[發明專利]一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置

在審

• 申請號: 201910896352.2
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN110492788A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 施閣;陳君富;朋焱盛;童迪科;常健
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置，包括固定基座（1）、軸承（2）、扇形轉動質量塊（3）和至少一個壓電-電磁耦合的懸臂梁（4），其特征在于至少一個壓電-電磁耦合的懸臂梁（4）沿周向安裝在固定基座（1）的中心軸上，所述的壓電-電磁耦合的懸臂梁（4）包括懸臂梁（5）、梁上永磁體（6）、線圈（7）、壓電片（8），所述的懸臂梁（5）的表面設置壓電片（8）采集能量，所述的梁上永磁體（6）放置在懸臂梁（5）的自由端，所述的線圈（7）設置在梁上永磁體（6）的軸向下方的固定基座（1）上采集能量，所述的軸承（2）的內圈固定在固定基座（1）的中心軸上，軸承（2）的外圈上設置一個扇形轉動質量塊（3），可以繞固定基座（1）的中心軸甩動，所述的扇形轉動質量塊（3）包括輕質材料支架（9）、配重質量塊（10）和至少一個致動永磁體（11），所述的致動永磁體（11）距離固定基座（1）的軸心位置與懸臂梁（5）的梁上永磁體（6）對應，該裝置可以將外界的低頻振動轉化為壓電-電磁耦合的懸臂梁（4）的上變頻共振來采集能量。

2.根據權利要求1所述的一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置，其特征在于扇形轉動質量塊（3）會隨著外部低頻運動在360°范圍內甩動，扇形轉動質量塊（3）上的致動永磁體（11）在靠近懸臂梁（5）自由端的梁上永磁體（6）時將對其產生磁場作用力，該非線性的沖擊作用力，會引起懸臂梁（5）在其固有頻率下的衰減振動，實現將低頻的環境振動轉換到懸臂梁（5）工作頻帶的上變頻振動，懸臂梁（5）的振動能量通過線圈（7）、和壓電片（8）轉換成電能輸出，實現低頻運動非線性沖擊振動能量采集。

3.根據權利要求1所述的一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置，其特征在于所述的扇形轉動質量塊（3）是由輕質材料制成的輕質材料支架（9），為了增加扇形轉動質量塊（3）的轉動慣量，在邊緣處設置了配重質量塊（10），配重質量塊（10）可以是鐵塊或者銅塊。

4.根據權利要求1所述的一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置，其特征在于所述的固定基座（1）中心軸上可以安裝一組或者多組壓電-電磁耦合的懸臂梁（4），每個壓電-電磁耦合的懸臂梁（4）間隔一定角度安裝。

5.根據權利要求1所述的一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置，其特征在于扇形轉動質量塊（3）上的所有致動永磁體（11）的磁極方向一致。

6.根據權利要求1所述的一種壓電-電磁耦合的上變頻多方向振動俘能裝置，其特征在于所述的梁上永磁體（6）和致動永磁體（11）可以是鐵氧體磁鐵或稀土永磁體。