一种压电换能器件的保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种压电换能器件的保护装置，包括：用于承载压电换能敏感源的底座部，所述底座部具有底板及从所述底板的周缘向上突出的突起部，且所述压电换能敏感源架设于所述突起部上；在所述压电换能敏感源的远离所述底座部的一侧向着所述压电换能敏感源运动以将外界环境激励作用至所述压电换能敏感源上的冲击部；以及限制所述冲击部向着所述压电换能敏感源运动的限位部。本保护装置采用简单的结构对压电换能敏感源进行多重保护。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种压电换能器件的保护装置
本技术属于压电能量收集，压电换能器及新型能源器件领域。具体地，本技术涉及一种压电换能器件的保护装置。尤其是用于安装有弯曲振动模式的压电发电振子的压电换能器件，防止压电发电振子过度振动破裂损坏的保护装置。
技术介绍
压电材料是一种能够实现机械能与电能之间的相互转换的材料，其可以因机械变形产生电场(所谓正压电效应)，也可以因电场作用产生机械变形(所谓逆压电效应)。压电材料一般包括压电晶体材料、压电陶瓷材料、压电聚合物等。近年来利用压电材料的正压电效应，收集环境振动能的能量收集技术越来越受到人们的关注。随着压电驱动器和压电能量收集技术的发展，人们设计制作了各种结构的压电换能器，比如具有悬臂梁结构、简支梁结构、或叠层结构等的各种压电换能器，其中采用压电振子弯曲振动模式的悬臂梁结构和简支梁结构，因其具有较低的谐振频率和较大的平均应力而得到广泛的应用。但是弯曲振动模式的压电换能器件的弹性系数小，因此在相同的力学激励下可以产生非常大的位移量，弯曲振动梁的表面拉应力容易超过压电材料的抗拉强度，导致压电材料失效和破裂，降低了压电换能器件的使用寿命和电学性能。因此在压电换能敏感源(如单晶片，双晶片，弯曲单晶片等)安装和封装的工艺中必须对其进行限位保护，以确保压电材料内部的应力始终小于其抗拉强度。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种压电换能器件的保护装置。本装置采用简单的结构对压电换能敏感源进行多重保护，在保证压电换能敏感源充分发挥其机电转换功能的同时，对压电材料进行有效的保护，显著延长压电换能器件的使用寿命。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种压电换能器件的保护装置，包括 用于承载压电换能敏感源的底座部，所述底座部具有底板及从所述底板的周缘向上突出的突起部，且所述压电换能敏感源架设于所述突起部上；在所述压电换能敏感源的远离所述底座部的一侧向着所述压电换能敏感源运动以将外界环境激励作用至所述压电换能敏感源上的冲击部；以及限制所述冲击部向着所述压电换能敏感源运动的限位部。根据该配置，本技术提供了一种压电换能器件的保护装置，尤其是适用于简支梁结构的压电换能器件的保护装置。其中，冲击部向着架设于从底板的周缘向上突出的突起部上的压电换能敏感源运动，在该冲击部与压电换能敏感源接触时，将外界环境激励作用至该压电换能敏感源上，挤压该具有能量转换功能的压电换能敏感源，导致该压电换能敏感源向着底板的方向弯曲，从而在弯曲振动过程中进行压电换能。并且，通过限位部可限制该冲击部向着压电换能敏感源进一步运动，从而防止冲击部对压电换能敏感源的过量的挤压运动，防止该压电换能敏感源位移量过大，起到对该压电换能敏感源的保护作用。另外，当该压电换能敏感源向下发生变形与底板接触后，该压电换能敏感源的进一步变形即被阻止，因此突起部的高度即是该压电换能敏感源最终的形变量，通过调节该突起部的高度也可以起到对压电换能敏感源的保护作用。由此可见，该压电换能器件的保护装置通过特殊的结构和限位机制，对压电材料进行了多层次的保护，可有效防止压电材料振动过程中应力过大导致的失效和破损。提高了压电换能器件的工作可靠性和使用寿命。在本技术中，所述冲击部包括盖板及从所述盖板的中央向着所述压电换能敏感源延伸以与所述压电换能敏感源接触的冲击块。根据该配置，随着设置在盖板的中央且向着压电换能敏感源延伸的冲击块与压电换能敏感源的逐步接触，可有效地将来自外界的环境激励传输至压电换能敏感源，从而有效地进行压电换能。另外，通过调节冲击块的高度也可以起到对压电换能敏感源挤压位移量的控制，进而起到对压电换能敏感源的保护作用。在本技术中，所述突起部为安装至所述底板的周缘上的中空的垫板。根据该配置，压电换能敏感源可架设在该安装至底板的周缘上的中空的垫板上， 允许压电换能敏感源在受到挤压作用时向着底板运动，以进行弯曲振动，从而进行压电换倉泛。在本技术中，所述限位部为安装至所述底座部的突起部上的中空的限位块。根据该配置，限位部可以是安装至底座部的突起部上的中空的限位块，通过该中空的限位块。一方面，允许冲击部与压电换能敏感源的接触，另一方面，在限位块与冲击部接触时限制冲击部的进一步运动，可有效防止冲击部对压电换能敏感源的过度挤压，可对压电换能敏感源起到保护作用。在本技术中，所述限位部为安装至所述冲击部的周缘以与所述底座部的突起部接触的中空的限位块。根据该配置，该限位部也可以是安装至冲击部的周缘以与底座部的突起部接触的限位块，类似地，当安装在冲击部上的该限位块与突起部接触时，也可以限制冲击部的进一步运动，可有效防止冲击部对压电换能敏感源的过度挤压，可对压电换能敏感源起到保护作用。在本技术中，在所述突起部与所述限位块之间设有挡板。根据该配置，通过设置该挡板，可进一步缩短冲击部的位移量，进而更有效地防止冲击部对压电换能敏感源的过度挤压。在本技术中，所述压电换能敏感源包括压电材料晶片及支撑所述压电材料晶片的衬底。根据该配置，通过该衬底支撑压电材料晶片，可对压电材料晶片起到进一步的保护作用。在本技术中，所述压电换能敏感源为单晶片压电换能敏感源、双晶片压电换能敏感源或弯曲单晶片压电换能敏感源。根据该配置，本技术的压电换能敏感源的压电材料晶片可以是单晶片、双晶片或弯曲单晶片。采用本技术的保护装置，均可对这些压电换能敏感源提供有效的保护。在本技术中，所述盖板与冲击块一体成型。根据该配置，可省略冲击部的各部件的装配工序。根据下述具体实施方式并参考附图，本技术的上述及其他目的、特征和优点将更加清晰。以下结合附图和实施形态对本技术做进一步详细说明。附图说明图I示出了根据本技术的压电换能器件的保护装置的一实施形态的示意结构图。具体实施方式以下结合附图和实施形态对本技术做进一步详细说明。图I示出了根据本技术的压电换能器件的保护装置的一实施形态的示意结构图。本技术的压电换能器件的保护装置包括用于承载压电换能敏感源的底座部。 如图I所示，该底座部具有底板3及从该底板3的周缘向上突出的突起部4。在该突起部4 上架设有压电换能敏感源。而在压电换能敏感源的远离底座部的一侧具有向着该压电换能敏感源运动以将外界环境激励作用至压电换能敏感源上的冲击部。且本实用型新的保护装置还具有限制该冲击部向着压电换能敏感源运动的限位部。如图I所示，该保护装置的压电换能敏感源包括压电材料晶片I及支撑所述压电材料晶片的衬底2，由此形成了具有能量转换功能的压电换能敏感源。在一实施形态中，该压电材料晶片I可以是单晶片，因而该压电换能敏感源是单晶片压电换能敏感源。但是本技术并不限于此，也可以适用于双晶片压电换能敏感源或弯曲单晶片压电换能敏感源坐寸ο在图I所示的实施形态中，冲击部可包括盖板7及从该盖板7的大致中央向着压电换能敏感源延伸以与该压电换能敏感源接触的冲击块8。此外，如图I所示，该突起部4可以是安装至该底板3的周缘上的中空的垫板4。 另外，该突起部4也可与底板3 —体成型。且，在一实施形态中，限位部可以是安装至底座部的突起部上的中空的限位块。此外，在另一实施形态中，限位部也可以是安装至冲击部的周缘以与底座部的突起部接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电换能器件的保护装置，其特征在于，包括：用于承载压电换能敏感源的底座部，所述底座部具有底板及从所述底板的周缘向上突出的突起部，且所述压电换能敏感源架设于所述突起部上；在所述压电换能敏感源的远离所述底座部的一侧向着所述压电换能敏感源运动以将外界环境激励作用至所述压电换能敏感源上的冲击部；以及限制所述冲击部向着所述压电换能敏感源运动的限位部。

【技术特征摘要】
1.一种压电换能器件的保护装置，其特征在于，包括 用于承载压电换能敏感源的底座部，所述底座部具有底板及从所述底板的周缘向上突出的突起部，且所述压电换能敏感源架设于所述突起部上； 在所述压电换能敏感源的远离所述底座部的一侧向着所述压电换能敏感源运动以将外界环境激励作用至所述压电换能敏感源上的冲击部；以及 限制所述冲击部向着所述压电换能敏感源运动的限位部。2.根据权利要求I所述的压电换能器件的保护装置，其特征在于，所述冲击部包括盖板及从所述盖板的中央向着所述压电换能敏感源延伸以与所述压电换能敏感源接触的冲击块。3.根据权利要求I所述的压电换能器件的保护装置，其特征在于，所述突起部为安装至所述底板的周缘上的中空的垫板。4.根据权利要求I所述的压电换能器件的保护...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗豪甦，许春东，王东，任博，赵祥永，徐海清，林迪，王升，李晓兵，狄文宁，梁柱，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：实用新型
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