双晶扭振梁单元压电发电机的制作方法

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种双晶扭振梁单元压电发电机。

背景技术：

在能源日渐紧缺的今天，随着世界各国对能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视，故寻找一种持久、清洁的能源成为各国研究的重点。而随着科技的不断发展，近些年来逐渐开发出了多种不同的能量采集技术以将环境中的能量转换为电能，其中最为常见为光电转换能和机械转换能，光电转换能可将光能转换为电能，然而其受到环境条件的制约较大，而机械转换能则对环境的要求相对较小，其可利用风能、水能等。目前，机械能转换为电能主要由电磁转换、静电转换和压电转化，电磁转换技术成熟，现有技术中几乎所有的水利发电、风力风电、火力发电均通过电磁转换实现，但是其结构复杂、体积较大、易产生电磁干扰，静电转换电压低，且需要一个独立的电源初始化过程，压电转换不存在上述问题，其结构简单、无电磁干扰、转换电压高、无需变压器，压电转换技术也已逐渐成为研究的热点。

然而，现有技术中压电发电装置的激励方式较为简单，从而导致机电转换效率低下，其不利于提高发电能力。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提出一种双晶扭振梁单元压电发电机，其具有较高的发电效率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种双晶扭振梁单元压电发电机，其包括发电机基座，以及设置在发电机基座上的转子组件和扭振组件；

所述转子组件包括轴承设置在发电机基座中心轴上的转轴，以及同轴固定套装在所述转轴上的转盘，所述转盘的外缘周向均匀分布有多个激励齿；

所述扭振组件包括以转轴为中心轴周向设置在发电机基座上的多根双晶扭振梁，每一根所述双晶扭振梁上均设有压电片；且所述双晶扭振梁一端固定设置、另一自由端部分延伸至相邻两个激励齿之间的齿槽内。

优选的，所述转轴上还轴承套设有一限位盘，所述限位盘相对发电机基座固定设置，所述双晶扭振梁一端固定设置在发电机基座上，另一自由端穿过限位盘并与所述限位盘轴承套装设置。

优选的，所述限位盘上相对所述双晶扭振梁周向分布有多个限位孔，所述限位孔上均设有限位轴承，所述双晶扭振梁相对限位盘的高度位置上设有转动部，所述转动部固定卡套在限位轴承的内圈中。

优选的，所述双晶扭振梁的自由端延伸至相邻激励齿齿槽内的一侧两端角均为圆角。

优选的，所述双晶扭振梁为一垂直设置在发电机基座上的矩形杆体，所述矩形杆体相对发电机基座的矩形投影的长度方向与转盘的径向方向一致。

优选的，所述压电片设置在所述双晶扭振梁相对发电机基座的矩形投影的长度方向的其中一侧或相对两侧。

优选的，所述转盘外缘激励齿的数量是发电机基座上周向分布的双晶扭振梁数量的整数倍。

优选的，所述扭振组件外侧包套有一电机套筒，所述电机套筒与转轴同轴设置，所述发电机基座与限位盘的外缘均与所述电机套筒的内壁固定连接设置。

优选的，所述电机套装相对发电机基座的另一端固定设有一中心与所述转轴轴承设置的散热盖板，所述散热盖板上以转轴为中心周向设有多个散热窗口。

本发明所述双晶扭振梁单元压电发电机，其通过在所述双晶扭振梁上设置压电片，并设置所述双晶扭振梁的一自由端部分延伸至相邻两个激励齿之间的齿槽内，从而在转轴带动转盘转动时，所述激励齿通过波动自由端带动双晶扭振梁的矩形杆体发生扭转振动，进而使设置在所述双晶扭振梁上的压电片在受到双晶扭振梁扭转弹性剪切作用下，发生逐渐增大的扭振剪切变形，产生电流，其可通过转盘的多个激励齿分别激励多个双晶扭振梁产生扭转形变，进而提高机电转换效率；并在激励齿转过自由端时，双晶扭振梁释放压电片所受的剪切作用，压电片所受的扭转剪切变形逐渐消失，从而再次产生电流，如此产生安全可靠的电能可用于风力发电或供给家庭使用亦或给各种玩具、手机充电等。

附图说明

图1是本发明所述双晶扭振梁单元压电发电机的整体结构示意图；

图2是本发明所述双晶扭振梁单元压电发电机的爆炸图；

图3是图2中a部的放大示意图；

图4是剥除壳体后双晶扭振梁单元压电发电机的结构示意图；

图5是图4中b部的放大示意图；

图6是所述双晶扭振梁的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种双晶扭振梁4单元压电发电机，如图1和图2所示，其包括发电机基座1，以及设置在发电机基座1上的转子组件和扭振组件，其中，所述转子组件包括轴承设置在发电机基座1中心轴上的转轴2，以及同轴固定套装在所述转轴2上的转盘3；如图3所示，所述转盘3的外缘周向均匀分布有多个激励齿31，所述转轴2能够相对发电机基座1转动，并同步带动转盘3转动，使激励齿31做顺时针或逆时针转动。

所述扭振组件包括以转轴2为中心轴周向设置在发电机基座1上的多根双晶扭振梁4，每一根所述双晶扭振梁4上均设有压电片5，如图5所示，所述双晶扭振梁4一端固定设置在发电机基座1上、另一自由端部分延伸至相邻两个激励齿31之间的齿槽内，当转轴2带动转盘3转动时，所述转盘3上的激励齿31会波动双晶扭振梁4发生扭转振动。如图4和图6所示，所述双晶扭振梁4为垂直于发电机基座1延伸设置的矩形杆体，所述矩形杆体采用铝合金或者不锈钢等材料制成，且相对发电机基座1的矩形投影的长度方向与转盘3的径向方向一致，从而使激励齿31能够最大幅度的波动双晶扭振梁4的矩形杆体，设置所述压电片5设置在所述矩形投影长度方向的其中一侧或者相对两侧上，从而使压电片5在激励齿31波动双晶扭振梁4时亦产生最大幅度的扭振剪切变形。

所述转轴2上还轴承套设有一限位盘6，所述限位盘6相对发电机基座1固定设置，所述双晶扭振梁4的本体延伸方向与转轴2的本体延伸方向平行设置，所述双晶扭振梁4的一端固定设置在发电机基座1上，另一自由端穿过限位盘6并与所述限位盘6轴承套装设置，如图2所示，所述限位盘6上相对所述双晶扭振梁4周向分布有多个限位孔61，所述限位孔61上均设有限位轴承，所述双晶扭振梁4相对限位盘6的高度位置上设有转动部41，所述双晶扭振梁4通过所述转动部41固定卡套在限位轴承的内圈中，从而使双晶扭振梁4只能发生角位移，而限制其发生线位移。

如图4至图6所示，所述双晶扭振梁4穿过限位盘6的自由端为激励部42，所述激励部42部分延伸至相邻两个激励齿31之间的齿槽内，所述转盘3外缘激励齿31的数量是激励部42数量的整数倍。同时为保证转盘3施加给激励部42的激励是平缓变化，则将所述自由端延伸至相邻激励齿31齿槽内的一侧两端角均设置为圆角，从而使激励齿31能够平滑的波动激励部42。

在转轴2带动转盘3转动时，所述激励齿31通过波动激励部42带动双晶扭振梁4的矩形杆体发生扭转振动，进而使设置在所述双晶扭振梁4上的压电片5在受到双晶扭振梁4扭转弹性剪切作用下，发生逐渐增大的扭振剪切变形，产生电流；在激励齿31转过激励部42时，双晶扭振梁4在本体回复弹力的作用下迅速恢复初始状态，在恢复的过程中双晶扭振梁4逐渐释放压电片5所受的剪切作用，压电片5所受的扭转剪切变形逐渐消失，从而再次产生电流。

进一步的，所述扭振组件外侧包套有一电机套筒7，所述电机套筒7与转轴2同轴设置，所述发电机基座1与限位盘6的外缘均与所述电机套筒7的内壁固定连接设置；所述电机套装相对发电机基座1的另一端固定设有一中心与所述转轴2轴承设置的散热盖板8，所述散热盖板上以转轴2为中心周向设有多个散热窗口81。

本发明所述双晶扭振梁4单元压电发电机，其通过在所述双晶扭振梁4上设置压电片5，并设置所述双晶扭振梁4的激励部42部分延伸至相邻两个激励齿31之间的齿槽内，从而在转轴2带动转盘3转动时，所述激励齿31通过波动激励部42带动双晶扭振梁4的矩形杆体发生扭转振动，进而使设置在所述双晶扭振梁4上的压电片5在受到双晶扭振梁4扭转弹性剪切作用下，发生逐渐增大的扭振剪切变形，产生电流；并在激励齿31转过激励部42时，双晶扭振梁4释放压电片5所受的剪切作用，压电片5所受的扭转剪切变形逐渐消失，从而再次产生电流。

本发明所述双晶扭振梁4单元压电发电机既可以用于风力发电，又可以用于供给家庭使用亦或给各种玩具、手机充电等，当用于风力发电时，将所述转轴2与风力发电的风叶转轴动力传递连接设置即可带动转轴2转动，产生电能，当用于家庭使用亦或给各种玩具、手机充电等情况时，可以在转轴2上外接摇转手柄，人工转动转轴2产生电能。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。