[发明专利]一种混合模式压电俘能装置

说明书

技术领域

本发明涉及压电俘能领域，特别是涉及一种混合模式压电俘能装置。

背景技术

随着全球气候变暖的加剧和石油、煤炭、天然气等不可再生资源的紧缺，各国科技人员开始寻找和开发新能源。环境振动能量无处不在，且具有较高的能量密度，其潜在的价值值得关注和思考。

    从环境中俘获振动能有三种方式：压电式、静电式和电磁式。压电式即利用压电材料的正压电效应，可将振动能转化为电能，具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、适应性强、无污染、成本低等突出优点，且开发的俘能装置结构简单，是一种典型的“绿色”技术。目前，已开发了各种各样的压电俘能装置，如单一模式的悬臂梁结构、叠堆形结构，混合模式的Cymbal结构等。混合模式的Cymbal结构，由压电陶瓷片和上下金属帽所构成，中间通过胶连接在一起。在作用过程中，类似于钹的上下金属帽将产生水平和垂直两个方向的变形，从而激发出压电陶瓷d₃₃和d₃₁两个方向的模式，产生较高的综合压电效应。但由于钹形金属帽加工制造较为复杂，且为了保证其变形量，金属的厚度不能太厚，其应用受到了一定的限制。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种混合模式压电俘能装置，能够将作用于压板上垂直方向的力转换为垂直和水平两方向的分力，激发出压电陶瓷的d₃₃和d₃₁效应，可综合利用压电陶瓷的两种模式；适于低频及强振动的环境，高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。

    为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种混合模式压电俘能装置，包括：压板、连接环和压电俘能振子；所述连接环固定在所述压板和压电俘能振子之间。

优选的是，所述连接环为锥形结构，连接环上沿径向均匀开有若干槽口，且槽口在连接环的大端处为开口状。

优选的是，所述压电俘能振子包括金属板和压电陶瓷片，且金属板和压电陶瓷片通过粘结剂粘接在一起。

优选的是，所述金属板上设有凹槽，所述凹槽的直径略小于连接环的大端直径。

优选的是，所述连接环的大端卡在所述金属板的凹槽内。

优选的是，所述压板和连接环可通过螺栓连接，也可用金属胶连接。

本发明的有益效果是：本发明能够高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。

附图说明

    图1是本发明一种混合模式压电俘能装置的立体结构示意图；

图2是一种混合模式压电俘能装置的连接环的立体结构示意图；

图3是一种混合模式压电俘能装置的压电俘能振子的结构示意图；

图4是一种混合模式压电俘能装置的金属板的立体结构示意图；

    附图中各部件的标记如下：1、压板；2、连接环；3、压电俘能振子；31、金属板；32、压电陶瓷片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图4，本发明实施例包括：

一种混合模式压电俘能装置，包括：压板1、连接环2和压电俘能振子3；所述连接环2固定在所述压板1和压电俘能振子3之间，所述连接环2为锥形结构，连接环2上沿径向均匀开有若干槽口，且槽口在连接环2的大端处为开口状，这样的结构可确保作用于压板1上的力通过连接环2能够有效地传递，并形成水平及垂直两方向的分力；所述压电俘能振子3包括金属板31和压电陶瓷片32，且金属板31和压电陶瓷片32通过粘结剂粘接在一起；所述金属板31上设有凹槽，所述凹槽的直径略小于连接环2的大端直径；所述连接环2的大端卡在所述金属板31的凹槽内，且两者间形成紧配合；所述压板1和连接环2可通过螺栓连接，也可用金属胶连接。

本发明能够将作用于压板1上垂直方向的力通过连接环2转换为垂直和水平两方向的分力，激发出压电陶瓷的d₃₃和d₃₁效应，可综合利用压电陶瓷的两种模式；适于低频及强振动的环境，高效、可靠地俘获环境振动能，并将其转换为电能，而且结构简单工作可靠。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。