基于多压电振子串联的垂吊式振动俘能器

摘要

本发明涉及一种基于多压电振子串联的垂吊式振动俘能器，属于新能源和发电技术领域。球销固定在挂架上，球销上套有蝶形弹簧和球销套，蝶形弹簧压接在球销套和挂架之间；顶板固定在球销套上，框架和吊件通过固定在顶板的下面、且吊件置于所述框架的内部；2-50个压电换能器通过空心销钉串联，其上端与吊件铆接、下端与销轴铆接；压电换能器由钵型压电振子和铆钉铆接而成，钵型压电振子由钵型壳与环形压电晶片粘接而成；销轴通过框架底板上的通孔穿出，其上依次套有第一及第二限位弹簧、端部安装有质量块；第一及第二弹簧分别通过框架底板与压电振子和质量块压接。优点是：可收集任意振动方向的能量，发电量及可靠性高。

主权项

一种基于多压电振子串联的垂吊式振动俘能器，其特征在于：球销通过螺母固定在挂架上，球销上自上而下依次套有碟形弹簧和球销套，碟形弹簧压接在球销套和挂架之间；顶板通过螺钉固定在球销套上，框架和吊件通过螺钉固定在顶板的下面、且所述吊件置于框架内部；2‑50个压电换能器通过空心销钉串联，其上端与吊件铆接、下端与销轴铆接；压电换能器由钵型压电振子和铆钉铆接而成，钵型压电振子由钵型壳与环形压电晶片粘接而成；销轴通过框架底板上的通孔穿出，其上依次套有第一及第二限位弹簧、端部安装有质量块；第一及第二限位弹簧分别通过框架底板与钵型压电振子和质量块压接；同一个压电换能器上的两个环形压电晶片通过导线一连接，相邻两个压电换能器上的环形压电晶片通过导线二连接，钵型压电振子经电路上并联后再通过导线组三与安装在框架上的电路板连接；质量块的质量计算方法为：m＝(δ_2,jk₂‑δ_1,jk₁)/g，其中k₁和k₂分别为第一限位弹簧及第二限位弹簧刚度，δ_1,j、δ_2,j分别为俘能器静止时第一限位弹簧和第二限位弹簧的压缩量，g为重力加速度；动态工作时第一限位弹簧、第二限位弹簧的最大可压缩量相等，即δ_d＝nδ_p，其中δ_p为单个钵形压电振子所能承受的最大变形量，n为钵形压电振子数量；在无振动的自然状态下，质量块在第一限位弹簧及第二限位弹簧的作用下处于平衡状态，钵形压电振子不受外力作用、不发生弯曲变形；当挂架受外界任一方向振动激励时，质量块在其自身惯性力的作用下将产生相对球销球头中心的相对运动，从而使第一限位弹簧压缩、压电换能器拉伸，或使第二限位弹簧及压电换能器压缩，压电换能器的交替伸缩过程中将机械能转换成电能；当质量块的惯性力过大且使钵形压电振子的变形量达到可承受的最大值时，第一或第二限位弹簧达到压缩极限，质量块的惯性力直接通过第一或第二限位弹簧传递到框架，从而避免钵形压电振子进一步变形。