[發(fā)明專利]蒲公英狀多方向、寬頻帶壓電振動能量收集裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010601354.3
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102013837A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 陳仁文;劉祥建;焦麗娟;朱莉婭
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

?本發(fā)明屬于能源和電子技術領域，特別涉及一種蒲公英狀多方向、寬頻帶壓電振動能量收集裝置。

背景技術

?環(huán)境污染和能源短缺是當今世界各國面臨的一大難題，由此造成的環(huán)境惡化和能源危機逐漸開始影響經濟發(fā)展和人們生活。迫于此壓力，各國科技工作者開始了尋找和開發(fā)新能源的探索。振動作為人們日常生活中的常見現(xiàn)象，由于其具有較高的能量密度，其潛在的能量價值已引起越來越多的科技研究者的關注和思考。壓電材料作為一種智能材料，具有正壓電效應和逆壓電效應，利用其正壓電效應可以將機械能轉化為電能，而利用其逆壓電效應可以將電能轉化為機械能，于是人們想到了利用其正壓電效應來實現(xiàn)其發(fā)電這一思路。

利用壓電材料采集環(huán)境振動能量這一技術方案，理論上其供電壽命僅取決于組成壓電振動能量收集裝置的各元器件的壽命，沒有額外消耗能源，清潔環(huán)保，是一種典型的“綠色”技術。基于此，目前，出現(xiàn)了各種樣式的壓電振動能量收集裝置，如懸臂梁結構、Cymbal結構、疊堆形結構等，縱觀壓電振動能量收集技術的發(fā)展現(xiàn)狀，上述壓電振動能量收集裝置收集的振動能量主要是單方向的，其使用場合對環(huán)境振動方向的選擇性很強，在存在各種方向隨機振動的情況下，上述能量收集裝置收集的能量將非常有限。很強的方向選擇性帶來的另一問題是，在安裝壓電振動能量收集裝置時，必須事先預知環(huán)境的振動方向，這有時候需要專業(yè)技術人員才能完成，即是在安裝時考慮到主要的環(huán)境振動方向，一旦環(huán)境發(fā)生變化，該壓電振動能量收集裝置的性能將大幅下降，限制了其大眾化的推廣使用。

發(fā)明內容

?本發(fā)明所要解決的技術問題是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種蒲公英狀多方向、寬頻帶壓電振動能量收集裝置，其可彌補現(xiàn)有壓電振動能量收集技術中壓電振動能量收集裝置只能敏感某個固定方向振動、收集環(huán)境振動的頻帶窄、能量收集效率低等缺陷，無論振動方向如何改變或者在存在多方向、多頻率振動的情況下，都能夠較高效率地收集到振動能量。

本發(fā)明為解決上述技術問題，所采用的技術方案是：

一種蒲公英狀多方向、寬頻帶壓電振動能量收集裝置，包括多面球狀支撐體、振動基座和至少兩個懸臂梁，振動基座固定于多面球狀支撐體的表面，各懸臂梁沿不同方向固定于多面球狀支撐體的表面；所述懸臂梁包括彈性金屬導電薄片、上層壓電陶瓷片、下層壓電陶瓷片和質量塊，彈性金屬導電薄片的固定端固定于多面球狀支撐體的表面，而質量塊設于彈性金屬導電薄片的自由端，上層壓電陶瓷片和下層壓電陶瓷片分別同向貼附于彈性金屬導電薄片的上表面和下表面。

上述多面球狀支撐體的表面開設螺紋孔，振動基座固定于該螺紋孔中。

上述多面球狀支撐體的表面沿不同方向設置凹形槽，各懸臂梁分別固定于凹形槽中。

上述各懸臂梁的質量塊的質量為相同或不同。

上述彈性金屬導電薄片為矩形、梯形或階梯形形狀。

上述上、下層壓電陶瓷片為矩形或梯形形狀，且沿厚度方向極化。

采用上述方案后，本發(fā)明通過設置多面球狀支撐體，并在多個方向分別設置懸臂梁，增強在使用過程中的適應性，在不知道環(huán)境振動方向和振動頻率的情況下，也可以安裝使用，環(huán)境振動方向的變化對其影響很小；另外，還可將各懸臂梁的固有頻率設置為不同，從而具有不同的諧振頻率點，在一定寬度的頻帶范圍內都可以較高效率地收集振動能量。

附圖說明

?圖1是本發(fā)明中懸臂梁的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的整體俯視圖；

圖3是本發(fā)明的剖視圖。

具體實施方式

?結合圖2和圖3所示，本發(fā)明提供一種蒲公英狀多方向、寬頻帶壓電振動能量收集裝置，包括多面球狀支撐體1、振動基座2和至少兩個懸臂梁3，下面分別介紹。

多面球狀支撐體1的一個表面開設有螺紋孔11，而其表面還沿不同方向設有至少兩個凹形槽12，在本實施例中選用二十六面體，其在一個表面開設螺紋孔，而其余25個表面上各設有一個凹形槽。

振動基座2與多面球狀支撐體1固定，具體而言是固定于其螺紋孔11中，所述的振動基座2用以固定在振動體上，從而將本發(fā)明固定在振動環(huán)境中。