准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于隔振及俘能一体化技术领域，尤其涉及准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置。准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置包括正刚度结构、负刚度结构及俘能结构。正刚度结构包括压板以及用于沿第一方向对压板进行隔振的第一隔振组件。负刚度结构包括侧板以及用于沿第二方向对压板进行隔振的第二隔振组件。俘能结构用于将机械能转化成电能。本发明专利技术由于其准零刚度特性，结构具有超低的隔振频率、较宽的隔振频带，且基于目标能量转移机理，结合俘能结构的非线性单稳态的优势，该装置在隔振频带中具有宽频带能量俘获功能，可实现同步低频率、宽频带隔振与俘能一体化，能适应谐波、冲击和脉冲形式的不同激励。不同激励。不同激励。

【技术实现步骤摘要】
准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置


[0001]本专利技术属于隔振及俘能一体化
，尤其涉及准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置。

技术介绍

[0002]近年来，低功率无线传感器与电子产品在物联网、体域网、车联网等领域的快速发展促使人们主动应对其频繁充电和更换化学电池的挑战。研究人员探索出从机械运作、人类运动及自然环境振动中获取振动能量的方式以解决电池寿命有限、维护成本高和污染环境等问题。
[0003]振动能量俘获研究较早且广泛，为了提高振动俘能效率，则需要增强振动激励幅值。然而过高的振动幅值(尤其共振情况下)可能造成结构破坏，产生大量振动噪声，对工业、交通等应用场合(如工厂机床加工、高铁汽车座椅)等造成不利影响。因此，可从隔振与俘能一体化的角度突破传统振动能量俘获的挑战。由于环境中的振动处于较宽的低频范围(0～100Hz)且具有较强时变性，实现低频激励下的宽频带隔振与俘能一体化具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置，旨在解决低频激励下的宽频带隔振与俘能一体化难题。
[0005]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
[0006]第一方面，提供一种准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置，其包括：
[0007]正刚度结构，包括用于承受振动激励的压板以及用于沿第一方向对所述压板进行隔振的第一隔振组件，所述隔振组件的一端连接所述压板，所述第一隔振组件的另一端固定设置；
[0008]负刚度结构，与所述正刚度结构并联，且包括侧板以及用于沿第二方向对所述压板进行隔振的第二隔振组件，所述侧板连接所述压板并与所述第一隔振组件的一端滑动抵接，所述第二隔振组件的另一端固定设置，所述第一方向与所述第二方向正交设置；以及
[0009]俘能结构，连接所述压板并随所述压板一并振动，以将机械能转化成电能。
[0010]在一些实施例中，所述第一隔振组件包括具有弹性恢复力的第一弹性件，所述第一弹性件的一端连接所述压板，所述第一弹性件的另一端相对所述压板固定设置。
[0011]在一些实施例中，所述第一隔振组件还包括一端连接所述压板的导柱、相对所述压板固定设置的导套以及螺纹连接所述导套的限位调节螺母，所述导柱的另一端滑动插设于所述导套，所述第一弹性件的固定端连接所述限位调节螺母。
[0012]在一些实施例中，准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置还包括凸设于所述侧板上的导向部和转动连接所述第二隔振组件的导向轮，所述导向部开设有导
向凸弧面，所述导向轮的轮面滑动抵接所述导向凸弧面。
[0013]在一些实施例中，所述第二隔振组件包括具有弹性恢复力的第二弹性件以及连接所述弹性件一端的转接座，所述第二弹性件的另一端固定设置，所述导向轮转动连接所述转接座。
[0014]在一些实施例中，所述第二隔振组件还包括定位柱，所述准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置还包括相对所述压板固定设置的定位板，所述定位柱的一端连接所述定位板，且所述第二弹性件为管簧并外套于所述定位柱。
[0015]在一些实施例中，所述第二隔振组件成对设置，位于同一对的两所述第二隔振组件分别位于所述定位板的两侧板面。
[0016]在一些实施例中，所述俘能结构包括用于将机械能转化成电能的压电梁、连接所述压板的第一磁体以及相对所述第一磁体间隔设置并与所述第一磁体相斥的第二磁体，所述压电梁的一端连接所述压板，所述压电梁的另一端相对所述压板悬空设置并连接有所述第二磁体。
[0017]在一些实施例中，所述压电梁包括基底层以及设置于所述基底层并用于将机械能转化成电能的压电形变层，所述第二磁体连接所述基底层。在一些实施例中，所述俘能结构间隔布置多个。
[0018]本申请的有益效果在于：准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置包括正刚度结构、负刚度结构与俘能结构。正刚度结构包括接受振动激励的压板和用于对压板沿竖直方向进行隔振的第一隔振组件，负刚度结构包括连接压板的侧板和用于对压板沿水平方向进行隔振的第二隔振组件，俘能结构连接压板并将振动激励的机械能转化成电能，最终实现振动的隔离和能量的收集，且正刚度结构和负刚度结构的并联，使准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置成为准零刚度的隔振装置。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1是本申请实施例提供的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置的立体结构示意图；
[0021]图2是图1的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置的剖视示意图
[0022]图3是图1的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置的爆炸示意图；
[0023]图4是本申请另一实施例提供的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置的多个俘能结构的布置示意图；
[0024]图5是本申请再一实施例提供的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置的多个俘能结构的布置示意图。
[0025]其中，图中各附图标记：
[0026]100、准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置；200、正刚度结构；201、压板；202、第一隔振组件；2021、第一弹性件；2022、导柱；2023、导套；2024、限位调节螺母；203、底板；204、定位板；300、负刚度结构；301、侧板；302、第二隔振件；3011、导向部；3012、导向轮；3013、导向凸弧面；3021、第二弹性件；3022、定位柱；3023、转接座；400、俘能结构；41、第一磁体；42、第二磁体；43、压电梁；431、压电形变层；432、基底层；3014、限位槽；44、支撑板；
具体实施方式
[0027]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本申请。
[0028]需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置，其特征在于，包括：正刚度结构，包括用于承受振动激励的压板以及用于沿第一方向对所述压板进行隔振的第一隔振组件，所述隔振组件的一端连接所述压板，所述第一隔振组件的另一端固定设置；负刚度结构，与所述正刚度结构并联，且包括侧板以及用于沿第二方向对所述压板进行隔振的第二隔振组件，所述侧板连接所述压板并与所述第一隔振组件的一端滑动抵接，所述第二隔振组件的另一端固定设置，所述第一方向与所述第二方向正交设置；以及俘能结构，连接所述压板并随所述压板一并振动，以将机械能转化成电能。2.如权利要求1所述的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置，其特征在于：所述第一隔振组件包括具有弹性恢复力的第一弹性件，所述第一弹性件的一端连接所述压板，所述第一弹性件的另一端相对所述压板固定设置。3.如权利要求2所述的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置，其特征在于：所述第一隔振组件还包括一端连接所述压板的导柱、相对所述压板固定设置的导套以及螺纹连接所述导套的限位调节螺母，所述导柱的另一端滑动插设于所述导套，所述第一弹性件的固定端连接所述限位调节螺母。4.如权利要求1
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3任意一项所述的准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置，其特征在于：准零刚度与非线性单稳态耦合的隔振与俘能一体化装置还包括凸设于所述侧板上的导向部和转动连接所述第二隔振组件的导向轮，所述导向部开设有导向凸弧面，所述导向轮的轮面滑动抵接所述导向凸弧面。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩贤，方仕童，赖志慧，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：