[實(shí)用新型]一種懸臂式壓電材料能量采集器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520616446.7
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN204794762U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚曉惠;陳徐坤;那福利
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州熱工研究院有限公司;中國廣核集團(tuán)有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 仇波

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于減振降噪領(lǐng)域，涉及一種能量采集器，具體涉及一種懸臂式壓電材料能量采集器。

背景技術(shù)

在機(jī)械設(shè)備中，有相當(dāng)一部分能量以振動(dòng)的形式存在。在各種振動(dòng)形式中，有些是為人們所需要的，有些是無用的，甚至是對生產(chǎn)、生活有害的。針對這些無用的甚至是有害的振動(dòng)，目前已有的各種主動(dòng)或被動(dòng)的減振方法已經(jīng)取得了一定的效果。這些方法的共性是利用外部的能量來抑制振動(dòng)的產(chǎn)生，或采用一些特殊材料或手段將振動(dòng)中的機(jī)械能快速耗散掉。因此，與振動(dòng)相對應(yīng)的這部分機(jī)械能均未能得到合理的利用。如果能夠有效地抑制振動(dòng)，又能合理地利用振動(dòng)中的機(jī)械能，那將是一種更為環(huán)保的減振降噪的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種懸臂式壓電材料能量采集器。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種懸臂式壓電材料能量采集器，它包括：

基體，所述基體一端安裝在振動(dòng)物體上，另一端向外延伸形成自由端；

壓電片，所述壓電片有兩個(gè)，它們分別固定在所述基體的兩個(gè)表面上且對稱設(shè)置，兩個(gè)所述壓電片的預(yù)極化方向相反；定義每個(gè)壓電片與基體相接觸的表面為其內(nèi)表面，與基體相背離的表面為其外表面；

第一電極，所述第一電極有兩個(gè)，它們分別貼在兩個(gè)所述壓電片的內(nèi)表面上且與所述基體絕緣，兩個(gè)所述第一電極相電連接；

第二電極，所述第二電極有兩個(gè)，它們分別貼在兩個(gè)所述壓電片的外表面上；

電器元件，所述電器元件與兩個(gè)所述第二電極相電連接，用于將所述壓電片轉(zhuǎn)化的電能進(jìn)行儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化或利用。

優(yōu)化地，所述壓電片的材質(zhì)為壓電材料。

優(yōu)化地，所述電器元件為儲(chǔ)能器件、負(fù)載或者交流/直流轉(zhuǎn)化器件。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型懸臂式壓電材料能量采集器，一方面通過振動(dòng)物體上安裝基體，而基體表面固定壓電片；另一方面壓電片內(nèi)外表面上分別安裝第一電極、第二電極，使得第一電極和第二電極形成RC回路，這樣基體的振動(dòng)引起壓電片的變形，由于壓電效應(yīng)在壓電片兩端產(chǎn)生電荷，經(jīng)過RC回路產(chǎn)生電流；并且壓電片兩端的電荷由于壓電逆效應(yīng)引起壓電片的變形，由于基體與壓電片結(jié)合良好，因此基體也發(fā)生相應(yīng)變形，從而對原有的振動(dòng)產(chǎn)生逆作用。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型懸臂式壓電材料能量采集器的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為附圖1的A-A剖視圖；

附圖3為本實(shí)用新型懸臂式壓電材料能量采集器自由端撓度隨時(shí)間變化圖；

附圖4為本實(shí)用新型懸臂式壓電材料能量采集器電位差隨時(shí)間變化圖；

附圖5為本實(shí)用新型懸臂式壓電材料能量采集器在持續(xù)激勵(lì)下的工作模式下基體自由端撓度隨時(shí)間變化圖；

附圖6為本實(shí)用新型懸臂式壓電材料能量采集器在持續(xù)激勵(lì)下的工作模式下電位差隨時(shí)間變化圖；

其中，1、基體；2、壓電片；3、第二電極；4、第一電極；5、電器元件。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

如圖1和圖2所示的懸臂式壓電材料能量采集器，它主要包括基體1、壓電片2、第二電極3、第一電極4以及電器元件5。

其中，基體1的一端安裝在振動(dòng)物體1’上，另一端向外延伸形成自由端。壓電片2有兩個(gè)，它們分別固定在基體1的兩個(gè)表面(上表面和下表面)上且上下對稱設(shè)置，兩個(gè)壓電片2的預(yù)極化方向相反(如圖1所示)；定義每個(gè)壓電片2與基體1相接觸的表面為其內(nèi)表面，與基體1相背離的表面為其外表面。第一電極4也有兩個(gè)，它們分別貼在兩個(gè)壓電片2的內(nèi)表面上且與基體1絕緣，并且兩個(gè)第一電極4相電連接。第二電極3也有兩個(gè)，它們分別貼在兩個(gè)壓電片2的外表面上。電器元件5與兩個(gè)第二電極3相電連接，從而與兩個(gè)第二電極3、兩個(gè)第一電極4形成RC回路，這樣可以將壓電片2轉(zhuǎn)化的電能進(jìn)行儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化或利用。即基體1的振動(dòng)引起壓電片2的變形，由于壓電效應(yīng)在壓電片2兩端產(chǎn)生電荷，經(jīng)過RC回路產(chǎn)生電流；并且壓電片2兩端的電荷由于壓電逆效應(yīng)引起壓電片2的變形，由于基體1與壓電片2結(jié)合良好，因此基體1也發(fā)生相應(yīng)變形，從而對原有的振動(dòng)產(chǎn)生逆作用。這樣既可有效地抑制振動(dòng)，又能合理地利用振動(dòng)中的機(jī)械能。

在本實(shí)施例中，壓電片2的材質(zhì)為常規(guī)的壓電材料。電器元件5可以為儲(chǔ)能器件、負(fù)載或者交流/直流轉(zhuǎn)化器件。

實(shí)施例2