专利名称：一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压电发电机，尤其是一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机。
背景技术：
随着信息时代的到来，无线传感器在各行业得到了广泛的应用。现有无线传感器主要依靠电池方式供电，由于电池容量的有限，为了维持传感器的正常工作，因此需要定期更换电池。如何给传感器永续、可靠的供应电能成为人们研究的焦点。环境中蕴藏着丰富的振动能量，公路、桥梁，建筑物和各种电气设备等都会产生振动。利用压电效应的压电振动发电机，可以将环境中的振动能量收集、转化为电能后，为传感器进行供电，从而为传感器提供稳定、可靠、永续的电能供应。基于压电方式的压电振动发电机术已成为人们研究的热点。现有的压电发电机都是采用悬臂型的压电振子，质量块固定在悬臂梁的自由端，压电振子的振动频率不可调节，因此只能对某一频率的外界振动进行吸收，应用范围较窄。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机。本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机包括单晶片悬臂型压电发电机、U 型槽、质量块；其中U型槽固定在单晶片悬臂型压电发电机悬臂梁的自由端，所述质量块通过U型槽中心处的螺栓固定在U型槽内。所述基频共振频率可调的悬臂型压电发电机中，所述U型槽的长度与质量块的长度相同，U型槽的质量远小于质量块的质量。所述基频共振频率可调的悬臂型压电发电机中，所述单晶片悬臂型压电发电机包括弹性层，以及设置在弹性层上表面的压电层，其中压电层的宽度以及长度分别与弹性层的宽度以及长度相等。一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机包括双晶片悬臂型压电发电机、U 型槽、质量块；其中U型槽固定在双晶片悬臂型压电发电机悬臂梁的自由端，所述质量块通过U型槽中心处的螺栓固定在U型槽内。所述基频共振频率可调的悬臂型压电发电机中，所述U型槽的长度与质量块的长度相同，U型槽的质量远小于质量块的质量。所述基频共振频率可调的悬臂型压电发电机中，所述双晶片悬臂型压电发电机包括弹性层，以及分别设置在弹性层上、下表面的压电层，其中压电层的宽度以及长度分别与弹性层的宽度以及长度相等。本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果实现了对不同振动频率的环境振动进行能量收集，提高了压电振动发电机的应用范围。
图1为基频共振频率可调双晶片悬臂型压电发电机的三维模型视图。图2为实施例中基频共振频率可调双晶片悬臂型压电发电机的结构图。图3为质量块的移动距离与压电振动发电机振动频率的关系图。图中标号说明1为弹性层，2和13为压电层，3和14为粘结层，4和5为导线，6为质量块，7和8电极，9为夹紧装置，10为基座，11为U型槽，12为螺栓。
具体实施例方式下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明如图1所示的基频共振频率可调的双晶片悬臂型压电发电机模型，包括夹紧装置9，弹性层1，压电层2和3，U型槽11，质量块6，弹性层1以及压电层2和13构成基频共振频率可调的悬臂型压电发电机的悬臂梁，弹性层1超出压电层2和3的部分插入到夹紧装置9内，U型槽11固定在悬臂梁的自由端，质量块6通过U型槽11中心处的螺栓12固定在螺栓12内。质量块6和U型槽长度相同。质量块6在U型槽11内可滑动的距离为以螺栓12为中心左右二分之一质量块的长度。图2为具体实施例所述的基频共振频率可调的双晶片悬臂型压电发电机结构图， 压电层2和13分别通过粘结层3和14与弹性层1的上下表面粘结，压电层2和13的上下表面分别镀有电极7和8，电极7和8通过导线4和5与具有整流和能量存储的接口电路连接。夹紧装置9固定在基座10上，当基座随外界环境振动时，压电层在惯性力的作用下将会发生形变，从而实现了机械能到电能的转化。压电层1为不锈钢材质，压电层的材料为 PZT-5H型压电陶瓷，U型槽11为铝合金的材质，质量块6为铅等高密度的金属材料。压电层2和13的宽度与弹性层1相同。依据压电陶瓷的正压电效应原理
权利要求
1.一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，其特征在于包括单晶片悬臂型压电发电机、U型槽、质量块；其中u型槽固定在单晶片悬臂型压电发电机悬臂梁的自由端，所述质量块通过U型槽中心处的螺栓固定在U型槽内。
2.根据权利要求1所述的基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，其特征在于所述U 型槽的长度与质量块的长度相同，U型槽的质量远小于质量块的质量。
3.根据权利要求1所述的基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，其特征在于所述单晶片悬臂型压电发电机包括弹性层，以及设置在弹性层上表面的压电层，其中压电层的宽度以及长度分别与弹性层的宽度以及长度相等。
4.一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，其特征在于包括双晶片悬臂型压电发电机、U型槽、质量块；其中U型槽固定在双晶片悬臂型压电发电机悬臂梁的自由端，所述质量块通过U型槽中心处的螺栓固定在U型槽内。
5.根据权利要求4所述的基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，其特征在于所述U 型槽的长度与质量块的长度相同，U型槽的质量远小于质量块的质量。
6.根据权利要求4所述的基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，其特征在于所述双晶片悬臂型压电发电机包括弹性层，以及分别设置在弹性层上、下表面的压电层，其中压电层的宽度以及长度分别与弹性层的宽度以及长度相等。
全文摘要
本发明涉及一种压电发电机，尤其是一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机。所述悬臂型压电发电机包括夹紧装置、压电层、粘结层、弹性层、U型槽、质量块，压电层与弹性层构成所述悬臂型压电发电机的悬臂梁，悬臂梁的固定端插入到夹紧装置内，U型槽固定在悬臂梁的自由端，质量块通过U型槽中心处的螺栓固定在U型槽内。通过水平滑动质量块改变悬臂梁的有效刚度，进而调节压电发电机基频共振频率。所述基频共振频率可调的悬臂型压电发电机能够实现对不同振动频率的环境振动进行能量收集，提高了压电振动发电机的应用范围。
文档编号H02N2/18GK102412757SQ20111044405
公开日2012年4月11日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者谭林林, 邹玉炜, 黄学良 申请人:东南大学