[發明專利]一種振動能量收集器及其應用

有效

• 申請號: 202010843677.7
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112039365B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 鄧華夏;趙子正;焦沖;張進;馬孟超;鐘翔
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02N1/04
• 分類號: H02N1/04;H02J7/32
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 周靜

1.一種雙穩態結構振動能量收集器，其特征在于：包括外殼，所述外殼的中部外側對稱固定有第一外部磁鐵和第二外部磁鐵；所述外殼的內部彈性連接有振動能量收集單元，所述振動能量收集單元的頂部和底部分別通過彈簧與外殼的頂部和底部彈性連接；所述振動能量收集單元的中部固定有內部磁鐵；所述外殼的一端開設有用于供導線穿過的連接孔；

所述振動能量收集單元包括兩個結構相同的基于液態金屬的振動能量收集裝置，分別為第一振動能量收集裝置和第二振動能量收集裝置；所述基于液態金屬的振動能量收集裝置包括兩端開口的空心殼體以及盛放在空心殼體內部的液態金屬，所述空心殼體的兩端分別連接有用于蓋合空心殼體的第一蓋體和第二蓋體；所述第一蓋體與空心殼體之間以及第二蓋體與空心殼體之間分別對稱設置有摩擦納米發電機組件，所述摩擦納米發電機組件包括從外至內依次布置的電極和摩擦電材料，液態金屬分別與兩摩擦電材料接觸分離實現摩擦發電；所述電極連接有用于傳輸電荷的導線；所述第一蓋體和第二蓋體上開設有用于供導線穿過的通孔；

所述第一振動能量收集裝置和第二振動能量收集裝置通過連接組件嵌套連接在一起；所述連接組件包括固定在第一振動能量收集裝置底部的定位圓環以及固定在第二振動能量收集裝置頂部的定位凸起，所述定位圓環的中部開設有與定位凸起適配的定位凹槽；所述定位凸起的縱截面為臺階狀；所述內部磁鐵布置在第一振動能量收集裝置和第二振動能量收集裝置之間并套設在定位凸起上。

2.根據權利要求1所述的雙穩態結構振動能量收集器，其特征在于：所述空心殼體呈圓柱狀，所述空心殼體的外表面具有外螺紋，所述第一蓋體和第二蓋體的內部具有與外螺紋適配的內螺紋，所述第一蓋體、第二蓋體通過內螺紋和外螺紋的配合與空心殼體螺紋連接。

3.根據權利要求1所述的雙穩態結構振動能量收集器，其特征在于：所述第一蓋體與電極、第二蓋體與電極之間均放置有密封圈。

4.根據權利要求1所述的雙穩態結構振動能量收集器，其特征在于：所述摩擦電材料為聚酰亞胺薄膜；所述電極為銅片電極；所述液態金屬為無毒材料鎵金屬；所述通孔采用熱熔槍密封。

5.根據權利要求1所述的雙穩態結構振動能量收集器，其特征在于：所述第一蓋體、第二蓋體的側壁延其軸向方向均開設有用于供導線穿過的容納槽。

6.根據權利要求1所述的雙穩態結構振動能量收集器，其特征在于：所述振動能量收集單元與外殼之間還設置有潤滑軸承。

7.一種充電器，其特征在于：包括如權利要求1-5任一項所述的雙穩態結構振動能量收集器以及與其相連的充電電路，所述充電電路包括整流電路、濾波電路、穩壓電路、可充電電池和充電接口；所述整流電路與濾波電路、穩壓電路、可充電電池和充電接口依次相連。

8.一種懸臂梁振動能量收集器，其特征在于：包括懸臂梁，所述懸臂梁的自由端固定連接有如權利要求1-5任一項所述的雙穩態結構振動能量收集器，所述雙穩態結構振動能量收集器連接有充電電路；所述充電電路包括整流電路、濾波電路、穩壓電路、可充電電池和充電接口；所述整流電路與濾波電路、穩壓電路、可充電電池和充電接口依次相連。