[發明專利]鉸接式壓電俘能裝置

有效

• 申請號: 201310488216.2
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103532431B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 孫春華;尚廣慶;張永康;李志榮;汪紅兵;杜建紅
• 申請（專利權）人: 蘇州市職業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 蘇州銘浩知識產權代理事務所(普通合伙)32246
• 代理人: 張一鳴

技術領域

本發明涉及壓電俘能領域，特別是涉及一種鉸接式壓電俘能裝置。

背景技術

隨著全球氣候變暖的加劇和石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的緊缺，各國科技人員開始尋找和開發新能源。環境振動能量無處不在，且具有較高的能量密度，其潛在的價值已引起越來越多的關注和思考。

從環境中俘獲振動能，有三種方式：壓電式、靜電式和電磁式。壓電式即利用壓電材料的正壓電效應，將振動能轉化為電能，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、適應性強、無污染、成本低等突出優點，且開發的俘能裝置結構簡單，是一種典型的“綠色”技術。目前，已開發了各種各樣的壓電俘能裝置，如單一模式的懸臂梁結構、疊堆形結構，混合模式的Cymbal結構等。其中混合模式的Cymbal結構，由壓電陶瓷片和上下金屬帽所構成，中間通過膠連接在一起。在作用過程中，類似于鈸的上下金屬帽將產生水平和垂直兩個方向的變形，從而激發出壓電陶瓷d₃₃和d₃₁兩個方向的模式，產生較高的綜合壓電效應。但由于鈸形金屬帽加工制造較為復雜，且為了保證其變形量，金屬的厚度不能太厚，其應用受到了一定的限制。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種鉸接式壓電俘能裝置，能夠激發出壓電陶瓷的d₃₃和d₃₁兩種模式的綜合效應，綜合利用壓電陶瓷的兩種模式，有效提高能量俘獲效率，適用于低頻及強振動的環境。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種鉸接式壓電俘能裝置，包括：壓板、鉸接桿、壓電俘能振子、銷軸和固定塊；所述鉸接桿斜向安裝在壓板和壓電俘能振子之間。

優選的是，所述壓板上均勻分布有吊耳，所述固定塊均勻設置在所述壓電俘能振子的兩個端面上；所述鉸接桿一端通過銷軸固定在吊耳上，鉸接桿另一端與所述固定塊連接固定，并且鉸接桿與壓板和壓電俘能振子形成一錐形結構。

優選的是，所述壓電俘能振子包括金屬板和壓電陶瓷片，金屬板和壓電陶瓷片通過粘結劑粘接在一起。

優選的是，所述壓電陶瓷片兩面附有電極；壓電陶瓷片可為單層的，或是疊堆式的。

優選的是，所述兩個固定塊成一對，其間距與所述鉸接桿頭端的厚度相等，成對的固定塊沿所述壓電俘能振子的徑向均勻分布。

本發明的有益效果是：本發明能量俘獲效率高。

附圖說明

圖1是本發明鉸接式壓電俘能裝置一較佳實施例的立體結構示意圖；

圖2是所示鉸接式壓電俘能裝置的壓板的立體結構示意圖；

圖3是所示鉸接式壓電俘能裝置的鉸接桿的立體結構示意圖；

圖4是所示鉸接式壓電俘能裝置的壓電俘能振子的結構示意圖；

附圖中各部件的標記如下：1、壓板；2、鉸接桿；3、壓電俘能振子；4、吊耳；5、固定塊；31、壓電陶瓷片；32、金屬板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

請參閱圖1至圖4，本發明實施例包括：

一種鉸接式壓電俘能裝置，包括：壓板1、鉸接桿2、壓電俘能振子3、銷軸和固定塊5；所述壓板1上均勻分布有吊耳4，所述固定塊5均勻設置在所述壓電俘能振子3的兩個端面上；所述鉸接桿2一端通過銷軸固定在吊耳4上，鉸接桿2另一端與所述固定塊5連接固定，并且鉸接桿2與壓板1和壓電俘能振子3形成一錐形結構。所述壓電俘能振子3包括金屬板32和壓電陶瓷片31，金屬板32和壓電陶瓷片31通過粘結劑粘接在一起；所述壓電陶瓷片31兩面附有電極；壓電陶瓷片31可為單層的，或是疊堆式的；所述兩個固定塊5成一對，其間距與所述鉸接桿頭端的厚度相等，成對的固定塊5沿所述壓電俘能振子3的徑向均勻分布。

本發明整體結構中心對稱，當來自外界的垂直力作用于壓板1時，壓板1所受的力通過鉸接桿2分解成垂直和水平兩個方向的分力傳遞到壓電俘能振子3，從而激發出壓電陶瓷的d₃₃和d₃₁兩種模式的綜合效應，產生電能。本發明能夠綜合利用壓電陶瓷的兩種模式，有效提高能量俘獲效率，適用于低頻及強振動的環境。

以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。