[發明專利]一種頻率可調壓電振動發電裝置

有效

• 申請號: 201710388543.9
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107154751B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 韓帥;彭利平;王淳;杜偉;錢弈晨;裴融浩
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 劉艷艷;董建林

本發明提供的一種頻率可調壓電振動發電裝置，L型底座、T型懸臂梁、C型滑臺、微分頭、調質螺栓、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型滑臺后固定有調質螺栓；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境結構固定。當發電裝置T型懸臂梁受到外界激勵產生振動時，T型懸臂梁帶動壓電片振動，壓電片發生形變而發電；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，實現發電裝置頻率可調。

技術領域

本發明涉及一種頻率可調壓電振動發電裝置，屬于發電技術領域。

背景技術

由于無線傳感器節點采用傳統電池(鋰聚合物、鎳氫電池)供能，使用壽命有限，且在外部復雜環境中易損壞，維護保養費用高且能產生化學廢棄物污染。壓電振動發電裝置（Piezoelectric vibration power generator, PVPG）可收集無線傳感器網絡環境振動能量，將其轉換為電能并為網絡中傳感器節點供電，保障無線傳感器網絡的長期有效工作。由于當前基于壓電效應的PVPG主要為薄金屬懸臂梁壓電振子結構，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產生良好的發電效果，因此在復雜環境中PVPG的供電效果并不好。

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

發明內容

目的：為了克服現有技術中存在的不足，解決現有技術中壓電振動發電裝置諧振頻率單一、工作頻帶窄的問題，本發明提供一種頻率可調壓電振動發電裝置，能夠實現頻率的調節，提高裝置對環境的適應性，實現更高的發電效率。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種壓電振動發電裝置，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置有調質螺栓；壓電片貼設在T型懸臂梁上；壓電振動發電裝置通過L型底座與環境結構固定；當T型懸臂梁受到外界激勵產生振動時，T型懸臂梁帶動壓電片振動，壓電片發生形變而發電；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，實現發電裝置頻率可調。

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

作為優選方案，所述的壓電振動發電裝置，其特征在于：所述L型底座上設置有用于連接微分頭的安裝內螺紋，所述微分頭的旋鈕處設置有與安裝內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。

作為優選方案，所述的壓電振動發電裝置，其特征在于：所述L型底座上設置有安裝通孔，壓電振動發電裝置通過L型底座上的安裝通孔與環境結構固定。

作為優選方案，所述的壓電振動發電裝置，其特征在于：所述T型懸臂梁的自由端開設調質通孔，用于安裝調質螺栓，通過增減調質螺栓上的螺母個數，改變T型懸臂梁自由端端部集中質量。