[發明專利]一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置

有效

• 申請號: 201710299031.5
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106953546B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 鄧華夏;杜宇;王哲敏;于連棟;張進;馬孟超;鐘翔
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

1.一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：包括擺動機構和箱體（5），所述擺動機構包括擺球（1）、擺桿（2）、轉軸（3）和四根彈性簡支梁（4），四根彈性簡支梁（4）的表面均設有壓電元件；

所述擺球（1）為空心球或實心球，在空氣環境下工作時，擺球（1）的直徑為擺桿（2）長度的1/8～1/4；在水中工作時，擺球（1）的直徑為擺桿（2）長度的1/3～2/3；

所述擺桿（2）的長度大于所述彈性簡支梁（4）的長度，且所述擺桿（2）長度為所述箱體高度的1～5倍；

所述擺桿（2）的一端固定連接著擺球（1），另一端固定連接著轉軸（3）的中部；所述轉軸（3）的兩側均分別固定連接著兩根彈性簡支梁（4）的一端，四根彈性簡支梁（4）位于同一水平面內，同一側的兩根彈性簡支梁（4）相互平行；所述擺球（1）位于箱體（5）外部，所述轉軸（3）和彈性簡支梁（4）位于箱體（5）內部，轉軸（3）的兩端轉動連接著箱體（5）；箱體（5）內兩側各設有一對夾桿（7），兩對夾桿（7）相互平行且分別位于轉軸（3）的兩側，兩對夾桿（7）分別夾持著彈性簡支梁（4）的另一端，對四根彈性簡支梁（4）的另一端在豎直方向起約束限位作用；

當擺球（1）在外界振動激勵下擺動時，帶動轉軸（3）兩側的四根彈性簡支梁（4）產生彈性彎曲變形，壓電元件隨之發生形變并產生電荷，實現電能的輸出。

2.根據權利要求1所述的一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：所述擺桿（2）的擺動角度被限制在±30°以內。

3.根據權利要求1所述的一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：所述彈性簡支梁（4）為板條狀，彈性簡支梁（4）的上下表面均設有壓電元件。

4.根據權利要求1或3所述的一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：所述彈性簡支梁（4）的材料為彈簧鋼。

5.根據權利要求1所述的一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：所述箱體（5）的材料為不銹鋼或耐腐蝕的合金。

6.根據權利要求1所述的一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：所述兩對夾桿（7）與轉軸（3）之間的距離相等，為彈性簡支梁（4）長度的2/3～3/4。

7.根據權利要求1所述的一種擺球式簡支梁壓電能量收集裝置，其特征在于：所述壓電元件的材料為聚偏氟乙烯。