[發(fā)明專利]一種頻率可調(diào)壓電振動發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710388543.9
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107154751B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓帥;彭利平;王淳;杜偉;錢弈晨;裴融浩
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學常州校區(qū)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 劉艷艷;董建林

本發(fā)明提供的一種頻率可調(diào)壓電振動發(fā)電裝置，L型底座、T型懸臂梁、C型滑臺、微分頭、調(diào)質(zhì)螺栓、壓電片、滑臺螺母、安裝螺釘；L型底座與C型滑臺配合連接，兩者可相對滑動；微分頭與C型滑臺固接，并固定在L型底座上；T型懸臂梁的一端固定在L型底座上，自由端穿過C型滑臺后固定有調(diào)質(zhì)螺栓；壓電片貼在T型懸臂梁；整個裝置通過L型底座上的安裝通孔與環(huán)境結(jié)構(gòu)固定。當發(fā)電裝置T型懸臂梁受到外界激勵產(chǎn)生振動時，T型懸臂梁帶動壓電片振動，壓電片發(fā)生形變而發(fā)電；通過旋擰旋鈕使C型滑臺在懸臂梁方向上的前后移動來改變T型懸臂梁的有效懸臂長度，實現(xiàn)發(fā)電裝置頻率可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種頻率可調(diào)壓電振動發(fā)電裝置，屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于無線傳感器節(jié)點采用傳統(tǒng)電池(鋰聚合物、鎳氫電池)供能，使用壽命有限，且在外部復雜環(huán)境中易損壞，維護保養(yǎng)費用高且能產(chǎn)生化學廢棄物污染。壓電振動發(fā)電裝置（Piezoelectric vibration power generator, PVPG）可收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境振動能量，將其轉(zhuǎn)換為電能并為網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點供電，保障無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的長期有效工作。由于當前基于壓電效應(yīng)的PVPG主要為薄金屬懸臂梁壓電振子結(jié)構(gòu)，存在諧振頻率單一、工作頻帶窄的缺點，只能在壓電振子諧振頻率附近的頻帶內(nèi)產(chǎn)生良好的發(fā)電效果，因此在復雜環(huán)境中PVPG的供電效果并不好。

為解決上述問題，中國發(fā)明專利“一種寬頻壓電振動能量收集裝置”(ZL201310686868.7) 根據(jù)實際環(huán)境中的振動源頻率范圍，設(shè)計懸臂梁的個數(shù)和諧振頻率，使陣列式懸臂梁的諧振頻率范圍覆蓋環(huán)境中振動源頻帶寬度，實現(xiàn)寬頻的能量收集；中國發(fā)明專利“一種伸縮式壓電振動發(fā)電機”(ZL201510007272.9)利用兩組伸縮式壓電振子經(jīng)銷軸與框架及質(zhì)量塊連接且變形相互制約，當框架隨環(huán)境振動時，質(zhì)量塊與框架相對振動，實現(xiàn)壓電振子的變形而發(fā)電。通過壓電振子陣列或多組壓電振子，雖然可以提高帶寬、增加發(fā)電量，但是會增加系統(tǒng)的復雜性。

發(fā)明內(nèi)容

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決現(xiàn)有技術(shù)中壓電振動發(fā)電裝置諧振頻率單一、工作頻帶窄的問題，本發(fā)明提供一種頻率可調(diào)壓電振動發(fā)電裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)，提高裝置對環(huán)境的適應(yīng)性，實現(xiàn)更高的發(fā)電效率。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種壓電振動發(fā)電裝置，其特征在于：包括L型底座、T型懸臂梁、C型滑臺、微分頭、壓電片；L型底座上設(shè)置有與C型滑臺相配合的滑槽，C型滑臺滑動連接在L型底座上，可沿滑槽移動；微分頭一端固定在L型底座上，另一端與C型滑臺連接；T型懸臂梁的連接端固定在L型底座上，自由端穿過C型滑臺且自由端端部設(shè)置有調(diào)質(zhì)螺栓；壓電片貼設(shè)在T型懸臂梁上；壓電振動發(fā)電裝置通過L型底座與環(huán)境結(jié)構(gòu)固定；當T型懸臂梁受到外界激勵產(chǎn)生振動時，T型懸臂梁帶動壓電片振動，壓電片發(fā)生形變而發(fā)電；通過C型滑臺在L型底座上沿懸臂梁方向的移動來改變T型懸臂梁的有效懸臂長度，實現(xiàn)發(fā)電裝置頻率可調(diào)。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動發(fā)電裝置，其特征在于：所述L型底座上表面設(shè)置滑槽，所述滑槽為燕尾槽，C型滑臺的底部設(shè)置有與燕尾槽相配合的燕尾榫。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動發(fā)電裝置，其特征在于：所述L型底座上設(shè)置有用于連接微分頭的安裝內(nèi)螺紋，所述微分頭的旋鈕處設(shè)置有與安裝內(nèi)螺紋相配合的安裝外螺紋，微分頭通過安裝外螺紋連接固定在L型底座上。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動發(fā)電裝置，其特征在于：所述L型底座上設(shè)置有安裝通孔，壓電振動發(fā)電裝置通過L型底座上的安裝通孔與環(huán)境結(jié)構(gòu)固定。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動發(fā)電裝置，其特征在于：所述T型懸臂梁的自由端開設(shè)調(diào)質(zhì)通孔，用于安裝調(diào)質(zhì)螺栓，通過增減調(diào)質(zhì)螺栓上的螺母個數(shù)，改變T型懸臂梁自由端端部集中質(zhì)量。