一種壓電式振動發電的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種壓電式振動發電機，屬于發電領域。立柱與焊有掛架的上下壁板焊接，掛架側耳上鉚有銷釘；鏈節側耳鉚有銷釘、側壁嵌有磁塊；換能器由壓電振子與其兩端銷套鉚接而成，壓電振子由帶圓弧的金屬膜與所粘接的壓電膜構成；單元I中各換能器上端裝在上壁板上、下端裝在鏈節上端側耳上；單元II中換能器下端裝在下壁板掛架上、上端裝在鏈節下端側耳上；吊架裝在上壁板上，吊架擺桿裝有導柱，導柱兩端經螺母壓有限位磁環，導柱上套有裝有質量塊的激勵磁環；特色與優勢：兩組伸縮式壓電振子經鉸鏈與框架及鏈節連接且變形相互制約，激勵磁環帶有可調質量且可任意方向運動，故可靠性高、低頻特性好、發電能力強、振動方向適應能力強。
【專利說明】-種壓電式振動發電機
【技術領域】
[0001] 本發明屬于發電【技術領域】，具體設及一種壓電式振動發電機，為微功率電子產品 及無線傳感監測系統等提供實時的能量供應。
【背景技術】
[0002] 利用壓電陶瓷材料回收環境振動能量構造的微小型發電機被認為是便攜式微功 率電子產品W及遠程埋植傳感監測系統實時自供電的有效手段。雖然某些類型壓電發電機 已經在現實中獲得應用，但其振動環境的適應能力、可靠性及能量轉換效率等方面還有較 大的局限性，不利于壓電振動發電技術的進一步推廣應用。對于振動式壓電發電機而言，僅 當壓電振子固有頻率與環境振動頻率相等時方能達到較高的發電能力和能量轉換效率。但 因壓電振子自身的諧振頻率較高，通常為幾百、甚至幾千赫茲，而環境振動頻率一般為十幾 赫茲、甚至僅有幾赫茲，因此利用單一的壓電振子收集環境振動能量的效果并不顯著。為 此，需在懸臂梁壓電振子端部或圓形壓電振子中屯、處安裝集中質量塊，其弊端是；當所安裝 的慣性塊較大時，即使在非工作狀態時壓電振子就已產生較大變形，工作中極易因變形過 大而損毀；壓電振子彎曲變形時壓電晶片承受交替變換的壓應力和拉應力，環境振動強度 過大時壓電晶片會因拉應力過大破碎。此外，現有的壓電發電機大都僅適于縱振能量回收， 而現實中非結構環境下的很多振源具有低頻、多方向性、且其振動方向和振幅大小還具時 變性，比如：運行中的火車車廂振動包括軌道接頭引起的縱向振動、速度變化引起的前后振 動、風及運行方向變化引起的車體左右搖晃等，上述各種振動之間存在禪合與疊加效果、且 振動頻率極低，因此現有的縱振壓電發電機在低頻性、振動方向適應性、可靠性及發電能力 等方面都有待進一步提局。
【發明內容】
[0003] 本發明提供一種壓電式振動發電機，W解決現有振動式壓電發電機可靠性低、環 境適應能力差及發電能力弱等弊端。本發明采用的實施方案是：上下壁板都均布地設有一 組立柱定位孔和一組掛架定位孔；立柱兩端分別嵌入所述立柱定位孔中并與上下壁板焊接 構成框架；上下壁板的掛架定位孔中嵌有掛架，掛架底壁與上壁板或下壁板焊接，掛架側耳 上馴有銷釘；鏈節側耳銷孔中馴有銷釘，鏈節側壁沉槽中嵌有磁塊；換能器由壓電振子與 其兩端所馴接的銷套構成，壓電振子由帶圓弧凸起的S型金屬膜與其圓弧凸起處所粘接的 壓電膜構成；單元I中各換能器上端銷套經銷釘安裝在上壁板掛架上、下端銷套經銷釘安 裝在鏈節上端側耳上；單元II中換能器下端銷套經銷釘安裝在下壁板掛架上、上端銷套經 銷釘安裝在鏈節下端側耳上；吊架的端部法蘭經螺釘裝在上壁板上，吊架的彈性擺桿自由 端經螺紋裝有導柱，導柱上下兩端分別經背緊螺母壓有限位磁環，導柱上套有激勵磁環，激 勵磁環上經螺釘裝有質量塊；激勵磁環沿徑向極化、限位磁環沿軸向極化，激勵磁環與限位 磁環及鏈節上磁塊的同性磁極靠近安裝；磁塊與激勵磁環的縱向尺寸相等且對齊安裝，即 其上表面及下表面分別處于同一水平面內；
[0004] 為使壓電振子最大限度地利用振動能量發電、并避免壓電膜因拉應 力過大而損壞，壓電振子不受外力作用時金屬膜的圓弧外表面最小半徑為
【權利要求】
1. 一種壓電式振動發電機，其特征在于：上下壁板都均布地設有一組立柱定位孔和一 組掛架定位孔；立柱兩端分別嵌入所述立柱定位孔中并與上下壁板焊接構成框架；上下壁 板的掛架定位孔中嵌有掛架，掛架底壁與上壁板或下壁板焊接，掛架側耳上鉚有銷釘；鏈節 側耳銷孔中鉚有銷釘，鏈節側壁沉槽中嵌有磁塊；換能器由壓電振子與其兩端所鉚接的銷 套構成，壓電振子由帶圓弧凸起的金屬膜與其圓弧凸起處所粘接的壓電膜構成；單元I中 各換能器上端銷套經銷釘安裝在上壁板掛架上、下端銷套經銷釘安裝在鏈節上端側耳上； 單元II中換能器下端銷套經銷釘安裝在下壁板掛架上、上端銷套經銷釘安裝在鏈節下端 側耳上；吊架的端部法蘭經螺釘裝在上壁板上，吊架的彈性擺桿自由端經螺紋裝有導柱，導 柱上下兩端分別經背緊螺母壓有限位磁環，導柱上套有激勵磁環，激勵磁環上經螺釘裝有 質量塊；激勵磁環沿徑向極化、限位磁環沿軸向極化，激勵磁環與限位磁環及鏈節上磁塊的 同性磁極靠近安裝；磁塊與激勵磁環的縱向尺寸相等且對齊安裝，即其上表面及下表面分 別處于同一水平面內； 壓電振子不受外力作用時金屬膜的圓弧外表面最小半徑為
力，L3為鏈節上下兩組側耳上銷孔間的距離，L1為換能器H上兩銷套的中心距，L2為金屬 膜上的圓弧弦長，n為單個壓電振子h上的圓弧數量。
【文檔編號】H02N2/18GK104485842SQ201510007171
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月7日 優先權日:2015年1月7日
【發明者】張忠華, 黃逸, 蔣永華, 闞君武, 羅罕頻, 余杰 申請人:浙江師范大學