一种压电发电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压电发电机，包括环形喷咀、环形谐振腔、圆柱体和压电堆；圆柱体位于环形喷咀内与环形喷咀形成环形气道，环形谐振腔与环形气道连通，环形谐振腔靠近环形气道的端部具有环形尖劈；压电堆位于环形谐振腔内。本实用新型通过气流进入环音震荡器形成空气振动，引起压电堆谐振，压电堆产生激励电荷，具有发电量较大，电量收集效率高的特点。
【专利说明】
-种压电发电机
技术领域
[0001] 本实用新型属于发电机技术领域，具体设及一种压电发电机。
【背景技术】
[0002] 气流谐振发电机也称为射流发电机，为引信用物理电源的一种。它是一种将气动 能转换为电能的装置，可全弹道给引信电路供电，同时可提供基于环境激励的解除保险信 号。美国早在20世纪70年代就对其进行了系统研究，取得了诸多成绩，研究成果已形成装 备，用于野战火箭弹引信。
[0003] 雷军命在"引信气流谐振压电发电机"一文中介绍了一种气流谐振压电发电机，该 发电机用压电振子替代气流谐振发电机中的磁电转换机构。通过实验室模拟吹风试验证 明：该发电机输出功率较大，可满足低功耗引信的使用，且结构简单、体积小、成本低、重量 轻，不会产生交变磁场。但是该机构存在着发电量较小，电量收集效率不高的缺陷，应用前 景受到一定限制。 【实用新型内容】
[0004] 针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种压电发电机，具有发电量 较大、电量收集效率高的特点。
[0005] 一种压电发电机，包括环形喷巧、环形谐振腔、圆柱体和压电堆；圆柱体位于环形 喷巧内与环形喷巧形成环形气道，环形谐振腔与环形气道连通，环形谐振腔靠近环形气道 的端部具有环形尖劈；压电堆位于环形谐振腔内。
[0006] 进一步地，还包括电能加强电路，所述电能加强电路包括二极管、全波整流电路W 及储能电容，全波整流电路和储能电容均并联于所述压电堆的两端之间，二极管串接于所 述压电堆与所述全波整流电路之间。
[0007] 进一步地，所述压电堆由多个压电陶瓷片构成，压电陶瓷片的最低振型下的固有 频率ω与所述环形谐振腔内的空气谐振频率f相同。
[0008] 进一步地，还包括设置于所述压电堆底部的上框架和下框架，用于固定连接所述 压电堆和环形谐振腔。
[0009] 本实用新型的有益技术效果体现在：
[0010] 本实用新型通过气流进入环音震荡器形成空气振动，引起压电堆谐振，压电堆产 生激励电荷，具有发电量较大，电量收集效率高的特点，可为大发电量需求设备供电。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型的剖面结构示意图；
[0012] 图2为本实用新型的电能加强电路结构图。
【具体实施方式】
[0013] W下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细描述。
[0014] 如图1所示，本实用新型的较佳实施例，包括环形喷巧1、环形谐振腔2、圆柱体3、 压电堆4、上框架5和下框架6,环形喷巧1、环形谐振腔2和圆柱体3构成环音震荡器，压电 堆4固定在上框架5和下框架6之间，构成发电装置，压电堆4和上框架5 W及下框架6通 过螺钉固定在环形谐振腔2上。
[0015] 所述圆柱体3放入环形喷巧1内，构成一个环形气道，环形谐振腔2的头部具有环 形尖劈，空气在环形谐振腔2内形成与空腔振动频率相同的空气谐振频率f由下式确定：
[0016]
[0017] 式中，C是声速，L是空腔的深度，k是与气流压力有关的常数，k与环形气道的气 隙大小、环形谐振腔2的环形尖劈的角度及环形谐振腔2与环形喷巧间的距离有关，k 一般 由实验测得。
[0018] 按照本实用新型较佳实施方式，压电堆4由若干个压电陶瓷片构成，构成压电堆4 的每个压电陶瓷片的最低振型下的固有频率ω与环形谐振腔2的空腔内的空气谐振频率f 相同。如此采用，当环形谐振腔2的固有频率（空气振荡频率）与压电陶瓷片的固有频率 相一致时，产生谐振现象。此时，压电陶瓷片振动的幅度达到最大值，即压电陶瓷片的变形 量最大，激发的电量也最多。
[0019] 如图2所示，还可在所述压电发电机的输出与负载之间接入一个电能加强电路， 电能加强电路包括二极管V、全波整流电路W及储能电容C，全波整流电路和储能电容C均 并联于所述压电堆4的两端之间，二极管V串接于所述压电堆4与所述全波整流电路之间。 压电发电机上接入二极管V，目的是避免当压电陶瓷片变形减小或消失时，储能电容C反向 向压电堆4放电而使储存的电量下降或消失。采用二极管全波整流电路的目的是：当压电 堆4上的压电陶瓷片反向变形时，压电陶瓷片两极面激发电荷的正负极性互换，相当于在 一个振动周期内，压电陶瓷片可向储能电容C充电两次，提高了发电机的电能输出。
[0020] 将本实用新型应用与导弹时，整个装置放置在导弹的头部，导弹头部开有气孔，当 导弹飞行时，高速气流通过导弹头部进入由圆柱体3和环形喷巧1构成的环形气道内，冲压 气流冲击环形谐振腔2的头部环形尖劈处，环形尖劈产生音频扰动使环形谐振腔的内部空 气进入谐振状态，空气的脉动形成的交变载荷，再驱动压电堆4上的压电陶瓷片谐振，产生 交变的形变，压电效应激发出电荷。
[0021] 本领域的技术人员容易理解，W上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用W 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种压电发电机，其特征在于，包括环形喷咀（1)、环形谐振腔（2)、圆柱体（3)和压 电堆（4);圆柱体（3)位于环形喷咀（1)内与环形喷咀（1)形成环形气道，环形谐振腔（2) 与环形气道连通，环形谐振腔（2)靠近环形气道的端部具有环形尖劈；压电堆（4)位于环形 谐振腔（2)内。2. 根据权利要求1所述的压电发电机，其特征在于，还包括电能加强电路，所述电能加 强电路包括二极管（V)、全波整流电路以及储能电容（C)，全波整流电路和储能电容（C)均 并联于所述压电堆（4)的两端之间，二极管（V)串接于所述压电堆（4)与所述全波整流电 路之间。3. 根据权利要求1所述的压电发电机，其特征在于，所述压电堆（4)由多个压电陶瓷片 构成，压电陶瓷片的最低振型下的固有频率ω与所述环形谐振腔（2)内的空气谐振频率f 相同。4. 根据权利要求1或2或3所述的压电发电机，其特征在于，还包括设置于所述压电堆 (4)底部的上框架（5)和下框架（6)，用于固定连接所述压电堆（4)和环形谐振腔（2)。
【文档编号】H02N2/18GK205430092SQ201520192536
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年4月1日
【发明人】李响, 曹国勇, 梅江涛
【申请人】湖北三江航天红林探控有限公司