一种多自由度宽频压电振动俘能装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115085584A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210763148.5(22)申请日2022.06.30(71)申请人广州铁路职业技术学院（广州铁路机械学校）地址510430广东省广州市白云区石井街庆隆中路100号(72)发明人钟子林申富林郭咏辉李曙黎剑华(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202专利代理师黄华莲(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种多自由度宽频压电振动俘能装置(57)摘要本发明提供了一种多自由度宽频压电振动俘能装置，涉及压电俘能领域。多自由度宽频压电振动俘能装置包括主基座、拱形悬臂梁、旋转结构和磁性组件，拱形悬臂梁的一端与主基座连接，拱形悬臂梁的表面贴合设置有拱形压电元件；旋转结构包括旋转座和弹性复位件，旋转座的转动轴线垂直于拱形悬臂梁所在的平面，弹性复位件连接于旋转座与拱形悬臂梁之间；在旋转结构相对于拱形悬臂梁发生转动时，弹性复位件处于储能状态，以对旋转座产生复位力；磁性组件包括相对布置的第一磁性元件和第二磁性元件，第一磁性元件设置于旋转座上，第二磁性元件设置于主基座上，且第一磁性元件与第二磁性元件相互形成有磁场力，拓宽了装置的工作频带和能量采集效率。CN115085584ACN115085584A权利要求书1/2页1.一种多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，包括主基座、拱形悬臂梁、旋转结构和磁性组件，所述拱形悬臂梁的一端与所述主基座连接，所述旋转结构安装于所述拱形悬臂梁的另一端，所述拱形悬臂梁的表面贴合设置有拱形压电元件；所述旋转结构包括旋转座和弹性复位件，所述旋转座的转动轴线垂直于所述拱形悬臂梁所在的平面，所述弹性复位件连接于所述旋转座与所述拱形悬臂梁之间；所述弹性复位件具有储能状态和平衡状态，在所述旋转结构相对于所述拱形悬臂梁保持静止时，所述弹性复位件处于平衡状态；在所述旋转结构相对于所述拱形悬臂梁发生转动时，所述弹性复位件处于储能状态，以对所述旋转座产生复位力；所述磁性组件包括相对布置的第一磁性元件和第二磁性元件，所述第一磁性元件设置于所述旋转座上，所述第二磁性元件设置于所述主基座上，且所述第一磁性元件与所述第二磁性元件相互形成有磁场力。2.根据权利要求1所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述主基座为壳体式基座，所述拱形悬臂梁的一端与所述壳体式基座的内壁固定连接，所述旋转结构位于所述壳体式基座的内腔中部。3.根据权利要求1或2所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件呈同极相对设置，在所述旋转结构相对于所述拱形悬臂梁保持静止时，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁场排斥力沿所述旋转座的径向延伸。4.根据权利要求3所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述旋转座与所述第一磁性元件之间还连接有支撑臂，所述支撑臂的长度方向沿所述旋转座的径向延伸布置，所述第一磁性元件固定于所述支撑臂远离所述旋转座的端部。5.根据权利要求4所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述支撑臂为弹性杆结构，所述支撑臂的表面贴合设置有第一直形压电元件。6.根据权利要求4所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述旋转座的外侧设有三个第一磁性元件，三个所述第一磁性元件关于所述旋转座呈周向间隔分布；相对应的，所述主基座的内部设有三个第二磁性元件，且三个所述第二磁性元件分别与对应的所述第一磁性元件相互形成磁场排斥力。7.根据权利要求6所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，三个所述第一磁性元件与所述旋转座的转动中心的连线构成T字型结构，在所述旋转结构相对于所述拱形悬臂梁保持静止时，所述拱形悬臂梁的拱跨方向沿T字型结构的对称轴线延伸布置。8.根据权利要求1或2所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述拱形悬臂梁包括固定相连的圆弧形段和直线延伸段，所述直线延伸段的长度方向沿所述圆弧形段两端点的连线设置，所述拱形压电元件贴合于所述圆弧形段的上表面设置，且所述拱形压电元件的各位置的极化方向均指向拱形圆心。9.根据权利要求1或2所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述弹性复位件包括两个形状记忆合金弹簧，两个所述形状记忆合金弹簧分别设置于所述拱形悬臂梁的相对侧。10.根据权利要求1或2所述的多自由度宽频压电振动俘能装置，其特征是，所述第二磁性元件与所述主基座之间还连接有弹性夹片结构，所述弹性夹片上拉伸设置有第二直形压2CN115085584A权利要求书2/2页电元件，且在所述旋转结构相对于所述拱形悬臂梁保持静止时，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件之间的磁场排斥力垂直于