[发明专利]一种磁力耦合压电电磁复合俘能器及其俘能方法

摘要

本发明公开了一种磁力耦合压电电磁复合俘能器及其俘能方法。传统悬臂梁结构的压电俘能器无法承受高载荷；铙钹形结构可承受高载，但低频环境下发电效率低。本发明在低频外界压力驱动时，悬浮磁铁垫片产生形变，带动平动磁铁往下运动；转动磁铁受平动磁铁的磁力作用形成周向分布的势能多稳态；扰动磁铁调节周向势能函数势阱分布和势垒高度，当外界压力超过克服势垒高度所需压力值时，转动磁铁在外界压力作用下高频转动，此为一次升频；压电悬臂梁在转子轴带动下与拨齿碰撞后高频振动，实现二次升频转换，利用压电效应发电；通过两次升频后，压电悬臂梁与拨齿的碰撞力增强，碰撞间隔时间缩短，收集更多摆动能，提高输出功率，拓宽有效俘能频带。

主权项

一种磁力耦合压电电磁复合俘能器，包括平动磁铁、悬浮磁铁垫片、定子、拨齿、转动磁铁、压电悬臂梁、深沟球轴承、转子、感应线圈和扰动磁铁，其特征在于：所述的定子包括一体成型的定盘和定子外壳，定盘设置在定子外壳内；悬浮磁铁垫片设有一体成型且沿周向均布的多片凸片；所述的凸片焊接在定子外壳上；悬浮磁铁垫片上固定有沿周向均布的n片平动磁铁，n≥4；所述的转子包括一体成型的转子轴和转盘；转子轴通过轴承支承在定盘上；转盘上固定有沿周向均布的n片转动磁铁；沿周向方向，每片转动磁铁与一片平动磁铁位置对应；转动磁铁与平动磁铁的磁极沿径向布置，且极性相同的磁极朝向一致；所述的转动磁铁和平动磁铁均呈扇环形，且同一横截面上，转动磁铁和平动磁铁的圆心均与转子轴的圆心重合；转子轴上固定有沿周向均布的n根压电悬臂梁；定子外壳内壁固定有沿周向均布的n个拨齿；拨齿相对转子轴的轴向位置与压电悬臂梁相对转子轴的轴向位置对应；转子轴径向方向上，拨齿与转子轴轴心的距离小于压电悬臂梁外端端面与转子轴轴心的距离；定盘上固定有沿周向均布的多个感应线圈；两块扰动磁铁均固定在定子外壳上；所述的扰动磁铁为半圆柱形，且弧面朝向转子轴设置；扰动磁铁的弧面磁极与转动磁铁或平动磁铁的相对端磁极相同。