一种伸缩式压电振动发电机

摘要

本发明涉及一种伸缩式压电振动发电机，属于发电技术领域。底板及顶板与立柱焊接，底板及顶板上分别设有带销孔底侧耳及顶侧耳；质量块上下两侧各设两个带有销孔的中侧耳；金属片与其弧形凸起处粘接的压电片构成压电振子，压电振子与其两端铆接的开口销套构成换能器；I组换能器的一端销套套在铆接在顶侧耳销孔内的销轴上，另一端销套套在铆接在质量块上面的中侧耳销孔内的销轴上；II组换能器的一端销套套在铆接在底侧耳销孔内的销轴上，另一端销套套在铆接在质量块下面的中侧耳销孔内的销轴上。特色与优势：两组伸缩式压电振子经销轴与框架及质量块连接且变形相互制约，故可靠性高、低频特性好、发电能力较强、振动方向适应能力强。

主权项

一种伸缩式压电振动发电机，其特征在于：底板及顶板与立柱焊接构成框架，底板及顶板上分别设有两个带销孔的底侧耳和顶侧耳；质量块上下两侧各设两个带有销孔的中侧耳；带弧形凸起的金属片与其弧形凸起处所粘接的压电片构成压电振子，压电振子通过与其金属片两端所铆接的开口销套构成换能器；I组换能器的一端销套套在铆接在顶侧耳销孔内的销轴上，另一端销套套在铆接在质量块上面的中侧耳销孔内的销轴上；II组换能器的一端销套套在铆接在底侧耳销孔内的销轴上，另一端销套套在铆接在质量块下面的中侧耳销孔内的销轴上；所述各销套和销轴之间为可相互转动的间隙配合；为使压电振子最大限度地利用振动能量发电并避免压电片因拉应力过大而损坏，压电振子不受外力作用时金属片上圆弧凸起处外表面的最小半径为$R=\frac{h_m+h_p}{2}\{2\alpha +\frac{1}{1-\alpha (1-\beta )}[{\alpha }^2(1-\beta )-1-\eta \frac{E_p}{T_p}\left]\right\};$一组换能器中压电振子的圆弧段被拉直时另一组换能器中压电振子处于不受外力作用的自然状态，即底侧耳销孔与顶侧耳销孔间的中心距为$L=2L_1+L_3+n[2R\arcsin \left(\frac{L_2}{2R}\right)-L_2],$式中：α＝h_m/(h_m+h_p)，h_p和h_m分别为压电片和金属片的厚度，$\eta =(1-\alpha )[1-\alpha (1-\beta )]+\mathrm{\alpha \beta }/(1+k_{31}^2),$β＝E_m/E_p，E_p和E_m分别为压电片和金属片的杨氏模量，T_p分别为压电材料的机电耦合系数和许用拉应力，L₃为质量块的上下两组中侧耳上的销孔间距，L₁为未装机时换能器两端销套间的中心距，L₂为金属片上的圆弧弦长，n为单个压电振子上的圆弧数。