[發(fā)明專利]一種雙軌圓弧型壓電式能量收集器在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810409062.6 | 申請日： | 2018-05-02 |
| 公開（公告）號： | CN108448937A | 公開（公告）日： | 2018-08-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 朱宇宬;張煥卿;戴瑞萍;王金魁;王德波 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京郵電大學(xué) |
| 主分類號： | H02N2/18 | 分類號： | H02N2/18 |
| 代理公司： | 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102 | 代理人： | 姚姣陽 |
| 地址： | 210003 江蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 圓弧型 懸臂梁 正方形薄片 壓電式能量收集 附著 壓電能量收集 對角線 微型化 空間利用率 能量收集器 軸對稱分布 輸出電壓 振動能量 中心對稱 固定端 集成化 壓電層 質(zhì)量塊 頂面 左端 對稱 側(cè)面 吸收 | ||
本發(fā)明揭示一種雙軌圓弧型壓電式能量收集器，該能量收集器包括一懸臂梁對，懸臂梁對由兩個相互對稱的懸臂梁連接而成，每個所述懸臂梁均由一個圓弧型薄片和一個正方形薄片連接而成，圓弧型薄片上附著有壓電層，正方形薄片上附著有質(zhì)量塊；懸臂梁對以正方形薄片的對角線為中心對稱軸對稱分布；圓弧型薄片的左端連接有正方形薄片，圓弧型薄片的右端為固定端。本技術(shù)方案的雙軌圓弧型壓電能量收集器不僅可以吸收頂面、側(cè)面方向的振動能量，而且具有輸出電壓高，空間利用率高，穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，且具有容易集成化、微型化的特點(diǎn)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種雙軌圓弧型壓電式能量收集器，屬于能量收集技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
壓電能量收集器利用壓電效應(yīng)方式將周圍環(huán)境中無法直接利用的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為可以直接利用的電能。目前常用的壓電式能量收集器通常為直型結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)下雖然可以起到能量收集的作用，但是實(shí)驗(yàn)表明可收集的能量頻率范圍較小，輸出電勢較低。除此之外，直型結(jié)構(gòu)的壓電能量收集器還有穩(wěn)定性低、空間利用率少等一系列缺陷。傳統(tǒng)的單圓弧壓電式能量收集器通過外界振動施加于質(zhì)量塊頂面或側(cè)面，懸梁振動形變，壓電層產(chǎn)生電勢。
傳統(tǒng)的高性能圓弧型壓電能量收集器雖然在一定弧度下可以將載荷轉(zhuǎn)化為電能輸出，但是在一定的外加載荷下，它的輸出電勢明顯較小，能量和空間利用率較低，且結(jié)構(gòu)不對稱容易引起穩(wěn)定性問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出一種雙軌圓弧型壓電式能量收集器。
本發(fā)明的目的將通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：一種雙軌圓弧型壓電式能量收集器，包括一懸臂梁對，所述懸臂梁對由兩個相互對稱的懸臂梁連接而成，每個所述懸臂梁均由一個圓弧型薄片和一個正方形薄片連接而成，所述圓弧型薄片上附著有壓電層，所述正方形薄片上附著有質(zhì)量塊。
優(yōu)選地，所述懸臂梁對以正方形薄片的對角線為中心對稱軸對稱分布。
優(yōu)選地，所述圓弧型薄片的左端連接有正方形薄片，所述圓弧型薄片的右端為固定端。
優(yōu)選地，所述正方形薄片為圓弧型材料層。
優(yōu)選地，所述懸臂梁采用磷青銅材料制成。
優(yōu)選地，所述圓弧型薄片的內(nèi)徑為20mm，外徑為30mm，寬度為10mm，圓弧度為90度。
優(yōu)選地，所述壓電層為PZT-5H。
優(yōu)選地，所述壓電層的內(nèi)徑為20mm，外徑為30mm，厚度為0.3mm，圓弧度為90度。
優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊采用鎳材料制成。
優(yōu)選地，所述質(zhì)量塊的長、寬、高分別為10mm、10mm、10mm。
本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：
在外加激勵載荷不變的情況下，該雙軌圓弧型壓電能量收集器的壓電層面積是圓弧型壓電式能量收集器的兩倍，這意味著雙軌型壓電能量收集器可以輸出更多功率的能量，因而具有更高的電勢。
對于同樣大小的質(zhì)量塊，該雙軌圓弧型壓電能量收集器對應(yīng)有兩片壓電層，而圓弧型壓電式能量收集器為單軌結(jié)構(gòu)，僅有一片壓電層與質(zhì)量塊對應(yīng)，這種結(jié)構(gòu)可有效地提高空間利用率，進(jìn)而提高了該裝置作為壓電集成芯片的集成單元小模塊的集成度。
該雙軌圓弧型壓電能量收集器由兩片完全對稱的懸臂梁及附著在其上面的壓電層組成，因而具有對稱性，這使得雙軌型壓電能量收集器具有更好地對稱性和適用性。相比較于單軌道的圓弧型壓電能量收集器，本技術(shù)方案的雙軌圓弧型壓電能量收集器不僅可以吸收頂面、側(cè)面方向的振動能量，而且具有輸出電壓高，空間利用率高，穩(wěn)定性好的優(yōu)勢，且具有容易集成化、微型化的特點(diǎn)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種雙軌圓弧型壓電能量收集器的結(jié)構(gòu)示意圖。
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