[发明专利]谐振腔式压电俘能器及车用风压自供电系统

说明书

本发明提供了一种谐振腔式压电俘能器，包括主腔体、两个压电结构和赫姆霍兹谐振腔，所述主腔体的头部开口，用作进气口；两个所述压电结构分别位于所述主腔体的左右两侧，所述压电结构为弹性悬臂梁结构，并在所述主腔体上形成出气口；所述赫姆霍兹谐振腔位于所述主腔体的尾部，所述赫姆霍兹谐振腔由赫姆霍兹谐振腔短管和赫姆霍兹谐振腔腔体组成，该赫姆霍兹谐振腔腔体和所述主腔体通过所述赫姆霍兹谐振腔短管连通。本发明还提供了一种使用上述谐振腔式压电俘能器的车用风压自供电系统。所述谐振腔式压电俘能器同时克服了车用风压自供电系统中的风车与单簧片发电结构的缺点，具有结构简单、稳定性好、能量回收率高、有利于结构微型化等特点。

技术领域

本发明属于压电发电技术领域，具体涉及一种谐振腔式压电俘能器及车用风压自供电系统。

背景技术

汽车智能技术的进步促进了微传感器技术的快速发展。目前微传感器主要采用传统的化学电池供电。化学电池体积大、能量密度低、使用寿命短，且需定期更换，因此直接从环境中获取可再生能源为微传感器供电的自供电系统研究受到越来越多的关注。

汽车行驶时产生较大的风压，压电材料在外力作用下可直接产生电荷，故利用压电材料在风压作用下发电具有一定的研究价值。风压自供电系统主要有风车与单簧片两种结构。从现有研究来看，风车发电机能量回收率较高，但是结构复杂，不利于微型化；而单簧片结构风压发电机的结构简单，但是能量回收率较低。

发明内容

有鉴于此，本发明确有必要提供一种谐振腔式压电俘能器及车用风压自供电系统，以解决上述问题。

为此，本发明所采用的技术方案是：一种谐振腔式压电俘能器，包括主腔体、两个压电结构和赫姆霍兹谐振腔，其中，所述主腔体的头部开口，用作进气口；两个所述压电结构分别位于所述主腔体的左右两侧，所述压电结构为弹性悬臂梁结构，并在所述主腔体上形成出气口；所述赫姆霍兹谐振腔位于所述主腔体的尾部，所述赫姆霍兹谐振腔由赫姆霍兹谐振腔短管和赫姆霍兹谐振腔腔体组成，该赫姆霍兹谐振腔腔体和所述主腔体通过所述赫姆霍兹谐振腔短管连通。

基于上述，所述谐振腔式压电俘能器还包括位于所述进气口处的扰流圆柱，且所述扰流圆柱的中心位于所述主腔体的中心轴上。

基于上述，所述压电结构主要由压电片和固定在所述主腔体上的金属基板组成，所述金属基板的一端为固定端，另一端为自由端，从而构成所述弹性悬臂梁结构；所述固定端靠近所述进气口设置，所述压电片贴在所述固定端的根部，所述自由端处形成所述出气口并靠近所述赫姆霍兹谐振腔设置。

基于上述，所述主腔体主要是由左侧面、上侧面、右侧面、下侧面以及尾面构成的头部敞口的长方体，且所述左侧面和所述右侧面上各开设有一压电结构粘结口，该两个压电结构粘结口对称设置在所述主腔体上，所述尾面的中心开设有短管连接口。优选地，所述短管连接口的直径与所述赫姆霍兹谐振腔短管的外径相等。

基于上述，所述金属基板粘贴在所述压电结构粘结口，且所述金属基板的长度比所述压电结构粘结口的长度小0.5～2 mm。所述金属基板的长度小于所述压电结构粘结口主要是为了防止所述金属基板与所述主腔体发生碰撞，但是两者的长度差也不能太大，否则会影响所述压电结构的发电量。如此，优选地，所述金属基板的宽度比所述压电结构粘结口的宽度小0.5～1mm。

基于上述，所述赫姆霍兹谐振腔腔体主要是由左盖、腔体圆管和右盖组成的圆柱形结构，所述左盖的中心开设中心孔，所述赫姆霍兹谐振腔短管与所述赫姆霍兹谐振腔腔体连接在所述中心孔处。优选地，所述中心孔的直径与所述赫姆霍兹谐振腔短管的外径相等。

基于上述，所述主腔体的中心轴、所述赫姆霍兹谐振腔短管的中心轴和所述赫姆霍兹谐振腔腔体的中心轴位于同一直线上。