一种便于调节谐振频率的压电器件结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于新型能量收集器、换能器等压电器件领域，具体涉及一种便于调节谐振频率的压电器件结构。
【背景技术】
[0002]能源和环境是21世纪人类所关注的最重要的两大主题。随着经济的发展，煤、石油等化石能源资源因不断消耗而日益减少，世界各国都在大力发展各种可再生能源，希望能够将环境中可以回收利用的能量进行收集和转换。压电能量收集器就是实现这一功能的一种器件，它是通过压电材料的压电效应，将环境中的各种振动能收集转换为电能。压电能量收集器具有机电转换效率高、输出电压高、结构简单、体积小、易于满足集成化要求、无需外加偏置等特点，并且不产生噪声，不受电磁干扰，所以压电能量收集器受到了越来越多的关注。
[0003]压电能量收集器主要靠收集周围环境中的振动能，图1是反映目前压电能量收集器输出频响特性的一个典型例子。当环境振动源的振动频率与器件的谐振频率接近时，才能发生谐振以将更多的振动能转化为电能输出，而远离谐振输出就会急剧衰减，所以需要将器件谐振频率调节到与环境振动频率一致。器件谐振频率与器件选材、尺寸、结构以及质量负载的大小有关，一旦器件制作出来，其选材、尺寸、结构都会固定，谐振频率难以调节；若遇到环境振动频率发生改变，偏离了器件的谐振频率，器件性能又会受到影响而大幅降低。因此，迫切需要一种能够改变自身谐振频率、以使其与环境振动频率一致的压电器件结构。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种便于调节谐振频率的压电器件结构，以克服现有压电器件的缺陷，可最大限度地实现该压电器件结构的谐振频率与环境振动频率相匹配，从而提高器件的性能输出。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种便于调节谐振频率的压电器件结构，所述压电器件结构包括安装有压电元件的压电器件主体、与所述压电器件主体相连的位置可变负载。
[0006]根据本实用新型，通过在压电器件主体上设置位置可变负载，可十分方便地调节压电器件的谐振频率，不仅便于实现器件谐振频率与环境振动频率的精确匹配，而且在环境发生改变时能够及时调节器件谐振频率，使压电器件一直保持较高的性能。
[0007]又，在本实用新型中，所述位置可变负载与所述压电器件主体之间通过连杆相连。
[0008]根据本实用新型，可通过连杆连接位置可变负载与压电器件主体，通过调节负载在连杆上的位置，即可调节压电器件结构的谐振频率以使该谐振频率可在较大范围内变化，从而可以方便地实现与环境振动的频率相匹配。
[0009]又，在本实用新型中，所述位置可变负载可以沿着所述连杆移动来改变其位置，以调节压电器件的谐振频率。
[0010]根据本实用新型，位置可变负载可以沿着所述连杆移动，有效地使位置可变负载的位置发生改变，从而调节结构的谐振频率。优选地，所述连杆可形成为带有螺纹的螺丝。
[0011]位置可变负载可以做成各种形状，可由金属、玻璃、水晶、塑料或树脂等材料制成，根据实际应用中对体积和质量的要求进行选择。
[0012]压电器件主体的结构和尺寸可根据应用进行设计。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]本实用新型公开的压电器件结构，可以通过位置可变负载十分方便地调节压电器件的谐振频率，不仅便于实现器件谐振频率与环境频率的精确匹配，而且在环境发生改变时能够及时调节器件谐振频率，使器件一直保持较高的性能。
【附图说明】
[0015]图1示出了传统压电能量收集器输出功率与频率的关系的示意图；
[0016]图2为根据本实用新型的一实施形态的便于调节谐振频率的压电器件结构的示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本实用新型，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。
[0018]本实用新型公开了一种便于调节谐振频率的压电器件结构，包括安装有压电元件的压电器件主体、与该压电器件主体相连的位置可变负载。通过设置该位置可变负载，可十分方便地调节压电器件的谐振频率，不仅便于实现器件谐振频率与环境振动频率的精确匹配，而且在环境发生改变时能够及时调节器件谐振频率，使压电器件一直保持较高的性能。
[0019]具体地，图2为根据本实用新型的一实施形态的便于调节谐振频率的压电器件结构的示意图。如图2所示，该实施形态中的便于调节谐振频率的压电器件结构包括安装有压电元件3的压电器件主体2、与该压电器件主体2通过连杆5相连的位置可变负载4。上述连杆5做成带有螺纹的螺丝，位置可变负载4通过螺丝5可移动地连接在压电器件主体2上。且在本实施形态中，该压电元件3例如可以是压电片。
[0020]由此，通过在螺丝5上的旋转，可以有效地使位置可变负载4的位置发生移动，以调节压电器件结构的谐振频率可以在较大范围内变化，从而可以方便地实现与环境振动的频率相匹配。
[0021]本实用新型的压电器件在激励源I的激励下工作，通过旋转位置可变负载4，改变负载4的质心位置，从而影响压电器件的整体结构，使该压电器件的谐振频率发生变化。
[0022]图2所示实施形态为悬臂梁结构的压电器件，在该结构中位置可变负载4远离作为压电器件主体的悬臂梁主体2时，谐振频率较低，靠近悬臂梁主体2时，谐振频率较高。
[0023]在本实用新型中，压电器件的结构不限于悬臂梁结构，也可以是现有技术中公知的其他类型的结构，例如简支梁、固支梁、铙钹结构、鼓形结构等。压电器件主体2的结构可根据应用进行设计。采用上述各种结构的压电器件，均可通过设置与压电器件主体相连的位置可变负载而方便地将负载调节在合适的位置，以便于调节压电器件的谐振频率。且位置可变负载4可以做成各种形状，可由金属、玻璃、水晶、塑料或树脂等材料制成，根据实际应用中对体积和质量的要求进行选择。
[0024]本实用新型公开的压电器件结构，可以通过设置位置可变负载十分方便地调节器件的谐振频率，不仅便于实现器件谐振频率与环境频率的精确匹配，而且在环境发生改变时能够及时调节器件谐振频率，使器件一直保持较高的性能。
【主权项】
1.一种便于调节谐振频率的压电器件结构，其特征在于，所述压电器件结构包括: 安装有压电元件的压电器件主体、与所述压电器件主体相连的位置可变负载。
2.根据权利要求1所述的压电器件结构，其特征在于，所述位置可变负载与所述压电器件主体之间通过连杆相连。
3.根据权利要求2所述的压电器件结构，其特征在于，所述位置可变负载沿着所述连杆移动来改变其位置，以调节压电器件的谐振频率。
4.根据权利要求3所述的压电器件结构，其特征在于，所述连杆形成为带有螺纹的螺丝。
【专利摘要】本实用新型提供了一种便于调节谐振频率的压电器件结构，所述压电器件结构包括安装有压电元件的压电器件主体、与所述压电器件主体相连的位置可变负载。本实用新型克服现有压电器件的缺陷，可最大限度地实现该压电器件结构的谐振频率与环境振动频率相匹配，从而提高器件的性能输出。
【IPC分类】H02N2-04
【公开号】CN204392111
【申请号】CN201520143371
【发明人】任博, 罗豪甦, 梁柱, 许春东, 方超, 狄文宁, 王升, 林迪, 徐海清, 王西安, 赵祥永, 李晓兵, 焦杰
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月13日