[实用新型]一种斜对角梁式三向宽频压电振动俘能装置

说明书

本实用新型公开了一种斜对角梁式三向宽频压电振动俘能装置，包括基座和俘能机构，俘能机构设置于基座的顶部，基座顶部的中间位置开设有安装孔，俘能机构包括横板、竖板、压电梁、质量块、第一磁块和第二磁块，横板固定连接于基座的顶部，竖板固定连接于横板一段的顶部，横板顶部的另一端活动连接有垫块，第一磁块固定连接于竖板一侧的顶部。本实用新型通过横板、垫块、螺栓、竖板、质量块、压电片、第一磁块、压电梁和第二磁块的配合，实现了装置双稳态特性，拓宽了采集频带，实现了不同频率的振动下均有较大而平稳的输出功率，实现了对环境中三向振动能量的收集，可以对X、Y、Z轴三个方向上的振动都能实现能量收集，从而极大的提升了能量收集效率。

技术领域

本实用新型涉及压电俘能技术领域，具体涉及一种斜对角梁式三向宽频压电振动俘能装置。

背景技术

近年来，随着全球气候变暖的加剧和石油、煤炭、天然气等不可再生资源的紧缺，寻求可再生、可持续的绿色能源成为人类文明可持续发展的重要挑战；利用压电材料的正压电效应，从环境中俘获能量的装置称之为压电俘能器，与静电式、电磁式将振动机械能转化为电能相比，压电俘能器具有俘能效率高、能量密度大、工作可靠、适应性强、无污染、成本低等突出优点，从环境振动或噪声中提取能量的性能最好，成为从环境机械能获取电能的一种行之有效的好方法，受到了广泛的重视。

压电俘能的研究已逐步出现在研究生、本科生以及一些企业的教学与生产研究中，现有的俘能装置和俘能结构存在一些不足，现有的振动俘能装置结构复杂，而且在进行振动俘能时，现有的俘能装置多是针单向振动的能量进行俘能，但是现实情况中，会存在许多的三向振动环境，导致现有的振动俘能器不能高效采集环境中的振动能量，同时现有的振动俘能装置仍然是单稳态状态，导致装置的采集频带较窄，造成从固有频率复杂多变的实际环境中俘能效率较低，所以现需要一种振动俘能装置来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种斜对角梁式三向宽频压电振动俘能装置，其具备良好的振动敏感性，通过磁斥力和质量块重力相互耦合作用，使装置具有良好的两自由度双稳态收集性能，从而产生了较宽的能量采集频带，能够实现对环境中三向振动能量的高效收集，同时由于斜对角结构的不稳定性，增加了装置对低幅响应的能力，加大了对微振能量的利用，同时该装置结构简单，便于生产，解决了现有的振动俘能器结构在单稳态方面，能量收集频带较窄，同时现有振动俘能装置不能实现对三向振动进行能量收集的的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种斜对角梁式三向宽频压电振动俘能装置，包括基座和俘能机构，所述俘能机构设置于基座的顶部，所述基座顶部的中间位置开设有安装孔；

所述俘能机构包括横板、竖板、压电梁、质量块、第一磁块和第二磁块，所述横板固定连接于基座的顶部，所述竖板固定连接于横板一段的顶部，所述横板顶部的另一端活动连接有垫块，所述第一磁块固定连接于竖板一侧的顶部，所述压电梁包括底梁、中梁和顶梁，所述第二磁块固定连接于顶梁的一侧，所述中梁中间位置的顶部和底部固定粘贴有质量块，所述中梁一侧的顶部和底部均通过导电胶粘贴有压电片，所述底梁的顶部通过螺纹孔活动连接有螺栓，所述螺栓的一端依次贯穿底梁、垫块和横板且表面套设有螺母。

优选的，所述基座采用十字形结构，所述基座顶部、横板的顶部和竖板的一侧均开设有用于减轻质量和对准安装的通孔。

优选的，所述俘能机构设置有四组，且两两之间呈90度夹角固定于基座的顶部，所述竖板和横板相互垂直，四组竖板两两相互接触。

优选的，所述压电梁通过一块85x20x0.3mm的铜片弯曲制成，顶梁尺寸为：15x20x0.3mm，中梁尺寸为：55x20x0.3mm，底梁尺寸为：15x20x0.3mm，所述顶梁与中梁、底梁与中梁之间均呈135度的夹角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：