[发明专利]一种S型压电振动能量收集装置

说明书

本发明涉及一种S型压电振动能量收集装置，属于能量转化与收集技术领域。一种S型压电振动能量收集装置，包括：悬臂梁，其水平放置且呈平板状，所述悬臂梁连续转弯，包括多层平行布置的基板依次连接呈S型，所述悬臂梁第一层基板的首端为固定端，第一层基板上距离固定端10mm处粘贴有压电片，所述悬臂梁最外层基板上固定有质量块。本发明所述S型压电悬臂梁可更容易的实现悬臂梁结构与环境的共振，有效地收集振动能量，也有较高的电压输出能力。

技术领域

本发明涉及一种S型压电振动能量收集装置，属于能量转化与收集技术领域。

背景技术

在电厂和变电站的状态监测与故障诊断中，涌现出各式各样的具有体积小、功能集成化高等特点的微型传感器。这些微型传感器在电厂和变电站恶劣的工作环境下，通常需要独立电源为其提供供电任务，或是自身能量收集集成供给的功能。如果没有合适的电源供给，微型传感器很难发挥作用。当今的微型能源研究，主要以常规能源为基础，利用加工技术，制造出具有自供能元器件。

传统的微型电池种类很多，例如燃料电池，具有无污染和效率高的优点，但是实际应用较少，又有很多技术弊端，所以现在还处在研发阶段。最接近实用化的微能源是化学电池。在某些特定场合应用微型电池，例如无线传感器节点放置在野外环境下，就会遇到电池不能长时间供电、燃料不足、需要补给等实际问题，这些就体现了微型电池供电方案不可靠、不长久的缺点。因此电厂及变电站检测设备无线微型传感器的应用，其供电问题成为无线传感器网络长时间应用的瓶颈。合理利用自然界的能量进而转换收集得到很多学者的研究和支持。所谓的能量收集，就是把自然界中的能量或是具体应用环境产生的能量，进行能量转化。转化的形式通常是产生电能，再对电能进行储存和利用，这就需要电容器或是其它储能器件。微型发电转换收集装置就可以将自然界环境中的能量转换为电能，其通过外界振动能进行压电能量转换，获得电能，再进行储存，应用在电厂和变电站中的无线传感器上。这使得微型无线传感器可工作在各种振动环境中。现有的振动发电装置包括静电式振动能量收集模块和电磁式振动能量采集模块，静电式振动能量收集模块需要外加电源，并且输出的电压高、电流低和过高的输出阻抗；而电磁式振动能量采集模块漏磁大，输出功率过低。

发明内容

针对上述问题，为使在有限空间内得到较高的发电能力或是能量转换与收集效率，本发明的目的在于提供一种S型压电振动能量收集装置，其作为一种新的微型供电装置，具有成本低、结构简单、机电耦合效率高等优势，可为电站设备无线节点进行自供电。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种S型压电振动能量收集装置，包括：

悬臂梁，其水平放置且呈平板状，所述悬臂梁连续转弯，包括多层平行布置的基板依次连接呈S型，所述悬臂梁第一层基板的首端为固定端，第一层基板上距离固定端10mm处粘贴有压电片，所述悬臂梁最外层基板上固定有质量块。

进一步的，所述压电片和质量块位于所述悬臂梁的同一面，所述质量块靠近悬臂梁的末端，且所述压电片和质量块相互之间不重叠。

进一步的，所述多层依次连接的基板一体成型，每层基板的边缘做成倒角，且每层基板之间的间隙相同。

进一步的，所述悬臂梁第一层基板的固定端处钻有圆孔，便于所述悬臂梁的固定。

进一步的，

所述悬臂梁的长度为70mm；

所述每层基板的长度为70mm，宽度为10mm，厚度为1.5mm，且每层基板之间的间隙为2mm；

所述压电片的长度为40mm，宽度为10mm，厚度为0.7mm；

所述质量块的长度为40mm，宽度为10mm，厚度为4mm。

进一步的，所述基板为金属基板，且所述金属基板外侧设有绝缘胶。