[发明专利]一种车载低频压电振动发电机

说明书

本发明涉及一种车载低频压电振动发电机，汽车电子与新能源技术领域。端盖和底座分别装在壳体上下两端，端盖和底座上都设有销孔；导销上自上而下套有限位簧、滑块和支撑簧，导销上下两端分别置于端盖和底座的销孔内，限位簧和支撑簧的两端分别置于滑块和端盖或底座上：滑块前后两侧都装有质量块、左右两侧都设有凸轮，凸轮面由上下两端的底面、中间的顶面及连接顶面和底面的斜面构成；上下凸台的左右两侧都安装有压电振子，压电振子为由基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板的预弯半径小于压电片的预弯半径，基板靠近凸轮面安装；非工作时，基板自由端的翻边顶靠在凸轮面的斜面的中心处，压电振子的装配预压变形量为其许用变形量的一半。

技术领域

本发明属于汽车电子技术与新能源技术领域，具体涉及一种车载低频压电振动发电机，为车载定位跟踪系统提供能源。

背景技术

汽车定位导航系统在现实生活中已有广泛应用，但其功能单一，主要是以引导驾驶员前往目的地为目标的。从实际应用的角度，车载定位跟踪系统还可实现车速实时监测上报、重大交通事故自动报警或车辆被盗追踪等功能。由于现有定位系统是利用发动机供电的，发动机断电或出现故障时定位系统将无法继续工作；此外，现有定位系统都是外置的，可人为地关闭或被破坏掉，也无法用于速度监测和失窃追踪等方面。因此，为拓展车辆定位跟踪系统的功能和实用性，首先需解决其能量供应问题，并需将电源及定位系统隐秘、密闭地安装，以提高其可靠性和安全性。为此，人们提出了多种形式的压电振动发电装置，但由于结构原理或器件特性的原因，现有压电振动发电装置都不能承受高强度振动冲击且固有频率普遍较高，不能很好地适应低频及大振幅车载环境需求，行驶在颠簸的山路、驶过隔离带及强烈撞击等低频大振幅时压电振子会因变形过大而损毁。

发明内容

为满足低频、大振幅车载振动环境的应用需求，本发明提出一种车载低频压电振动发电机，本发明采用的实施方案是：端盖和底座经螺钉分别安装在壳体上下两端，端盖的上凸台上设有上销孔，底座的下凸台上设有下销孔，上下销孔的端面处都设有沉腔；导销上自上而下套有限位簧、滑块和支撑簧，滑块的导孔套在导销上，导孔两端都设有与其同轴的沉孔；导销上下两端分别置于上下销孔内，限位簧上下两端分别置于上凸台的沉腔和滑块顶端的沉孔内，支撑簧上下两端分别置于滑块底端的沉孔和下凸台的沉腔内。

滑块的前后两侧都经螺钉安装有质量块、左右两侧设有凸轮，凸轮为平面凸轮且其凸轮面由上下两端的底面、中间的顶面及连接顶面和底面的斜面构成，凸轮面宽度方向的中间处设有凹槽，同一凸轮上的底面与顶面间的距离为凸轮的升程，凸轮面的斜面的倾斜角为30～45度，凸轮的升程不大于压电振子的许用变形量。

上下凸台的左右两侧都经压板和螺钉装有压电振子，压电振子为由等厚度的基板和压电片粘接而成的悬臂梁型预弯结构，基板的自由端设有翻边，基板的预弯半径小于压电片的预弯半径，基板靠近凸轮面；自然状态下基板与压电片粘接面的预弯半径为其中：h为压电振子的总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。

非工作时基板自由端翻边处顶靠在凸轮面的斜面的中心处，压电振子的装配预压变形量为其许用变形量的一半；压电振子的预弯半径无穷大且压电振子固定端两层都被夹持时，压电振子的许用变形量为其中l为压电振子的悬臂长度、即压电振子与凸轮面的接触点到固定端的长度，h为压电振子总厚度，β＝E_m/E_p，E_m和E_p分别为基板和压电片材料的弹性模量，T_p和k₃₁分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。