一种压电振子的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及压电应用技术领域，更具体地说，涉及一种压电振子。
【背景技术】
[0002]压电振子主要功能是将采集到的工业生产、生活环境中的振动能转换为电能，然后为其它微功耗电子元器件供电。
[0003]若要采集环境中的振动能量，往往需要振动能量转换器，也即压电振子的共振频率接近或者等于环境的振动频率，从而提高能量转换效率。本案发明人通过对现有压电振子进行研宄，发现现有的压电振子仅存在一阶振动模态，也即其工作频率在一阶共振频率附近，其响应范围非常窄。若振源频率发生变化，现有压电振子的谐振频率无法适应这种变化，将会引起压电振子的能量转换效率急剧降低，无法有效完成能量的转换。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请提供了一种压电振子，用于解决现有压电振子频率响应范围窄，在振源频率发生变化时，无法有效完成能量转换的问题。
[0005]为了实现上述目的，现提出的方案如下:
[0006]一种压电振子，包括:
[0007]折叠层状弹性体，所述折叠层状弹性体包括至少三个相互平行的弹性梁单元，每相邻两个所述弹性梁单元之间通过刚性连接件连接，所述折叠层状弹性体两端的所述弹性梁单元均通过刚性连接件连接有刚性质量块，任意一个或多个所述弹性梁单元的表面设置有压电材料层，压电材料层设置有电极引线。
[0008]优选地，所述折叠层状弹性体两端的所述弹性梁单元所分别连接的刚性质量块相互平行设置。
[0009]优选地，所述折叠层状弹性体为金属材料的折叠层状弹性体，所述折叠层状弹性体上未设置压电材料层的表面涂覆有绝缘漆。
[0010]优选地，所述弹性梁单元表面设置的压电材料层为绝缘分割的若干个压电材料层区域，各个压电材料层区域均设置有电极引线。
[0011]优选地，所述压电材料层为均匀分布的四个压电材料层区域。
[0012]优选地，所述弹性梁单元的个数为3个。
[0013]优选地，所述压电材料层通过薄导电胶层粘贴在所述弹性梁单元的表面。
[0014]优选地，所述压电材料层为压电陶瓷或压电单晶，其极化方向沿厚度方向。
[0015]优选地，所述弹性梁单元、所述刚性连接件与所述刚性质量块为一体成型结构。
[0016]优选地，所述刚性质量块与所述弹性梁单元均为矩形形状。
[0017]从上述的技术方案可以看出，本申请实施例提供的压电振子包括折叠层状弹性体，该弹性体包括至少三个相互平行的弹性梁单元，每相邻两个所述弹性梁单元之间通过刚性连接件连接，弹性体两端的所述弹性梁单元均通过刚性连接件连接有刚性质量块。在任意一个或多个弹性梁单元的表面设置有压电材料层，并且在压电材料层上设置有电极引线，用于引出电流。应用本申请的压电振子时，将任意一端的刚性质量块固定在振源上，振源的振动将通过质量块传递至弹性梁单元，从而引起弹性梁单元产生一阶弯曲形变振动、二阶弯曲形变振动和一阶扭转形变振动，三个振动模态的振动频率存在一定比例关系，从而可以在一阶共振频率附近较宽的频率范围内产生多个机械共振模态，有效扩大了压电振子的频率响应范围，提高能量转换效率。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0019]图1为本申请实施例公开的一种压电振子的结构示意图；
[0020]图2为本申请实施例公开的设置有压电材料层的弹性梁单元的侧视图；
[0021]图3为本申请实施例公开的一种压电材料层区域分割平面示意图；
[0022]图4为本申请实施例公开的压电振子一阶模态示意图；
[0023]图5为本申请实施例公开的压电振子二阶模态示意图；
[0024]图6为本申请实施例公开的压电振子三阶模态示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]参见图1-图3可知，本申请实施例公开的压电振子包括:
[0027]折叠层状弹性体1，所述折叠层状弹性体I包括至少三个相互平行的弹性梁单元11，每相邻两个所述弹性梁单元11之间通过刚性连接件12连接，所述折叠层状弹性体I两端的所述弹性梁单元11均通过刚性连接件12连接有刚性质量块2，任意一个或多个所述弹性梁单元11的表面设置有压电材料层13，压电材料层13设置有电极引线14。
[0028]其中，弹性梁单元11、刚性连接件12和刚性质量块2可以通过一体化加工成型。当然，还可以通过焊接等其它方式组成。
[0029]本实施例中可以选择对每一个弹性梁单元11均设置压电材料层13，也可以选择对部分弹性梁单元11设置压电材料层13。对于设置压电材料层13的弹性梁单元11来说，其可以在弹性梁单元11的上下两个表面的任意一个或两个表面设置压电材料层13。
[0030]可选的，压电材料层13通过薄导电胶层粘贴在所述弹性梁单元11的表面。压电材料层13可以为压电陶瓷或压电单晶，其极化方向沿厚度方向。
[0031]本申请实施例提供的压电振子包括折叠层状弹性体，该弹性体包括至少三个相互平行的弹性梁单元，每相邻两个所述弹性梁单元之间通过刚性连接件连接，弹性体两端的所述弹性梁单元均通过刚性连接件连接有刚性质量块。在任意一个或多个弹性梁单元的表面设置有压电材料层，并且在压电材料层上设置有电极引线，用于引出电流。应用本申请的压电振子时，将任意一端的刚性质量块固定在振源上，振源的振动将通过质量块传递至弹性梁单元，从而引起弹性梁单元产生一阶弯曲形变振动、二阶弯曲形变振动和一阶扭转形变振动，三个振动模态的振动频率存在一定比例关系，从而可以在一阶共振频率附近较宽的频率范围内产生多个机械共振模态，有效扩大了压电振子的频率响应范围，提高能量转换效率。
[0032]为了便于了解本申请压电振子的工作过程，本实施例中仅以弹性梁单元11的个数为3个，刚性质量块2和弹性梁单元11均为矩形为例进行说明，参见图4一6:
[0033]为了便于表述，我们以压电振子长度方向为X轴，压电振子厚度方向为y轴，压电振子高度方向