专利名称：一种压电俘能装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电俘能领域，特别是涉及一种压电俘能装置。
背景技术：
随着全球气候变暖的加剧和石油、煤炭、天然气等不可再生资源的紧缺，人们对新的、可持续的、清洁的可再生能源，投入越来越多的关注。俘获环境能量成为一种广泛的开发新能源的方法。目前，俘获环境能主要以太阳能、风能等自然能的利用为主，但这些受到自然条件的限制，不能稳定地提供能量。而环境中随处可见振动能，如车辆行驶的路面、机场跑道、网络节点等。这些振动能的俘获，将开辟一个可持续的绿色能源新途径。从环境中俘获振动能,有三种方式:压电式、静电式和电磁式。与其它方式相比，压电式具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、适应性强、无污染、成本低等突出优点，从环境振动或噪声中提取能量的性能最好，成为从环境机械能获取电能的一种行之有效的好方法，受到了广泛的重视。采用压电式俘获环境振动能，其主要结构为压电俘能装置。该装置利用压电材料的正压电效应，将振动能转化为电能。此装置的结构形式，直接影响着压电俘能效率。目前，采用较多的是悬臂式结构。但单悬臂压电振子，所能俘获的能量较小。而已有的多悬臂式压电振子，各个悬臂都是单独进行俘能，所俘获电的频率因结构而异，从而增加了后续处理和控制电路的复杂程度和成本。本专利设计的压电俘能装置，采用多悬臂式压电振子结构，各振子采用一个圆柱体作为配重物。因此，该结构的压电俘能装置，可实现从各个压电振子所俘获的电具有相同的频率，可降低控制电路的复杂性。同时，该结构具有悬臂式压电振子的共同特点，即这种利用惯性自由振动的结构，简单易行，可将较低频率的环境振动转换为高频率的振动，产生最大的挠曲和柔顺系数，具有较长的振动持续时间，可充分吸收环境振动能，压电俘能效率较高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种压电俘能装置，能够提高压电装置的压电俘能效率，减少后续处理和控制电路的成本和难度。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种压电俘能装置，该装置包括外环和与外环同轴心的内圆柱，所述外环与内圆柱通过多个压电俘能振子连接。优选的是，所述外环内壁上开有多个外环槽，内圆柱外壁上对应外环槽的位置设有内环槽，压电俘能振子的两端分别嵌入外环槽内和内环槽内。优选的是，所述压电俘能振子包括悬臂板和压电薄膜PVDF，所述压电薄膜PVDF粘结于悬臂板的侧面，且压电薄膜PVDF的两端小于悬臂板的长度。优选的是，所述悬壁板的两端分别嵌入外环槽内和内环槽内。优选的是，所述内圆柱的高度小于外环的高度。本发明的有益效果是:本发明一种压电俘能装置，解决现有多悬臂压电俘能器件，所俘获电的频率不同，增加后续处理和控制电路的成本和难度问题，且可提高压电装置的压电俘能效率，能够提高压电装置的压电俘能效率，减少后续处理和控制电路的成本和难度。
图1是本发明一种压电俘能装置的立体结构示意 图2是本发明一种压电俘能装置的外环的结构示意 图3是本发明一种压电俘能装置的内环的结构示意 图4是本发明一种压电俘能装置的压电俘能振子的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1至图4,本发明实施例包括:
一种压电俘能装置，该装置包括外环(I)和与外环(I)同轴心的内圆柱(2)，内圆柱(2)的高度小于外环(I)的高度。外环(I)内壁上开有多个外环槽，内圆柱(2)外壁上对应外环槽的位置设有内环槽，压电俘能振子(3)的两端分别嵌入外环槽内和内环槽内。压电俘能振子(3)包括悬臂板(32)和压电薄膜PVDF (31)，所述压电薄膜PVDF
(31)粘结于悬臂板(32)的侧面，且压电薄膜PVDF (31)的两端小于悬臂板(32)的长度。所述悬壁板(32)的两端分别嵌入外环槽内和内环槽内。综上所述，外环槽和内环槽的形状可以是对应的直角方槽、球形槽或带圆角的方槽，悬臂板(32 )两端截面形状与外环槽和内环槽的形状相同。外环(I)、内圆柱(2)和悬臂板(32)的材料可以是金属或非金属。PVDF压电薄膜(31)可以粘结于悬臂板(32)的一面或两面。外环(I)、内圆柱(2)及压电俘能振子(3)，依据对应的槽安装后，由于内圆柱(2)的高度低于外环(1)，其两端面都位于外环(I)的内部。因此在该压电俘能装置中，外环(I)相当于固定梁，而内圆柱(2)起到一个配重物的作用。使用时，将该装置外环的一端面固定。若内圆柱(2)受到力的作用，安装在其上的多个压电俘能振子(3)，将随之一起发生高频率的振动，从而产生电力。本发明一种压电俘能装置，解决现有多悬臂压电俘能器件，所俘获电的频率不同，增加后续处理和控制电路的成本和难度问题，且可提高压电装置的压电俘能效率，能够提高压电装置的压电俘能效率，减少后续处理和控制电路的成本和难度。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种压电俘能装置，其特征在于:该装置包括外环和与外环同轴心的内圆柱，所述外环与内圆柱通过多个压电俘能振子连接。
2.根据权利要求1所述的一种压电俘能装置，其特征在于:所述外环内壁上开有多个外环槽，内圆柱外壁上对应外环槽的位置设有内环槽，压电俘能振子的两端分别嵌入外环槽内和内环槽内。
3.根据权利要求1所述的一种压电俘能装置，其特征在于:所述压电俘能振子包括悬臂板和压电薄膜PVDF，所述压电薄膜PVDF粘结于悬臂板的侧面，且压电薄膜PVDF的两端小于悬臂板的长度。
4.根据权利要求2或3所述的一种压电俘能装置，其特征在于:所述悬壁板的两端分别嵌入外环槽内和内环槽内。
5.根据权利要求1所述的一种压电俘能装置，其特征在于:所述内圆柱的高度小于外环的高度。
全文摘要
本发明公开了一种压电俘能装置，该装置由外环、内圆柱和若干个悬臂梁式压电俘能振子构成。外环以及内圆柱上在轴向和径向两方向上有规律地开着一些槽，压电俘能振子通过槽与外环和内圆柱联接。内圆柱的总高度小于外环，且安装后上下端面要位于外环之内。当内圆柱受到外界力的作用后，带着压电俘能振子一起振动，并将振动源的频率进行放大。通过上述方式，本发明能够将环境中的低频振动转换为较高频的振动，并转化为电能。该装置具有结构简单、俘能效率高的特点。
文档编号H02N2/18GK103117677SQ20131004124
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月3日 优先权日2013年2月3日
发明者孙春华, 张红兵, 尚广庆, 张永康, 朱学超 申请人:苏州市职业大学