[发明专利]一种频率可调压电振动发电装置

说明书

本发明提供的一种频率可调压电振动发电装置，L型底座、T型悬臂梁、C型滑台、微分头、调质螺栓、压电片、滑台螺母、安装螺钉；L型底座与C型滑台配合连接，两者可相对滑动；微分头与C型滑台固接，并固定在L型底座上；T型悬臂梁的一端固定在L型底座上，自由端穿过C型滑台后固定有调质螺栓；压电片贴在T型悬臂梁；整个装置通过L型底座上的安装通孔与环境结构固定。当发电装置T型悬臂梁受到外界激励产生振动时，T型悬臂梁带动压电片振动，压电片发生形变而发电；通过旋拧旋钮使C型滑台在悬臂梁方向上的前后移动来改变T型悬臂梁的有效悬臂长度，实现发电装置频率可调。

技术领域

本发明涉及一种频率可调压电振动发电装置，属于发电技术领域。

背景技术

由于无线传感器节点采用传统电池(锂聚合物、镍氢电池)供能，使用寿命有限，且在外部复杂环境中易损坏，维护保养费用高且能产生化学废弃物污染。压电振动发电装置（Piezoelectric vibration power generator, PVPG）可收集无线传感器网络环境振动能量，将其转换为电能并为网络中传感器节点供电，保障无线传感器网络的长期有效工作。由于当前基于压电效应的PVPG主要为薄金属悬臂梁压电振子结构，存在谐振频率单一、工作频带窄的缺点，只能在压电振子谐振频率附近的频带内产生良好的发电效果，因此在复杂环境中PVPG的供电效果并不好。

为解决上述问题，中国发明专利“一种宽频压电振动能量收集装置”(ZL201310686868.7) 根据实际环境中的振动源频率范围，设计悬臂梁的个数和谐振频率，使阵列式悬臂梁的谐振频率范围覆盖环境中振动源频带宽度，实现宽频的能量收集；中国发明专利“一种伸缩式压电振动发电机”(ZL201510007272.9)利用两组伸缩式压电振子经销轴与框架及质量块连接且变形相互制约，当框架随环境振动时，质量块与框架相对振动，实现压电振子的变形而发电。通过压电振子阵列或多组压电振子，虽然可以提高带宽、增加发电量，但是会增加系统的复杂性。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，解决现有技术中压电振动发电装置谐振频率单一、工作频带窄的问题，本发明提供一种频率可调压电振动发电装置，能够实现频率的调节，提高装置对环境的适应性，实现更高的发电效率。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种压电振动发电装置，其特征在于：包括L型底座、T型悬臂梁、C型滑台、微分头、压电片；L型底座上设置有与C型滑台相配合的滑槽，C型滑台滑动连接在L型底座上，可沿滑槽移动；微分头一端固定在L型底座上，另一端与C型滑台连接；T型悬臂梁的连接端固定在L型底座上，自由端穿过C型滑台且自由端端部设置有调质螺栓；压电片贴设在T型悬臂梁上；压电振动发电装置通过L型底座与环境结构固定；当T型悬臂梁受到外界激励产生振动时，T型悬臂梁带动压电片振动，压电片发生形变而发电；通过C型滑台在L型底座上沿悬臂梁方向的移动来改变T型悬臂梁的有效悬臂长度，实现发电装置频率可调。

作为优选方案，所述的压电振动发电装置，其特征在于：所述L型底座上表面设置滑槽，所述滑槽为燕尾槽，C型滑台的底部设置有与燕尾槽相配合的燕尾榫。

作为优选方案，所述的压电振动发电装置，其特征在于：所述L型底座上设置有用于连接微分头的安装内螺纹，所述微分头的旋钮处设置有与安装内螺纹相配合的安装外螺纹，微分头通过安装外螺纹连接固定在L型底座上。

作为优选方案，所述的压电振动发电装置，其特征在于：所述L型底座上设置有安装通孔，压电振动发电装置通过L型底座上的安装通孔与环境结构固定。

作为优选方案，所述的压电振动发电装置，其特征在于：所述T型悬臂梁的自由端开设调质通孔，用于安装调质螺栓，通过增减调质螺栓上的螺母个数，改变T型悬臂梁自由端端部集中质量。