[实用新型]一种交联网圆弧型压电式能量收集器

说明书

本实用新型揭示一种交联网圆弧型压电式能量收集器，该压电式能量收集器包括第一主悬臂梁极板固定端和第二主悬臂梁极板固定端，第一主悬臂梁极板固定端和第二主悬臂梁极板固定端之间平行设置有至少三组悬臂梁。每组所述悬臂梁的一端均与第一主悬臂梁极板固定端连接，每组所述悬臂梁的另一端均与第二主悬臂梁极板固定端连接。每组所述悬臂梁之间关于中轴线对称，每组所述悬臂梁均由三对悬臂梁对组成。该交联网圆弧型压电能量收集器的悬臂梁对除了在横向上进行对称连接以外，在纵向上也进行级联，该设置进一步降低了可收集能量的一阶谐振频率，更加扩宽了有效工作频带带宽，同时依据仿真结果发现，可收集能量的多阶带宽大幅度缩短。

技术领域

本实用新型涉及一种交联网圆弧型压电式能量收集器，属于能量收集技术领域。

背景技术

压电能量收集器基于压电材料的压电效应，在环境振动的激励下，器件中的压电层产生应变，在表面产生极化电荷，从而将环境振动的机械能转换成所需要的电能。目前常用的压电式能量收集器通常为直型结构，在该结构下虽然可以起到能量收集的作用，但是实验表明可收集的能量频率范围较小，输出电势较低。除此之外，直型结构的压电能量收集器还有稳定性低、空间利用率少等一系列缺陷。

传统的单圆弧压电式能量收集器通过将悬臂梁设计为一定弧形，在特定的弧度下输出高电势，不仅可以吸收顶面的振动能量，还可以吸收侧面方向的振动能量。传统的高性能圆弧型压电能量收集器，虽然在一定弧度下可以将载荷转化为电能输出，但是在一定的外加载荷下，它的输出电势明显较小，能量和空间利用率较低，且结构不对称容易引起稳定性问题。

交联型圆弧压电能量收集器将多对悬臂梁对称连接，较传统的压电能量收集装置具有输出电势高，空间利用率高，稳定性好等特点，但是，多对悬臂梁的对称连接仅局限于横向上，因此能量收集范围和电势的提高有限。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种交联网圆弧型压电式能量收集器。

本实用新型的目的将通过以下技术方案得以实现：一种交联网圆弧型压电式能量收集器，包括第一主悬臂梁极板固定端和第二主悬臂梁极板固定端，所述第一主悬臂梁极板固定端和第二主悬臂梁极板固定端之间平行设置有至少三组悬臂梁。

优选地，每组所述悬臂梁的一端均与第一主悬臂梁极板固定端连接，每组所述悬臂梁的另一端均与第二主悬臂梁极板固定端连接。

优选地，每组所述悬臂梁之间关于中轴线对称，每组所述悬臂梁均由三对悬臂梁对组成。

优选地，所述第一主悬臂梁极板固定端和第二主悬臂梁极板固定端之间平行设置有三组悬臂梁，第一组悬臂梁由三对悬臂梁对组成，第二组悬臂梁由三对悬臂梁对组成，第三组悬臂梁由三对悬臂梁对组成。

优选地，所述第一组悬臂梁由三对悬臂梁对组成，第一对悬臂梁、第二对悬臂梁和第三对悬臂梁均由对称的圆弧型薄片组成。

优选地，所述第一对悬臂梁由对称的第一对圆弧型薄片组成，所述第一对圆弧型薄片的左端为固定端，右端由第一正方形薄片连接而成；第二对悬臂梁由对称的第二对圆弧型薄片组成，所述第二对圆弧型薄片的右端由第二正方形薄片连接，左端通过第一正方形薄片连接至第一对圆弧型薄片的右端；第三对悬臂梁由对称的第三对圆弧型薄片组成，所述第三对圆弧型薄片的左端通过第二正方形薄片连接至第二对圆弧型薄片的右端。

优选地，所述第一对圆弧型薄片、第二对圆弧型薄片和第三对圆弧型薄片上分别附着有第一压电层、第二压电层和第三压电层，所述第一正方形薄片和第二正方形薄片上附着有第一质量块和第二质量块。

优选地，所述悬臂梁采用磷青铜材料制成。

优选地，所述第一对圆弧型薄片、第二对圆弧型薄片和第三对圆弧型薄片内径为20mm、外径为30mm，厚度为0.5mm，圆弧度为90度。