專利名稱：一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電發(fā)電機(jī)，尤其是一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著信息時代的到來，無線傳感器在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有無線傳感器主要依靠電池方式供電，由于電池容量的有限，為了維持傳感器的正常工作，因此需要定期更換電池。如何給傳感器永續(xù)、可靠的供應(yīng)電能成為人們研究的焦點(diǎn)。環(huán)境中蘊(yùn)藏著豐富的振動能量，公路、橋梁，建筑物和各種電氣設(shè)備等都會產(chǎn)生振動。利用壓電效應(yīng)的壓電振動發(fā)電機(jī)，可以將環(huán)境中的振動能量收集、轉(zhuǎn)化為電能后，為傳感器進(jìn)行供電，從而為傳感器提供穩(wěn)定、可靠、永續(xù)的電能供應(yīng)?；趬弘姺绞降膲弘娬駝影l(fā)電機(jī)術(shù)已成為人們研究的熱點(diǎn)?，F(xiàn)有的壓電發(fā)電機(jī)都是采用懸臂型的壓電振子，質(zhì)量塊固定在懸臂梁的自由端，壓電振子的振動頻率不可調(diào)節(jié)，因此只能對某一頻率的外界振動進(jìn)行吸收，應(yīng)用范圍較窄。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述背景技術(shù)的不足，提供了一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括單晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)、U 型槽、質(zhì)量塊；其中U型槽固定在單晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)懸臂梁的自由端，所述質(zhì)量塊通過U型槽中心處的螺栓固定在U型槽內(nèi)。所述基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)中，所述U型槽的長度與質(zhì)量塊的長度相同，U型槽的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)量塊的質(zhì)量。所述基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)中，所述單晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括彈性層，以及設(shè)置在彈性層上表面的壓電層，其中壓電層的寬度以及長度分別與彈性層的寬度以及長度相等。一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)、U 型槽、質(zhì)量塊；其中U型槽固定在雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)懸臂梁的自由端，所述質(zhì)量塊通過U型槽中心處的螺栓固定在U型槽內(nèi)。所述基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)中，所述U型槽的長度與質(zhì)量塊的長度相同，U型槽的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)量塊的質(zhì)量。所述基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)中，所述雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括彈性層，以及分別設(shè)置在彈性層上、下表面的壓電層，其中壓電層的寬度以及長度分別與彈性層的寬度以及長度相等。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果實(shí)現(xiàn)了對不同振動頻率的環(huán)境振動進(jìn)行能量收集，提高了壓電振動發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍。


圖1為基頻共振頻率可調(diào)雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)的三維模型視圖。圖2為實(shí)施例中基頻共振頻率可調(diào)雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖3為質(zhì)量塊的移動距離與壓電振動發(fā)電機(jī)振動頻率的關(guān)系圖。圖中標(biāo)號說明1為彈性層，2和13為壓電層，3和14為粘結(jié)層，4和5為導(dǎo)線，6為質(zhì)量塊，7和8電極，9為夾緊裝置，10為基座，11為U型槽，12為螺栓。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明如圖1所示的基頻共振頻率可調(diào)的雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)模型，包括夾緊裝置9，彈性層1，壓電層2和3，U型槽11，質(zhì)量塊6，彈性層1以及壓電層2和13構(gòu)成基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)的懸臂梁，彈性層1超出壓電層2和3的部分插入到夾緊裝置9內(nèi)，U型槽11固定在懸臂梁的自由端，質(zhì)量塊6通過U型槽11中心處的螺栓12固定在螺栓12內(nèi)。質(zhì)量塊6和U型槽長度相同。質(zhì)量塊6在U型槽11內(nèi)可滑動的距離為以螺栓12為中心左右二分之一質(zhì)量塊的長度。圖2為具體實(shí)施例所述的基頻共振頻率可調(diào)的雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖， 壓電層2和13分別通過粘結(jié)層3和14與彈性層1的上下表面粘結(jié)，壓電層2和13的上下表面分別鍍有電極7和8，電極7和8通過導(dǎo)線4和5與具有整流和能量存儲的接口電路連接。夾緊裝置9固定在基座10上，當(dāng)基座隨外界環(huán)境振動時，壓電層在慣性力的作用下將會發(fā)生形變，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能到電能的轉(zhuǎn)化。壓電層1為不銹鋼材質(zhì)，壓電層的材料為 PZT-5H型壓電陶瓷，U型槽11為鋁合金的材質(zhì)，質(zhì)量塊6為鉛等高密度的金屬材料。壓電層2和13的寬度與彈性層1相同。依據(jù)壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)原理
權(quán)利要求
1.一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于包括單晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)、U型槽、質(zhì)量塊；其中u型槽固定在單晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)懸臂梁的自由端，所述質(zhì)量塊通過U型槽中心處的螺栓固定在U型槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于所述U 型槽的長度與質(zhì)量塊的長度相同，U型槽的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)量塊的質(zhì)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于所述單晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括彈性層，以及設(shè)置在彈性層上表面的壓電層，其中壓電層的寬度以及長度分別與彈性層的寬度以及長度相等。
4.一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于包括雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)、U型槽、質(zhì)量塊；其中U型槽固定在雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)懸臂梁的自由端，所述質(zhì)量塊通過U型槽中心處的螺栓固定在U型槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于所述U 型槽的長度與質(zhì)量塊的長度相同，U型槽的質(zhì)量遠(yuǎn)小于質(zhì)量塊的質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)，其特征在于所述雙晶片懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括彈性層，以及分別設(shè)置在彈性層上、下表面的壓電層，其中壓電層的寬度以及長度分別與彈性層的寬度以及長度相等。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓電發(fā)電機(jī)，尤其是一種基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)。所述懸臂型壓電發(fā)電機(jī)包括夾緊裝置、壓電層、粘結(jié)層、彈性層、U型槽、質(zhì)量塊，壓電層與彈性層構(gòu)成所述懸臂型壓電發(fā)電機(jī)的懸臂梁，懸臂梁的固定端插入到夾緊裝置內(nèi)，U型槽固定在懸臂梁的自由端，質(zhì)量塊通過U型槽中心處的螺栓固定在U型槽內(nèi)。通過水平滑動質(zhì)量塊改變懸臂梁的有效剛度，進(jìn)而調(diào)節(jié)壓電發(fā)電機(jī)基頻共振頻率。所述基頻共振頻率可調(diào)的懸臂型壓電發(fā)電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對不同振動頻率的環(huán)境振動進(jìn)行能量收集，提高了壓電振動發(fā)電機(jī)的應(yīng)用范圍。
文檔編號H02N2/18GK102412757SQ20111044405
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者譚林林, 鄒玉煒, 黃學(xué)良 申請人:東南大學(xué)