发明内容
[0003] 本发明提出一种涡轮式压电发电机，本发明采用的实施方案是：主体的轴腔上下两侧设有体腔，轴腔和体腔的底壁上分别设有轴孔和销孔，轴腔和体腔的侧壁端部经螺钉安装有端盖；经两个轴承安装在轴腔内的主轴的一端经轴孔伸出，主轴外伸端经螺钉安装有带叶片的转盘，转盘上经螺钉均布地安装有主磁铁；支架的纵梁上下两端右侧都设有横梁，横梁上设有安装孔，安装孔的侧壁上设有倾斜的安装面，安装面与横梁间形成的锐角为安装角，安装角大于30度；激励器的凸轮体的左右两侧分别设有相互同轴的左右销、上下两侧各设有一组凸轮，凸轮为移动凸轮，凸轮的凸轮面由依次相连的底面、斜面和顶面构成，底面与顶面间的距离为凸轮升程，底面与斜面间所构成的锐角为凸轮升角，凸轮升角为30～50度；凸轮体置于体腔内，右销经体腔底壁上的销孔伸出，右销端部经螺钉安装有副磁铁，副磁铁与转盘上的主磁铁构成传递动力的磁力副；凸轮体将缓冲簧压接在体腔的底壁上，缓冲簧套在右销上；支架的纵梁上经螺钉安装有调频块，纵梁上的导孔套在激励器的左销上，左销端部经螺钉安装有挡块，挡块也为激励器的调频质量块；纵梁与挡块和凸轮体之间分别压接有左簧和右簧，左右簧都套在左销上；纵梁的上下两侧与体腔内壁间为间隙配合，横梁不与体腔内壁接触；支架的安装面上经螺钉和压条装有压电振子，压电振子为由等厚的基板和压电片粘接而成的悬臂梁结构，基板靠近凸轮体安装；压电振子自由端经螺钉安装有顶块，顶块顶靠在凸轮面上；非工作时顶块与凸轮的斜面中点接触，压电振子安装产生的预弯变形量为其许用值的一半，压电振子许用变形量大于凸轮升程。
[0004] 本发明中，压电振子安装前的自然状态下为预弯结构，基板预弯半径小于压电片预弯半 径 ，压电 振 子预 弯半径 即基 板与压电 片 粘接面的 预弯 半径 为压电振子预弯半径为无穷大即压电振子为平直结构且固定端两层都被夹持时其许用变形量为
上述公式中：l和h分别为压电振子的悬臂长度和总厚度，β＝Em/Ep，Em和Ep分别为基板和压电片材料的弹性模量，Tp和k31分别为压电片材料的许用应力和机电耦合系数。
[0005] 本发明的发电机可用于水及风能回收；叶片受流体作用时带动转盘及主磁铁转动，主副磁铁间的相对位置及相互作用力发生变化，进而迫使激励器往复振动，激励器再经左右簧带动支架及压电振子沿左销往复运动；压电振子与激励器的相对运动使顶块与凸轮面的接触点发生变化，即压电振子沿凸轮的斜面往复弯曲变形并将机械能转换成电能；具体过程：①激励器移动并使顶块沿凸轮的斜面上升时压电振子变形量逐渐增加，顶块与凸轮的顶面接触时压电振子变形量达最大、不再随激励器的继续移动而增加；②激励器移动并使顶块沿凸轮的斜面下降时压电振子变形量逐渐减小，顶块与凸轮的底面接触时压电振子的变形量达最小、不再随激励器的继续移动而降低；左簧被压死时顶块与凸轮的顶面保持接触，右簧被压死时顶块与凸轮的底面保持接触。本发明中，激励器同步激励多组压电振子，发电能力强；压电振子最大变形小于凸轮升程且压电片仅承受压应力，可靠性高；发电机为两自由度系统，且其振动响应特性易于通过相关弹簧和调频块加以调整，故环境适应性强、频带宽。
[0006] 优势与特色：发电机为两自由度系统，激励器同步激励多个压电振子，发电机振动响应特性易于通过相关弹簧刚度及系统质量调节，故发电能力强、有效频带宽；压电振子单向弯曲变形且变形量可控，其最大变形都小于凸轮的升程、故发电能力强、可靠性高。
