一种双稳态双模式的振动能量采集器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106655886A(43)申请公布日2017.05.10(21)申请号201611193288.4(22)申请日2016.12.21(71)申请人广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院地址528300广东省佛山市顺德区大良南国东路9号研究院申请人中山大学(72)发明人崔若男朱京希叶涛(74)专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人林丽明(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种双稳态双模式的振动能量采集器(57)摘要本发明涉及一种双稳态双模式的振动能量采集器，包括压电悬臂，所述压电悬臂的左端固定，所述能量采集器还包括有固定在压电悬臂右端顶面上的第一磁铁和固定在第一磁铁上方的第二磁铁，所述第二磁铁与第一磁铁在垂直方向上留有间距，第二磁铁上套取有线圈。本发明所提供的能量采集器具有两个能量采集模式，分别为压电能量采集模式和电磁感应能量采集模式。两个能量采集模式的能量采集器能够以较高的效率对振动能量进行采集，与现有技术相比，机械能的转化率得到了提高。CN106655886ACN106655886A权利要求书1/1页1.一种双稳态双模式的振动能量采集器，包括压电悬臂（1），所述压电悬臂（1）的左端固定，其特征在于：所述能量采集器还包括有固定在压电悬臂（1）右端顶面上的第一磁铁（2）和固定在第一磁铁（2）上方的第二磁铁（3），所述第二磁铁（3）与第一磁铁（2）在垂直方向上留有间距，第二磁铁（3）上套取有线圈（4）。2.根据权利要求1所述的双稳态双模式的振动能量采集器，其特征在于：所述能量采集器还包括有固定在压电悬臂（1）右端底面上的第三磁铁（5）和固定在第三磁铁（5）下方的第四磁铁（6），所述第三磁铁（5）与第四磁铁（6）在垂直方向上留有间距，第四磁铁（6）上套取有线圈（4）；第二磁铁（3）与第一磁铁（2）相互吸引；第三磁铁（5）与第四磁铁（6）相互排斥。3.根据权利要求1所述的双稳态双模式的振动能量采集器，其特征在于：所述压电悬臂（1）包括一右端开设有开口槽（111）的板状件（11）和第一条状件（12）、第二条状件（13）、第三条状件（14）、第四条状件（15），第一条状件（12）、第二条状件（13）、第三条状件（14）、第四条状件（15）从后到前依次水平设置在开口槽（111）内；其中第一条状件（12）的右端与板状件（11）连接，第一条状件（12）的左端与第二条状件（13）的左端连接，第二条状件（13）的右端与第三条状件（14）的右端连接，第三条状件（14）的左端与第四条状件（15）的左端连接，第四条状件（15）的右端与板状件（11）连接；板状件（11）的左端固定设置；所述第一磁铁（2）、第三磁铁（5）分别设置在第二条状件（13）、第三条状件（14）连接处的顶面和底面上；所述板状件（11）、第一条状件（12）、第二条状件（13）、第三条状件（14）、第四条状件（15）均由压电材料制成。4.根据权利要求2所述的双稳态双模式的振动能量采集器，其特征在于：所述第一磁铁（2）、第二磁铁（3）、第三磁铁（5）和第四磁铁（6）设置在同一垂直方向上。5.根据权利要求1~4任一项所述的双稳态双模式的振动能量采集器，其特征在于：所述压电悬臂（1）由锆钛酸铅压电陶瓷或聚偏氟乙烯压电薄膜制成。2CN106655886A说明书1/4页一种双稳态双模式的振动能量采集器技术领域[0001]本发明涉及能量采集领域，更具体地，涉及一种双稳态双模式的振动能量采集器。背景技术[0002]随着电子信息技术和机电技术的发展，人们对便携式电子设备的需求与日俱增，然而便携设备的便携性和续航时间越来越受到供电电池的限制，传统化学电池具有供电寿命短、体积大、质量大、污染环境等问题。能量采集成为人们研究的一大热点。能量采集器的能量来源主要包括：热能、太阳能、风能、机械能等。现有技术中的悬臂式压电采集器就是将人类行走或运动时的机械能转换成电能，为无线传感器和小功率的便携设备提供电能。[0003]现有技术所提供的悬臂式压电能量采集器的结构如图1、2所示，由压电悬臂1和质量块2组成，其中压电悬臂1由压电材料制成。当压电材料受到一定方向的外力时，其内部会产生电极化现象，上下表面出现正负相反的电荷，而且电荷的面密度与施加的作用力成正比。当外力消失时，电荷会消失，压电材料又会恢复到原来的不带电的状态。常用的压电材料包括PZT(锆钛酸铅)压电陶瓷、PVDF(聚偏氟乙烯)压电薄膜等。并且，当能量采集器达到谐振频率的时候，产生的电能是最多的。但是，由于该能量采集器仅仅是通过外力对压电材料的作用来进行能量采集的，其采集能量的效率不高；且该能