本发明专利技术涉及一种多频结构耦合磁力的压电流体涡激振动俘能器，属压电发电技术领域。该装置包括俘能器主体、管道、阻尼体、蜂窝铝芯和固定结构；蜂窝铝芯固定于管道的最前端；阻尼体竖直固定于管道的中端；俘能器主体通过固定结构竖直固定于管道的后端。其中，针对俘能器主体结构提出了串联型与并联型两种可行性方案，每种方案包含A/B两种结构型式。优势特色：采用多频结构和磁力耦合的方式，设计串联型与并联型两种可行性方案，每种方案包含A/B两种结构型式，较好地引入双谐振模态效应和双稳态效应，在两者的共同作用下，可扩宽压电流体涡激振动俘能器的工作频带，提高对流速变化的适应能力，获得更高的能量转换效率。转换效率。转换效率。
【技术实现步骤摘要】
一种多频结构耦合磁力的压电流体涡激振动俘能器
[0001]本专利技术涉及一种压电流体振动俘能器，特别涉及一种多频结构耦合磁力的压电流体涡激振动俘能器。
技术介绍
[0002]近年来，随着无线传感网向自然与工业流体环境中的深入分布，新型可回收能量采集技术作为一种替代传统电池技术、可实现能量可持续利用、节能环保的技术被提出。其中，压电流体涡激振动俘能技术被各界所看好，而其相对应的压电流体涡激振动俘能器是一种利用流体绕阻尼体时周期性脱落的涡街，在垂直流体方向上诱使阻尼体或下端振动体振动，进而带动压电片振动，实现将机械能转换为电能的装置。因其具有单自由度、结构紧凑、适合低流速等特点，被各界所广泛研究。
[0003]面对当前无线传感网在各个环境领域不断延伸的现象，压电流体涡激振动俘能器的应用场景不应仅仅局限于定常流环境，将更多地考虑海洋和溪流等非定常流环境，由于环境中流体的流速和流量的不断变化，传统的涡激振动俘能器存在非定常流条件下工作频带较窄，流速变化适应能力差以及能量转换效率低等缺点。
[0004]鉴于上述条件，本专利技术提出的压电流体涡激振动俘能器采用多频结构和磁力耦合的方式，设计串联型与并联型两种可行性方案，每种方案包含A/B两种结构型式，较好地引入双谐振模态效应和双稳态效应，前者以多个振动模态的固有频率来匹配非定常流涡街脱落频率的多个特定峰值，后者利用互斥磁铁对产生的磁斥力引入非线性力因素进行宽频。在两者的共同作用下，可扩宽压电流体涡激振动俘能器的工作频带，提高对流速变化的适应能力，获得更高的能量转换效率。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：通过采用多频结构和磁力耦合的方式，来优化扩宽压电流体涡激振动俘能器的工作频带，提高对流速变化的适应能力，获得更高的能量转换效率，以解决涡激振动俘能器存在非定常流条件下工作频带较窄，流速变化适应能力差以及能量转换效率低等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种多频结构耦合磁力的压电流体涡激振动俘能器，包括俘能器主体、管道、阻尼体、蜂窝铝芯和固定结构；蜂窝铝芯固定于管道的最前端；阻尼体竖直固定于管道的中端；俘能器主体通过固定结构竖直固定于管道的后端。其中，针对俘能器主体结构提出了串联型与并联型两种可行性方案，每种方案包含A/B两种结构型式，所述内容中将单独列举说明串联型A结构的压电流体涡激振动俘能器主体。
[0007]所述的俘能器主体包括振动板、压电片
①
、压电片
②
、压电片
③
、连接板、质量块、互斥磁铁对和T型连接件；压电片
①
和压电片
③
通过螺钉螺母分别同向平行固接于振动板的两端；压电片
①
和压电片
③
的另一侧通过螺钉螺母固接于连接板；压电片
②
通过螺钉螺
母同向平行于压电片
①
和压电片
③
固接于连接板的中端；压电片
①
，压电片
②
，压电片
③
呈现串联的接法；同时连接板上下两端压电片
①
和压电片
③
的固接处，可进行调整以安置质量块；质量块通过螺钉螺母装在连接板的两侧； T型连接件通过螺钉螺母分别固接于振动板和压电片
②
的相对侧，互斥磁铁对分别置于相对的T型连接件上。
[0008]所述的固定结构包括支撑轴、底座、金属板；支撑轴分为上下两端，与底座之间采用内外牙螺钉进行固接；金属板通过螺钉螺母固接于底座上方；金属板与底座间可插入俘能器主体的振动板的一侧，其间预紧力可通过螺钉螺母进行调节。
[0009]本专利技术的优点是：采用多频结构和磁力耦合的方式，设计串联型与并联型两种可行性方案，每种方案包含A/B两种结构型式，较好地引入双谐振模态效应和双稳态效应，前者以多个振动模态的固有频率来匹配非定常流涡街脱落频率的多个特定峰值，后者利用互斥磁铁对产生的磁斥力引入非线性力因素进行宽频。在两者的共同作用下，可扩宽压电流体涡激振动俘能器的工作频带，提高对流速变化的适应能力，获得更高的能量转换效率。
附图说明
[0010]此处附图说明用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0011]图1是本专利技术整体结构示意图。
[0012]图2是本专利技术整体结构中的俘能器主体串联型A结构示意图。
[0013]图3是本专利技术整体结构中的俘能器主体串联型B结构示意图。
[0014]图4是本专利技术整体结构中的俘能器主体并联型A结构示意图。
[0015]图5是本专利技术整体结构中的俘能器主体并联型B结构示意图。
[0016]图6是本专利技术整体结构中的T形连接块示意图。
[0017]图7是本专利技术整体结构中的固定结构示意图。
[0018]图8是本专利技术的一个工作周期的运动过程示意图。
[0019]图中：1. 俘能器主体；
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2. 管道；
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3. 阻尼体；4. 蜂窝铝芯；
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5. 固定结构；1
‑
1. 振动板；
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2. 压电片
①
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
3. 压电片
②
；1
‑
4. 压电片
③
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
5. 连接板；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
6. 质量块；1
‑
7. 互斥磁铁对；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
8. T形连接块；5
‑
1. 支撑轴；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
2. 底座；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
3. 金属板。
具体实施方式
[0020]下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。
[0021]参见图1至图6所示，一种多频结构耦合磁力的压电流体涡激振动式俘能器，主要包括俘能器主体（1）、管道（2）、阻尼体（3）、蜂窝铝芯（4）和固定结构（5）；蜂窝铝芯（4）固定于管道（2）的前端；阻尼体（3）竖直固定于管道（2）的中端；俘能器主体（1）通过固定结构（5）竖直固定于管道（2）的后端。其中，针对俘能器主体结构提出了串联型与并联型两种可行性方案，每种方案包含A/B两种结构型式，本文中将单独列举说明串联型A结构的压电流体涡
激振动俘能器主体（1）。
[0022]所述的俘能器主体（1）包括振动板（1
‑
1）、压电片
①
（1
‑
2）、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多频结构耦合磁力的压电流体涡激振动俘能器，其特征在于：包括俘能器主体、管道、阻尼体、蜂窝铝芯和固定结构；蜂窝铝芯固定于管道的最前端；阻尼体竖直固定于管道的中端；俘能器主体通过固定结构竖直固定于管道的后端；在流体的作用下，该俘能器采用多频结构和互斥磁力的耦合方式，可扩宽压电流体涡激振动俘能器的工作频带，提高对流速变化的适应能力，获得更高的能量转...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡意立，施嘉诚，温建明，马继杰，李建平，万嫩，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：
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