[發明專利]一種適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置

有效

• 申請號: 201210210358.8
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102751910A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 邊濰;伍曉明;卜靈;王曉紅;劉理天
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

1.一種適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，所述的裝置結構如下：

扭簧（2）的一端固定于機架（1）上，扭簧（2）的另外一端固定在鉸接臂（4）上；鉸鏈（3）將鉸接臂（4）鉸接在機架（1）上；壓電片臺架（5）固定在鉸接臂（4）未和扭簧（2）結合的一端；壓電片（6）固定在壓電片臺架（5）上，在壓電片（6）上遠離壓電片臺架（5）的一端固定有質量塊（7）；彈性結構（8）安裝在機架（1）上遠離扭簧（2）的一端，使碰撞發生在鉸接臂（4）和彈性結構（8）之間；或者將彈性結構（8）安裝在鉸接臂（4）上遠離扭簧（2）的一端，使碰撞發生在彈性結構（8）和機架（1）之間。

2.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，所述的低頻振動指振動頻率為不大于10Hz的振動。

3.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，所述的鉸接臂（4）彈性系數至少是扭簧（2）和彈性結構（8）中剛度較大者的10倍以上，使鉸接臂（4）在運動和碰撞過程中視為剛體。

4.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，所述的壓電片（6）和所述的固定于壓電片（6）上遠離壓電片臺架（5）的一端的質量塊（7）組裝成壓電片振子單元；為增加單位體積內壓電片臺架所能放置的壓電片數量，將壓電片振子單元層疊放置組成壓電片振子陣列。

5.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，所述的壓電片臺架（5）采用圓環形，以減少應力；壓電片臺架（5）四周不同角度在不產生干涉的前提下布置多個壓電片振子單元。

6.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，所述的彈性結構（8）采用金屬彈簧或橡膠彈簧，彈性結構（8）的彈性系數應當滿足當碰撞發生后，壓電片臺架（5）彈起的時間是壓電片振子單元自振周期的0.5~1倍。

7.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，通過增減壓電片（6）遠離壓電片臺架（5）的一端的質量塊（7），調節壓電片振子單元的自振頻率；對于壓電片陣列，多個壓電片共用一個大的質量塊，以使它們具有相同的振動相位。

8.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，壓電片（6）采用單層壓電材料或具有雙層壓電材料的壓電雙晶。

9.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，壓電片（6）的形狀是矩形或等應力分布的等腰梯形。

10.根據權利要求1所述的適于低頻振動能量收集的上變頻振動能量收集裝置，其特征在于，壓電片（6）表面的電極全部覆蓋整個壓電材料或覆蓋從固定端開始的2/3壓電片面積，或者為梳齒結構使正負電極都位于壓電片的同一表面。