【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于新能源發(fā)電，特別涉及一種多方向壓電振動俘能器。
技術(shù)介紹
1、近年來，隨著微機電系統(tǒng)的快速發(fā)展，無線傳感器、mems元器件、微型機器人及智能可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域都向著微型化、耗能低的方向發(fā)展，而傳統(tǒng)的供能方式成為阻礙微型設(shè)備發(fā)展的主要問題之一。傳統(tǒng)的化學電池具有儲能小、使用壽命短及需要人為更換等缺點，難以滿足微型電子設(shè)備的實際工作需要。因此解決微型電子設(shè)備的供能問題已經(jīng)成為需要迫切解決的問題。
2、環(huán)境中存在許多種綠色能量形式，如風能、振動能、太陽能和潮汐能等，其中，振動能具有相對穩(wěn)定、來源廣泛、能量密度較高和易獲取等優(yōu)點。隨著科技的發(fā)展，利用俘能裝置收集環(huán)境中的振動能為微型電子器件供能成為一種可能，同時具有很好的發(fā)展前景。
3、目前振動能量收集的方式主要有靜電式、電磁式、壓電式三種。為了收集環(huán)境中的振動能，壓電式俘能器得到了國內(nèi)外研究者的廣泛研究。傳統(tǒng)壓電振動俘能器具有俘能頻帶窄，且一旦環(huán)境振動發(fā)生變化俘能效率將大大降低，無法保證微型電子裝置的供能需求，從而影響電子器件的正常工作。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種多方向壓電振動俘能器，能夠解決傳統(tǒng)壓電振動俘能器只能在特定某一頻率段、特定某一方向進行俘能的問題。
2、為解決上述問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)實施例提供一種多方向壓電振動俘能器，包括下底座（1）和上底座（7），所述下底座（1）邊緣和所述上底座（7）邊緣之間連接有多根螺桿（2），且多根螺
4、所述振動板（8）與所述下底座（1）之間連接有螺旋式彈簧（9）和多根彎折梁（3），且多根彎折梁（3）呈圓周等間距陣列排布在所述振動板（8）邊緣上，每根彎折梁（3）的上外表面和下外表面均對稱粘貼有壓電片（4）；當環(huán)境中產(chǎn)生振動時，接收到的多方向激勵傳遞到所述彎折梁（3）的壓電片（4）上，所述壓電片（4）將收集到的機械振動能轉(zhuǎn)換成電能，實現(xiàn)不同方向振動能量收集；在針對不同的外界環(huán)境時，可通過調(diào)節(jié)所述上底座（7）與所述振動板（8）間的距離，改變磁斥力大小，從而改變俘能器的固有頻率，使其更易與環(huán)境發(fā)生共振，以增加俘獲電能效率。
5、本專利技術(shù)一可選實施例，所述彎折梁（3）的上外表面和下外表面均呈楔形結(jié)構(gòu)，且所述彎折梁（3）的上外表面和下外表面靠近彎折段的位置逐漸變窄。
6、本專利技術(shù)一可選實施例，所述下底座（1）上設(shè)置有第一凸臺（10-1），所述振動板（8）朝向所述第一凸臺（10-1）一側(cè)對位設(shè)置有第二凸臺（10-2），所述螺旋式彈簧（9）兩端嵌套在所述第一凸臺（10-1）和所述第二凸臺（10-2）上。
7、本專利技術(shù)一可選實施例，多根彎折梁（3）底部與所述下底座（1）通過螺栓實現(xiàn)可拆卸連接，可通過替換不同厚度的下底座（1）來調(diào)節(jié)俘能器的諧振頻率。
8、本專利技術(shù)一可選實施例，所述上底座（7）通過螺桿（2）和螺母（6）實現(xiàn)可拆卸連接與調(diào)距功能，通過改變所述上底座（7）與所述振動板（8）間的距離改變磁力大小，從而來調(diào)節(jié)俘能器的諧振頻率。
9、本專利技術(shù)一可選實施例，所述下底座（1）、所述上底座（7）和所述振動板（8）均為預設(shè)厚度的圓形結(jié)構(gòu)，且所述下底座（1）、所述上底座（7）、所述振動板（8）和所述螺旋式彈簧（9）的中心軸線為同軸設(shè)置。
10、本專利技術(shù)一可選實施例，所述壓電片（4）選用pzt-5h壓電陶瓷，在垂直方向上極化，表面鍍有電極層。
11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)實施例提供了一種多方向壓電振動俘能器，具有以下有益效果：（1）、本專利技術(shù)的技術(shù)方案解決了以往多方向與寬頻帶不能兼顧的問題，并且高效利用了空間，不受使用場景的限制。（2）、本專利技術(shù)采用的彎折梁結(jié)構(gòu)獨特設(shè)計可以有效降低俘能裝置各階諧振頻率，擴大工作頻帶，可減弱因環(huán)境振源發(fā)生改變對俘能效率的影響；同時針對不同振動源，可以通過調(diào)節(jié)上底座與振動板間的距離改變裝置的諧振頻率，且俘能器的上下底座不會產(chǎn)生形變，提高了俘能器工作的穩(wěn)定性。（3）、本專利技術(shù)的俘能器在收到外部激勵時，下底座分別通過彎折梁與螺旋式彈簧將振動同時傳遞到振動板上，振動板上的永磁體隨之振動從而影響磁斥力大小，進而影響彎折壓電梁振動，拓寬俘能頻帶，提高俘能效率。（4）、本專利技術(shù)具有結(jié)構(gòu)緊湊、空間利用效率高、成本低、不受外界干擾、綠色無污染等優(yōu)點，可在一定程度上滿足集成化、微型化的需求。
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1.一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，包括下底座（1）和上底座（7），所述下底座（1）邊緣和所述上底座（7）邊緣之間連接有多根螺桿（2），且多根螺桿（2）與所述上底座（7）之間通過螺母（6）固定；所述下底座（1）和所述上底座（7）之間還設(shè)置有振動板（8），所述上底座（7）底部設(shè)置有第一永磁體（5-1），所述振動板（8）朝向所述第一永磁體（5-1）一側(cè)設(shè)置有第二永磁體（5-2）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述彎折梁（3）的上外表面和下外表面均呈楔形結(jié)構(gòu)，且所述彎折梁（3）的上外表面和下外表面靠近彎折段的位置逐漸變窄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述下底座（1）上設(shè)置有第一凸臺（10-1），所述振動板（8）朝向所述第一凸臺（10-1）一側(cè)對位設(shè)置有第二凸臺（10-2），所述螺旋式彈簧（9）兩端嵌套在所述第一凸臺（10-1）和所述第二凸臺（10-2）上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，多根彎折梁（3）底部與所述下底座（1）通過螺栓實現(xiàn)可拆卸連
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述上底座（7）通過螺桿（2）和螺母（6）實現(xiàn)可拆卸連接與調(diào)距功能，通過改變所述上底座（7）與所述振動板（8）間的距離改變磁力大小，從而來調(diào)節(jié)俘能器的諧振頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述下底座（1）、所述上底座（7）和所述振動板（8）均為預設(shè)厚度的圓形結(jié)構(gòu)，且所述下底座（1）、所述上底座（7）、所述振動板（8）和所述螺旋式彈簧（9）的中心軸線為同軸設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述壓電片（4）選用PZT-5H壓電陶瓷，在垂直方向上極化，表面鍍有電極層。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，包括下底座（1）和上底座（7），所述下底座（1）邊緣和所述上底座（7）邊緣之間連接有多根螺桿（2），且多根螺桿（2）與所述上底座（7）之間通過螺母（6）固定；所述下底座（1）和所述上底座（7）之間還設(shè)置有振動板（8），所述上底座（7）底部設(shè)置有第一永磁體（5-1），所述振動板（8）朝向所述第一永磁體（5-1）一側(cè)設(shè)置有第二永磁體（5-2）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述彎折梁（3）的上外表面和下外表面均呈楔形結(jié)構(gòu)，且所述彎折梁（3）的上外表面和下外表面靠近彎折段的位置逐漸變窄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多方向壓電振動俘能器，其特征在于，所述下底座（1）上設(shè)置有第一凸臺（10-1），所述振動板（8）朝向所述第一凸臺（10-1）一側(cè)對位設(shè)置有第二凸臺（10-2），所述螺旋式彈簧（9）兩端嵌套在所述第一凸臺（10-1）和所述第二凸臺（...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：謝坤，李曾，董萬靜，王鉑輝，
申請(專利權(quán))人：華中農(nóng)業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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