[發明專利]一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置

在審

• 申請號: 201910235080.1
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109889097A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 梅旭濤;周生喜
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其由多個陣列能量俘獲裝置通過彈簧連接構成，其特征在于，所述裝置包括：

(1)能量俘獲裝置基座，主要用于安裝各個能量俘獲器的壓電懸臂梁；

(2)懸臂梁，此為固定壓電片的基體，一端與能量俘獲裝置基座相連，自由端末端位置布局永磁鐵；

(3)壓電片，其為此能量俘獲裝置的關鍵部件。外界激勵導致壓電片產生形變，利用正壓電效應，將振動能量轉化為電能；

(4)端部磁鐵，其為永磁體，端部磁鐵間的相互作用力使每個能量俘獲器呈現非線性特性，用于擴大能量俘獲的頻寬；

(5)彈簧，其用于每個能量俘獲器的連接，實現其陣列能量俘獲器的聯動運動；

(6)陣列能量俘獲裝置，其由多個能量俘獲器陣列組成，每個能量俘獲器的固有頻率不一樣(主要由壓電懸臂梁長度和端部磁鐵質量決定)，陣列固定在能量俘獲裝置的基座上，通過彈簧連接，實現了具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置；

(7)電能儲存及管理系統，用于儲存能量俘獲裝置回收電能的儲存和管理，為傳感器供電，實現自供能無線傳感器。

2.如權利要求1所述的一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其特征在于，所述的陣列能量俘獲器通過彈簧串聯起來，然后布局在能量俘獲裝置的基座上。當外界有振動激勵時，陣列能量俘獲器實現聯動運動，利用正壓電效應，把振動能量回收為電能。

3.如權利要求1所述的一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其特征在于，所述的陣列能量俘獲器，壓電懸臂梁的長度和端部磁鐵的質量不同，使其固有頻率各不相同，具有各自的有效工作頻段，通過彈簧串聯后，實現聯動效應，實現具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置。

4.如權利要求1所述的一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其特征在于，所述的彈簧主要是用于各個能量俘獲器的串聯連接，實現各個能量俘獲器的聯動，使能量俘獲裝置達到多穩態且寬頻效果，提高能量俘獲效率。

5.如權利要求1所述的一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其特征在于，所述的端部永磁鐵，位于壓電懸臂梁的自由端末端，各個能量俘獲器的端部磁鐵間的相互作用力，使各個能量俘獲器具有非線性特征。

6.如權利要求1所述的一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其特征在于，所述的壓電片，固定在懸臂梁的固定端末端，對稱布局在懸臂梁的末端，利用正壓電效應，將振動能量轉化為電能，電能輸入到電能儲存及管理系統。

7.如權利要求1所述的一種具有聯動效應的多穩態能量俘獲裝置，其特征在于，所述的電能儲存及管理系統，主要用于收集壓電片轉化的電能并存儲，然后用于給無線傳感器供能，實現自供能的無線傳感器。