[发明专利]一种适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置

权利要求书

1.一种适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，所述的装置结构如下：

扭簧（2）的一端固定于机架（1）上，扭簧（2）的另外一端固定在铰接臂（4）上；铰链（3）将铰接臂（4）铰接在机架（1）上；压电片台架（5）固定在铰接臂（4）未和扭簧（2）结合的一端；压电片（6）固定在压电片台架（5）上，在压电片（6）上远离压电片台架（5）的一端固定有质量块（7）；弹性结构（8）安装在机架（1）上远离扭簧（2）的一端，使碰撞发生在铰接臂（4）和弹性结构（8）之间；或者将弹性结构（8）安装在铰接臂（4）上远离扭簧（2）的一端，使碰撞发生在弹性结构（8）和机架（1）之间。

2.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，所述的低频振动指振动频率为不大于10Hz的振动。

3.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，所述的铰接臂（4）弹性系数至少是扭簧（2）和弹性结构（8）中刚度较大者的10倍以上，使铰接臂（4）在运动和碰撞过程中视为刚体。

4.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，所述的压电片（6）和所述的固定于压电片（6）上远离压电片台架（5）的一端的质量块（7）组装成压电片振子单元；为增加单位体积内压电片台架所能放置的压电片数量，将压电片振子单元层叠放置组成压电片振子阵列。

5.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，所述的压电片台架（5）采用圆环形，以减少应力；压电片台架（5）四周不同角度在不产生干涉的前提下布置多个压电片振子单元。

6.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，所述的弹性结构（8）采用金属弹簧或橡胶弹簧，弹性结构（8）的弹性系数应当满足当碰撞发生后，压电片台架（5）弹起的时间是压电片振子单元自振周期的0.5~1倍。

7.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，通过增减压电片（6）远离压电片台架（5）的一端的质量块（7），调节压电片振子单元的自振频率；对于压电片阵列，多个压电片共用一个大的质量块，以使它们具有相同的振动相位。

8.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，压电片（6）采用单层压电材料或具有双层压电材料的压电双晶。

9.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，压电片（6）的形状是矩形或等应力分布的等腰梯形。

10.根据权利要求1所述的适于低频振动能量收集的上变频振动能量收集装置，其特征在于，压电片（6）表面的电极全部覆盖整个压电材料或覆盖从固定端开始的2/3压电片面积，或者为梳齿结构使正负电极都位于压电片的同一表面。