一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術(shù)和測(cè)量、測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，包括底座、殼體、壓電懸臂梁和收集電路板，殼體固定設(shè)置在底座上，殼體為矩形鏤空殼體，矩形鏤空殼體一側(cè)開(kāi)設(shè)有夾縫開(kāi)口，夾縫開(kāi)口兩側(cè)各向外延伸有一定位片，壓電懸臂梁包括一鋁合金基板以及設(shè)置在鋁合金基板兩側(cè)的壓電單元，鋁合金基板一端夾設(shè)在夾縫開(kāi)口及兩定位片內(nèi)并與兩定位片固定連接，鋁合金基板自由端兩側(cè)固定連接兩質(zhì)量塊，鋁合金基板的自由端及其連接的兩質(zhì)量塊位于底座的旋轉(zhuǎn)軸上，收集電路板固定在殼體的一側(cè)壁外表面。本發(fā)明能最大程度的減小質(zhì)心在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的離心力，減小因大離心力引起的懸臂梁剛度增強(qiáng)，振動(dòng)幅度減小的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新能源發(fā)電技術(shù)和測(cè)量、測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸 臂梁俘能器，可用于高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的能量回收。

【背景技術(shù)】
[0002] 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是一種非常常見(jiàn)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式。在許多應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作狀態(tài) 監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。在工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)過(guò)程中，很關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題在于獲取被檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn) 行信息來(lái)判斷該系統(tǒng)的工作狀態(tài)，因此信息間的傳輸變得至關(guān)重要。實(shí)際應(yīng)用中通常采用 無(wú)線(xiàn)通信的方式進(jìn)行信息傳輸。在這些應(yīng)用中，一般需要非充電電池來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行供 電。由于該電池有限的使用壽命，使用者在使用過(guò)程中就不可避免地需要一次次更換這些 電池，顯得十分不便。因此，就需要一種能夠從周?chē)h(huán)境獲取所需能量的方法。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自 身包含有大量的機(jī)械能，若能將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能則可滿(mǎn)足這個(gè)需要。目前，從機(jī)械能到電 能的轉(zhuǎn)換途徑有多種多樣，包括靜電式、電磁式和壓電式俘能器。這其中，將壓電式俘能器 受到了越來(lái)越多的關(guān)注。然而，針對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的壓電俘能問(wèn)題，由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心 力不利于壓電俘能輸出，尚未有較好的結(jié)構(gòu)來(lái)解決離心力引起的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，以解決旋轉(zhuǎn)面 垂直于地面的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能通過(guò)壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換成電能的問(wèn)題，為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 提供所需的能量。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器可適用的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)如旋轉(zhuǎn)中的汽車(chē)輪 胎，轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪等。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器， 包括底座、殼體、壓電懸臂梁和收集電路板，所述殼體固定設(shè)置在底座上，所述殼體為矩形 鏤空殼體，所述矩形鏤空殼體一側(cè)開(kāi)設(shè)有夾縫開(kāi)口，夾縫開(kāi)口兩側(cè)各向外延伸有一定位片， 所述壓電懸臂梁包括一鋁合金基板以及設(shè)置在鋁合金基板兩側(cè)的壓電單元，所述鋁合金基 板一端夾設(shè)在夾縫開(kāi)口及兩定位片內(nèi)并與兩定位片固定連接，實(shí)現(xiàn)壓電懸臂梁與殼體的固 定，鋁合金基板自由端兩側(cè)固定連接兩質(zhì)量塊，鋁合金基板的自由端及其連接的兩質(zhì)量塊 位于底座的旋轉(zhuǎn)軸上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓電懸臂梁可動(dòng)部分的質(zhì)心位于旋轉(zhuǎn)軸上，所述收集電路 板固定在殼體的一側(cè)壁外表面，并通過(guò)兩獨(dú)立導(dǎo)線(xiàn)與壓電單元兩端電性連接。
[0005] 進(jìn)一步的，兩定位片以及鋁合金基板上相對(duì)設(shè)有螺孔，通過(guò)螺栓穿過(guò)螺孔并與螺 母固定連接。
[0006] 進(jìn)一步的，所述鋁合金基板和壓電單元之間通過(guò)絕緣粘合層粘合而成。壓電元件 與鋁合金基板之間用絕緣粘合層隔絕，防止電荷泄漏。
[0007] 進(jìn)一步的，所述矩形鏤空殼體短邊兩側(cè)底部分別延伸出安裝板，每一所述安裝板 上設(shè)有兩安裝孔，通過(guò)螺釘穿過(guò)該安裝孔與底座固定，實(shí)現(xiàn)安裝板與底座的固定連接。
[0008] 進(jìn)一步的，所述矩形鏤空殼體的長(zhǎng)邊兩側(cè)中間位置的底部分別向外延伸出安裝 臺(tái)，每一所述安裝臺(tái)上設(shè)有一安裝孔，通過(guò)螺釘穿過(guò)該安裝孔與底座固定，實(shí)現(xiàn)安裝臺(tái)與底 座的固定連接。
[0009] 更進(jìn)一步的，所述安裝臺(tái)與矩形鏤空殼體的長(zhǎng)邊兩側(cè)中間位置的頂部還設(shè)有直角 連接板。
[0010] 本發(fā)明通過(guò)采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0011] 1、本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其壓電懸臂梁的可動(dòng)部分的質(zhì)心位于旋轉(zhuǎn) 軸上，最大程度的減小質(zhì)心在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的離心力，減小因大離心力引起的懸臂梁剛度增 強(qiáng)，振動(dòng)幅度減小的問(wèn)題。
[0012] 2、本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器使得離心力的方向基本沿著懸臂梁平面的 法向方向，而不是現(xiàn)有技術(shù)中的徑向方向，令離心力和重力的合力成為一個(gè)周期性的方向 交替變換的力，該合力作用在懸臂梁平面的法向方向，使得懸臂梁周期性振動(dòng)；
[0013] 3、本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器通過(guò)殼體的阻擋作用，限制質(zhì)量塊的最大離 心距離，從而限制質(zhì)量塊的最大離心力，使其小于質(zhì)量塊所受重力，避免質(zhì)量塊在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò) 程中由于離心力作用與其中的殼體某部位一直接觸，無(wú)振動(dòng)產(chǎn)生；限制距離d需滿(mǎn)足公式

【權(quán)利要求】
1. 一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其特征在于：包括底座、殼體、壓電懸臂梁和收集電 路板，所述殼體固定設(shè)置在底座上，所述殼體為矩形鏤空殼體，所述矩形鏤空殼體一側(cè)開(kāi)設(shè) 有夾縫開(kāi)口，夾縫開(kāi)口兩側(cè)各向外延伸有一定位片，所述壓電懸臂梁包括一鋁合金基板以 及設(shè)置在鋁合金基板兩側(cè)的壓電單元，所述鋁合金基板一端夾設(shè)在夾縫開(kāi)口及兩定位片內(nèi) 并與兩定位片固定連接，實(shí)現(xiàn)壓電懸臂梁與殼體的固定，鋁合金基板自由端兩側(cè)固定連接 兩質(zhì)量塊，鋁合金基板的自由端及其連接的兩質(zhì)量塊位于底座的旋轉(zhuǎn)軸上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓電 懸臂梁可動(dòng)部分的質(zhì)心位于旋轉(zhuǎn)軸上，所述收集電路板固定在殼體的一側(cè)壁外表面，并通 過(guò)兩獨(dú)立導(dǎo)線(xiàn)與壓電單元兩端電性連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其特征在于：兩定位片以及 鋁合金基板上相對(duì)設(shè)有螺孔，通過(guò)螺栓穿過(guò)螺孔并與螺母固定連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其特征在于：所述鋁合金基 板和壓電單元之間通過(guò)絕緣粘合層粘合而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其特征在于：所述矩形鏤空 殼體短邊兩側(cè)底部分別延伸出安裝板，每一所述安裝板上設(shè)有兩安裝孔，通過(guò)螺釘穿過(guò)該 安裝孔與底座固定，實(shí)現(xiàn)安裝板與底座的固定連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其特征在于：所述矩形鏤空 殼體的長(zhǎng)邊兩側(cè)中間位置的底部分別向外延伸出安裝臺(tái)，每一所述安裝臺(tái)上設(shè)有一安裝 孔，通過(guò)螺釘穿過(guò)該安裝孔與底座固定，實(shí)現(xiàn)安裝臺(tái)與底座的固定連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁俘能器，其特征在于：所述安裝臺(tái)與 矩形鏤空殼體的長(zhǎng)邊兩側(cè)中間位置的頂部還設(shè)有直角連接板。
【文檔編號(hào)】H02N2/18GK104393787SQ201410630793
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】關(guān)明杰, 廖維新, 李營(yíng)泰 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)