[发明专利]一种压电式振动发电机

说明书

技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种压电式振动发电机，为微功率电子产品及无线传感监测系统等提供实时的能量供应。

背景技术

利用压电陶瓷材料回收环境振动能量构造的微小型发电机被认为是便携式微功率电子产品以及远程埋植传感监测系统实时自供电的有效手段。虽然某些类型压电发电机已经在现实中获得应用，但其振动环境的适应能力、可靠性及能量转换效率等方面还有较大的局限性，不利于压电振动发电技术的进一步推广应用。对于振动式压电发电机而言，仅当压电振子固有频率与环境振动频率相等时方能达到较高的发电能力和能量转换效率。但因压电振子自身的谐振频率较高，通常为几百、甚至几千赫兹，而环境振动频率一般为十几赫兹、甚至仅有几赫兹，因此利用单一的压电振子收集环境振动能量的效果并不显著。为此，需在悬臂梁压电振子端部或圆形压电振子中心处安装集中质量块，其弊端是：当所安装的惯性块较大时，即使在非工作状态时压电振子就已产生较大变形，工作中极易因变形过大而损毁；压电振子弯曲变形时压电晶片承受交替变换的压应力和拉应力，环境振动强度过大时压电晶片会因拉应力过大破碎。此外，现有的压电发电机大都仅适于纵振能量回收，而现实中非结构环境下的很多振源具有低频、多方向性、且其振动方向和振幅大小还具时变性，比如：运行中的火车车厢振动包括轨道接头引起的纵向振动、速度变化引起的前后振动、风及运行方向变化引起的车体左右摇晃等，上述各种振动之间存在耦合与叠加效果、且振动频率极低，因此现有的纵振压电发电机在低频性、振动方向适应性、可靠性及发电能力等方面都有待进一步提高。

发明内容

本发明提供一种压电式振动发电机，以解决现有振动式压电发电机可靠性低、环境适应能力差及发电能力弱等弊端。本发明采用的实施方案是：上下壁板都均布地设有一组立柱定位孔和一组挂架定位孔；立柱两端分别嵌入所述立柱定位孔中并与上下壁板焊接构成框架；上下壁板的挂架定位孔中嵌有挂架，挂架底壁与上壁板或下壁板焊接，挂架侧耳上铆有销钉；链节侧耳销孔中铆有销钉，链节侧壁沉槽中嵌有磁块；换能器由压电振子与其两端所铆接的销套构成，压电振子由带圆弧凸起的S型金属膜与其圆弧凸起处所粘接的压电膜构成；单元I中各换能器上端销套经销钉安装在上壁板挂架上、下端销套经销钉安装在链节上端侧耳上；单元II中换能器下端销套经销钉安装在下壁板挂架上、上端销套经销钉安装在链节下端侧耳上；吊架的端部法兰经螺钉装在上壁板上，吊架的弹性摆杆自由端经螺纹装有导柱，导柱上下两端分别经背紧螺母压有限位磁环，导柱上套有激励磁环，激励磁环上经螺钉装有质量块；激励磁环沿径向极化、限位磁环沿轴向极化，激励磁环与限位磁环及链节上磁块的同性磁极靠近安装；磁块与激励磁环的纵向尺寸相等且对齐安装，即其上表面及下表面分别处于同一水平面内；