[实用新型]一种悬臂式压电材料能量采集器

说明书

技术领域

本实用新型属于减振降噪领域，涉及一种能量采集器，具体涉及一种悬臂式压电材料能量采集器。

背景技术

在机械设备中，有相当一部分能量以振动的形式存在。在各种振动形式中，有些是为人们所需要的，有些是无用的，甚至是对生产、生活有害的。针对这些无用的甚至是有害的振动，目前已有的各种主动或被动的减振方法已经取得了一定的效果。这些方法的共性是利用外部的能量来抑制振动的产生，或采用一些特殊材料或手段将振动中的机械能快速耗散掉。因此，与振动相对应的这部分机械能均未能得到合理的利用。如果能够有效地抑制振动，又能合理地利用振动中的机械能，那将是一种更为环保的减振降噪的方法。

发明内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种悬臂式压电材料能量采集器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种悬臂式压电材料能量采集器，它包括：

基体，所述基体一端安装在振动物体上，另一端向外延伸形成自由端；

压电片，所述压电片有两个，它们分别固定在所述基体的两个表面上且对称设置，两个所述压电片的预极化方向相反；定义每个压电片与基体相接触的表面为其内表面，与基体相背离的表面为其外表面；

第一电极，所述第一电极有两个，它们分别贴在两个所述压电片的内表面上且与所述基体绝缘，两个所述第一电极相电连接；

第二电极，所述第二电极有两个，它们分别贴在两个所述压电片的外表面上；

电器元件，所述电器元件与两个所述第二电极相电连接，用于将所述压电片转化的电能进行储存、转化或利用。

优化地，所述压电片的材质为压电材料。

优化地，所述电器元件为储能器件、负载或者交流/直流转化器件。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型悬臂式压电材料能量采集器，一方面通过振动物体上安装基体，而基体表面固定压电片；另一方面压电片内外表面上分别安装第一电极、第二电极，使得第一电极和第二电极形成RC回路，这样基体的振动引起压电片的变形，由于压电效应在压电片两端产生电荷，经过RC回路产生电流；并且压电片两端的电荷由于压电逆效应引起压电片的变形，由于基体与压电片结合良好，因此基体也发生相应变形，从而对原有的振动产生逆作用。

附图说明

附图1为本实用新型悬臂式压电材料能量采集器的结构示意图；

附图2为附图1的A-A剖视图；

附图3为本实用新型悬臂式压电材料能量采集器自由端挠度随时间变化图；

附图4为本实用新型悬臂式压电材料能量采集器电位差随时间变化图；

附图5为本实用新型悬臂式压电材料能量采集器在持续激励下的工作模式下基体自由端挠度随时间变化图；

附图6为本实用新型悬臂式压电材料能量采集器在持续激励下的工作模式下电位差随时间变化图；

其中，1、基体；2、压电片；3、第二电极；4、第一电极；5、电器元件。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

如图1和图2所示的悬臂式压电材料能量采集器，它主要包括基体1、压电片2、第二电极3、第一电极4以及电器元件5。

其中，基体1的一端安装在振动物体1’上，另一端向外延伸形成自由端。压电片2有两个，它们分别固定在基体1的两个表面(上表面和下表面)上且上下对称设置，两个压电片2的预极化方向相反(如图1所示)；定义每个压电片2与基体1相接触的表面为其内表面，与基体1相背离的表面为其外表面。第一电极4也有两个，它们分别贴在两个压电片2的内表面上且与基体1绝缘，并且两个第一电极4相电连接。第二电极3也有两个，它们分别贴在两个压电片2的外表面上。电器元件5与两个第二电极3相电连接，从而与两个第二电极3、两个第一电极4形成RC回路，这样可以将压电片2转化的电能进行储存、转化或利用。即基体1的振动引起压电片2的变形，由于压电效应在压电片2两端产生电荷，经过RC回路产生电流；并且压电片2两端的电荷由于压电逆效应引起压电片2的变形，由于基体1与压电片2结合良好，因此基体1也发生相应变形，从而对原有的振动产生逆作用。这样既可有效地抑制振动，又能合理地利用振动中的机械能。

在本实施例中，压电片2的材质为常规的压电材料。电器元件5可以为储能器件、负载或者交流/直流转化器件。

实施例2