[實用新型]一種預應力鉸支梁壓電發電結構

有效

• 申請號: 201822056061.6
• 申請日: 2018-12-09
• 公開（公告）號: CN209516973U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 吳越;劉清華
• 申請（專利權）人: 長春吉威新能源科技發展有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本新型涉及一種預應力鉸支梁壓電發電結構，包括：彈性基板、壓電片和限位外框，其中：所述彈性基板安裝在限位外框的安裝槽內，通過尺寸關系形成預應力結構。彈性基板和壓電片組成的壓電梁在限位外框的鉸支狀態下振動，其限位外框既起到了支撐作用也起到了施加預應力作用。相比于在傳統壓電懸臂梁或兩端固支壓電梁上施加預應力，此結構具有結構簡單和俘能效率更好的優點。

技術領域

本實用新型屬于壓電發電領域，具體涉及一種預應力鉸支梁壓電發電結構。

背景技術

隨著微機電系統（MEMS）、低功耗無線傳感器網絡技術的發展以及它們在航空航天、海底探測、軍工醫療、野外無人監測等領域的應用，利用環境能量的自供電微能源裝置受到廣泛關注。傳統化學電池結構尺寸較大，使用壽命有限，需要及時更換，不適合應用在特殊環境下分布式傳感器中。太陽能電池環境適應能力差，不適合用于沒有長時間光照的場合。壓電發電裝置因具有結構簡單、易于集成、環境適應能量強和功率密度大等優點，適用于分布式低功耗無線傳感器網絡節點自供電。而傳統壓電自發電裝置共振頻率較高，環境振動頻率卻一般較低，如果壓電發電裝置不能在共振頻率下工作，則發電效率低，無法滿足傳感器需要。因此，越來越多的預應力調頻機構被應用到壓電發電領域，使得壓電振子共振頻率可以降低到適合環境振動的頻率。然而，目前大多數機械式預應力調頻針對壓電懸臂梁或兩端固支梁，實施方案較為復雜。本實用新型提出一種利用限位外框的預應力鉸支梁，其結構簡單，俘能效率也明顯提高。

發明內容

為了解決目前壓電發電裝置大多僅適用于高頻環境振動且工作頻帶較窄的問題和某些預應力式壓電懸臂梁和壓電固支梁結構復雜的問題。提出一種預應力鉸支梁壓電發電結構。所述預應力鉸支梁壓電發電裝置包括彈性基板、壓電片和限位外框。其中：所述彈性基板安裝在限位外框內，通過尺寸關系形成預應力結構。彈性基板和壓電片組成的壓電梁在限位外框的鉸支狀態下振動，其限位外框既起到了支撐作用也起到了施加預應力作用。解決了目前大多數壓電發電裝置只適用于高頻振動且俘能效率低的問題，且相比于在傳統壓電懸臂梁或兩端固支壓電梁上施加預應力，此結構具有結構簡單和俘能效率更好的優點。

為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

本實用新型一種預應力鉸支梁壓電發電結構，包括：彈性基板和壓電片，其特征在于還包括帶限位槽的限位外框，其中：所述彈性基板為一矩形薄片類構件；所述壓電片為一矩形薄片類壓電發電片；所述壓電片粘貼在彈性基板上表面正中；所述限位外框為一矩形外框，其第一內表面上布置有第一安裝槽，其第二內表面上布置有第二安裝槽；所述第一安裝槽和第二安裝槽形狀尺寸大小相同；所述第一安裝槽槽底寬大于一種預應力鉸支梁壓電發電結構彈性基板厚度，其槽底長大于彈性基板寬度；所述第一安裝槽槽底平面到第二安裝槽槽底平面的距離小于彈性基板總長度；所述彈性基板長度方向兩端分別安裝在限位外框上第一安裝槽和第二安裝槽內。

所述壓電片上表面正中布置質量塊，增加振動過程中的振幅，可有效增加輸出性能。

工作時，通過調節彈性基板與限位外框安裝槽的尺寸關系，形成不同預應力大小的鉸支梁壓電發電結構。彈性基板和壓電片組成的壓電梁在限位外框的鉸支狀態下振動，其限位外框既起到了支撐作用也起到了施加預應力作用。解決了目前大多數壓電發電裝置只適用于高頻振動且俘能效率低的問題，且相比于在傳統壓電懸臂梁或兩端固支壓電梁上施加預應力，此結構具有結構簡單和俘能效率更好的優點。

附圖說明

圖1是本實用新型一種預應力鉸支梁壓電發電結構裝配示意圖。

圖2是本實用新型一種預應力鉸支梁壓電發電結構的限位外框剖視圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2，本實用新型一種預應力鉸支梁壓電發電結構由彈性基板1、壓電片2和限位外框3組成，其中：