一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114977885A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210676232.3(22)申请日2022.06.15(71)申请人浙江工商大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学正街18号(72)发明人王光庆周铄(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师韩雪梅(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器(57)摘要本发明涉及一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器，包括：双晶线性振荡器、磁铁‑弹簧振荡器和基座；双晶线性振荡器包括磁铁A、金属弹性梁、两个压电片和外部负载电阻；金属弹性梁的两端分别连接磁铁A和激振源；两个压电片分别贴附于金属弹性梁上；两个压电片分别与外部负载电阻连接；磁铁‑弹簧振荡器包括磁铁B、磁铁C、磁铁D、滚道；磁铁B设于滚道；磁铁C和磁铁D分别设于磁铁B的两端；磁铁C和磁铁D分别通过轴承连接于滚道上；磁铁C和磁铁D分别通过水平弹簧连接于滚道两侧的挡板上；滚道通过垂直弹簧连接基座。所述的采集器使得工作频带更宽、能量转换效率更高和环境振动激励强度要求更低。CN114977885ACN114977885A权利要求书1/1页1.一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，包括：双晶线性振荡器、磁铁‑弹簧振荡器和基座；所述双晶线性振荡器包括磁铁A、金属弹性梁、第一压电片、第二压电片和外部负载电阻；所述金属弹性梁的一端连接所述磁铁A，所述金属弹性梁的另一端连接激振源；所述第一压电片和所述第二压电片分别贴附于所述金属弹性梁上与所述激振源连接的一端；所述第一压电片和所述第二压电片相对设于所述金属弹性梁的两侧；所述第一压电片未贴附所述金属弹性梁的一端通过导线与所述外部负载电阻的一端连接；所述第二压电片未贴附所述金属弹性梁的一端通过导线与所述外部负载电阻的另一端连接；所述磁铁‑弹簧振荡器包括磁铁B、磁铁C、磁铁D和滚道；所述磁铁B设于所述滚道上，且所述磁铁B与所述磁铁A处于同一垂直平面上；所述磁铁C和所述磁铁D分别设于所述磁铁B的两端；所述磁铁C和所述磁铁D分别通过轴承连接于所述滚道上；所述磁铁C和所述磁铁D分别通过水平弹簧连接于所述滚道两侧的挡板上；所述滚道的下端通过两个垂直弹簧连接于所述基座上。2.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述磁铁C和所述磁铁D分别与所述磁铁B间隔等距离。3.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述磁铁A、所述磁铁B、所述磁铁C和所述磁铁D的对极极化方向相同、尺寸相同、磁化强度相同。4.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述金属弹性梁垂直状态下，所述磁铁B位于所述磁铁A正下方且与所述磁铁A间距预设距离值。5.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述第一压电片和所述第二压电片的大小相等且极化方向相反；所述第一压电片和所述第二压电片平行设置。6.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述磁铁C与对应的所述滚道挡板之间的水平弹簧记为第一水平弹簧；所述磁铁D与对应的所述滚道挡板之间的水平弹簧记为第二水平弹簧；所述第一水平弹簧和所述第二水平弹簧的刚度相同且初始压缩量相同。7.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述滚道的下端与所述基座之间设置的两个所述垂直弹簧的刚度相同且初始压缩量相同。8.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述磁铁C与所述滚道之间的轴承和所述磁铁D与所述滚道之间的轴承结构尺寸相同且与所述滚道之间的滚动摩擦系数相同。9.根据权利要求1所述的多稳态压电振动能量采集器，其特征在于，所述金属弹性梁向所述磁铁C所在方向运动时，所述第一水平弹簧的水平压缩量小于所述第二水平弹簧的水平压缩量；所述金属弹性梁向所述磁铁D所在方向运动时，所述第一水平弹簧的水平压缩量大于所述第二水平弹簧的水平压缩量；所述金属弹性梁在垂直位置范围内振动时，所述第一水平弹簧的水平压缩量等于所述第二水平弹簧的水平压缩量。2CN114977885A说明书1/6页一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器技术领域[0001]本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器。背景技术[0002]压电振动能量采集器是利用压电陶瓷的正压电效应将环境中的振动能量采集并转换成电能的新型微能源器件，可以为低功耗电子产品提供电能。[0003]多稳态压电振动能量采集器具有多个对称势能阱，可以在较宽的工作频带内产生较高的能量转换输出，被认为是最可能