[LT] Išradimas priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai elektros energijos generavimo įrenginiams, naudojantiems pjezoelektrinį efektą. Išradimo tikslas vibracinio pjezoelektrinio generatoriaus gaminamos elektros energijos bei darbinio dažnių diapazono padidinimas, generatorių žadinant plačiame dažnių ruože kintančiu žemadažniu periodiniu arba atsitiktiniu signalu.Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezoelektriniame generatoriuje žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją, susidedančiame iš korpuse įtvirtinto gembės tipo rezonatoriaus su koncentruota mase, pritvirtinta gembės gale ir pjezoelektrinio gembės tipo keitiklio su koncentruota mase, pritvirtinta gembės gale, į konstrukciją sumontuotas ne mažiau kaip vienas papildomas rezonatorius, kurio savasis dažnis tenkina sąlygąfk= n × f(k-1), kur n - sveikasis skaičius, f - rezonatoriaus savasis dažnis (Hz), k - rezonatoriaus numeris (2 ? k ? j, j - suminis rezonatorių skaičius).
[EN] The invention relates to devices for electric power generation installations using the piezoelectric effect. The invention aims piezoelectric vibration generator of electricity produced and increase the operating frequency range, the generator excitation in a wide frequency range varying subwoofers periodic or random signals. This goal is reached that in piezoelectric generator of low-frequency vibrations of the conversion into electrical energy comprises in a frame arranged resonator with concentrated mass mounted on the end of bracket and at piezoelectric cantilever type actuator with concentrated mass mounted on a bracket end, at least one additional resonator is arranged in construction, a natural frequency of resonator satisfies the condition fk = n × f (k-1), where n - an integer, f - a resonator, the natural frequency (Hz), k - the resonator number (2? k? j, j - total cavity number) .
[0001] Technikos sritis
[0002] Išradimas priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai elektros energijos generavimo įrenginiams, naudojantiems pjezoelektrinį efektą,
[0003] Tai "energijos surinkimo" (angl. "energy harvesting") principu veikiantis vibracinis pjezoelektrinis elektros energijos generatorius. Aplinkos virpesiams sužadinus generatorių, pjezoelektriniai generatoriaus sluoksniai deformuojami ir generuoja elektros energiją.
[0004] Technikos lygis
[0005] Yra žinomas vibracinis generatorius, susidedantis iš bato pade įmontuoto pjezoelektrinio keitiklio, prijungto prie elektros energijos apdorojimo ir kaupimo grandinės. Generatoriaus pjezoelementas sužadinamas žmogui pradėjus eiti; žmogaus pėdos generuojamai jėgai pasiekus tam tikrą lygį, pjezoelektrinis gembės tipo keitiklis pradeda vibruoti smūgiuodamas į standžią atramą, o deformuojamas keitiklio pjezoelektrinis sluoksnis gaminti elektros energiją (žiūr. US20060021261 Al, A43 B5/10, H02N 2/18, 2006).
[0006] Yra žinomas vibracinis generatorius, susidedantis iš vieno žemadažnio gembės tipo rezonatoriaus (su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale) ir vieno aukštadažnio gembės tipo pjezoelektrinio keitiklio (su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale), kur rezonatorius, sužadintas žemo dažnio virpesiais, smūgiuoja į keitiklį taip priversdamas jį virpėti aukštu dažniu, o keitiklio pjezoelektrinį sluoksnį gaminti elektros energiją (žiūr. US 2011/0074162 Al, F03G 7/08, H02N 2/18, 2011).
[0007] Nurodytame prietaise naudojamas vienas rezonatorius susižadina ribotame dažnių diapazone (esančiame greta rezonatoriaus savojo dažnio), todėl toks generatorius nėra pritaikytas plačiame dažnių ruože kintančių žemadažnių virpesių (itin paplitusių aplinkoje) konvertavimui į elektros energiją. Žadinimo signalo dažniui kintant plačiose ribose, toks generatorius veiks neefektyviai: laike kintančiam aplinkos virpesių dažniui nutolus nuo rezonatoriaus savojo dažnio, rezonatoriaus virpesių amplitudės sumažės tiek, kad jis nebesmūgiuos į keitiklį, todėl generatorius nebegamins elektros energijos.
[0008] Išradimo esmė
[0009] Išradimo tikslas - vibracinio pjezoelektrinio generatoriaus gaminamos elektros energijos bei darbinio dažnių diapazono padidinimas, generatorių žadinant plačiame dažnių ruože kintančiu žemadažniu periodiniu arba atsitiktiniu signalu.
[0010] Nurodytas tikslas pasiekiamas tuo, kad pjezoelektriniame generatoriuje žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją, susidedančiame iš korpuse įtvirtinto gembės tipo rezonatoriaus su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale ir pjezoelektrinio gembės tipo keitiklio su koncentruota mase pritvirtinta gembės gale, į konstrukciją sumontuotas ne mažiau vienas papildomas rezonatorius, kurio savasis dažnis tenkina sąlygą fk = n x f(k-1), kur n - sveikasis skaičius, f - rezonatoriaus savasis dažnis (Hz), k - rezonatoriaus numeris (2 ( k ( j), j - suminis rezonatorių skaičius).
[0011] Trumpas brėžinio aprašymas
[0012] Išradimas paaiškintas figūroje.
[0013] 1 fig. pavaizduota pjezoelektrinio generatoriaus žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją principinė schema.
[0014] Pjezoelektrinis generatorius žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją susideda iš korpuse 1 įtvirtintų dviejų gembės tipo aukštadažnių pjezoelektrinių keitiklių 2, 3 su koncentruotomis masėmis 4, 5 pritvirtintomis gale, susidedančių iš stačiakampės formos pagrindo 6, 7, kuris padengtas pjezoelektriniais sluoksniais 8, 9 su elektrodais 10, 11, 12, 13 bei dviejų gembės tipo rezonatorių 14, 15, sumontuotų tarp keitiklių 2, 3 ir susidedančių iš gembių 16, 17 su gale pritvirtintomis koncentruotomis masėmis 18, 19.
[0015] Išradimo realizavimas
[0016] Prietaisas veikia taip.
[0017] Veikiami kintančio dažnio periodinio arba atsitiktinio žemadažnio mechaninio žadinimo signalo, rezonatoriai 14, 15 pradeda virpėti, o gembių 16, 17 gale pritvirtintos koncentruotos masės 18, 19 atskirai arba drauge (priklausomai nuo žadinimo dažnio) smūgiuoja į pjezoelektrinių keitiklių 2, 3 gale pritvirtintas koncentruotas mases 4, 5, tokiu būdu deformuodamos keitiklius ir priversdamos juos virpėti aukštu dažniu. Deformuojamuose keitiklių 2, 3 pjezoelektriniuose sluoksniuose 8, 9 generuojasi elektrinis krūvis, kuris kaupiasi ant elektrodų 10, 11 12, 13 ir gali būti perduodamas į prie generatoriaus jungiamą išorinę elektros grandinę.
[0018] Pramoninis pritaikomumas
[0019] Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma su racionaliai parinktais žemadažnių rezonatorių savaisiais dažniais, leidžia efektyviai išnaudoti suminį rezonatorių smūginį poveikį į pjezoelektrinius keitiklius, dėka ko yra galimas vibracinio pjezoelektrinio generatoriaus gaminamos elektros energijos padidinimas bei darbinio dažnių diapazono praplėtimas, generatorių žadinant plačiame dažnių ruože kintančiu žemadažniu periodiniu arba atsitiktiniu signalu.
1. Pjezoelektrinis generatorius žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją, susidedantis iš korpuse įtvirtinto gembės tipo rezonatoriaus su koncentruota mase, pritvirtinta gembės gale, ir pjezoelektrinio gembės tipo keitiklio su koncentruota mase, pritvirtinta gembės gale, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad į konstrukciją sumontuotas ne mažiau vienas papildomas rezonatorius.
2. Pjezoelektrinis generatorius žemadažnių virpesių konvertavimui į elektros energiją pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad kiekvieno papildomo rezonatoriaus savasis dažnis tenkina sąlygą fk = n x f(k-1), kur n - sveikasis skaičius, f - rezonatoriaus savasis dažnis (Hz), k - rezonatoriaus numeris (2 ( k ( j), j - suminis rezonatorių skaičius).