本发明专利技术涉及一种三方向可调节集中式压电俘能器，用于解决现有悬臂梁式俘能器只能俘获单个方向振动能量，在复杂的多向振动环境中俘能效率低的问题，具体包括第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁、第三压电悬臂梁、夹具、接头、支架和底座，其中，压电悬臂梁包括：弹性基体、压电材料和质量块。第一压电悬臂梁安装在接头的右侧，悬臂梁的方向朝上，第二压电悬臂梁安装在接头的下方，悬臂梁的方向朝右，第三压电悬臂梁安装在接头的左侧，悬臂梁的方向朝前。该俘能器的三个压电悬臂梁分别沿三个不同方向振动，能够俘获任意方向的振动能量，当外界环境为单向振动形式时，能够改变初始安装方式，增加该方向振动的压电悬臂梁数目。使用本发明专利技术能够取得在复杂多向振动环境中更好的俘能效果，解决了传统的单一压电悬臂梁俘无法调节振动方向的问题。动方向的问题。动方向的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种三方向可调节集中式压电俘能器
[0001]本专利技术涉及一种压电俘能器，具体涉及一种三方向可调节集中式压电俘能器，属于发电技术和可再生清洁能源领域。
技术介绍
[0002]随着经济社会的持续高速发展，对能源的需求与日俱增，而煤炭和石油等不可再生的能源日趋枯竭，寻求新能源以及利用再生能源是必不可少的。目前，对于大多数微电子设备，电池凭借其方便、可靠等优点被广泛使用，但是普通电池寿命低，对于某些特殊环境更换麻烦，因此需要研究一种能够长期使用的新能源来供电。
[0003]压电俘能器是指利用压电效应将环境的振动能转换为电能，具有寿命长、环保和能量转换率高的优点。因此，压电俘能技术是当前研究的热点。
[0004]目前常规的压电俘能器只能俘获某一单方向的振动能量，当环境中振动为多个方向，或预先不知道振动方向时，常规的俘能器就无法发挥作用。
[0005](1)公开号为CN109039156B,标题为“一种双梁弯扭耦合振动模式的压电俘能器”的专利技术公开了一种增大俘能能力的弯扭复合型压电俘能器，虽然改善了传统的单一压电悬臂梁俘能效率低的问题，但是其结构只能俘获一个方向的振动能量，当环境的振动方向与该结构的振动方向不一致时，就不能达到预期的俘能效果。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提出一种三方向可调节集中式压电俘能器，将三个完全相同的压电悬臂梁集中在一个平台上，能够俘获环境中任意方向的振动能量，解决了单一压电悬臂梁只能俘获某一个方向振动能量的问题，在多向复杂的振动环境中俘能效果更好。同时，当外界环境为单向振动形式时，能够改变初始安装方式，增加该方向振动的压电悬臂梁数目，解决了传统的单一压电悬臂梁俘无法调节振动方向的问题。
[0007]本专利技术采用的技术方案为一种三方向可调节集中式压电俘能器，包括第一压电悬臂梁、第二压电悬臂梁、第三压电悬臂梁、夹具、接头、支架和底座，接头通过支架安装在底座上，第一压电悬臂梁安装在接头的右侧，悬臂梁的方向朝上，第二压电悬臂梁安装在接头的下方，悬臂梁的方向朝右，第三压电悬臂梁安装在接头的左侧，悬臂梁的方向朝前。其中压电悬臂梁包括：弹性基体、压电材料和质量块，压电材料用导电胶粘贴在弹性基体的上表面，压电材料和弹性基体上都通过焊接镀上一层金属电极，并外引出一根导线，质量块用胶水粘贴在弹性基体的一端。
[0008]进一步地：所述弹性基体的长度比压电材料长，宽度与压电材料相同；弹性基体沿长度方向的两端分别连接夹具和质量块，压电材料沿长度方向贴附在弹性基体靠近夹具的一端，沿宽度方向与弹性基体边缘对齐。
[0009]进一步地：所述弹性基体的一端开有两个通孔，弹性基体与夹具通过两个螺栓和螺母连接。
[0010]进一步地：所述接头的右侧、下方和左侧三个面上均开有四个螺孔，带有夹具的弹性基体通过螺栓固定在接头上。
[0011]进一步地：所述第一压电悬臂梁的振动方向可以根据使用需求进行调节，当第一压电悬臂梁的质量块朝上安装时，压电悬臂梁的振动方向为垂向，当第一压电悬臂梁的质量块朝前安装时，压电悬臂梁的振动方向为纵向。
[0012]进一步地：所述第二压电悬臂梁的振动方向可以根据使用需求进行调节，当第二压电悬臂梁的质量块朝右安装时，压电悬臂梁的振动方向为横向，当第二压电悬臂梁的质量块朝前安装时，压电悬臂梁的振动方向为纵向。
[0013]进一步地：所述第三压电悬臂梁的振动方向可以根据使用需求进行调节，当第三压电悬臂梁的质量块朝前安装时，压电悬臂梁的振动方向为纵向，当第三压电悬臂梁的质量块朝上安装时，压电悬臂梁的振动方向为垂向。
[0014]进一步地：所述弹性基体和质量块的材料采用结构钢材料，其固有频率通过选择弹性基体的长度、宽度、厚度与质量块的质量来确定，使之能够在较低外界振动频率下产生共振。
[0015]进一步地：所述弹性基体上粘贴的压电材料使用的是PVDF压电薄膜。
[0016]有益效果
[0017]本专利技术的三方向可调节集中式压电俘能器由三个结构完全相同的压电悬臂梁组成，每个压电悬臂梁都可以调节两种振动方向，三个压电悬臂梁可以调节为不同的振动方向，可以同时俘获三个方向的振动能量，具有多维度振动俘能的本领，能够适应不同的振动环境，不需要根据具体的振动环境设计不同的压电俘能器，在三方向的复杂振动环境中能够更方便、更高效的俘获能量。在单方向的振动环境中，还可以将两个悬臂梁调节为该方向的振动，具有比现有单一悬臂梁更高的俘能效率。同时，将三个压电悬臂梁集中于一个俘能器上，能够减小占地面积，具有结构紧凑的优点。
附图说明
[0018]图1：压电俘能器结构示意图；
[0019]图2：压电悬臂梁结构示意图；
[0020]图3：夹具结构示意图；
[0021]图4：接头与夹具连接关系示意图；
[0022]其中，1、第一压电悬臂梁，2、第二压电悬臂梁，3、第三压电悬臂梁，4、夹具，4
‑
1、上L形连接片，4
‑
2、下L形连接片，5、接头，6、支架，7、底座，8、质量块，9、弹性基体，10、压电材料，11
‑
1、螺栓，11
‑
2、螺母，12、螺母。
具体实施方式
[0023]第一实施例
[0024]如图1至图4所示，本实施例所述的一种三方向可调节集中式压电俘能器，包括第一压电悬臂梁1、第二压电悬臂梁2、第三压电悬臂梁3、夹具4、接头5、支架6和底座7，所述第一压电悬臂梁1、第二压电悬臂梁2、第三压电悬臂梁3呈T形排布，均通过夹具4与接头5连接，接头5通过支架6固定在底座7上。所述第一压电悬臂梁1位于接头5的右侧，压电悬臂梁
的方向朝上，能够沿着垂向上下振动；所述第二压电悬臂梁2安装在接头的下方，压电悬臂梁的方向朝右，能够沿着横向左右振动；所述第三压电悬臂梁3安装在接头的左侧，压电悬臂梁的方向朝前，能够验证纵向前后振动。其中，第一压电悬臂梁1、第二压电悬臂梁2、第三压电悬臂梁3结构完全相同，只是安装角度不同，所述压电悬臂梁包括：弹性基体9、压电材料10和质量块8。所述弹性基体9的长度比压电材料10长，宽度与压电材料10相同。弹性基体9沿长度方向的一端开有两个通孔，用于与夹具4连接，弹性基体9的另一端与质量块8用胶水粘贴。压电材料9沿长度方向贴附在弹性基体9靠近通孔的一端，沿宽度方向与弹性基体边缘对齐。压电材料10用导电胶粘贴在弹性基体9的上表面，压电材料10和弹性基体9上都通过焊接镀上一层金属电极，并外引出一根导线。所述夹具4由上L形连接片4
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1、下L形连接片4
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2组成。弹性基体9位于上L形连接片4
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1和下L形连接片4
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2之间，通过两个螺栓和螺母与夹具4连接。所述接头5的右侧、左侧和下方分别开有4个螺纹孔，所述夹具4通过4个螺母固定在接头5的右侧、左侧和下方。所述接头5的螺纹孔为正方向分布，所述接头4的通孔为正方形分布，因此，无本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三方向可调节集中式压电俘能器，其特征在于：包括第一压电悬臂梁(1)、第二压电悬臂梁(2)、第三压电悬臂梁(3)、夹具(4)、接头(5)、支架(6)和底座(7)，接头(5)通过支架(6)安装在底座(7)上，第一压电悬臂梁(1)安装在接头(5)的右侧，第一压电悬臂梁(1)的方向朝上，第二压电悬臂梁(2)安装在接头(5)的下方，第二压电悬臂梁(2)的方向朝右，第三压电悬臂梁(3)安装在接头的左侧，第三压电悬臂梁(3)的方向朝前，其中，上述三个压电悬臂梁结构相同，具体包括：弹性基体(9)、压电材料(10)和质量块(8)，压电材料(10)用导电胶粘贴在弹性基体(9)的上表面，压电材料(10)和弹性基体(9)上都通过焊接镀上一层金属电极，并外引出一根导线，质量块(8)用胶水粘贴在弹性基体的一端。2.根据权利要求1所述的一种三方向可调节集中式压电俘能器，其特征在于：弹性基体(9)的长度比压电材料(10)长，宽度与压电材料(10)相同；弹性基体(9)沿长度方向的两端分别连接夹具(4)和质量块(8)，压电材料(10)沿长度方向贴附在弹性基体(9)靠近夹具的一端，沿宽度方向与弹性基体(9)边缘对齐。3.根据权利要求2所述的一种三方向可调节集中式压电俘能器，其特征在于：弹性基体(9)的一端开有两个通孔，弹性基体(9)与夹具(4)通过两个螺栓和螺母连接。4.根据权利要求3所述的一种三方向可调节集中式压电俘能器，其特征在于：接头(5)的右侧、下方和左侧三个面上均开有四个螺孔，带有夹具(4)的弹性基体(9)通过螺栓固定在接头(5)上。5.根据权利要求1所述的一种三方向可调节集中式压电俘能器，其特征在于：第一压电悬臂梁(1)的振动方...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹东兴，卢海东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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