一種頻率可調(diào)壓電振動(dòng)發(fā)電裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種頻率可調(diào)壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于無線傳感器節(jié)點(diǎn)采用傳統(tǒng)電池(鋰聚合物、鎳氫電池)供能，使用壽命有限，且在外部復(fù)雜環(huán)境中易損壞，維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高且能產(chǎn)生化學(xué)廢棄物污染。壓電振動(dòng)發(fā)電裝置（piezoelectricvibrationpowergenerator,pvpg）可收集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境振動(dòng)能量，將其轉(zhuǎn)換為電能并為網(wǎng)絡(luò)中傳感器節(jié)點(diǎn)供電，保障無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的長期有效工作。由于當(dāng)前基于壓電效應(yīng)的pvpg主要為薄金屬懸臂梁壓電振子結(jié)構(gòu)，存在諧振頻率單一、工作頻帶窄的缺點(diǎn)，只能在壓電振子諧振頻率附近的頻帶內(nèi)產(chǎn)生良好的發(fā)電效果，因此在復(fù)雜環(huán)境中pvpg的供電效果并不好。

為解決上述問題，中國發(fā)明專利“一種寬頻壓電振動(dòng)能量收集裝置”(zl201310686868.7)根據(jù)實(shí)際環(huán)境中的振動(dòng)源頻率范圍，設(shè)計(jì)懸臂梁的個(gè)數(shù)和諧振頻率，使陣列式懸臂梁的諧振頻率范圍覆蓋環(huán)境中振動(dòng)源頻帶寬度，實(shí)現(xiàn)寬頻的能量收集；中國發(fā)明專利“一種伸縮式壓電振動(dòng)發(fā)電機(jī)”(zl201510007272.9)利用兩組伸縮式壓電振子經(jīng)銷軸與框架及質(zhì)量塊連接且變形相互制約，當(dāng)框架隨環(huán)境振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊與框架相對(duì)振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓電振子的變形而發(fā)電。通過壓電振子陣列或多組壓電振子，雖然可以提高帶寬、增加發(fā)電量，但是會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決現(xiàn)有技術(shù)中壓電振動(dòng)發(fā)電裝置諧振頻率單一、工作頻帶窄的問題，本發(fā)明提供一種頻率可調(diào)壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)，提高裝置對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)電效率。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：包括l型底座、t型懸臂梁、c型滑臺(tái)、微分頭、壓電片；l型底座上設(shè)置有與c型滑臺(tái)相配合的滑槽，c型滑臺(tái)滑動(dòng)連接在l型底座上，可沿滑槽移動(dòng)；微分頭一端固定在l型底座上，另一端與c型滑臺(tái)連接；t型懸臂梁的連接端固定在l型底座上，自由端穿過c型滑臺(tái)且自由端端部設(shè)置有調(diào)質(zhì)螺栓；壓電片貼設(shè)在t型懸臂梁上；壓電振動(dòng)發(fā)電裝置通過l型底座與環(huán)境結(jié)構(gòu)固定；當(dāng)t型懸臂梁受到外界激勵(lì)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，t型懸臂梁帶動(dòng)壓電片振動(dòng)，壓電片發(fā)生形變而發(fā)電；通過c型滑臺(tái)在l型底座上沿懸臂梁方向的移動(dòng)來改變t型懸臂梁的有效懸臂長度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電裝置頻率可調(diào)。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述l型底座上表面設(shè)置滑槽，所述滑槽為燕尾槽，c型滑臺(tái)的底部設(shè)置有與燕尾槽相配合的燕尾榫。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述l型底座上設(shè)置有用于連接微分頭的安裝內(nèi)螺紋，所述微分頭的旋鈕處設(shè)置有與安裝內(nèi)螺紋相配合的安裝外螺紋，微分頭通過安裝外螺紋連接固定在l型底座上。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述l型底座上設(shè)置有安裝通孔，壓電振動(dòng)發(fā)電裝置通過l型底座上的安裝通孔與環(huán)境結(jié)構(gòu)固定。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述t型懸臂梁的自由端開設(shè)調(diào)質(zhì)通孔，用于安裝調(diào)質(zhì)螺栓，通過增減調(diào)質(zhì)螺栓上的螺母?jìng)€(gè)數(shù)，改變t型懸臂梁自由端端部集中質(zhì)量。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述c型滑臺(tái)上設(shè)置有貫穿通孔和連接通孔，所述微分頭的頂桿端部加工連接外螺紋；微分頭的頂桿端部穿過貫穿通孔后、通過兩個(gè)滑臺(tái)螺母和連接外螺紋與c型滑臺(tái)在連接通孔處固接在一起。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述c型滑臺(tái)上設(shè)置有貫穿缺口和固定缺口，t型懸臂梁的連接端通過安裝螺釘固定在l型底座上，自由端依次穿過c型滑臺(tái)上的貫穿缺口、固定缺口后，在調(diào)質(zhì)通孔處安裝調(diào)質(zhì)螺栓。

進(jìn)一步的，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述固定缺口上下兩表面為平面，固定缺口與t型懸臂梁之間采用間隙配合，固定缺口間隙高度與t型懸臂梁厚度滿足基本尺寸相同，固定缺口按正偏差加工。

作為優(yōu)選方案，所述的壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于：所述壓電片通過膠水貼設(shè)在t型懸臂梁上。

有益效果：本發(fā)明提供的一種壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，可以根據(jù)需要，旋擰旋鈕使c型滑臺(tái)在懸臂梁方向上的前后移動(dòng)來改變t型懸臂梁的有效振動(dòng)長度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電裝置頻率可調(diào)，且結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的調(diào)節(jié)，提高裝置對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)更高的發(fā)電效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中l(wèi)型底座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中t型懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中c型滑臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中微分頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-l型底座、2-t型懸臂梁、3-c型滑臺(tái)、4-微分頭、5-調(diào)質(zhì)螺栓、6-壓電片、7-滑臺(tái)螺母、8-安裝螺釘；1.1-燕尾槽、1.2-安裝內(nèi)螺紋、1.3-安裝通孔；2.1-調(diào)質(zhì)通孔；3.1-燕尾榫、3.2-連接通孔、3.3-固定缺口、3.4-貫穿缺口、3.5-貫穿通孔；4.1-旋鈕、4.2-安裝外螺紋、4.3-頂桿、4.4-連接外螺紋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1-圖5所示，本發(fā)明提供的一種頻率可調(diào)壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，包括l型底座1、t型懸臂梁2、c型滑臺(tái)3、微分頭4、調(diào)質(zhì)螺栓5、壓電片6、滑臺(tái)螺母7、安裝螺釘8；

所述l型底座1上加工有燕尾槽1.1、安裝內(nèi)螺紋1.2及安裝通孔1.3；

所述t型懸臂梁2的自由端加工調(diào)質(zhì)通孔2.1，用于安裝調(diào)質(zhì)螺栓5，通過增減調(diào)質(zhì)螺栓上的螺母?jìng)€(gè)數(shù)，改變t型懸臂梁端部集中質(zhì)量；

所述c型滑臺(tái)3上加工有燕尾榫3.1、連接通孔3.2、固定缺口3.3、貫穿缺口3.4及貫穿通孔3.5；所述固定缺口3.3上下兩表面為平面，固定缺口3.3與t型懸臂梁2采用間隙配合，固定缺口間隙高度與t型懸臂梁厚度滿足基本尺寸相同，固定缺口按正偏差加工；

所述微分頭4的頂桿4.3端部加工連接外螺紋4.4，旋鈕4.1處加工安裝外螺紋4.2。

l型底座1上的燕尾槽1.1與c型滑臺(tái)3上的燕尾榫3.1配合連接，兩者可相對(duì)滑動(dòng)；微分頭4的頂桿端部穿過貫穿通孔3.5，與c型滑臺(tái)3通過兩個(gè)滑臺(tái)螺母7和連接外螺紋4.4，在連接通孔3.2處固接在一起；微分頭4通過安裝外螺紋4.2、安裝內(nèi)螺紋1.2連接固定在l型底座1上；t型懸臂梁2的一端通過安裝螺釘8固定在l型底座1上，自由端依次穿過c型滑臺(tái)3上的貫穿缺口3.4、固定缺口3.3后，在調(diào)質(zhì)通孔2.1處安裝調(diào)質(zhì)螺栓5；壓電片6通過高強(qiáng)膠水貼在t型懸臂梁2；整個(gè)裝置通過l型底座1上的安裝通孔1.3，與環(huán)境結(jié)構(gòu)通過螺栓連接固定。

本發(fā)明壓電振動(dòng)發(fā)電裝置的工作過程如下：當(dāng)發(fā)電裝置的t型懸臂梁2隨外界環(huán)境振動(dòng)時(shí)，t型懸臂梁2帶動(dòng)壓電片6振動(dòng)，壓電片6發(fā)生形變而放電。若微分頭4的精密螺紋的螺距是a，可動(dòng)刻度有n個(gè)等分刻度，可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一周，頂桿4.3前進(jìn)或后退a，即旋轉(zhuǎn)每個(gè)等分刻度可使頂桿前進(jìn)或后退a/n。當(dāng)環(huán)境振動(dòng)頻率發(fā)生變化時(shí)，懸擰旋鈕n個(gè)等分刻度，頂桿4.3移動(dòng)n×a/n,由于頂桿4.3端部與c型滑臺(tái)3固定，因此c型滑臺(tái)3位置也改變，從而變化t型懸臂梁2自由端到固定缺口3.3的有效懸臂長度而改變其固有頻率，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電裝置的工作頻帶。

綜上所述，本發(fā)明提出的一種頻率可調(diào)壓電振動(dòng)發(fā)電裝置，可以根據(jù)需要，旋擰旋鈕使c型滑臺(tái)在懸臂梁方向上的前后移動(dòng)來改變t型懸臂梁的有效懸臂長度，實(shí)現(xiàn)發(fā)電裝置頻率可調(diào)，且結(jié)構(gòu)簡單。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。