[發明專利]雙晶扭振梁單元壓電發電機

在審

• 申請號: 201811023718.7
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109245610A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 謝向東;廖恒;杜國鋒;張勁峰
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K5/20
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明公開了一種雙晶扭振梁單元壓電發電機，其包括發電機基座，以及設置在發電機基座上的轉子組件和扭振組件；轉子組件包括軸承設置在發電機基座中心軸上的轉軸，以及同軸固定套裝在轉軸上的轉盤，轉盤的外緣周向均勻分布有多個激勵齒；扭振組件包括以轉軸為中心軸周向設置在發電機基座上的多根雙晶扭振梁，每一根雙晶扭振梁上均設有壓電片；且雙晶扭振梁一端固定設置、另一自由端部分延伸至相鄰兩個激勵齒之間的齒槽內。從而在轉軸帶動轉盤轉動時，所述激勵齒通過波動自由端帶動雙晶扭振梁發生扭轉振動，進而使設置在所述雙晶扭振梁上的壓電片在受到雙晶扭振梁扭轉彈性剪切作用下，發生扭振剪切變形，產生電流。

技術領域

本發明涉及一種發電機，具體涉及一種雙晶扭振梁單元壓電發電機。

背景技術

在能源日漸緊缺的今天，隨著世界各國對能源需求的不斷增長以及對環境保護的日益重視，故尋找一種持久、清潔的能源成為各國研究的重點。而隨著科技的不斷發展，近些年來逐漸開發出了多種不同的能量采集技術以將環境中的能量轉換為電能，其中最為常見為光電轉換能和機械轉換能，光電轉換能可將光能轉換為電能，然而其受到環境條件的制約較大，而機械轉換能則對環境的要求相對較小，其可利用風能、水能等。目前，機械能轉換為電能主要由電磁轉換、靜電轉換和壓電轉化，電磁轉換技術成熟，現有技術中幾乎所有的水利發電、風力風電、火力發電均通過電磁轉換實現，但是其結構復雜、體積較大、易產生電磁干擾，靜電轉換電壓低，且需要一個獨立的電源初始化過程，壓電轉換不存在上述問題，其結構簡單、無電磁干擾、轉換電壓高、無需變壓器，壓電轉換技術也已逐漸成為研究的熱點。

然而，現有技術中壓電發電裝置的激勵方式較為簡單，從而導致機電轉換效率低下，其不利于提高發電能力。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提出一種雙晶扭振梁單元壓電發電機，其具有較高的發電效率。

為解決上述技術問題，本發明提供一種雙晶扭振梁單元壓電發電機，其包括發電機基座，以及設置在發電機基座上的轉子組件和扭振組件；

所述轉子組件包括軸承設置在發電機基座中心軸上的轉軸，以及同軸固定套裝在所述轉軸上的轉盤，所述轉盤的外緣周向均勻分布有多個激勵齒；

所述扭振組件包括以轉軸為中心軸周向設置在發電機基座上的多根雙晶扭振梁，每一根所述雙晶扭振梁上均設有壓電片；且所述雙晶扭振梁一端固定設置、另一自由端部分延伸至相鄰兩個激勵齒之間的齒槽內。

優選的，所述轉軸上還軸承套設有一限位盤，所述限位盤相對發電機基座固定設置，所述雙晶扭振梁一端固定設置在發電機基座上，另一自由端穿過限位盤并與所述限位盤軸承套裝設置。

優選的，所述限位盤上相對所述雙晶扭振梁周向分布有多個限位孔，所述限位孔上均設有限位軸承，所述雙晶扭振梁相對限位盤的高度位置上設有轉動部，所述轉動部固定卡套在限位軸承的內圈中。

優選的，所述雙晶扭振梁的自由端延伸至相鄰激勵齒齒槽內的一側兩端角均為圓角。

優選的，所述雙晶扭振梁為一垂直設置在發電機基座上的矩形桿體，所述矩形桿體相對發電機基座的矩形投影的長度方向與轉盤的徑向方向一致。

優選的，所述壓電片設置在所述雙晶扭振梁相對發電機基座的矩形投影的長度方向的其中一側或相對兩側。

優選的，所述轉盤外緣激勵齒的數量是發電機基座上周向分布的雙晶扭振梁數量的整數倍。

優選的，所述扭振組件外側包套有一電機套筒，所述電機套筒與轉軸同軸設置，所述發電機基座與限位盤的外緣均與所述電機套筒的內壁固定連接設置。

優選的，所述電機套裝相對發電機基座的另一端固定設有一中心與所述轉軸軸承設置的散熱蓋板，所述散熱蓋板上以轉軸為中心周向設有多個散熱窗口。