悬臂式自发电装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种悬臂式自发电装置，包括用于与外部器件连接的基座、弹性基板和多个压电片，弹性基板的一端固定于基座上，弹性基板的另一端为自由端，压电片的面积小于弹性基板的面积，弹性基板上具有应力集中的应变部位，多个压电片固定于应变部位上，并沿应变部位的轴线间隔排列；另外，本发明专利技术还提供了一种悬臂式自发电装置制造方法。本发明专利技术采用了将多个面积较小的压电片固定在弹性基板的应变部位上，通过多个压电片的压电效应将弹性基板的振动能转化为电能，以满足较大发电功率的发电需求，从而解决了大功率压电发电装置需要装配大面积锆钛酸铅压电陶瓷片的技术问题，降低了悬臂式自发电装置的设计难度，扩大了悬臂式自发电装置的适用范围。

Cantilever Self-generating Device and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
悬臂式自发电装置及其制造方法
本专利技术属于压电发电装置
，更具体地说，是涉及一种悬臂式自发电装置及其制造方法。
技术介绍
压电发电装置是利用压电材料的压电效应进行发电的装置，其中，压电效应是指某些电介质(压电材料)在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。目前，锆钛酸铅压电陶瓷片(PZT)已经成为将各类环境中的机械振动能转换为电能的主要压电材料之一。但是由于锆钛酸铅压电陶瓷片本身的脆性较大，能够承受的机械应力和产生的翘曲度有限，因此通常需要粘贴在具有一定弹性且面积相当的材料上以避免直接承受应力的作用，然而当需要较大的发电功率时，锆钛酸铅压电陶瓷片的面积也需要作相应地增大，从而大大地增加了锆钛酸铅压电陶瓷片发生碎裂的风险，容易导致压电发电装置失效。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种悬臂式自发电装置及其制造方法，包括但不限于解决大功率压电发电装置需要装配大面积锆钛酸铅压电陶瓷片的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种悬臂式自发电装置，包括用于与外部器件连接的基座和弹性基板，所述弹性基板的一端固定于所述基座上，所述弹性基板的另一端为自由端，所述悬臂式自发电装置还包括多个压电片，所述压电片的面积小于所述弹性基板的面积，所述弹性基板上具有应力集中的应变部位，多个所述压电片固定于所述应变部位上，并沿所述应变部位的轴线间隔排列。进一步地，所述应变部位位于所述弹性基板的距离所述基座三分之一总长度的位置处。进一步地，多个所述压电片分别贴覆于所述应变部位的正面和/或反面上。进一步地，所述弹性基板的外轮廓呈矩形，所述弹性基板的一侧短边与所述基座紧固连接。进一步地，所述弹性基板的长度与所述弹性基板的宽度之比为3:1～4:1。进一步地，所述悬臂式自发电装置还包括两导电件，两所述导电件分别与所述压电片的正反两面连接，多个所述压电片通过两所述导电件并联。进一步地，多个所述压电片呈平行且等间隔分布。进一步地，所述基座上开设有用于与紧固件配合的安装孔。进一步地，所述悬臂式自发电装置还包括整流稳压电路，所述整流稳压电路通过两所述导电件与所述压电片连接。本专利技术实施例还提供了一种悬臂式自发电装置制造方法，包括如下步骤：S01、将环氧树脂板或铝合金板或铜合金板或镍合金板按照3:1～4:1的长度与宽度的比例裁切成弹性基板；S02、将所述弹性基板的一侧短边固定于基座上；S03、采用两导电件分别将多个压电片的正面和反面串联；S04、将多个所述压电片分别贴覆于所述弹性基板的应变部位的正面和/或反面上；S05、将两所述导电件与整流稳压电路连接。本专利技术提供的悬臂式自发电装置及其制造方法的有益效果在于：采用了将多个面积较小的压电片固定在弹性基板的应变部位上，通过多个压电片的压电效应将弹性基板的振动能转化为电能，以满足较大发电功率的发电需求，从而有效地解决了大功率压电发电装置需要装配大面积锆钛酸铅压电陶瓷片的技术问题，降低了悬臂式自发电装置的设计难度，扩大了悬臂式自发电装置的适用范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的悬臂式自发电装置的立体示意图；图2为本专利技术实施例提供的悬臂式自发电装置的主视示意图；图3为本专利技术实施例提供的悬臂式自发电装置的电路原理图；图4为本专利技术实施例提供的悬臂式自发电装置制造方法的工作流程图。其中，图中各附图标记：1—悬臂式自发电装置、10—基座、20—弹性基板、30—压电片、40—导电件、50—整流稳压电路、100—安装孔、200—应变部位的轴线、500—控制芯片、L—弹性基板的长度、W—弹性基板的宽度。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。术语“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。现对本专利技术提供的悬臂式自发电装置进行说明。请参阅图1和图2，该悬臂式自发电装置1包括用于与外部器件连接的基座10、弹性基板20和多个压电片30，其中，压电片30的面积小于弹性基板20的面积，弹性基板20的一端固定在基座10上，弹性基板20的另一端为自由端，并且在弹性基板20上具有应力集中的应变部位，多个压电片30可以分别贴覆在应变部位的正面和反面、或者正面、或者反面上，并且沿该应变部位的轴线200间隔地排列。可选地，在本专利技术中，弹性基板20为环氧树脂板、铝合金板、铜合金板或者镍合金板等，在保证硬度的前提下保留一定的弹性，可以为压电片30提供足够的支撑和曲翘力；压电片30为锆钛酸铅压电陶瓷片或者聚偏氟乙烯压电薄膜等。使用时，悬臂式自发电装置1通过基座10固定在外部器件上，当外部器件发生振动时，弹性基板20的自由端会随该振动而发生轻微的摆动，该摆动产生应力会集中到压电片30上，使得压电片30在应力作用下发生形变，进而在压电片30的两个相对表面上产生电荷能量。本专利技术提供的悬臂式自发电装置1，采用了将多个面积较小的压电片30固定在弹性基板20的应变部位上，通过多个压电片30的压电效应将弹性基板20的振动能转化为电能，以满足较大发电功率的发电需求，从而有效地解决了大功率压电发电装置需要装配大面积锆钛酸铅压电陶瓷片的技术问题，降低了悬臂式自发电装置1的设计难度，扩大了悬臂式自发电装置1的适用范围。进一步地，请参阅图2，作为本专利技术提供的悬臂式自发电装置的一种具体实施方式，上述应变部位位于弹性基板20的距离基座10的三分之一总长度的位置处，即弹性基板20自由端的边沿与基座10的边沿之间的平均距离为弹性基板20的长度L时，应变部位的轴线200与基座10的边沿之间的平均距离为1/3L。这样可以有效地确保压电片30发挥最佳的发电效能。进一步地，作为本专利技术提供的悬臂式自发电装置的一种具体实施方式，弹性基板20的外轮廓呈矩形，即弹性基板20的长边的长度大于弹性基板20的短边的长度，弹性基板20的一侧短边与基座10紧固连接。这样可以确保弹性基板20产生足够的振动应力驱使压电片30自发电。此处，弹性基板20的长边优选与基座10的与弹性基板20短边相接的边沿垂直。可选地，作为本专利技术提供的悬臂式自发电装置的一种具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.悬臂式自发电装置，包括用于与外部器件连接的基座和弹性基板，所述弹性基板的一端固定于所述基座上，所述弹性基板的另一端为自由端，其特征在于，所述悬臂式自发电装置还包括多个压电片，所述压电片的面积小于所述弹性基板的面积，所述弹性基板上具有应力集中的应变部位，多个所述压电片固定于所述应变部位上，并沿所述应变部位的轴线间隔排列。

【技术特征摘要】
1.悬臂式自发电装置，包括用于与外部器件连接的基座和弹性基板，所述弹性基板的一端固定于所述基座上，所述弹性基板的另一端为自由端，其特征在于，所述悬臂式自发电装置还包括多个压电片，所述压电片的面积小于所述弹性基板的面积，所述弹性基板上具有应力集中的应变部位，多个所述压电片固定于所述应变部位上，并沿所述应变部位的轴线间隔排列。2.如权利要求1所述的悬臂式自发电装置，其特征在于，所述应变部位位于所述弹性基板的距离所述基座三分之一总长度的位置处。3.如权利要求2所述的悬臂式自发电装置，其特征在于，多个所述压电片分别贴覆于所述应变部位的正面和/或反面上。4.如权利要求3所述的悬臂式自发电装置，其特征在于，所述弹性基板的外轮廓呈矩形，所述弹性基板的一侧短边与所述基座紧固连接。5.如权利要求4所述的悬臂式自发电装置，其特征在于，所述弹性基板的长度与所述弹性基板的宽度之比为3:1～4:1。6.如权利要求5所述的悬臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙亚飞，高西成，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44