[實用新型]一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置

有效

• 申請號: 201520745151.X
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN204906228U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 劉祥建;李曉暉;羅衛平;王珺
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

技術領域

本實用新型涉及新型能源和電子技術領域，特別是涉及一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的高速發展，對能源的需求日益劇增，環境污染和能源短缺成為困擾世界各國的一個共同難題，并由此而造成的環境惡化和能源危機逐漸開始影響社會經濟發展和人們日常生活。迫于此壓力，各國科技工作者開始了尋找和開發新型能源的探索，比如太陽能、風能、波浪能等。振動作為日常生活中的常見現象，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研究者的關注。目前，用于實現振動能量收集的裝置主要有壓電式、電磁式和靜電式三種。其中，壓電式振動能量收集裝置以其結構簡單、無電磁干擾、清潔環保及易于微型化等諸多優點而倍受青睞，對于壓電能量收集技術方案，理論上其供電壽命僅取決于組成振動能量收集裝置的各元器件的壽命，清潔環保，是一種典型的“綠色”能源技術。

基于此，目前出現了各種樣式的壓電式振動能量收集裝置，如懸臂梁結構、Cymbal結構、疊堆形結構等。縱觀壓電式振動能量收集技術的研究現狀，上述振動能量收集裝置主要是單方向、單諧振頻率的，且諧振頻率較高，其使用場合對振動環境的選擇性很強，這樣在存在各種方向且振動頻率在一定范圍內變化的低頻振動的情況下，上述能量收集裝置收集的能量將非常有限，限制了其大眾化的推廣使用。

實用新型內容

針對以上問題，本實用新型提供一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置，其可彌補現有壓電振動能量收集技術中振動能量收集裝置只能敏感某個固定方向和某個固定頻率的振動及固有頻率較高等缺陷，無論振動方向如何變化，都能夠在一定頻率范圍內較高效率的收集到低頻環境振動能量，為達此目的，本實用新型提供一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置，包括固定基座、柔性鉸鏈、波浪式壓電換能器和質量塊,所述波浪式壓電換能器由左側PVDF壓電薄膜、波浪式彈性金屬基片和右側PVDF壓電薄膜組成，所述固定基座下方有至少兩個柔性鉸鏈，所述波浪式壓電換能器上端與柔性鉸鏈相連，所述質量塊位于波浪式壓電換能器的自由端。

作為本實用新型的進一步改進，所述波浪式壓電換能器的數量為N個，N≥2,本實用新型可根據實際情況設置相應的波浪式壓電換能器。

作為本實用新型的進一步改進，所述左側PVDF壓電薄膜和右側PVDF壓電薄膜分段粘貼在波浪式彈性金屬基片上，本實用新型可采用粘貼方式處理薄膜和金屬基片。

本實用新型提供一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置，通過設置固定基座、柔性鉸鏈、波浪式壓電換能器和質量塊，在環境振動頻率較低或者不知道環境振動方向的情況或者環境振動頻率在一定范圍內變化時，也可以安裝使用，裝置適應性強；同時，振動能量收集裝置中采用PVDF壓電薄膜實現機電能量轉換，可以承受較大的變形，進一步增強了裝置的實用性。

附圖說明

圖1是本實用新型中波浪式壓電換能器的橫截面的結構示意圖；

圖2是本實用新型的結構示意圖。

具體部件如下：

1、固定基座；2、柔性鉸鏈；

3、波浪式壓電換能器；31、左側PVDF壓電薄膜；

32、波浪式彈性金屬基片；33、右側PVDF壓電薄膜；

4、質量塊。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對實用新型做詳細的說明：

本實用新型提供一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置，其可彌補現有壓電振動能量收集技術中振動能量收集裝置只能敏感某個固定方向和某個固定頻率的振動及固有頻率較高等缺陷，無論振動方向如何變化，都能夠在一定頻率范圍內較高效率的收集到低頻環境振動能量。

結合圖1和圖2所示，本實用新型提供一種波浪式多方向寬頻帶壓電振動能量收集裝置，包括固定基座1、柔性鉸鏈2、波浪式壓電換能器3和質量塊4，下面分別介紹。

波浪式壓電換能器3由左側PVDF壓電薄膜31、波浪式彈性金屬基片32和右側PVDF壓電薄膜33組成，其一端通過柔性鉸鏈2固定于固定基座1上，另一端連接質量塊4；裝置中波浪式壓電換能器3的數量N可根據實際情況進行選擇，且N≥2，配合圖1所示，本實施例中的波浪式壓電換能器3包括左側PVDF壓電薄膜31、波浪式彈性金屬基片32和右側PVDF壓電薄膜33，其中，左側PVDF壓電薄膜31和右側PVDF壓電薄膜33分段粘貼在波浪式彈性金屬基片32上，用以借助正壓電效應將機械能轉化為電能，所述的左側PVDF壓電薄膜31和右側PVDF壓電薄膜33沿厚度方向極化。