一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器及方法技术

本发明专利技术涉及能量收集技术领域，具体涉及一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器及方法；包括质量块、Z型结构梁和压电片；所述Z型结构梁由一体成型的弯折结构组成，包括下端梁、中间梁以及上端梁，所述中间梁表面设有压电片，所述上端梁与质量块相连，其中上端梁为变截面积梁，其截面积沿第一方向依次增大；所述第一方向是上端梁与中间梁相连一端至上端梁与质量块相连一端的方向。本发明专利技术的Z型结构梁由下端梁、中间梁及上端梁经弧形弯折结构一体化构成，其中上端梁采用截面积梯度递增，能显著提升对环境振动频率波动的适应性；弯折结构能将应力集中，使得压电片受力更加均匀并且压电片能产生沿长度方向伸缩振型，能进一步提高功率输出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能量收集，具体涉及一种基于梯形变刚度z型结构的能量收集器及方法。

技术介绍

1、在日常生活中，有很多系统或装置会产生不同频率的振动，这些振动是具有能量的，并且具有较高的能量密度，因而，通过将振动动能收集后转化为电能的能量收集技术具有广泛的能量来源和应用范围。

2、近年来，随着物联网(iot)与无线传感网络(wsn)的快速发展，小型化低功耗设备的能源供给成为业界关注焦点；传统化学电池作为主流供能方式存在显著局限：维护成本高、体积大限制设备集成、废旧电池污染环境，且在特殊环境中性能受限，难以满足智能设备的可持续供电需求。

3、在智能电网等复杂环境中，无线传感器网络需覆盖大量监测点，但传统供电方式因维护成本高、灵活性差而难以适用，而能量收集技术可以为设备提供可持续解决方案，尤其在智能电网中，变压器振动能与输电线路杂散磁场能因分布广、稳定性高而极具潜力。

4、变压器振动能主要来自铁芯磁致伸缩与绕组电动力，具有频率集中、幅值稳定的特点，压电式能量收集器是能量收集技术中的一种类型，其中悬臂梁结构因简单灵敏、易于集成，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器，其特征在于，包括质量块、Z型结构梁和压电片；

2.根据权利要求1所述一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片包括第一电极层和第二电极层，其中第一电极层接正极，第二电极层接地。

3.根据权利要求2所述一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片通过导电环氧树脂粘贴在中间梁的表面。

4.根据权利要求3所述一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片为沿长度方向伸缩振型。

5.根据权利要求1所述一种基于梯形变刚度Z型结构的能量收集器，其特征在于，...

【技术特征摘要】

1.一种基于梯形变刚度z型结构的能量收集器，其特征在于，包括质量块、z型结构梁和压电片；

2.根据权利要求1所述一种基于梯形变刚度z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片包括第一电极层和第二电极层，其中第一电极层接正极，第二电极层接地。

3.根据权利要求2所述一种基于梯形变刚度z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片通过导电环氧树脂粘贴在中间梁的表面。

4.根据权利要求3所述一种基于梯形变刚度z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片为沿长度方向伸缩振型。

5.根据权利要求1所述一种基于梯形变刚度z型结构的能量收集器，其特征在于，所述压电片包括但不限于锆钛酸铅、钪酸铋-钛酸铅、钛酸钡、铌酸钾钠、铌镁酸铅-钛酸铅压电单晶、铌锌酸铅-钛酸铅压电单晶以及压电纤维复合材料。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿轩，高翔宇，李飞，高思琦，周济世，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：