[发明专利]双稳态非线性能量收集装置及其使用方法

说明书

本发明提出了双稳态非线性能量收集装置及其使用方法，其包括机架、导轨、磁性振荡块、竖向振荡块、竖向振荡机构、横向振荡机构和电流收集装置，其中，机架包括底座和支架；导轨固定设置在底座上，磁性振荡块沿着导轨长度方向做往返运动；电流收集装置包括线圈、第一导向座和第二导向座；第一导向座和第二导向座均固定设置在底座上，磁性振荡块滑动设置在线圈上；磁性振荡块具有磁性，磁性振荡块沿着导轨长度方向做往返运动的同时线圈切割磁感线，并且在线圈上产生电流；磁性振荡块采用双稳态，从静稳定平衡位置运动到不稳定平衡位置时受到的横向压力以非线性方式增加，对振动更灵敏。

技术领域

本发明涉及微电子机械技术领域，具体地说，涉及一种利用附加弹性边界耦合动力学增强的双稳态非线性能量收集装置及其使用方法。

背景技术

传统的能量采集装置是基于线性结构的，存在收集带宽过窄的问题。于是，基于“负刚度”效应，设计出了双稳态的能量采集装置(Duffing型振子结构)，双稳态能量采集装置也因其更大的收集带宽和效率而广泛应用。然而会存在跨阱阈值较高，不利于小激励下的能量采集的情况，并且在这种情况下，双稳态能量采集装置的性能会急剧下降。因此，如何降低双稳态能量采集装置的跨阱阈值，解决能量采集装置在小激励情况下的跨阱动态响应是亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出双稳态非线性能量收集装置及其使用方法，通过引入新的耦合动力学效应，降低阈值，提高双稳态能量采集装置在小激励下的性能，提升能量采集性能。

本发明的技术方案是这样实现的：双稳态非线性能量收集装置，其包括双稳态非线性能量收集装置，其包括机架、导轨、磁性振荡块、竖向振荡块、竖向振荡机构、横向振荡机构和电流收集装置，其中，机架包括底座和支架；导轨固定设置在底座上，磁性振荡块沿着导轨长度方向做往返运动；电流收集装置包括线圈、第一导向座和第二导向座；第一导向座和第二导向座均固定设置在底座上，磁性振荡块滑动设置在线圈上；磁性振荡块具有磁性，磁性振荡块沿着导轨长度方向做往返运动的同时线圈切割磁感线，并且在线圈上产生电流；所述竖向振荡块滑动设置在支架上；竖向振荡机构包括第一竖向振荡件和第二竖向振荡件；竖向振荡块一端与第一竖向振荡件铰接，竖向振荡块另一端与第二竖向振荡件铰接；第一竖向振荡件另一端与磁性振荡块铰接；第二竖向振荡件另一端设置在支架上；横向振荡机构包括两个，其中一个横向振荡机构设置在竖向振荡块的一侧，另一个横向振荡机构设置在竖向振荡块的另一侧；每个所述横向振荡机构包括移动架、移动块和横向伸缩件；移动架沿着第二竖向振荡件的长度方向滑动设置在支架上；移动块沿着导轨的长度方向滑动设置在移动架上；横向伸缩件一端与竖向振荡块铰接，另一端与移动块铰接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述支架包括两个竖向移动槽，竖向移动槽沿着第二竖向振荡件的长度方向设置，每个所述竖向移动槽均与一个移动架相配合。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述移动架包括导向块，导向块滑动设置在移动槽内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述移动架还包括横向导向槽，所述横向导向槽与导轨长度方向平行，移动块滑动设置在横向导向槽内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述横向伸缩件包括横向连接杆、第一横向套筒、第二横向套筒和横向弹簧，横向连接杆一端伸缩套接在第一横向套筒内，横向连接杆另一端伸缩套接在第二横向套筒内，横向弹簧一端套接在第一横向套筒外，横向弹簧另一端套接在第二横向套筒外。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述第一横向套筒远离横向连接杆的一端与竖向振荡块铰接，第二横向套筒远离横向连接杆的一端与移动块铰接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述竖向振荡机构还包括第二导轨，第二导轨沿着第二竖向振荡件的长度方向设置，竖向振荡块滑动设置在第二导轨上。