一種壓電發(fā)電機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓電發(fā)電機，包括環(huán)形噴咀、環(huán)形諧振腔、圓柱體和壓電堆；圓柱體位于環(huán)形噴咀內(nèi)與環(huán)形噴咀形成環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔與環(huán)形氣道連通，環(huán)形諧振腔靠近環(huán)形氣道的端部具有環(huán)形尖劈；壓電堆位于環(huán)形諧振腔內(nèi)。本實用新型通過氣流進入環(huán)音震蕩器形成空氣振動，引起壓電堆諧振，壓電堆產(chǎn)生激勵電荷，具有發(fā)電量較大，電量收集效率高的特點。
【專利說明】
-種壓電發(fā)電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型屬于發(fā)電機技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種壓電發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002] 氣流諧振發(fā)電機也稱為射流發(fā)電機，為引信用物理電源的一種。它是一種將氣動 能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，可全彈道給引信電路供電，同時可提供基于環(huán)境激勵的解除保險信 號。美國早在20世紀70年代就對其進行了系統(tǒng)研究，取得了諸多成績，研究成果已形成裝 備，用于野戰(zhàn)火箭彈引信。
[0003] 雷軍命在"引信氣流諧振壓電發(fā)電機"一文中介紹了一種氣流諧振壓電發(fā)電機，該 發(fā)電機用壓電振子替代氣流諧振發(fā)電機中的磁電轉(zhuǎn)換機構(gòu)。通過實驗室模擬吹風試驗證 明：該發(fā)電機輸出功率較大，可滿足低功耗引信的使用，且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低、重量 輕，不會產(chǎn)生交變磁場。但是該機構(gòu)存在著發(fā)電量較小，電量收集效率不高的缺陷，應(yīng)用前 景受到一定限制。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種壓電發(fā)電機，具有發(fā)電量 較大、電量收集效率高的特點。
[0005] 一種壓電發(fā)電機，包括環(huán)形噴巧、環(huán)形諧振腔、圓柱體和壓電堆；圓柱體位于環(huán)形 噴巧內(nèi)與環(huán)形噴巧形成環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔與環(huán)形氣道連通，環(huán)形諧振腔靠近環(huán)形氣道 的端部具有環(huán)形尖劈；壓電堆位于環(huán)形諧振腔內(nèi)。
[0006] 進一步地，還包括電能加強電路，所述電能加強電路包括二極管、全波整流電路W 及儲能電容，全波整流電路和儲能電容均并聯(lián)于所述壓電堆的兩端之間，二極管串接于所 述壓電堆與所述全波整流電路之間。
[0007] 進一步地，所述壓電堆由多個壓電陶瓷片構(gòu)成，壓電陶瓷片的最低振型下的固有 頻率ω與所述環(huán)形諧振腔內(nèi)的空氣諧振頻率f相同。
[0008] 進一步地，還包括設(shè)置于所述壓電堆底部的上框架和下框架，用于固定連接所述 壓電堆和環(huán)形諧振腔。
[0009] 本實用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在：
[0010] 本實用新型通過氣流進入環(huán)音震蕩器形成空氣振動，引起壓電堆諧振，壓電堆產(chǎn) 生激勵電荷，具有發(fā)電量較大，電量收集效率高的特點，可為大發(fā)電量需求設(shè)備供電。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2為本實用新型的電能加強電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0013] W下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進一步詳細描述。
[0014] 如圖1所示，本實用新型的較佳實施例，包括環(huán)形噴巧1、環(huán)形諧振腔2、圓柱體3、 壓電堆4、上框架5和下框架6,環(huán)形噴巧1、環(huán)形諧振腔2和圓柱體3構(gòu)成環(huán)音震蕩器，壓電 堆4固定在上框架5和下框架6之間，構(gòu)成發(fā)電裝置，壓電堆4和上框架5 W及下框架6通 過螺釘固定在環(huán)形諧振腔2上。
[0015] 所述圓柱體3放入環(huán)形噴巧1內(nèi)，構(gòu)成一個環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔2的頭部具有環(huán) 形尖劈，空氣在環(huán)形諧振腔2內(nèi)形成與空腔振動頻率相同的空氣諧振頻率f由下式確定：
[0016]
[0017] 式中，C是聲速，L是空腔的深度，k是與氣流壓力有關(guān)的常數(shù)，k與環(huán)形氣道的氣 隙大小、環(huán)形諧振腔2的環(huán)形尖劈的角度及環(huán)形諧振腔2與環(huán)形噴巧間的距離有關(guān)，k 一般 由實驗測得。
[0018] 按照本實用新型較佳實施方式，壓電堆4由若干個壓電陶瓷片構(gòu)成，構(gòu)成壓電堆4 的每個壓電陶瓷片的最低振型下的固有頻率ω與環(huán)形諧振腔2的空腔內(nèi)的空氣諧振頻率f 相同。如此采用，當環(huán)形諧振腔2的固有頻率（空氣振蕩頻率）與壓電陶瓷片的固有頻率 相一致時，產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。此時，壓電陶瓷片振動的幅度達到最大值，即壓電陶瓷片的變形 量最大，激發(fā)的電量也最多。
[0019] 如圖2所示，還可在所述壓電發(fā)電機的輸出與負載之間接入一個電能加強電路， 電能加強電路包括二極管V、全波整流電路W及儲能電容C，全波整流電路和儲能電容C均 并聯(lián)于所述壓電堆4的兩端之間，二極管V串接于所述壓電堆4與所述全波整流電路之間。 壓電發(fā)電機上接入二極管V，目的是避免當壓電陶瓷片變形減小或消失時，儲能電容C反向 向壓電堆4放電而使儲存的電量下降或消失。采用二極管全波整流電路的目的是：當壓電 堆4上的壓電陶瓷片反向變形時，壓電陶瓷片兩極面激發(fā)電荷的正負極性互換，相當于在 一個振動周期內(nèi)，壓電陶瓷片可向儲能電容C充電兩次，提高了發(fā)電機的電能輸出。
[0020] 將本實用新型應(yīng)用與導彈時，整個裝置放置在導彈的頭部，導彈頭部開有氣孔，當 導彈飛行時，高速氣流通過導彈頭部進入由圓柱體3和環(huán)形噴巧1構(gòu)成的環(huán)形氣道內(nèi)，沖壓 氣流沖擊環(huán)形諧振腔2的頭部環(huán)形尖劈處，環(huán)形尖劈產(chǎn)生音頻擾動使環(huán)形諧振腔的內(nèi)部空 氣進入諧振狀態(tài)，空氣的脈動形成的交變載荷，再驅(qū)動壓電堆4上的壓電陶瓷片諧振，產(chǎn)生 交變的形變，壓電效應(yīng)激發(fā)出電荷。
[0021] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用W 限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含 在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種壓電發(fā)電機，其特征在于，包括環(huán)形噴咀（1)、環(huán)形諧振腔（2)、圓柱體（3)和壓 電堆（4);圓柱體（3)位于環(huán)形噴咀（1)內(nèi)與環(huán)形噴咀（1)形成環(huán)形氣道，環(huán)形諧振腔（2) 與環(huán)形氣道連通，環(huán)形諧振腔（2)靠近環(huán)形氣道的端部具有環(huán)形尖劈；壓電堆（4)位于環(huán)形 諧振腔（2)內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電機，其特征在于，還包括電能加強電路，所述電能加 強電路包括二極管（V)、全波整流電路以及儲能電容（C)，全波整流電路和儲能電容（C)均 并聯(lián)于所述壓電堆（4)的兩端之間，二極管（V)串接于所述壓電堆（4)與所述全波整流電 路之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電發(fā)電機，其特征在于，所述壓電堆（4)由多個壓電陶瓷片 構(gòu)成，壓電陶瓷片的最低振型下的固有頻率ω與所述環(huán)形諧振腔（2)內(nèi)的空氣諧振頻率f 相同。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的壓電發(fā)電機，其特征在于，還包括設(shè)置于所述壓電堆 (4)底部的上框架（5)和下框架（6)，用于固定連接所述壓電堆（4)和環(huán)形諧振腔（2)。
【文檔編號】H02N2/18GK205430092SQ201520192536
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年4月1日
【發(fā)明人】李響, 曹國勇, 梅江濤
【申請人】湖北三江航天紅林探控有限公司