[发明专利]一种多用途压电振动发电机

说明书

本发明涉及一种多用途压电振动发电机，属新能源技术领域。壳体底壁装有导销、侧壁端部装有端盖，端盖上经绳索系有气囊；支架横梁两端设有带倾斜的安装面纵梁；激励器上下两端设有相连通的上下导孔、左右两侧都设有凸轮；阶梯轴自上而下依次设有细轴、中轴及粗轴，粗轴端部设有导孔，导孔套在导销上并将支撑簧压接在导销上；激励器的上下导孔分别套在阶梯轴的中轴和粗轴上，粗轴将下簧压接在下导孔的顶壁上；支架的横梁及上调频块装在阶梯轴的细轴上，上调频块将缓冲簧压接在端盖上，激励器将套在中轴上的上簧压接在横梁上；支架的安装面上装有由等厚度基板和压电片粘接而成的悬臂梁型压电振子，非工作时基板的翻边压接在凸轮斜面的中点处。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种多用途压电振动发电机，用于多向振动、定向流及海浪能等的回收。

背景技术

近年来，随着无线传感网络技术的日趋成熟及其在环境监测、建筑物及桥梁的健康监测、工业、军事及公共安全等领域应用的普及，为其提供持续能源供应的微小型压电发电机的研究受到国内外学者的广泛关注。目前已提出的微小型压电发电机可成功用于振动能、风能、水流能及海浪能等的有效回收。但现有这些压电发电机的功能单一，即通常仅能用于一种环境能量的回收，且其可靠性及环境适应性都十分有限，不利于压电发电技术的推广应用。

发明内容

本发明提出一种多用途压电振动发电机，本发明采用的实施方案是：壳体的侧壁端部经螺钉安装有端盖、底壁内侧装有导销，导销的座板经螺钉安装在底壁上，端盖上经绳索系有气囊；支架的横梁上设有销孔，横梁左右两端的下方都设有纵梁，纵梁上设有安装孔，安装孔的侧壁上设有倾斜的安装面，安装面与纵梁间形成的锐角为安装角，安装角大于30度；激励器自上而下设有相互连通且同轴的上下导孔，激励器左右两侧各设有一组凸轮，凸轮为移动凸轮，凸轮的凸轮面由依次相连的底面、斜面和顶面构成，底面与顶面间的距离为凸轮升程，底面与斜面间所构成的锐角为凸轮升角，凸轮升角为30～50度；阶梯轴自上而下依次设有细轴、中轴及粗轴，细轴端部设有螺纹，粗轴端部设有与其同轴的导孔，导孔套在导销上并将支撑簧压接在导销上；激励器的上下导孔分别套在阶梯轴的中轴和粗轴上，粗轴的轴肩将下簧压接在下导孔的顶壁上，激励器上经螺钉安装有下调频块：支架的横梁及上调频块经螺母安装在阶梯轴的细轴上，横梁上的销孔套在细轴上，上调频块将缓冲簧压接在端盖上，激励器将套在中轴上的上簧压接在横梁上；支架的安装面上经螺钉和压条装有压电振子，压电振子为由等厚度基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近激励器安装，基板自由端的翻边顶靠在凸轮面上；非工作时基板的翻边与凸轮的斜面的中点接触，压电振子安装产生的预弯变形量为其许用值的一半，压电振子的许用变形量大于凸轮升程。

本发明中，压电振子安装前的自然状态下为预弯结构，基板预弯半径小于压电片预弯半径，压电振子的预弯半径即基板与压电片粘接面的预弯半径为压电振子预弯半径为无穷大即压电振子为平直结构且固定端两层都被夹持时，其许用变形量为上述公式中：l和h分别为压电振子的悬臂长度和总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片d2材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。