一种旋转式压电悬臂梁俘能器制造技术

本发明专利技术涉及新能源发电技术和测量、测试技术领域，具体涉及一种旋转式压电悬臂梁俘能器，包括底座、壳体、压电悬臂梁和收集电路板，壳体固定设置在底座上，壳体为矩形镂空壳体，矩形镂空壳体一侧开设有夹缝开口，夹缝开口两侧各向外延伸有一定位片，压电悬臂梁包括一铝合金基板以及设置在铝合金基板两侧的压电单元，铝合金基板一端夹设在夹缝开口及两定位片内并与两定位片固定连接，铝合金基板自由端两侧固定连接两质量块，铝合金基板的自由端及其连接的两质量块位于底座的旋转轴上，收集电路板固定在壳体的一侧壁外表面。本发明专利技术能最大程度的减小质心在转动过程中的离心力，减小因大离心力引起的悬臂梁刚度增强，振动幅度减小的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源发电技术和测量、测试
，具体涉及一种旋转式压电悬臂梁俘能器，可用于高速旋转运动中的能量回收。
技术介绍
旋转运动是一种非常常见的机械运动形式。在许多应用中，旋转系统的工作状态监测显得尤为重要。在工作状态监测过程中，很关键的一个问题在于获取被检测系统的运行信息来判断该系统的工作状态，因此信息间的传输变得至关重要。实际应用中通常采用无线通信的方式进行信息传输。在这些应用中，一般需要非充电电池来对监测系统进行供电。由于该电池有限的使用寿命，使用者在使用过程中就不可避免地需要一次次更换这些电池，显得十分不便。因此，就需要一种能够从周围环境获取所需能量的方法。旋转运动自身包含有大量的机械能，若能将机械能转化为电能则可满足这个需要。目前，从机械能到电能的转换途径有多种多样，包括静电式、电磁式和压电式俘能器。这其中，将压电式俘能器受到了越来越多的关注。然而，针对旋转运动中的压电俘能问题，由于旋转运动产生的离心力不利于压电俘能输出，尚未有较好的结构来解决离心力引起的问题。
技术实现思路
解决上述技术问题，本专利技术提供了一种旋转式压电悬臂梁俘能器，以解决旋转面垂直于地面的旋转运动中机械能通过压电效应转换成电能的问题，为旋转运动的监测系统提供所需的能量。本专利技术的旋转式压电悬臂梁俘能器可适用的旋转运动如旋转中的汽车轮胎，转动的叶轮等。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是，一种旋转式压电悬臂梁俘能器，包括底座、壳体、压电悬臂梁和收集电路板，所述壳体固定设置在底座上，所述壳体为矩形镂空壳体，所述矩形镂空壳体一侧开设有夹缝开口，夹缝开口两侧各向外延伸有一定位片，所述压电悬臂梁包括一铝合金基板以及设置在铝合金基板两侧的压电单元，所述铝合金基板一端夹设在夹缝开口及两定位片内并与两定位片固定连接，实现压电悬臂梁与壳体的固定，铝合金基板自由端两侧固定连接两质量块，铝合金基板的自由端及其连接的两质量块位于底座的旋转轴上，实现整个压电悬臂梁可动部分的质心位于旋转轴上，所述收集电路板固定在壳体的一侧壁外表面，并通过两独立导线与压电单元两端电性连接。进一步的，两定位片以及铝合金基板上相对设有螺孔，通过螺栓穿过螺孔并与螺母固定连接。进一步的，所述铝合金基板和压电单元之间通过绝缘粘合层粘合而成。压电元件与铝合金基板之间用绝缘粘合层隔绝，防止电荷泄漏。进一步的，所述矩形镂空壳体短边两侧底部分别延伸出安装板，每一所述安装板上设有两安装孔，通过螺钉穿过该安装孔与底座固定，实现安装板与底座的固定连接。进一步的，所述矩形镂空壳体的长边两侧中间位置的底部分别向外延伸出安装台，每一所述安装台上设有一安装孔，通过螺钉穿过该安装孔与底座固定，实现安装台与底座的固定连接。更进一步的，所述安装台与矩形镂空壳体的长边两侧中间位置的顶部还设有直角连接板。本专利技术通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点：1、本专利技术的旋转式压电悬臂梁俘能器，其压电悬臂梁的可动部分的质心位于旋转轴上，最大程度的减小质心在转动过程中的离心力，减小因大离心力引起的悬臂梁刚度增强，振动幅度减小的问题。2、本专利技术的旋转式压电悬臂梁俘能器使得离心力的方向基本沿着悬臂梁平面的法向方向，而不是现有技术中的径向方向，令离心力和重力的合力成为一个周期性的方向交替变换的力，该合力作用在悬臂梁平面的法向方向，使得悬臂梁周期性振动；3、本专利技术的旋转式压电悬臂梁俘能器通过壳体的阻挡作用，限制质量块的最大离心距离，从而限制质量块的最大离心力，使其小于质量块所受重力，避免质量块在转动过程中由于离心力作用与其中的壳体某部位一直接触，无振动产生；限制距离d需满足公式其中，g表示重力加速度，ω表示旋转角速度。同时还能够限制质量块的最大离心距离，避免因离心距离过大造成悬臂梁的过大形变而损坏。附图说明图1是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器静态时的结构示意正视图；图2是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器静态时的结构简图；图3是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器静态时的结构示意俯视图；图4是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器静态时的结构示意左视图；图5是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器静态时的结构示意右视图。图6是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器静态时的立体示意图。图7是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器的壳体的立体示意图。图8是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器的质量块与压电悬臂梁配合的立体示意图。图9是本专利技术中实施例旋转式压电悬臂梁俘能器的压电悬臂梁的铝合金基板示意图。具体实施方式现结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步说明。作为一个具体的实施例，如图1至图9所示，本专利技术的一种旋转式压电悬臂梁俘能器，包括圆盘底座1、壳体5、压电悬臂梁15和收集电路板19，所述壳体5固定设置在底座1上，所述壳体5为矩形镂空壳体5，矩形镂空壳体5短边两侧底部分别延伸出安装板53，每一所述安装板53上设有两安装孔531，所述矩形镂空壳体5的长边两侧中间位置的底部分别向外延伸出安装台54，每一所述安装台54上设有一安装孔541，所述矩形镂空壳体5和底座1分别通过螺钉2、螺钉4、螺钉6、螺钉9、螺钉13、螺钉17穿过上述安装孔531,541实现矩形镂空壳体5和底座1之间的固定连接。为了进一步保证固定的稳定性，所述安装台54与矩形镂空壳体5的长边两侧中间位置的顶部还设有直角连接板55，所述直角连接板55的设置，能够有效消除整个矩形镂空壳体5振动时的应力，保持固定的稳定性。所述矩形镂空壳体5一侧开设有夹缝开口51，夹缝开口51两侧各向外延伸有一定位片52，所述压电悬臂梁15包括一铝合金基板151以及设置在铝合金基板151两侧的压电单元11，所述铝合金基板151和压电单元11之间通过绝缘粘合层12粘合而成。压电元件11与铝合金基板151之间用绝缘粘合层12隔绝，防止电荷泄漏。所述铝合金基板151一端夹设在夹缝开口51及两定位片52内并与两定位片52固定连接，实现压电悬臂梁15与壳体5的固定。具体地，所述两定位片52上设有螺孔521，所述铝合金基板151上相应位置处设有螺孔1511，通过固定螺栓16穿透螺孔521和螺孔1511，并配合一螺母14的夹持力，实现压电悬臂梁15与壳体5的固定。铝合金基板151自由端两侧固定连接两质量块3,7，具体地，所述铝基板151自由端设有安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转式压电悬臂梁俘能器，其特征在于：包括底座、壳体、压电悬臂梁和收集电路板，所述壳体固定设置在底座上，所述壳体为矩形镂空壳体，所述矩形镂空壳体一侧开设有夹缝开口，夹缝开口两侧各向外延伸有一定位片，所述压电悬臂梁包括一铝合金基板以及设置在铝合金基板两侧的压电单元，所述铝合金基板一端夹设在夹缝开口及两定位片内并与两定位片固定连接，实现压电悬臂梁与壳体的固定，铝合金基板自由端两侧固定连接两质量块，铝合金基板的自由端及其连接的两质量块位于底座的旋转轴上，实现整个压电悬臂梁可动部分的质心位于旋转轴上，所述收集电路板固定在壳体的一侧壁外表面，并通过两独立导线与压电单元两端电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种旋转式压电悬臂梁俘能器，其特征在于：包括底座、壳体、压电悬臂梁
和收集电路板，所述壳体固定设置在底座上，所述壳体为矩形镂空壳体，所
述矩形镂空壳体一侧开设有夹缝开口，夹缝开口两侧各向外延伸有一定位
片，所述压电悬臂梁包括一铝合金基板以及设置在铝合金基板两侧的压电单
元，所述铝合金基板一端夹设在夹缝开口及两定位片内并与两定位片固定连
接，实现压电悬臂梁与壳体的固定，铝合金基板自由端两侧固定连接两质量
块，铝合金基板的自由端及其连接的两质量块位于底座的旋转轴上，实现整
个压电悬臂梁可动部分的质心位于旋转轴上，所述收集电路板固定在壳体的
一侧壁外表面，并通过两独立导线与压电单元两端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式压电悬臂梁俘能器，其特征在于：两定位
片以及铝合金基板上相对设有螺孔，通过螺栓穿过...

【专利技术属性】
技术研发人员：关明杰，廖维新，李营泰，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35