本实用新型专利技术公开一种压电振动能量采集装置，包括：悬臂梁双晶压电振子、质量块、第一线性弹簧、第二线性弹簧、基座、第一铰链、第二铰链和第三铰链；悬臂梁双晶压电振子的一端固定连接于基座的第一支撑板上，另一端粘结质量块；质量块的中心设置有第一铰链；第一铰链分别连接第一、第二线性弹簧的一端；基座的第二支撑板上分别设置第二、第三铰链；第二、第三铰链分别连接第一、第二线性弹簧的另一端；第一、第二、第三铰链位于同一竖直平面内，且构成一个等腰三角形，第二、第三铰链关于悬臂梁双晶压电振子对称分布于第二支撑板上。该装置在环境激励强度较低和不受强磁场影响的情况下也可轻松作大幅值的周期振动，实现宽频、高效的环境振动能量采集。
【技术实现步骤摘要】
一种压电振动能量采集装置
本技术涉及发电
，特别是涉及一种压电振动能量采集装置。
技术介绍
压电振动能量采集器是一种将环境中的机械振动能采集并转换成电能的新型机电能量转换器件，可以用于对低功耗电子产品的供电。目前研制的稳态压电振动能量采集器主要包括线性单频压电振动能量采集器和双稳态压电振动能量采集器两大类。线性单频压电振动能量采集器的工作频率比较窄，能量采集效率低；双稳态压电振动能量采集器的工作频带宽，能量采集器效率高，但其输出性能受环境振动强度的影响大，当环境振动强度足够大时，双稳态振动被激发产生大的转换输出；当环境振动强度较小，双稳态压电振动能量采集器作阱内的小幅值单稳态振动，这使双稳态压电振动能量采集器的输出大大降低。另外，目前研制的双稳态、三稳态压电振动能量采集器主要是磁铁耦合型结构，通过采集器末端磁铁与外部磁铁件的非线性磁力使压电振动能量采集器产生非线性双稳态、三稳态振动特性，这使得磁铁耦合型压电振动能量采集器在一些强磁场环境中的应用受到限制。基于以上存在的问题，本技术提供一种压电振动能量采集装置，不仅可以克服双稳态压电振动能量采集器严重依赖环境振动强度的不足，还可以克服磁铁耦合型三稳态压电振动能量采集器在强磁场环境中的应用限制，实现宽频、高效的环境振动能量采集。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种压电振动能量采集装置，在环境激励强度较低和不受强磁场影响的情况下，压电振动能量采集装置也可以轻松作大幅值的周期振动，实现宽频、高效的环境振动能量采集。为实现上述目的，本技术提供了如下方案：一种压电振动能量采集装置，包括：悬臂梁双晶压电振子(1)、质量块(2)、第一线性弹簧(3)、第二线性弹簧(4)、基座(5)、第一铰链(7)、第二铰链(8)和第三铰链(9)；所述基座(5)包括第一支撑板(51)、底座(52)和第二支撑板(53)；所述第一支撑板(51)固定连接于所述底座(52)的一端，且与所述底座(52)垂直；所述第二支撑板(53)活动连接于所述底座(52)的另一端，且与所述底座(52)垂直；所述第二支撑板(53)在所述底座(52)上沿着水平方向左、右移动；所述悬臂梁双晶压电振子(1)的一端固定连接于所述第一支撑板(51)上，另一端粘结所述质量块(2)；所述质量块(2)的中心设置有所述第一铰链(7)；所述第一铰链(7)分别连接所述第一线性弹簧(3)的一端和所述第二线性弹簧(4)的一端；所述第二支撑板(53)上分别设置所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)；所述第二铰链(8)连接所述第一线性弹簧(3)的另一端；所述第三铰链(9)连接所述第二线性弹簧(4)的另一端；所述第一铰链(7)、所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)位于同一竖直平面内，且构成一个等腰三角形，所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)关于所述悬臂梁双晶压电振子(1)对称分布于所述第二支撑板(53)上。可选的，所述压电振动能量采集装置还包括螺钉(6)，所述螺钉(6)用于固定连接所述悬臂梁双晶压电振子(1)和所述第一支撑板(51)。可选的，所述悬臂梁双晶压电振子(1)通过环氧胶粘结所述质量块(2)。可选的，所述悬臂梁双晶压电振子(1)包括金属基板(101)、第一压电陶瓷(102)和第二压电陶瓷(103)；所述第一压电陶瓷(102)和所述第二压电陶瓷(103)的大小相同，极化方向相反；所述第一压电陶瓷(102)粘结于所述金属基板(101)的上表面，所述第二压电陶瓷(103)粘结于所述金属基板(101)的下表面。可选的，所述第一压电陶瓷(102)通过环氧胶粘结于所述金属基板(101)的上表面，所述第二压电陶瓷(103)通过环氧胶粘结于所述金属基板(101)的下表面。可选的，所述第一铰链(7)与所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)之间的水平间距d通过左右移动所述第二支撑板(53)可调；所述第二铰链(8)与所述第三铰链(9)之间的垂直间距2dg通过上下移动所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)可调。可选的，所述第一线性弹簧(3)和所述第二线性弹簧(4)的刚度与所述悬臂梁双晶压电振子(1)的等效刚度相同。可选的，所述第一线性弹簧(3)、所述第二线性弹簧(4)均与水平方向呈α夹角，所述α夹角通过左右移动所述第二支撑板(53)以及上下移动所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)可调，且小于或等于90度。根据本技术提供的具体实施例，本技术公开了以下技术效果：本技术公开的压电振动能量采集装置，悬臂梁双晶压电振子的末端质量块两侧设置有两个线性弹簧，当基座受到环境振动的垂直激励作用时，悬臂梁双晶压电振子和质量块同时产生上、下往复振动，使得第一线性弹簧和第二线性弹簧在垂直平面内产生伸长和压缩变形，由于质量块的大位移以及第一线性弹簧和第二线性弹簧的大变形耦合作用，引起悬臂梁双晶压电振子的末端产生大幅值的非线性弯曲振动，从而使悬臂梁双晶压电振子产生三稳态振动特性，由于三稳态振动特性比双稳态振动特性具有更宽、更浅的势能阱，更宽的势能阱能够扩宽压电振动能量采集装置的工作频带，更浅的势能阱可以使悬臂梁双晶压电振子在环境激励强度较低和不受强磁场影响的情况下，压电振动能量采集装置也可以轻松作大幅值的周期振动，实现宽频、高效的环境振动能量采集，不仅可以克服双稳态压电振动能量采集器严重依赖环境振动强度的不足，还可以克服磁铁耦合型三稳态压电振动能量采集器在强磁场环境中的应用限制。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术压电振动能量采集装置实施例的结构图；图2为α夹角小于90度且d＝dg时，本技术压电振动能量采集装置实施例的悬臂梁双晶压电振子的单稳态、双稳态和三稳态振动模式的势能图；图3为α夹角等于90度且d＝dg时，本技术压电振动能量采集装置实施例的悬臂梁双晶压电振子的单稳态、双稳态和三稳态振动模式的势能图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的目的是提供一种压电振动能量采集装置，在环境激励强度较低和不受强磁场影响的情况下，压电振动能量采集装置也可以轻松作大幅值的周期振动，实现宽频、高效的环境振动能量采集。为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步详细的说明。图1为本技术压电振动能量采集装置实施例的结构图。参见图1，该压电振动能量采集装置，包括：悬臂梁双晶压电振子1、质量块2、第一线性弹簧3、第二线性弹簧4、基座5、第一铰链7、第二铰链8和第三铰链9。所述基座5包括第一支撑板51、底座52和第二支撑板53；所述第一支撑板51固定连接于所述底座52的一端，且与所述底座52垂直本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电振动能量采集装置，其特征在于，包括：悬臂梁双晶压电振子(1)、质量块(2)、第一线性弹簧(3)、第二线性弹簧(4)、基座(5)、第一铰链(7)、第二铰链(8)和第三铰链(9)；所述基座(5)包括第一支撑板(51)、底座(52)和第二支撑板(53)；所述第一支撑板(51)固定连接于所述底座(52)的一端，且与所述底座(52)垂直；所述第二支撑板(53)活动连接于所述底座(52)的另一端，且与所述底座(52)垂直；所述第二支撑板(53)在所述底座(52)上沿着水平方向左、右移动；所述悬臂梁双晶压电振子(1)的一端固定连接于所述第一支撑板(51)上，另一端粘结所述质量块(2)；所述质量块(2)的中心设置有所述第一铰链(7)；所述第一铰链(7)分别连接所述第一线性弹簧(3)的一端和所述第二线性弹簧(4)的一端；所述第二支撑板(53)上分别设置所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)；所述第二铰链(8)连接所述第一线性弹簧(3)的另一端；所述第三铰链(9)连接所述第二线性弹簧(4)的另一端；所述第一铰链(7)、所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)位于同一竖直平面内，且构成一个等腰三角形，所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)关于所述悬臂梁双晶压电振子(1)对称分布于所述第二支撑板(53)上。...
【技术特征摘要】
1.一种压电振动能量采集装置，其特征在于，包括：悬臂梁双晶压电振子(1)、质量块(2)、第一线性弹簧(3)、第二线性弹簧(4)、基座(5)、第一铰链(7)、第二铰链(8)和第三铰链(9)；所述基座(5)包括第一支撑板(51)、底座(52)和第二支撑板(53)；所述第一支撑板(51)固定连接于所述底座(52)的一端，且与所述底座(52)垂直；所述第二支撑板(53)活动连接于所述底座(52)的另一端，且与所述底座(52)垂直；所述第二支撑板(53)在所述底座(52)上沿着水平方向左、右移动；所述悬臂梁双晶压电振子(1)的一端固定连接于所述第一支撑板(51)上，另一端粘结所述质量块(2)；所述质量块(2)的中心设置有所述第一铰链(7)；所述第一铰链(7)分别连接所述第一线性弹簧(3)的一端和所述第二线性弹簧(4)的一端；所述第二支撑板(53)上分别设置所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)；所述第二铰链(8)连接所述第一线性弹簧(3)的另一端；所述第三铰链(9)连接所述第二线性弹簧(4)的另一端；所述第一铰链(7)、所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)位于同一竖直平面内，且构成一个等腰三角形，所述第二铰链(8)和所述第三铰链(9)关于所述悬臂梁双晶压电振子(1)对称分布于所述第二支撑板(53)上。2.根据权利要求1所述的压电振动能量采集装置，其特征在于，还包括螺钉(6)，所述螺钉(6)用于固定连接所述悬臂梁双晶压电振子(1)和所述第一支撑板(51)。3.根据权利要求1所述的压电振动能量采集装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王光庆，李秀玲，王学保，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33
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