一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新型能量收集器、換能器等壓電器件領(lǐng)域，具體涉及一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源和環(huán)境是21世紀(jì)人類所關(guān)注的最重要的兩大主題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤、石油等化石能源資源因不斷消耗而日益減少，世界各國都在大力發(fā)展各種可再生能源，希望能夠?qū)h(huán)境中可以回收利用的能量進(jìn)行收集和轉(zhuǎn)換。壓電能量收集器就是實(shí)現(xiàn)這一功能的一種器件，它是通過壓電材料的壓電效應(yīng)，將環(huán)境中的各種振動(dòng)能收集轉(zhuǎn)換為電能。壓電能量收集器具有機(jī)電轉(zhuǎn)換效率高、輸出電壓高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于滿足集成化要求、無需外加偏置等特點(diǎn)，并且不產(chǎn)生噪聲，不受電磁干擾，所以壓電能量收集器受到了越來越多的關(guān)注。
[0003]壓電能量收集器主要靠收集周圍環(huán)境中的振動(dòng)能，圖1是反映目前壓電能量收集器輸出頻響特性的一個(gè)典型例子。當(dāng)環(huán)境振動(dòng)源的振動(dòng)頻率與器件的諧振頻率接近時(shí)，才能發(fā)生諧振以將更多的振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能輸出，而遠(yuǎn)離諧振輸出就會(huì)急劇衰減，所以需要將器件諧振頻率調(diào)節(jié)到與環(huán)境振動(dòng)頻率一致。器件諧振頻率與器件選材、尺寸、結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量負(fù)載的大小有關(guān)，一旦器件制作出來，其選材、尺寸、結(jié)構(gòu)都會(huì)固定，諧振頻率難以調(diào)節(jié)；若遇到環(huán)境振動(dòng)頻率發(fā)生改變，偏離了器件的諧振頻率，器件性能又會(huì)受到影響而大幅降低。因此，迫切需要一種能夠改變自身諧振頻率、以使其與環(huán)境振動(dòng)頻率一致的壓電器件結(jié)構(gòu)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)，以克服現(xiàn)有壓電器件的缺陷，可最大限度地實(shí)現(xiàn)該壓電器件結(jié)構(gòu)的諧振頻率與環(huán)境振動(dòng)頻率相匹配，從而提高器件的性能輸出。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)，所述壓電器件結(jié)構(gòu)包括安裝有壓電元件的壓電器件主體、與所述壓電器件主體相連的位置可變負(fù)載。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型，通過在壓電器件主體上設(shè)置位置可變負(fù)載，可十分方便地調(diào)節(jié)壓電器件的諧振頻率，不僅便于實(shí)現(xiàn)器件諧振頻率與環(huán)境振動(dòng)頻率的精確匹配，而且在環(huán)境發(fā)生改變時(shí)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)器件諧振頻率，使壓電器件一直保持較高的性能。
[0007]又，在本實(shí)用新型中，所述位置可變負(fù)載與所述壓電器件主體之間通過連桿相連。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型，可通過連桿連接位置可變負(fù)載與壓電器件主體，通過調(diào)節(jié)負(fù)載在連桿上的位置，即可調(diào)節(jié)壓電器件結(jié)構(gòu)的諧振頻率以使該諧振頻率可在較大范圍內(nèi)變化，從而可以方便地實(shí)現(xiàn)與環(huán)境振動(dòng)的頻率相匹配。
[0009]又，在本實(shí)用新型中，所述位置可變負(fù)載可以沿著所述連桿移動(dòng)來改變其位置，以調(diào)節(jié)壓電器件的諧振頻率。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型，位置可變負(fù)載可以沿著所述連桿移動(dòng)，有效地使位置可變負(fù)載的位置發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的諧振頻率。優(yōu)選地，所述連桿可形成為帶有螺紋的螺絲。
[0011]位置可變負(fù)載可以做成各種形狀，可由金屬、玻璃、水晶、塑料或樹脂等材料制成，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對體積和質(zhì)量的要求進(jìn)行選擇。
[0012]壓電器件主體的結(jié)構(gòu)和尺寸可根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:
[0014]本實(shí)用新型公開的壓電器件結(jié)構(gòu)，可以通過位置可變負(fù)載十分方便地調(diào)節(jié)壓電器件的諧振頻率，不僅便于實(shí)現(xiàn)器件諧振頻率與環(huán)境頻率的精確匹配，而且在環(huán)境發(fā)生改變時(shí)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)器件諧振頻率，使器件一直保持較高的性能。
【附圖說明】
[0015]圖1示出了傳統(tǒng)壓電能量收集器輸出功率與頻率的關(guān)系的示意圖；
[0016]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施形態(tài)的便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和下述實(shí)施方式進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，應(yīng)理解，附圖及下述實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而非限制本實(shí)用新型。
[0018]本實(shí)用新型公開了一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)，包括安裝有壓電元件的壓電器件主體、與該壓電器件主體相連的位置可變負(fù)載。通過設(shè)置該位置可變負(fù)載，可十分方便地調(diào)節(jié)壓電器件的諧振頻率，不僅便于實(shí)現(xiàn)器件諧振頻率與環(huán)境振動(dòng)頻率的精確匹配，而且在環(huán)境發(fā)生改變時(shí)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)器件諧振頻率，使壓電器件一直保持較高的性能。
[0019]具體地，圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的一實(shí)施形態(tài)的便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖2所示，該實(shí)施形態(tài)中的便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)包括安裝有壓電元件3的壓電器件主體2、與該壓電器件主體2通過連桿5相連的位置可變負(fù)載4。上述連桿5做成帶有螺紋的螺絲，位置可變負(fù)載4通過螺絲5可移動(dòng)地連接在壓電器件主體2上。且在本實(shí)施形態(tài)中，該壓電元件3例如可以是壓電片。
[0020]由此，通過在螺絲5上的旋轉(zhuǎn)，可以有效地使位置可變負(fù)載4的位置發(fā)生移動(dòng)，以調(diào)節(jié)壓電器件結(jié)構(gòu)的諧振頻率可以在較大范圍內(nèi)變化，從而可以方便地實(shí)現(xiàn)與環(huán)境振動(dòng)的頻率相匹配。
[0021]本實(shí)用新型的壓電器件在激勵(lì)源I的激勵(lì)下工作，通過旋轉(zhuǎn)位置可變負(fù)載4，改變負(fù)載4的質(zhì)心位置，從而影響壓電器件的整體結(jié)構(gòu)，使該壓電器件的諧振頻率發(fā)生變化。
[0022]圖2所示實(shí)施形態(tài)為懸臂梁結(jié)構(gòu)的壓電器件，在該結(jié)構(gòu)中位置可變負(fù)載4遠(yuǎn)離作為壓電器件主體的懸臂梁主體2時(shí)，諧振頻率較低，靠近懸臂梁主體2時(shí)，諧振頻率較高。
[0023]在本實(shí)用新型中，壓電器件的結(jié)構(gòu)不限于懸臂梁結(jié)構(gòu)，也可以是現(xiàn)有技術(shù)中公知的其他類型的結(jié)構(gòu)，例如簡支梁、固支梁、鐃鈸結(jié)構(gòu)、鼓形結(jié)構(gòu)等。壓電器件主體2的結(jié)構(gòu)可根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用上述各種結(jié)構(gòu)的壓電器件，均可通過設(shè)置與壓電器件主體相連的位置可變負(fù)載而方便地將負(fù)載調(diào)節(jié)在合適的位置，以便于調(diào)節(jié)壓電器件的諧振頻率。且位置可變負(fù)載4可以做成各種形狀，可由金屬、玻璃、水晶、塑料或樹脂等材料制成，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對體積和質(zhì)量的要求進(jìn)行選擇。
[0024]本實(shí)用新型公開的壓電器件結(jié)構(gòu)，可以通過設(shè)置位置可變負(fù)載十分方便地調(diào)節(jié)器件的諧振頻率，不僅便于實(shí)現(xiàn)器件諧振頻率與環(huán)境頻率的精確匹配，而且在環(huán)境發(fā)生改變時(shí)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)器件諧振頻率，使器件一直保持較高的性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓電器件結(jié)構(gòu)包括: 安裝有壓電元件的壓電器件主體、與所述壓電器件主體相連的位置可變負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述位置可變負(fù)載與所述壓電器件主體之間通過連桿相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述位置可變負(fù)載沿著所述連桿移動(dòng)來改變其位置，以調(diào)節(jié)壓電器件的諧振頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電器件結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連桿形成為帶有螺紋的螺絲。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種便于調(diào)節(jié)諧振頻率的壓電器件結(jié)構(gòu)，所述壓電器件結(jié)構(gòu)包括安裝有壓電元件的壓電器件主體、與所述壓電器件主體相連的位置可變負(fù)載。本實(shí)用新型克服現(xiàn)有壓電器件的缺陷，可最大限度地實(shí)現(xiàn)該壓電器件結(jié)構(gòu)的諧振頻率與環(huán)境振動(dòng)頻率相匹配，從而提高器件的性能輸出。
【IPC分類】H02N2-04
【公開號】CN204392111
【申請?zhí)枴緾N201520143371
【發(fā)明人】任博, 羅豪甦, 梁柱, 許春東, 方超, 狄文寧, 王升, 林迪, 徐海清, 王西安, 趙祥永, 李曉兵, 焦杰
【申請人】中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月13日