一种磁耦合式双模态压电能量收集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁耦合式双模态压电能量收集装置，该装置由基座、压电悬臂梁、质量块和永磁铁组成。每个压电悬臂梁包含两个压电片，并采用串联的方式连接外部负载；质量块固定于两个压电悬臂梁的末端，使其呈现L型结构；一个永磁铁固定于水平压电悬臂梁的自由端，另两个永磁铁固定于基座，并且磁铁之间采用磁排斥的布局方式。本发明专利技术设计的结构能够有效降低各模态的固有频率，双模态特性使得装置在低频环境下呈现出两个电压峰值，提高了宽频带下的输出电压。此外，本发明专利技术利用磁铁间的相互作用，使得装置表现出非线性动态特性，从而进一步扩宽了装置的运行频带，提高了能量收集效率，扩展了压电能量收集装置的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压电能量收集，具体涉及一种磁耦合式非线性双模态压电能量收集装置。

技术介绍

1、随着物联网设备、可穿戴设备以及无线传感器网络的广泛应用，低功耗、长续航的自供电技术成为了研究热点。压电能量收集技术凭借其结构简单、易于集成和可从环境振动中持续获取能量的优势，得到了广泛的关注和应用。然而，传统的压电能量收集器仍然存在一定的局限性，包括固有频率较高、运行带宽过窄等。当系统的固有频率和环境的振动频率相匹配时，能量收集效率较高。然而，环境中的振动往往是低频和多变的，具有一定的随机性。因此，传统的压电能量收集器难以适应宽带、低频的环境振动源。这种局限性使得传统装置的应用场景受到限制。

2、为了解决这些问题，研究者们尝试通过改变收集器的结构参数来拓宽其工作频率范围，并降低其固有频率，例如通过改变梁的尺寸、增加质量块等。然而，这些方法的效果有限，且在拓宽频率带宽的同时往往伴随能量收集效率的下降。因此，本专利技术设计了一种磁耦合式双模态压电能量收集装置，该装置能够有效降低各模态的固有频率，使得装置在低频环境下呈现出两个电压峰值，提高了装置的输出电压，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，包括：基座、压电悬臂梁、质量块和永磁铁；

2.如权利要求1所述的磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，所述竖直压电悬臂梁(3)包括第一压电片(301)、竖直弹性基体(302)和第二压电片(303)；所述竖直压电悬臂梁(3)的一端固定于所述矩形水平基板(1)，另一端连接所述质量块(5)。

3.如权利要求1所述的磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，所述水平压电悬臂梁(4)包括第三压电片(401)、水平弹性基体(402)和第四压电片(403)；所述水平压电悬臂梁(4)远离所述矩形竖直基板(2)的一端连接所...

【技术特征摘要】

1.一种磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，包括：基座、压电悬臂梁、质量块和永磁铁；

2.如权利要求1所述的磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，所述竖直压电悬臂梁(3)包括第一压电片(301)、竖直弹性基体(302)和第二压电片(303)；所述竖直压电悬臂梁(3)的一端固定于所述矩形水平基板(1)，另一端连接所述质量块(5)。

3.如权利要求1所述的磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，所述水平压电悬臂梁(4)包括第三压电片(401)、水平弹性基体(402)和第四压电片(403)；所述水平压电悬臂梁(4)远离所述矩形竖直基板(2)的一端连接所述质量块(5)。

4.如权利要求2所述的磁耦合式双模态压电能量收集装置，其特征在于，所述第一压电片(301)和所述第二压电片(303)之间采用串联连接方式；所述第三压电片(401)和所述第四压电片(403)之间采用串联连接方式。

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓霄，杨光，夏博，程霖峰，袁越，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：