就需要一種能夠從周圍環境獲取所需能量的方法。旋轉運動自 身包含有大量的機械能，若能將機械能轉化為電能則可滿足這個需要。目前，從機械能到電 能的轉換途徑有多種多樣，包括靜電式、電磁式和壓電式俘能器。這其中，將壓電式俘能器 受到了越來越多的關注。然而，針對旋轉運動中的壓電俘能問題，由於旋轉運動產生的離心 力不利於壓電俘能輸出，尚未有較好的結構來解決離心力引起的問題。
【發明內容】
[0003] 解決上述技術問題，本發明提供了一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，以解決旋轉面 垂直於地面的旋轉運動中機械能通過壓電效應轉換成電能的問題，為旋轉運動的監測系統 提供所需的能量。本發明的旋轉式壓電懸臂梁俘能器可適用的旋轉運動如旋轉中的汽車輪 胎，轉動的葉輪等。
[0004] 為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是，一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器， 包括底座、殼體、壓電懸臂梁和收集電路板，所述殼體固定設置在底座上，所述殼體為矩形 鏤空殼體，所述矩形鏤空殼體一側開設有夾縫開口，夾縫開口兩側各向外延伸有一定位片， 所述壓電懸臂梁包括一鋁合金基板以及設置在鋁合金基板兩側的壓電單元，所述鋁合金基 板一端夾設在夾縫開口及兩定位片內並與兩定位片固定連接，實現壓電懸臂梁與殼體的固 定，鋁合金基板自由端兩側固定連接兩質量塊，鋁合金基板的自由端及其連接的兩質量塊 位於底座的旋轉軸上，實現整個壓電懸臂梁可動部分的質心位於旋轉軸上，所述收集電路 板固定在殼體的一側壁外表面，並通過兩獨立導線與壓電單元兩端電性連接。
[0005] 進一步的，兩定位片以及鋁合金基板上相對設有螺孔，通過螺栓穿過螺孔並與螺 母固定連接。
[0006] 進一步的，所述鋁合金基板和壓電單元之間通過絕緣粘合層粘合而成。壓電元件 與鋁合金基板之間用絕緣粘合層隔絕，防止電荷洩漏。
[0007] 進一步的，所述矩形鏤空殼體短邊兩側底部分別延伸出安裝板，每一所述安裝板 上設有兩安裝孔，通過螺釘穿過該安裝孔與底座固定，實現安裝板與底座的固定連接。
[0008] 進一步的，所述矩形鏤空殼體的長邊兩側中間位置的底部分別向外延伸出安裝 臺，每一所述安裝臺上設有一安裝孔，通過螺釘穿過該安裝孔與底座固定，實現安裝臺與底 座的固定連接。
[0009] 更進一步的，所述安裝臺與矩形鏤空殼體的長邊兩側中間位置的頂部還設有直角 連接板。
[0010] 本發明通過採用上述技術方案，與現有技術相比，具有如下優點：
[0011] 1、本發明的旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其壓電懸臂梁的可動部分的質心位於旋轉 軸上，最大程度的減小質心在轉動過程中的離心力，減小因大離心力引起的懸臂梁剛度增 強，振動幅度減小的問題。
[0012] 2、本發明的旋轉式壓電懸臂梁俘能器使得離心力的方向基本沿著懸臂梁平面的 法向方向，而不是現有技術中的徑向方向，令離心力和重力的合力成為一個周期性的方向 交替變換的力，該合力作用在懸臂梁平面的法向方向，使得懸臂梁周期性振動；
[0013] 3、本發明的旋轉式壓電懸臂梁俘能器通過殼體的阻擋作用，限制質量塊的最大離 心距離，從而限制質量塊的最大離心力，使其小於質量塊所受重力，避免質量塊在轉動過 程中由於離心力作用與其中的殼體某部位一直接觸，無振動產生；限制距離d需滿足公式
【權利要求】
1. 一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其特徵在於：包括底座、殼體、壓電懸臂梁和收集電 路板，所述殼體固定設置在底座上，所述殼體為矩形鏤空殼體，所述矩形鏤空殼體一側開設 有夾縫開口，夾縫開口兩側各向外延伸有一定位片，所述壓電懸臂梁包括一鋁合金基板以 及設置在鋁合金基板兩側的壓電單元，所述鋁合金基板一端夾設在夾縫開口及兩定位片內 並與兩定位片固定連接，實現壓電懸臂梁與殼體的固定，鋁合金基板自由端兩側固定連接 兩質量塊，鋁合金基板的自由端及其連接的兩質量塊位於底座的旋轉軸上，實現整個壓電 懸臂梁可動部分的質心位於旋轉軸上，所述收集電路板固定在殼體的一側壁外表面，並通 過兩獨立導線與壓電單元兩端電性連接。
2. 根據權利要求1所述的一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其特徵在於：兩定位片以及 鋁合金基板上相對設有螺孔，通過螺栓穿過螺孔並與螺母固定連接。
3. 根據權利要求1所述的一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其特徵在於：所述鋁合金基 板和壓電單元之間通過絕緣粘合層粘合而成。
4. 根據權利要求1所述的一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其特徵在於：所述矩形鏤空 殼體短邊兩側底部分別延伸出安裝板，每一所述安裝板上設有兩安裝孔，通過螺釘穿過該 安裝孔與底座固定，實現安裝板與底座的固定連接。
5. 根據權利要求1所述的一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其特徵在於：所述矩形鏤空 殼體的長邊兩側中間位置的底部分別向外延伸出安裝臺，每一所述安裝臺上設有一安裝 孔，通過螺釘穿過該安裝孔與底座固定，實現安裝臺與底座的固定連接。
6. 根據權利要求5所述的一種旋轉式壓電懸臂梁俘能器，其特徵在於：所述安裝臺與 矩形鏤空殼體的長邊兩側中間位置的頂部還設有直角連接板。
【文檔編號】H02N2/18GK104393787SQ201410630793
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】關明傑, 廖維新, 李營泰 申請人:廈門大學