專利名稱：一種壓電俘能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電俘能領(lǐng)域，特別是涉及一種壓電俘能裝置。
背景技術(shù)：
隨著全球氣候變暖的加劇和石油、煤炭、天然氣等不可再生資源的緊缺，人們對新的、可持續(xù)的、清潔的可再生能源，投入越來越多的關(guān)注。俘獲環(huán)境能量成為一種廣泛的開發(fā)新能源的方法。目前，俘獲環(huán)境能主要以太陽能、風(fēng)能等自然能的利用為主，但這些受到自然條件的限制，不能穩(wěn)定地提供能量。而環(huán)境中隨處可見振動能，如車輛行駛的路面、機場跑道、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點等。這些振動能的俘獲，將開辟一個可持續(xù)的綠色能源新途徑。從環(huán)境中俘獲振動能,有三種方式:壓電式、靜電式和電磁式。與其它方式相比，壓電式具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、適應(yīng)性強、無污染、成本低等突出優(yōu)點，從環(huán)境振動或噪聲中提取能量的性能最好，成為從環(huán)境機械能獲取電能的一種行之有效的好方法，受到了廣泛的重視。采用壓電式俘獲環(huán)境振動能，其主要結(jié)構(gòu)為壓電俘能裝置。該裝置利用壓電材料的正壓電效應(yīng)，將振動能轉(zhuǎn)化為電能。此裝置的結(jié)構(gòu)形式，直接影響著壓電俘能效率。目前，采用較多的是懸臂式結(jié)構(gòu)。但單懸臂壓電振子，所能俘獲的能量較小。而已有的多懸臂式壓電振子，各個懸臂都是單獨進行俘能，所俘獲電的頻率因結(jié)構(gòu)而異，從而增加了后續(xù)處理和控制電路的復(fù)雜程度和成本。本專利設(shè)計的壓電俘能裝置，采用多懸臂式壓電振子結(jié)構(gòu)，各振子采用一個圓柱體作為配重物。因此，該結(jié)構(gòu)的壓電俘能裝置，可實現(xiàn)從各個壓電振子所俘獲的電具有相同的頻率，可降低控制電路的復(fù)雜性。同時，該結(jié)構(gòu)具有懸臂式壓電振子的共同特點，即這種利用慣性自由振動的結(jié)構(gòu)，簡單易行，可將較低頻率的環(huán)境振動轉(zhuǎn)換為高頻率的振動，產(chǎn)生最大的撓曲和柔順系數(shù)，具有較長的振動持續(xù)時間，可充分吸收環(huán)境振動能，壓電俘能效率較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種壓電俘能裝置，能夠提高壓電裝置的壓電俘能效率，減少后續(xù)處理和控制電路的成本和難度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種壓電俘能裝置，該裝置包括外環(huán)和與外環(huán)同軸心的內(nèi)圓柱，所述外環(huán)與內(nèi)圓柱通過多個壓電俘能振子連接。優(yōu)選的是，所述外環(huán)內(nèi)壁上開有多個外環(huán)槽，內(nèi)圓柱外壁上對應(yīng)外環(huán)槽的位置設(shè)有內(nèi)環(huán)槽，壓電俘能振子的兩端分別嵌入外環(huán)槽內(nèi)和內(nèi)環(huán)槽內(nèi)。優(yōu)選的是，所述壓電俘能振子包括懸臂板和壓電薄膜PVDF，所述壓電薄膜PVDF粘結(jié)于懸臂板的側(cè)面，且壓電薄膜PVDF的兩端小于懸臂板的長度。優(yōu)選的是，所述懸壁板的兩端分別嵌入外環(huán)槽內(nèi)和內(nèi)環(huán)槽內(nèi)。優(yōu)選的是，所述內(nèi)圓柱的高度小于外環(huán)的高度。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種壓電俘能裝置，解決現(xiàn)有多懸臂壓電俘能器件，所俘獲電的頻率不同，增加后續(xù)處理和控制電路的成本和難度問題，且可提高壓電裝置的壓電俘能效率，能夠提高壓電裝置的壓電俘能效率，減少后續(xù)處理和控制電路的成本和難度。


圖1是本發(fā)明一種壓電俘能裝置的立體結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明一種壓電俘能裝置的外環(huán)的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明一種壓電俘能裝置的內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明一種壓電俘能裝置的壓電俘能振子的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖1至圖4,本發(fā)明實施例包括:
一種壓電俘能裝置，該裝置包括外環(huán)(I)和與外環(huán)(I)同軸心的內(nèi)圓柱(2)，內(nèi)圓柱(2)的高度小于外環(huán)(I)的高度。外環(huán)(I)內(nèi)壁上開有多個外環(huán)槽，內(nèi)圓柱(2)外壁上對應(yīng)外環(huán)槽的位置設(shè)有內(nèi)環(huán)槽，壓電俘能振子(3)的兩端分別嵌入外環(huán)槽內(nèi)和內(nèi)環(huán)槽內(nèi)。壓電俘能振子(3)包括懸臂板(32)和壓電薄膜PVDF (31)，所述壓電薄膜PVDF
(31)粘結(jié)于懸臂板(32)的側(cè)面，且壓電薄膜PVDF (31)的兩端小于懸臂板(32)的長度。所述懸壁板(32)的兩端分別嵌入外環(huán)槽內(nèi)和內(nèi)環(huán)槽內(nèi)。綜上所述，外環(huán)槽和內(nèi)環(huán)槽的形狀可以是對應(yīng)的直角方槽、球形槽或帶圓角的方槽，懸臂板(32 )兩端截面形狀與外環(huán)槽和內(nèi)環(huán)槽的形狀相同。外環(huán)(I)、內(nèi)圓柱(2)和懸臂板(32)的材料可以是金屬或非金屬。PVDF壓電薄膜(31)可以粘結(jié)于懸臂板(32)的一面或兩面。外環(huán)(I)、內(nèi)圓柱(2)及壓電俘能振子(3)，依據(jù)對應(yīng)的槽安裝后，由于內(nèi)圓柱(2)的高度低于外環(huán)(1)，其兩端面都位于外環(huán)(I)的內(nèi)部。因此在該壓電俘能裝置中，外環(huán)(I)相當(dāng)于固定梁，而內(nèi)圓柱(2)起到一個配重物的作用。使用時，將該裝置外環(huán)的一端面固定。若內(nèi)圓柱(2)受到力的作用，安裝在其上的多個壓電俘能振子(3)，將隨之一起發(fā)生高頻率的振動，從而產(chǎn)生電力。本發(fā)明一種壓電俘能裝置，解決現(xiàn)有多懸臂壓電俘能器件，所俘獲電的頻率不同，增加后續(xù)處理和控制電路的成本和難度問題，且可提高壓電裝置的壓電俘能效率，能夠提高壓電裝置的壓電俘能效率，減少后續(xù)處理和控制電路的成本和難度。以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種壓電俘能裝置，其特征在于:該裝置包括外環(huán)和與外環(huán)同軸心的內(nèi)圓柱，所述外環(huán)與內(nèi)圓柱通過多個壓電俘能振子連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電俘能裝置，其特征在于:所述外環(huán)內(nèi)壁上開有多個外環(huán)槽，內(nèi)圓柱外壁上對應(yīng)外環(huán)槽的位置設(shè)有內(nèi)環(huán)槽，壓電俘能振子的兩端分別嵌入外環(huán)槽內(nèi)和內(nèi)環(huán)槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電俘能裝置，其特征在于:所述壓電俘能振子包括懸臂板和壓電薄膜PVDF，所述壓電薄膜PVDF粘結(jié)于懸臂板的側(cè)面，且壓電薄膜PVDF的兩端小于懸臂板的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種壓電俘能裝置，其特征在于:所述懸壁板的兩端分別嵌入外環(huán)槽內(nèi)和內(nèi)環(huán)槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電俘能裝置，其特征在于:所述內(nèi)圓柱的高度小于外環(huán)的高度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓電俘能裝置，該裝置由外環(huán)、內(nèi)圓柱和若干個懸臂梁式壓電俘能振子構(gòu)成。外環(huán)以及內(nèi)圓柱上在軸向和徑向兩方向上有規(guī)律地開著一些槽，壓電俘能振子通過槽與外環(huán)和內(nèi)圓柱聯(lián)接。內(nèi)圓柱的總高度小于外環(huán)，且安裝后上下端面要位于外環(huán)之內(nèi)。當(dāng)內(nèi)圓柱受到外界力的作用后，帶著壓電俘能振子一起振動，并將振動源的頻率進行放大。通過上述方式，本發(fā)明能夠?qū)h(huán)境中的低頻振動轉(zhuǎn)換為較高頻的振動，并轉(zhuǎn)化為電能。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、俘能效率高的特點。
文檔編號H02N2/18GK103117677SQ20131004124
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月3日
發(fā)明者孫春華, 張紅兵, 尚廣慶, 張永康, 朱學(xué)超 申請人:蘇州市職業(yè)大學(xué)