CN203406804U - 基于悬臂梁纵振式压电发电装置 - Google Patents
基于悬臂梁纵振式压电发电装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203406804U CN203406804U CN201320406765.6U CN201320406765U CN203406804U CN 203406804 U CN203406804 U CN 203406804U CN 201320406765 U CN201320406765 U CN 201320406765U CN 203406804 U CN203406804 U CN 203406804U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric vibrator
- weight block
- piezoelectric oscillator
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000010926 waste battery Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于悬臂梁纵振式压电发电装置，属于新能源和发电技术领域。两个带有圆形凸起的圆盘通过螺钉对称安装，中间压接有压电振子，所述压电振子由压电陶瓷和金属片构成，自由端装有重物块，所述重物块与下圆盘之间连有弹簧用以平衡重物块的重力；所述圆盘对称安装后凸起刚好夹住悬臂梁式压电振子靠近重物块的金属片上，对压电振子起到一个支点作用，在重物块上下振动的时候，压电振子在凸起支撑下发生弯曲变形，将机械能转化成电能，从而实现能量回收。本实用新型的优势在于压电振子不会在大振幅下振动因弯曲变形过大而损毁，结构简单，可靠性高；可改变重物块的质量，改变发电装置的固有频率，实现低频、高频下的振动能量回收。
Description
技术领域
本实用新型属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种基于悬臂梁纵振式压电发电装置，用于低电频、高可靠性的纵向振动能量回收。
背景技术
为满足微功率电子产品及微小型远程传感及埋植检测系统的自供电需求、避免大量废弃电池污染环境，基于电磁、静电、热电，电容及压电等原理的微小型发电装置的研究已经成为国内外的前沿热点。各类发电装置都有其自身的优势和适用领域，压电式振动发电装置的优势在于结构简单、易于制作和实现结构上的微小化与集成化等，故适用范围更广，现已逐步用于传感器、健康监测及无线发射系统等领域。
在利用压电材料回收环境能量方面，国内外均有较多专利申请，其中绝大多数都是以振动能量回收为使用目的。众所周知，对于振动式压电发电机，仅当压电振子固有频率与环境振动频率相等时方能达到较高的发电能力和能量转换效率。但因压电振子自身谐振频率通常较高，其中压电悬臂梁的谐振频率达几百赫兹、圆形压电振子的谐振频率高达几千赫兹，而环境振动频率一般为几十赫兹、甚至只有几赫兹，因此直接利用压电振子收集环境振动能量的效果并不明显。为降低压电振子的固有频率，目前采用的方法是在悬臂梁压电振子端部或圆形压电振子中心处安装集中质量块，其弊端是当安装的质量块较大时，即使在非工作状态时压电振子就已经产生较大变形，工作中极易因变形过大而损毁。其原因在于压电陶瓷材料质地很脆、可承受的形变能力及其有限，即使是较长的悬臂梁压电振子其安全变形量也仅为毫米级。在现实生活中，常规的环境振动主要是由各类交通工具运行、人体运动而诱发的，此类兼具低频和大振幅的双重特性，其中汽车、自行车等交通工具的纵向振动幅值有时可达几厘米、甚至几十厘米。可见，现在的便携式振动发电装置难以在实际中获得更广泛的应用。
发明内容
针对现有压电振动发电装置仅能用于在振幅较小、频率较高的环境下的振动能量回收的局限性，本实用新型提供一种高频率，稳定可靠的圆腔内置悬臂梁压电发电装置，用于各类交通工具颠簸及人体运动等常规环境下的低频、大振幅振动能量回收。
本实用新型采用的实施方案是：两个带有圆形凸起的圆盘通过螺钉对称安装，中间压接有压电振子，所述压电振子由压电陶瓷和金属片构成，自由端装有重物块，所述重物块与下圆盘之间连有弹簧用以平衡重物块的重力；所述圆盘对称安装后凸起刚好夹住悬臂梁式压电振子靠近重物块的金属片上，对压电振子起到一个支点作用，在重物块上下振动的时候，压电振子在凸起支撑下发生弯曲变形，将机械能转化成电能，从而实现能量回收。
在自然状态下，压电振子自由端的重物块在重力与弹簧弹力的作用下处于平衡状态，此时压电振子也处于静止状态。当本实用新型受到纵向振动激励时，在空腔里的重物块就会上下振动，通过凸起支撑从而使压电振子也发生弯曲变形。同时圆盘上的弧形槽起到限制压电振子过度弯曲的作用也避免压电振子因变形过大而损毁。
本实用新型的优势及特点在于：①压电振子不会在大振幅下振动因弯曲变形过大而损毁，结构简单，可靠性高；②可改变重物块的质量，改变发电装置的固有频率，实现低频、高频下的振动能量回收。
附图说明
图1是本实用新型一个较佳实施例中发电装置静止状态下的结构剖视图；
图2是图1的去掉上圆盘的俯视图；
图3是本实用新型一个较佳实例中圆弧尖项和圆弧腔的局部放大图；
图4是本实用新型在纵向振动状态下的较佳的实施例的剖视图。
具体实施方式
本实用新型采用的实施方案是：两个带有圆弧形凹陷的圆盘3通过螺钉对 称安装，中间压接有压电振子，所述压电振子由压电陶瓷1和金属片2构成，自由端装有重物块，所述重物块4与下圆盘之间连有弹簧8用以平衡重物块的重力；所述圆盘对称安装后凸起7刚好夹住悬臂梁式压电振子靠近重物块的金属片上，对压电振子起到一个支点作用，在重物块4上下振动的时候，压电振子在凸起7支撑下发生弯曲变形，将机械能转化成电能，从而实现能量回收。
在自然状态下，压电振子自由端的重物块在重力与弹簧弹力的作用下处于平衡状态，此时压电振子也处于静止状态。当本实用新型受到纵向振动激励时，在空腔6里的重物块4就会上下振动，通过凸起7支撑从而使压电振子也发生弯曲变形。同时圆盘3上的弧形槽5也可以限制压电振子的过弯曲避免压电振子因变形过大而损毁。
Claims (1)
1.一种基于悬臂梁纵振式压电发电装置，其特征在于：两个带有圆形凸起的圆盘通过螺钉对称安装，中间压接有压电振子，所述压电振子由压电陶瓷和金属片构成，自由端装有重物块，所述重物块与下圆盘之间连有弹簧用以平衡重物块的重力；所述圆盘对称安装后凸起刚好夹住悬臂梁式压电振子靠近重物块的金属片上，对压电振子起到一个支点作用，在重物块上下振动的时候，压电振子在凸起支撑下发生弯曲变形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320406765.6U CN203406804U (zh) | 2013-06-30 | 2013-06-30 | 基于悬臂梁纵振式压电发电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320406765.6U CN203406804U (zh) | 2013-06-30 | 2013-06-30 | 基于悬臂梁纵振式压电发电装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203406804U true CN203406804U (zh) | 2014-01-22 |
Family
ID=49942724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320406765.6U Expired - Fee Related CN203406804U (zh) | 2013-06-30 | 2013-06-30 | 基于悬臂梁纵振式压电发电装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203406804U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105680724A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-06-15 | 苏州科技学院 | 一种模块化的地埋式压电发电装置 |
| CN105743389A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-06 | 苏州科技学院 | 等应力悬臂杠杆中压式压电发电组件 |
| CN108776280A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于自参数动力吸振器的压电能收集器测试装置 |
| CN111082699A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-28 | 合肥工业大学 | 一种非正弦周期谐振的压电振子 |
| CN112117932A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-22 | 广州大学 | 一种发电装置以及应用其的健康监测设备 |
| CN120237981A (zh) * | 2025-05-30 | 2025-07-01 | 陕西恒盛混凝土有限公司 | 一种道路压电供能装置 |
-
2013
- 2013-06-30 CN CN201320406765.6U patent/CN203406804U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105680724A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-06-15 | 苏州科技学院 | 一种模块化的地埋式压电发电装置 |
| CN105743389A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-06 | 苏州科技学院 | 等应力悬臂杠杆中压式压电发电组件 |
| CN105680724B (zh) * | 2016-04-25 | 2017-06-20 | 苏州科技大学 | 一种模块化的地埋式压电发电装置 |
| CN108776280A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于自参数动力吸振器的压电能收集器测试装置 |
| CN111082699A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-28 | 合肥工业大学 | 一种非正弦周期谐振的压电振子 |
| CN112117932A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-22 | 广州大学 | 一种发电装置以及应用其的健康监测设备 |
| CN120237981A (zh) * | 2025-05-30 | 2025-07-01 | 陕西恒盛混凝土有限公司 | 一种道路压电供能装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102594203B (zh) | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 | |
| CN203406804U (zh) | 基于悬臂梁纵振式压电发电装置 | |
| CN102624281B (zh) | 一种非接触激励的多维振动能量采集器 | |
| CN102594205A (zh) | 一种纵横复合激励式压电俘能器 | |
| CN104485851B (zh) | 一种拉压式振动俘能器 | |
| CN203827215U (zh) | 一种自供电无线按钮开关 | |
| CN107863904A (zh) | 双稳态压电—电磁复合能量收集结构 | |
| CN101621258A (zh) | 基于压电晶体频率转换机构的微型发电装置 | |
| CN103354434A (zh) | 双稳压电悬臂梁振动能量采集器 | |
| CN103633879A (zh) | 基于柔性主梁的振动能量采集器拾振结构 | |
| CN103036478A (zh) | 带有弹性放大机构的高效宽频带振动能量采集器 | |
| CN110445417A (zh) | 一种低频宽频带震动俘能装置 | |
| CN202617039U (zh) | 一种多振子串联式压电俘能器 | |
| CN104362884B (zh) | 一种基于振动摩擦的多方向宽频能量收集装置 | |
| CN103746604A (zh) | 一种基于横振带隙的声子晶体发电装置 | |
| CN102684552A (zh) | 一种多振子串联式压电俘能器 | |
| CN103475265A (zh) | 双稳双压电悬臂梁振动能量采集器 | |
| CN203800841U (zh) | 一种摩擦发电机自供电翘板开关装置 | |
| CN202524321U (zh) | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 | |
| CN105958865B (zh) | 基于等腰梯形悬臂梁的压电‑电磁俘能装置 | |
| CN202524322U (zh) | 一种纵横复合激励式压电俘能器 | |
| Khalid et al. | Piezoelectric vibration harvesters based on vibrations of cantilevered bimorphs: a review | |
| CN202524327U (zh) | 遥控器用手摇式压电发电装置 | |
| CN206759340U (zh) | 一种波纹型压电悬臂梁振动能量采集器 | |
| CN202524323U (zh) | 一种非接触激励的多维振动能量采集器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140122 Termination date: 20140630 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |