[實用新型]一種基于磁力吸引的壓電懸臂梁圓周陣列式構造

有效

• 申請號: 201922245765.2
• 申請日: 2019-12-14
• 公開（公告）號: CN211531019U
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 朱銘昊
• 申請（專利權）人: 朱銘昊
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 張澎

本實用新型公開了一種基于磁力吸引的壓電懸臂梁圓周陣列式構造。主要由附有圓柱形永磁鐵2的動力轉子1、轉軸3和一個以上壓電應變構件組成；壓電應變構件呈懸臂梁形式在轉軸3的上部；動力轉子設置在轉軸下部，并可作繞轉軸軸轉動，其上永磁鐵2的磁場方向與轉軸3軸線平行；壓電應變構件懸臂梁鐵根部附近敷設上下對應的壓電應變片。采用本實用新型的結構，收集利用自然界中和人民生產和生活中的多種散布能量，且具有寬頻疊加的功能。既可采用MEMS工藝制作為人體可穿戴設備等負載供電，也可用于自然風力收集。

技術領域

本實用新型涉及微動能量收集裝置技術領域。

背景技術

傳統的電池因為其容量和壽命的限制，需要充電或更換，這會造成很大的浪費和不便，嚴重制約了無線傳感器網絡的發展。而從自然環境中獲得能量，即從環境中獲得能量。之所以要從環境中獲得能量，是因為部分無線傳感網絡的節點經常工作在荒僻惡劣、操作人員難以進入的環境中(尤其是一些軍事上的應用)為無線傳感網絡節點提供一個可持續性的電源系統，能充分發揮無線傳感網絡的應用潛力，并且有著不間斷工作、易于安裝、維護成本低、能源清潔可再生、長期方案可行等優勢。

和其他類型的能量收集器相比，壓電式能量收集器的優點較多，除了可能會失效的風險外，利用壓電效應工作的裝置結構簡單緊湊，輸出能量密度高，無需外加電壓源來啟動，使用壽命長，與MEMS加工工藝相兼容，輸出電壓高，采用壓電單晶時機電耦合較強。在廣泛的應用背景，尤其是在系統智能、微型、集成化的具有優秀的靈活性和擴展性。壓電式能量收集可采用于線性陣列式能量收集，但陣列式裝置一般用于對周期式線性振動能源的收集，能源收集的類型和范圍受較大限制。

實用新型內容

鑒于現有技術的以上不足，本實用新型的目的是：設計一種新的于磁力吸引的壓電懸臂梁圓周陣列式構造，使之能收集利用自然界中和人民生產和生活中的多種散布能量，且具有寬頻疊加的功能。既可采用MEMS工藝制作為人體可穿戴設備等負載供電，也可用于自然風力收集。

本實用新型的目的是采用如下的技術手段實現的。

一種基于磁力吸引的壓電懸臂梁圓周陣列式構造。主要由附有圓柱形永磁鐵2的動力轉子1、轉軸3和一個以上壓電應變構件組成；壓電應變構件呈懸臂梁形式在轉軸3的上部；動力轉子設置在轉軸下部，并可作繞轉軸3軸轉動，其上的永磁鐵2的磁場方向與轉軸3的軸線平行；壓電應變構件懸臂梁鐵根部附近敷設上下對應的壓電應變片4。

懸臂梁一端固定，一端為自由端。固定端根部為壓電陶瓷，即為將機械能轉變為電能的元器件。當外界作用力作用于懸臂梁的自由端時，懸臂梁將產生形變，固定端根部的壓電元器件將會產生電能，有導體將壓電應變構件上的電荷流引入動力驅動或電能儲存裝置。

采用本實用新型的結構，收集利用自然界中和人民生產和生活中的多種散布能量，且具有寬頻疊加的功能。既可采用MEMS工藝制作為人體可穿戴設備等負載供電，也可用于自然風力收集。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。

圖2為本實用新型實施例MATLAB/SIMULINK仿真圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的結構作進一步的詳述。

圖1為本實用新型基于磁力吸引的壓電懸臂梁圓周陣列式構造的一個實施例。在本例中采用三個壓電應變構件:分別為壓電應變構件A、壓電應變構件B和壓電應變構件C。主要由附有圓柱形永磁鐵2的動力轉子1、轉軸3和一個以上壓電應變構件組成；壓電應變構件呈懸臂梁形式通過圓盤5國定在在轉軸3的上部；轉子1設置在轉軸下部，并可作繞轉軸3軸轉動，其上的永磁鐵2的磁場方向與轉軸3軸線平行；壓電應變構件懸臂梁鐵根部附近敷設上下對應的壓電應變片；通過導體將壓電應變構件上的電荷流引入動力驅動或電能儲存裝置。