一種壓電發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及利用壓電效應(yīng)發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種壓電發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷；當(dāng)外力去掉后，它又會(huì)恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為壓電效應(yīng)。為了解決低功率電子器件的能源問(wèn)題，人們提出了將周?chē)h(huán)境中的振動(dòng)能通過(guò)壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)換為電能的壓電發(fā)電機(jī)。壓電發(fā)電機(jī)的輸出功率在諧振條件下達(dá)到最大值，當(dāng)環(huán)境振動(dòng)的頻率偏尚壓電發(fā)電機(jī)的諧振頻率時(shí)，壓電發(fā)電機(jī)的輸出功率快速減小。
[0003]現(xiàn)有的壓電發(fā)電機(jī)包括緊固在一起的外殼體和內(nèi)殼體，外殼體和內(nèi)殼體內(nèi)設(shè)有發(fā)條驅(qū)動(dòng)軸，發(fā)條驅(qū)動(dòng)軸上設(shè)有螺旋環(huán)繞的外發(fā)條和內(nèi)發(fā)條，外發(fā)條和內(nèi)發(fā)條上均勻分布有壓電陶瓷片，外發(fā)條和內(nèi)發(fā)條的尾部通過(guò)環(huán)形扣掛在內(nèi)發(fā)條鎖扣和外發(fā)條鎖扣上；當(dāng)旋轉(zhuǎn)發(fā)條驅(qū)動(dòng)軸的時(shí)候，使內(nèi)發(fā)條和外發(fā)條產(chǎn)生形變，通過(guò)設(shè)置的壓電陶瓷片由正壓電效應(yīng)將儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
[0004]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中只通過(guò)一同螺旋環(huán)繞的外發(fā)條和內(nèi)發(fā)條產(chǎn)生形變從而發(fā)電，但外發(fā)條和內(nèi)發(fā)條的諧振頻率固定單一，如果周?chē)h(huán)境的振動(dòng)頻率低于壓電發(fā)電機(jī)的諧振頻率時(shí)，現(xiàn)有的壓電發(fā)電機(jī)難以有效收集低頻率能量，從而無(wú)法繼續(xù)發(fā)電，使用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)難以有效收集低頻率能量，使用范圍較窄的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種壓電發(fā)電裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0007]第一方面，提供了一種壓電發(fā)電裝置，所述壓電發(fā)電裝置包括:外框架、一根主懸臂梁、質(zhì)量可調(diào)節(jié)的主質(zhì)量塊、兩根二級(jí)懸臂梁和兩個(gè)質(zhì)量可調(diào)節(jié)的二級(jí)質(zhì)量塊，所述主懸臂梁、所述主質(zhì)量塊、兩根所述二級(jí)懸臂梁和兩個(gè)所述二級(jí)質(zhì)量塊均位于所述外框架內(nèi)側(cè)，所述主懸臂梁的一端與所述外框架連接，另一端與所述主質(zhì)量塊連接，所述主質(zhì)量塊還與每根二級(jí)懸臂梁的一端連接，每根二級(jí)懸臂梁的另一端連接一個(gè)所述二級(jí)質(zhì)量塊，所述主懸臂梁與所述二級(jí)懸臂梁均為上下表面分別設(shè)置有壓電單元的金屬梁。
[0008]結(jié)合第一方面，第一方面的第一種實(shí)施方式下，所述主質(zhì)量塊與所述二級(jí)質(zhì)量塊均包括多個(gè)相互疊加的薄質(zhì)量片。
[0009]結(jié)合第一方面或第一方面的第一種實(shí)施方式，第一方面的第二種實(shí)施方式下，所述外框架為方形封閉框架，所述主懸臂梁的一端與所述外框架的第一側(cè)壁連接，另一端向與第一側(cè)壁相對(duì)的第二側(cè)壁延伸且與所述主質(zhì)量塊連接，所述主質(zhì)量塊位于所述主懸臂梁與所述第二側(cè)壁之間，兩根所述二級(jí)懸臂梁對(duì)稱(chēng)且平行的設(shè)置在所述主懸臂梁兩側(cè)，且兩根所述二級(jí)懸臂梁均位于所述第一側(cè)壁與所述主質(zhì)量塊之間。
[0010]結(jié)合第一方面的第二種實(shí)施方式，第一方面的第三種實(shí)施方式下，所述壓電發(fā)電裝置還包括兩塊磁鐵，兩塊所述磁鐵均設(shè)置在所述主質(zhì)量塊與所述第二側(cè)壁之間，一塊所述磁鐵與所述主質(zhì)量塊固定，另一塊所述磁鐵與所述第二側(cè)壁固定，且兩塊所述磁鐵同極相對(duì)。
[0011]結(jié)合第一方面的第一至第三種實(shí)施方式，第一方面的第四種實(shí)施方式下，所述主質(zhì)量塊與所述第二側(cè)壁上各設(shè)置有一個(gè)凹槽，兩個(gè)所述凹槽開(kāi)口相對(duì)且均位于所述主質(zhì)量塊與所述第二側(cè)壁之間，兩個(gè)所述凹槽分別用于容納所述兩塊磁鐵。
[0012]結(jié)合第一方面的第四種實(shí)施方式，第一方面的第五種實(shí)施方式下，所述主質(zhì)量塊在所述主懸臂梁的寬度方向和厚度方向?qū)ΨQ(chēng)分布，且兩個(gè)所述凹槽沿所述主懸臂梁寬度方向的中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)分布。
[0013]結(jié)合第一方面，第一方面的第六種實(shí)施方式下，所述主懸臂梁與所述二級(jí)懸臂梁均為片狀金屬梁，且所述主懸臂梁上的所述壓電單元與主懸臂梁的寬度、長(zhǎng)度均相同，所述二級(jí)懸臂梁上的所述壓電單元與二級(jí)懸臂梁的寬度、長(zhǎng)度均相同。
[0014]結(jié)合第一方面，第一方面的第七種實(shí)施方式下，所述外框架包括上下扣合的結(jié)構(gòu)尺寸相同的上框架和下框架，所述主懸臂梁的端部為所述上框架和所述下框架之間。
[0015]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0016]本發(fā)明采用一個(gè)主懸臂梁，兩個(gè)二級(jí)懸臂梁構(gòu)成三自由度壓電梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，通過(guò)多個(gè)諧振頻率不同的懸臂梁，拓寬了壓電發(fā)電機(jī)的工作頻帶，而且，本發(fā)明的主質(zhì)量塊和二級(jí)質(zhì)量塊均由多個(gè)薄質(zhì)量片連接而成，可根據(jù)實(shí)際需要增減薄質(zhì)量片的數(shù)量，從而改變主質(zhì)量塊和二級(jí)質(zhì)量塊的質(zhì)量，從而靈活調(diào)整主懸臂梁和二級(jí)懸臂梁的諧振頻率，使得本發(fā)明能夠適應(yīng)不同振動(dòng)頻率的周?chē)h(huán)境，使用范圍較廣。
【附圖說(shuō)明】
[0017]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的壓電發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為發(fā)明又一實(shí)施例提供的主懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為發(fā)明又一實(shí)施例提供的主懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為發(fā)明又一實(shí)施例提供的主質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為發(fā)明又一實(shí)施例提供的二級(jí)懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為發(fā)明又一實(shí)施例提供的外框架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中:1主懸臂梁，11壓電單元，
[0025]2主質(zhì)量塊,21薄質(zhì)量片，
[0026]3 二級(jí)懸臂梁，
[0027]4 二級(jí)質(zhì)量塊，
[0028]5外框架，51第一側(cè)壁，52第二側(cè)壁，53上框架，54下框架，
[0029]6 磁鐵，
[0030]7 凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0032]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種壓電發(fā)電裝置，所述壓電發(fā)電裝置包括:夕卜框架5、一根主懸臂梁1、質(zhì)量可調(diào)節(jié)的主質(zhì)量塊2、兩根二級(jí)懸臂梁3和兩個(gè)質(zhì)量可調(diào)節(jié)的二級(jí)質(zhì)量塊4，所述主懸臂梁1、所述主質(zhì)量塊2、兩根所述二級(jí)懸臂梁3和兩個(gè)所述二級(jí)質(zhì)量塊4均位于所述外框架5內(nèi)側(cè)，所述主懸臂梁1的一端與所述外框架5連接，另一端與所述主質(zhì)量塊2連接，所述主質(zhì)量塊2還與每根二級(jí)懸臂梁3的一端連接，每根二級(jí)懸臂梁3的另一端連接一個(gè)所述二級(jí)質(zhì)量塊4，所述主懸臂梁1與所述二級(jí)懸臂梁3均為上下表面分別設(shè)置有壓電單元11的金屬梁。
[0033]其中，主懸臂梁1、主質(zhì)量塊2、二級(jí)懸臂梁3之間的連接均可通過(guò)螺栓等連接件實(shí)現(xiàn)固定連接，通過(guò)外力使主懸臂梁1、二級(jí)懸臂梁3產(chǎn)生振動(dòng)形變，從而使其上產(chǎn)生電荷，通過(guò)設(shè)置的壓電單元11由正壓電效應(yīng)將儲(chǔ)存的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
[0034]壓電發(fā)電裝置的輸出功率在諧振條件下達(dá)到最大值，當(dāng)環(huán)境振動(dòng)的頻率偏離壓電發(fā)電機(jī)的諧振頻率時(shí)，壓電發(fā)電機(jī)的輸出功率快速減小。本發(fā)明采用一個(gè)主懸臂梁1，兩個(gè)二級(jí)懸臂梁3構(gòu)成三自由度壓電梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，通過(guò)設(shè)置多個(gè)諧振頻率不同的懸臂梁，拓寬了壓電發(fā)電機(jī)的工作頻帶，可大大提高本發(fā)明的發(fā)電效率；而且，本發(fā)明的主質(zhì)量塊2和二級(jí)質(zhì)量塊4均由多個(gè)薄質(zhì)量片21連接而成，可根據(jù)實(shí)際需要增減薄質(zhì)量片21的數(shù)量，從而改變主質(zhì)量塊2和二級(jí)質(zhì)量塊4的質(zhì)量，從而調(diào)整主懸臂梁1和二級(jí)懸臂梁3的諧振頻率，使得本發(fā)明能夠適應(yīng)不同振動(dòng)頻率的周?chē)h(huán)境，使用范圍較廣。
[0035]如圖4所示,所述主質(zhì)量塊2與所述二級(jí)質(zhì)量塊4均包括多個(gè)相互疊加的薄質(zhì)量片21。多個(gè)相互疊加的薄質(zhì)量片21 —般通過(guò)螺栓等連接件進(jìn)行連接，使