[發明專利]一種壓電振動能量采集裝置

有效

• 申請號: 201810564430.4
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108400724B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王光慶;王學保;李秀玲
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王戈

本發明公開一種壓電振動能量采集裝置，包括：懸臂梁雙晶壓電振子、質量塊、第一線性彈簧、第二線性彈簧、基座、第一鉸鏈、第二鉸鏈和第三鉸鏈；懸臂梁雙晶壓電振子的一端固定連接于基座的第一支撐板上，另一端粘結質量塊；質量塊的中心設置有第一鉸鏈；第一鉸鏈分別連接第一、第二線性彈簧的一端；基座的第二支撐板上分別設置第二、第三鉸鏈；第二、第三鉸鏈分別連接第一、第二線性彈簧的另一端；第一、第二、第三鉸鏈位于同一豎直平面內，且構成一個等腰三角形，第二、第三鉸鏈關于懸臂梁雙晶壓電振子對稱分布于第二支撐板上。該裝置在環境激勵強度較低和不受強磁場影響的情況下也可輕松作大幅值的周期振動，實現寬頻、高效的環境振動能量采集。

技術領域

本發明涉及發電技術領域，特別是涉及一種壓電振動能量采集裝置。

背景技術

壓電振動能量采集器是一種將環境中的機械振動能采集并轉換成電能的新型機電能量轉換器件，可以用于對低功耗電子產品的供電。目前研制的穩態壓電振動能量采集器主要包括線性單頻壓電振動能量采集器和雙穩態壓電振動能量采集器兩大類。線性單頻壓電振動能量采集器的工作頻率比較窄，能量采集效率低；雙穩態壓電振動能量采集器的工作頻帶寬，能量采集器效率高，但其輸出性能受環境振動強度的影響大，當環境振動強度足夠大時，雙穩態振動被激發產生大的轉換輸出；當環境振動強度較小，雙穩態壓電振動能量采集器作阱內的小幅值單穩態振動，這使雙穩態壓電振動能量采集器的輸出大大降低。另外，目前研制的雙穩態、三穩態壓電振動能量采集器主要是磁鐵耦合型結構，通過采集器末端磁鐵與外部磁鐵件的非線性磁力使壓電振動能量采集器產生非線性雙穩態、三穩態振動特性，這使得磁鐵耦合型壓電振動能量采集器在一些強磁場環境中的應用受到限制。

基于以上存在的問題，本發明提供一種壓電振動能量采集裝置，不僅可以克服雙穩態壓電振動能量采集器嚴重依賴環境振動強度的不足，還可以克服磁鐵耦合型三穩態壓電振動能量采集器在強磁場環境中的應用限制，實現寬頻、高效的環境振動能量采集。

發明內容

本發明的目的是提供一種壓電振動能量采集裝置，在環境激勵強度較低和不受強磁場影響的情況下，壓電振動能量采集裝置也可以輕松作大幅值的周期振動，實現寬頻、高效的環境振動能量采集。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種壓電振動能量采集裝置，包括：懸臂梁雙晶壓電振子(1)、質量塊(2)、第一線性彈簧(3)、第二線性彈簧(4)、基座(5)、第一鉸鏈(7)、第二鉸鏈(8)和第三鉸鏈(9)；

所述基座(5)包括第一支撐板(51)、底座(52)和第二支撐板(53)；所述第一支撐板(51)固定連接于所述底座(52)的一端，且與所述底座(52)垂直；所述第二支撐板(53)活動連接于所述底座(52)的另一端，且與所述底座(52)垂直；所述第二支撐板(53)在所述底座(52)上沿著水平方向左、右移動；

所述懸臂梁雙晶壓電振子(1)的一端固定連接于所述第一支撐板(51)上，另一端粘結所述質量塊(2)；

所述質量塊(2)的中心設置有所述第一鉸鏈(7)；所述第一鉸鏈(7)分別連接所述第一線性彈簧(3)的一端和所述第二線性彈簧(4)的一端；

所述第二支撐板(53)上分別設置所述第二鉸鏈(8)和所述第三鉸鏈(9)；所述第二鉸鏈(8)連接所述第一線性彈簧(3)的另一端；所述第三鉸鏈(9)連接所述第二線性彈簧(4)的另一端；

所述第一鉸鏈(7)、所述第二鉸鏈(8)和所述第三鉸鏈(9)位于同一豎直平面內，且構成一個等腰三角形，所述第二鉸鏈(8)和所述第三鉸鏈(9)關于所述懸臂梁雙晶壓電振子(1)對稱分布于所述第二支撐板(53)上。

可選的，所述壓電振動能量采集裝置還包括螺釘(6)，所述螺釘(6)用于固定連接所述懸臂梁雙晶壓電振子(1)和所述第一支撐板(51)。

可選的，所述懸臂梁雙晶壓電振子(1)通過環氧膠粘結所述質量塊(2)。