[實用新型]一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器

有效

• 申請號: 201920132287.1
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN209313748U
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 王煒;張志偉;王志霞
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，包括能量采集裝置、調節控制裝置和端部約束裝置；所述能量采集裝置由上梁(1)、外部磁鐵(2)、內部磁鐵(3)、懸臂梁(4)和壓電材料(5)組成，所述懸臂梁(4)的上端對稱固定有充當慣性質量的N個內部磁鐵(3)，N≥1，所述懸臂梁(4)的側面粘貼有壓電材料(5)，所述上梁(1)的兩端以所述懸臂梁(4)為軸對稱固定有M個外部磁鐵(2)，M≥2；

所述端部約束裝置由下梁(8)和固定端(9)構成，所述懸臂梁(4)的下端與所述下梁(8)通過固定端(9)緊固連接，所述下梁(8)通過連接板與所述上梁(1)連接；

所述調節控制裝置包括對稱的曲面結構(6)、蝸輪結構(7)和蝸桿結構(10)，所述對稱的曲面結構(6)與上述的蝸輪結構(7)嚙合連接，蝸輪結構(7)鉸接于下梁(8)，所述蝸桿結構(10)固定于下梁(8)的上表面。

2.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述懸臂梁(4)的形狀為矩形梁、三角形梁或梯形梁其中的一種。

3.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述內部磁鐵(3)和所述外部磁鐵(2)為永磁鐵或電磁鐵材料制作的矩形結構。

4.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述壓電材料(5)是占所述懸臂梁(4)縱向4/5長度的矩形壓電陶瓷材料或壓電薄膜材料，單側或對稱粘貼于所述懸臂梁(4)的側面。

5.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述曲面結構(6)為關于懸臂梁(4)對稱分布的結構，曲面結構(6)與懸臂梁(4)構成了一個非線性彈簧；曲面結構(6)中曲線的函數滿足以下關系：其中L是曲面截面在x方向的長度，D是x＝L時曲面截面與未變形懸臂梁(4)之間的垂直距離，N為大于2的整數。

6.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述蝸輪結構(7)為關于懸臂梁(4)兩側分布的相互咬合接觸的裝置，可實現同時調節曲面結構(6)；蝸輪結構(7)兩側咬合接觸齒輪的半徑比可調，可實現初始對稱的曲面結構(6)調節角度后為不對稱結構。

7.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述曲面結構(6)上設有與所述蝸輪結構(7)嚙合連接的圓形齒狀結構；所述下梁(8)上設有與所述蝸輪結構(7)相互鉸接的圓柱孔。

8.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述下梁(8)對稱分布于所述懸臂梁(4)兩側，并通過所述固定端(9)兩側的螺栓孔(9-1)固接。

9.根據權利要求1所述一種懸臂梁式非線性壓電振動能量采集器，其特征在于，所述蝸桿結構(10)并通過齒狀結構與蝸輪結構(7)齒合連接。