CN104796037A - 一种宽频压电发电装置 - Google Patents

一种宽频压电发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104796037A
CN104796037A CN201510191290.7A CN201510191290A CN104796037A CN 104796037 A CN104796037 A CN 104796037A CN 201510191290 A CN201510191290 A CN 201510191290A CN 104796037 A CN104796037 A CN 104796037A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezoelectric
basic unit
permanent magnet
piezoelectric cantilever
piezoelectric layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510191290.7A
Other languages
English (en)
Inventor
姚明辉
李印波
张伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201510191290.7A priority Critical patent/CN104796037A/zh
Publication of CN104796037A publication Critical patent/CN104796037A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

一种宽频压电发电装置，包含六个压电悬臂梁结构，左右各三个，左边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，这六个压电悬臂梁的结构形式相同，均含有引线、压电层、基层以及永久磁铁。本发明的左边三个压电悬臂梁结构与右边三个压电悬臂梁结构相对放置，相对的压电悬臂梁自由端的永久磁铁相互排斥。本发明利用不同压电悬臂梁的有效频带不同，经不同长度的压电悬臂梁的组合，可大幅拓宽带宽，左边的压电悬臂梁结构与右边的压电悬臂梁结构相对放置形成双稳态结构，可进一步促进带宽。

Description

一种宽频压电发电装置
技术领域
本发明涉及一种宽频压电发电装置，可有效增大发电带宽，使得***在较大的频域内均能够产生较大的电量，属于绿色能源利用领域。
背景技术
压电能量采集技术是一项新兴的绿色能源利用技术，将自然界中振动形式的机械能利用压电效应转化电能，但是自然界中的振动信号普遍为低频、宽频的形式，不同频率的振动信号同时存在，为了有效的利用各个频率的振动信号，必须拓宽压电发电装置的频宽，本发明的意义就显得尤为重要。
发明内容
为了有效的拓宽压电悬臂梁的带宽，本发明采用的技术方案为一种宽频压电发电装置，该装置包含六个压电悬臂梁结构，左右各三个，左边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，左边第二个压电悬臂梁结构的长度比第一个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第三个压电悬臂梁结构的长度比第二个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，右边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，右边第二个压电悬臂梁结构的长度比第三个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第一个压电悬臂梁结构的长度比第二个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第一个压电悬臂梁结构的长度与右边第三个压电悬臂梁结构的长度相同或者相差小于20％。这六个压电悬臂梁结构的形式相同，均含有引线、压电层、基层以及永久磁铁。左边三个压电悬臂梁结构与右边三个压电悬臂梁结构相对布置。
左边第一个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线a(1)分别从压电层a(2)的上表面和基层a(3)的表面引出，压电层a(2)粘贴在基层a(3)的上表面，永久磁铁a(4)粘贴在基层a(3)的自由端上表面。右边第一个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线b(8)分别从压电层b(7)的上表面和基层b(6)的表面引出，压电层b(7)粘贴在基层b(6)的上表面，永久磁铁b(5)粘贴在基层b(6)的自由端上表面。左边第二个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线c(9)分别从压电层c(10)的上表面和基层c(11)的表面引出，压电层c(10)粘贴在基层c(11)的上表面，永久磁铁c(12)粘贴在基层c(14)的自由端上表面。右边第二个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线d(16)分别从压电层d(15)的上表面和基层d(14)的表面引出，压电层d(15)粘贴在基层d(14)的上表面，永久磁铁d(13)粘贴在基层d(14)的自由端上表面。左边第三个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线e(17)分别从压电层e(18)的上表面和基层e(19)的表面引出，压电层e(18)粘贴在基层e(19)的上表面，永久磁铁e(20)粘贴在基层e(19)的自由端上表面。右边第三个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线f(24)分别从压电层f(23)的上表面和基层f(22)的表面引出，压电层f(23)粘贴在基层f(22)的上表面，永久磁铁f(21)粘贴在基层f(22)的自由端上表面。
永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)相互排斥，永久磁铁c(12)与永久磁铁d(13)相互排斥，永久磁铁e(20)与永久磁铁f(21)相互排斥。
永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间存在一定间隙，以维持左边第一个压电悬臂梁和右边第一个压电悬臂梁的双稳态运动。永久磁铁c(12)与永久磁铁d(13)之间的距离与永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间的距离相同或相差不到10％。永久磁铁e(20)与永久磁铁f(21)之间的距离与永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间的距离相同或相差不到10％。
压电层a(2)、压电层b(7)、压电层c(10)、压电层d(15)、压电层e(18)、压电层f(23)的材料均为极化后的PVDF或者PZT。
基层a(3)、基层b(6)、基层c(11)、基层d(14)、基层e(19)、基层f(22)的材料均为铜、钢、铝、铝合金的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
可以有效拓宽带宽，能够捕获更多不同频率的振动信号，机电转换效率更高，能够产生更多的电能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：
1-引线a          2-压电层a       3-基层a
4-永久磁铁a      5-永久磁铁b     6-基层b
7-压电层b        8-引线b         9-引线c
10-压电层c       11-基层c        12-永久磁铁c
13-永久磁铁d     14-基层d        15-压电层d
16-引线d         17-引线e        18-压电层e
19-基层e         20-永久磁铁e    21-永久磁铁f
22-基层f         23-压电层f      24-引线f
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
如图1所示，一种宽频压电发电装置，该装置包含六个压电悬臂梁结构，左右各三个，左边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，左边第二个压电悬臂梁结构的长度比第一个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第三个压电悬臂梁结构的长度比第二个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，右边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，右边第二个压电悬臂梁结构的长度比第三个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第一个压电悬臂梁结构的长度比第二个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第一个压电悬臂梁结构的长度与右边第三个压电悬臂梁结构的长度相同或者相差小于20％。这六个压电悬臂梁结构的形式相同，均含有引线、压电层、基层以及永久磁铁。左边三个压电悬臂梁结构与右边三个压电悬臂梁结构相对布置。
左边第一个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线a(1)分别从压电层a(2)的上表面和基层a(3)的表面引出，压电层a(2)粘贴在基层a(3)的上表面，永久磁铁a(4)粘贴在基层a(3)的自由端上表面。右边第一个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线b(8)分别从压电层b(7)的上表面和基层b(6)的表面引出，压电层b(7)粘贴在基层b(6)的上表面，永久磁铁b(5)粘贴在基层b(6)的自由端上表面。左边第二个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线c(9)分别从压电层c(10)的上表面和基层c(11)的表面引出，压电层c(10)粘贴在基层c(11)的上表面，永久磁铁c(12)粘贴在基层c(14)的自由端上表面。右边第二个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线d(16)分别从压电层d(15)的上表面和基层d(14)的表面引出，压电层d(15)粘贴在基层d(14)的上表面，永久磁铁d(13)粘贴在基层d(14)的自由端上表面。左边第三个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线e(17)分别从压电层e(18)的上表面和基层e(19)的表面引出，压电层e(18)粘贴在基层e(19)的上表面，永久磁铁e(20)粘贴在基层e(19)的自由端上表面。右边第三个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线f(24)分别从压电层f(23)的上表面和基层f(22)的表面引出，压电层f(23)粘贴在基层f(22)的上表面，永久磁铁f(21)粘贴在基层f(22)的自由端上表面。
永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)相互排斥，永久磁铁c(12)与永久磁铁d(13)相互排斥，永久磁铁e(20)与永久磁铁f(21)相互排斥。
永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间存在一定间隙，以维持左边第一个压电悬臂梁和右边第一个压电悬臂梁的双稳态运动。永久磁铁c(12)与永久磁铁d(13)之间的距离与永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间的距离相同或相差不到10％。永久磁铁e(20)与永久磁铁f(21)之间的距离与永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间的距离相同或相差不到10％。
压电层a(2)、压电层b(7)、压电层c(10)、压电层d(15)、压电层e(18)、压电层f(23)的材料均为极化后的PVDF或者PZT。
基层a(3)、基层b(6)、基层c(11)、基层d(14)、基层e(19)、基层f(22)的材料均为铜、钢、铝、铝合金的一种。
尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范畴。

Claims (5)

1.一种宽频压电发电装置，其特征在于：该装置包含六个压电悬臂梁结构，左右各三个，左边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，左边第二个压电悬臂梁结构的长度比第一个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第三个压电悬臂梁结构的长度比第二个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，右边三个压电悬臂梁结构的长度各不相同，右边第二个压电悬臂梁结构的长度比第三个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第一个压电悬臂梁结构的长度比第二个压电悬臂梁结构的长度长10％到50％，左边第一个压电悬臂梁结构的长度与右边第三个压电悬臂梁结构的长度相同或者相差小于20％；这六个压电悬臂梁结构的形式相同，均含有引线、压电层、基层以及永久磁铁；左边三个压电悬臂梁结构与右边三个压电悬臂梁结构相对布置；
左边第一个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线a(1)分别从压电层a(2)的上表面和基层a(3)的表面引出，压电层a(2)粘贴在基层a(3)的上表面，永久磁铁a(4)粘贴在基层a(3)的自由端上表面；右边第一个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线b(8)分别从压电层b(7)的上表面和基层b(6)的表面引出，压电层b(7)粘贴在基层b(6)的上表面，永久磁铁b(5)粘贴在基层b(6)的自由端上表面；左边第二个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线c(9)分别从压电层c(10)的上表面和基层c(11)的表面引出，压电层c(10)粘贴在基层c(11)的上表面，永久磁铁c(12)粘贴在基层c(14)的自由端上表面；右边第二个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线d(16)分别从压电层d(15)的上表面和基层d(14)的表面引出，压电层d(15)粘贴在基层d(14)的上表面，永久磁铁d(13)粘贴在基层d(14)的自由端上表面；左边第三个压电悬臂梁左端固定右端自由，引线e(17)分别从压电层e(18)的上表面和基层e(19)的表面引出，压电层e(18)粘贴在基层e(19)的上表面，永久磁铁e(20)粘贴在基层e(19)的自由端上表面；右边第三个压电悬臂梁右端固定左端自由，引线f(24)分别从压电层f(23)的上表面和基层f(22)的表面引出，压电层f(23)粘贴在基层f(22)的上表面，永久磁铁f(21)粘贴在基层f(22)的自由端上表面。
2.根据权利要求1所述的一种宽频压电发电装置，其特征在于：永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)相互排斥，永久磁铁c(12)与永久磁铁d(13)相互排斥，永久磁铁e(20)与永久磁铁f(21)相互排斥。
3.根据权利要求1所述的一种宽频压电发电装置，其特征在于：永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间存在一定间隙，以维持左边第一个压电悬臂梁和右边第一个压电悬臂梁的双稳态运动；永久磁铁c(12)与永久磁铁d(13)之间的距离与永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间的距离相同或相差不到10％；永久磁铁e(20)与永久磁铁f(21)之间的距离与永久磁铁a(4)与永久磁铁b(5)之间的距离相同或相差不到10％。
4.根据权利要求1所述的一种宽频压电发电装置，其特征在于：压电层a(2)、压电层b(7)、压电层c(10)、压电层d(15)、压电层e(18)、压电层f(23)的材料均为极化后的PVDF或者PZT。
5.根据权利要求1所述的一种宽频压电发电装置，其特征在于：基层a(3)、基层b(6)、基层c(11)、基层d(14)、基层e(19)、基层f(22)的材料均为铜、钢、铝、铝合金的一种。
CN201510191290.7A 2015-04-22 2015-04-22 一种宽频压电发电装置 Pending CN104796037A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510191290.7A CN104796037A (zh) 2015-04-22 2015-04-22 一种宽频压电发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510191290.7A CN104796037A (zh) 2015-04-22 2015-04-22 一种宽频压电发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104796037A true CN104796037A (zh) 2015-07-22

Family

ID=53560612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510191290.7A Pending CN104796037A (zh) 2015-04-22 2015-04-22 一种宽频压电发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104796037A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226994A (zh) * 2015-10-27 2016-01-06 张文明 多频耦合振动能量俘获器
CN105553331A (zh) * 2015-12-29 2016-05-04 南京航空航天大学 一种低频压电振动能量收集器
CN106685263A (zh) * 2016-11-22 2017-05-17 太原理工大学 基于模态分离技术的带宽可调n×3点阵式振动能量采集器
CN106856381A (zh) * 2017-01-12 2017-06-16 合肥工业大学 一种集束型双稳态弯曲双叉悬臂梁压电能量收集装置
CN107508496A (zh) * 2017-08-28 2017-12-22 北京工业大学 带辅磁互双稳态多模振动发电装置
CN107863903A (zh) * 2017-12-12 2018-03-30 天津大学 阵列式非线性宽频升频振动能量采集器
CN108736763A (zh) * 2018-06-14 2018-11-02 电子科技大学 一种并联电路的双向串联宽带压电俘能器
CN109995270A (zh) * 2019-05-20 2019-07-09 山东理工大学 一种磁力耦合多梁压电俘能装置及其双稳态实现方法
CN110649836A (zh) * 2019-10-17 2020-01-03 安徽理工大学 一种全向宽频带大功率的纵向阵列式俘能装置
CN111917332A (zh) * 2020-08-24 2020-11-10 上海大学 一种多压电梁族复合振动能量采集器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103532429A (zh) * 2012-07-04 2014-01-22 扬州博达电气设备有限公司 一种阵列式压电发电装置
CN203416192U (zh) * 2013-07-22 2014-01-29 杭州电子科技大学 一种基于压电和电磁耦合的复合式宽频振动能量采集器
CN103701364A (zh) * 2014-01-03 2014-04-02 金陵科技学院 一种风致振动宽频带压电发电装置
CN104242725A (zh) * 2013-06-13 2014-12-24 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种二级振动式宽频带能量采集器
CN104377993A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 北京工业大学 自动调参双稳态压电发电结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103532429A (zh) * 2012-07-04 2014-01-22 扬州博达电气设备有限公司 一种阵列式压电发电装置
CN104242725A (zh) * 2013-06-13 2014-12-24 中国科学院上海微***与信息技术研究所 一种二级振动式宽频带能量采集器
CN203416192U (zh) * 2013-07-22 2014-01-29 杭州电子科技大学 一种基于压电和电磁耦合的复合式宽频振动能量采集器
CN103701364A (zh) * 2014-01-03 2014-04-02 金陵科技学院 一种风致振动宽频带压电发电装置
CN104377993A (zh) * 2014-11-25 2015-02-25 北京工业大学 自动调参双稳态压电发电结构

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226994A (zh) * 2015-10-27 2016-01-06 张文明 多频耦合振动能量俘获器
CN105553331B (zh) * 2015-12-29 2018-06-05 南京航空航天大学 一种低频压电振动能量收集器
CN105553331A (zh) * 2015-12-29 2016-05-04 南京航空航天大学 一种低频压电振动能量收集器
CN106685263A (zh) * 2016-11-22 2017-05-17 太原理工大学 基于模态分离技术的带宽可调n×3点阵式振动能量采集器
CN106856381A (zh) * 2017-01-12 2017-06-16 合肥工业大学 一种集束型双稳态弯曲双叉悬臂梁压电能量收集装置
CN106856381B (zh) * 2017-01-12 2018-07-20 合肥工业大学 一种集束型双稳态弯曲双叉悬臂梁压电能量收集装置
CN107508496A (zh) * 2017-08-28 2017-12-22 北京工业大学 带辅磁互双稳态多模振动发电装置
CN107863903A (zh) * 2017-12-12 2018-03-30 天津大学 阵列式非线性宽频升频振动能量采集器
CN108736763A (zh) * 2018-06-14 2018-11-02 电子科技大学 一种并联电路的双向串联宽带压电俘能器
CN109995270A (zh) * 2019-05-20 2019-07-09 山东理工大学 一种磁力耦合多梁压电俘能装置及其双稳态实现方法
CN110649836A (zh) * 2019-10-17 2020-01-03 安徽理工大学 一种全向宽频带大功率的纵向阵列式俘能装置
CN111917332A (zh) * 2020-08-24 2020-11-10 上海大学 一种多压电梁族复合振动能量采集器
CN111917332B (zh) * 2020-08-24 2021-06-22 上海大学 一种多压电梁族复合振动能量采集器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104796037A (zh) 一种宽频压电发电装置
WO2015110093A3 (zh) 多模式振动发电机
US9484523B2 (en) Bistable piezoelectric cantilever vibration energy generator based on spherical composite structure and partial separation of different layers
CN110912457B (zh) 一种复合三稳态压电振动能量采集器
CN107508496A (zh) 带辅磁互双稳态多模振动发电装置
CN106341055B (zh) 振动能量采集器
CN109995270A (zh) 一种磁力耦合多梁压电俘能装置及其双稳态实现方法
CN105226994A (zh) 多频耦合振动能量俘获器
CN105337531A (zh) 一种压电发电装置
CN203872084U (zh) 一种压电发电悬臂梁机构
CN103888023A (zh) 一种压电发电悬臂梁机构
Huo et al. Sharp improvement of flashover strength from composite micro-textured surfaces
WO2013014103A3 (de) Elektrische maschine mit massenarmer bauart in magnetisch aktiven teilen
CN203278697U (zh) 一种宽频带多方向振动能量采集器
CN104270032A (zh) 双稳态球面复合悬臂梁压电发电装置
CN203416190U (zh) 一种旋转式手动压电发电装置
CN104253563B (zh) 一种提高双稳态悬臂梁压电发电装置发电能力的方法
CN104578910A (zh) 一种l型梁结构内共振宽频振动能量采集器
JP6208241B2 (ja) エネルギー論における適用のための共振器を備えるソーラー素子
US10090782B2 (en) Drum-type wide-frequency piezoelectric power generation apparatus
CN108880328A (zh) 一种z型压电振子
CN106160575B (zh) 一种采用压电复合音叉的低频磁场能量采集器
RU2015100885A (ru) Искровой разрядник
CN108988679B (zh) 一种纵-纵扭复合夹心式换能器
CN204361938U (zh) 一种l型梁结构内共振宽频振动能量采集器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150722