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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114895113A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210302990.9(22)申请日2022.03.24(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市一环路南一段24号(72)发明人王竹卿王伟全刘童(74)专利代理机构武汉菲翔知识产权代理有限公司42284专利代理师刘谷红(51)Int.Cl.G01R29/22(2006.01)G01R1/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构(57)摘要本发明公开了用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,具体涉及材料性能测试领域,包括直流电机、角钢夹具以及升降架,升降架的顶部以及底部均设置有端头杆,端头杆分别滑动连接在底座以及顶板上开设的限位滑槽内,底座的内壁上安装有伺服电机,伺服电机的输出端固定连接有丝杆,本发明中为满足激振力的大小和频率在一定程度上可以进行调节的要求,通过圆盘结构对激振力进行控制,即通过粘贴有磁片的圆盘旋转来对悬臂梁施加一固定频率的力,同时通过改变圆盘转速和磁片距离来分别控制激振力频率和大小。CN114895113ACN114895113A权利要求书1/2页1.用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,包括直流电机(1)、角钢夹具(6)以及升降架(7),其特征在于,所述升降架(7)的顶部以及底部均设置有端头杆(9),所述端头杆(9)分别滑动连接在底座(10)以及顶板(15)上开设的限位滑槽(11)内,所述直流电机(1)安装在虎钳(8)内,所述直流电机(1)的输出端固定连接有旋转圆盘(3),所述角钢夹具(6)安装在顶板(15)表面设置的虎钳(8)内,所述角钢夹具(6)上靠近旋转圆盘(3)的一侧设置有悬臂梁(4),所述悬臂梁(4)上设置有压电薄膜(5)。2.根据权利要求1所述的用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,其特征在于,所述悬臂梁(4)的下表面以及旋转圆盘(3)的上表面均粘接有磁片(2)。3.根据权利要求1所述的用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,其特征在于,所述底座(10)的内壁上安装有伺服电机(12),所述伺服电机(12)的输出端固定连接有丝杆(13),所述丝杆(13)连接在底座(10)上,所述丝杆(13)的中部螺纹连接有螺纹套(14),所述螺纹套(14)固定插设在升降架(7)的底部上。4.根据权利要求1‑3中任意一项所述的用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,其特征在于,该用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构具体使用步骤如下:S1、设备的组装:将直流电机(1)固定在虎钳(8)上,旋转圆盘(3)固定在直流电机(1)的电机轴上,将压电薄膜(5)粘贴在悬臂梁(4)根部,将悬臂梁(4)通过角钢夹具(6)固定在虎钳(8)上,并将虎钳(8)放置在顶板(15)上,在悬臂梁(4)下表面和旋转圆盘(3)上表面分别粘贴磁片(2);S2、将压电薄膜(5)的输出直接与示波器相连,通过示波器观察到压电薄膜(5)振动时产生电压信号的大小和波形,实验时,保持直流电机(1)的输入电压为24V恒定不变,即旋转圆盘(3)转速保持;S3、将压电薄膜(5)的输出直接与示波器相连,通过示波器测得压电薄膜(5)振动时产生电压信号的有效值,实验时,保持磁片(2)距离为7mm恒定不变,测得不同电机输入电压,即在不同旋转圆盘(3)转速下,压电薄膜(5)所输出的开路电压有效值,并作图建立起与上述S2之间的关系,形成评测机构;S4、利用上述步骤中所设计的评测机构来模拟环境中的机械振动,并搭建好能量收集电路,搭建能量收集电路具体为:将示波器连接到电容两端来检测其电压变化的情况,分别在三组不同条件下进行测试,第一组磁片(2)距离保持为7mm,电源电压保持10V,即旋转圆盘(3)转速为472rpm;第二组仅增加磁片(2)距离到10mm;第三组仅提高电源电压到22V,即旋转圆盘(3)转速为1038rpm,在实验过程中,每隔30s记录一次电容两端的电压大小,直到电容电压不再随时间明显增加为止。5.根据权利要求4所述的用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,其特征在于,步骤S2、步骤S3以及步骤S4测试中选择采用24V的直流电机(1),输入电压为24V,直流电机(1)转速可达到1132rpm,直流电机(1)的电源采用0‑24V可调直流电源,并带有数字显示功能。6.根据权利要求4所述的用于压电薄膜能量收集测试的非接触式磁力旋转机构,其特征在于,步骤S1中进行设备的搭建过程中,搭建环境为平整且不会晃动的桌面。2CN114895113A权利要求书2/2页7.根据权利要求4所述的用于压电薄膜能量收集测