[实用新型]一种互补型六级圆弧型压电式能量收集器

说明书

本实用新型揭示一种互补型六级圆弧型压电式能量收集器，该压电式能量收集器包括相互对称的第一组悬臂梁和第二组悬臂梁，第一组悬臂梁与第二组悬臂梁之间通过固定质量块连接。第一组悬臂梁包括依次套设的第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁，第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁的左端均与可调质量块连接，所述第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁的右端均与固定质量块连接。该互补型六级圆弧型压电能量收集器由六片压电层对称级联组成，较传统的压电式能量收集器而言，当激励作用于质量块时，特定弧度的圆弧型压电能量收集器可以产生更高功率的能量，同时，该压电能量收集器还可以提高器件的空间利用率，提升集成度，增强稳定性，具有较高的研究价值。

技术领域

本实用新型涉及一种互补型六级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

压电能量收集器利用压电效应方式将周围环境中无法直接利用的机械能转换为可以直接利用的电能。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。双自由度圆弧压电式能量收集器通过外界振动施加于质量块顶面或侧面，悬梁振动形变，压电层产生电势，它虽然在一定程度上提升了收集能量的频率范围和输出能量的功率强度，但是考虑到现实操作情况，简单的圆弧型压电式能量收集器很难满足实际的能量收集需求。

高性能圆弧型压电能量收集器在一定的弧度下输出高电势，一阶频率大，多阶带宽长。双自由度圆弧型压电式能量收集器在一定的弧度下产生高电势一阶频率小，多阶带宽短，但两者均解决了能量吸收方向的单一性，可以吸收质量块顶面和侧面方向的振动能量。三阶智能圆弧型压电能量收集器，虽说保留了高性能圆弧形压电能量收集器和双自由度圆弧形压电能量收集器能够吸收顶面和侧面方向的振动能量的优点，同时在能量收集范围和输出电势方面有了一定的改善，但是在实现顶面和侧面均可进行能量吸收的同时，不能将圆弧型压电层对称级联，进一步提高能量收集器的工作频带宽度、输出电势、器件稳定性。

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，提出一种互补型六级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：一种互补型六级圆弧型压电式能量收集器，包括相互对称的第一组悬臂梁和第二组悬臂梁，所述第一组悬臂梁与第二组悬臂梁之间通过固定质量块连接。

优选地，所述第一组悬臂梁包括依次套设的第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁，所述第一悬臂梁的半径为R1，第二悬臂梁的半径为R2，第三悬臂梁的半径为R3，第一悬臂梁的半径R1小于第二悬臂梁的半径R2，第二悬臂梁的半径R2小于第三悬臂梁的半径R3。

优选地，所述第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁的左端均与可调质量块连接，所述第一悬臂梁、第二悬臂梁和第三悬臂梁的右端均与固定质量块连接。

优选地，所述第一悬臂梁为弧度为180度的第一圆弧型薄片，所述第一圆弧型薄片上附着设置有第一压电层，所述第一压电层为一圆弧型材料层，所述第二悬臂梁为弧度为180度的第二圆弧型薄片，所述第二圆弧型薄片上附着设置有第二压电层，所述第二压电层为一圆弧型材料层，所述第三悬臂梁为弧度为180度的第一圆弧型薄片，所述第三圆弧型薄片上附着设置有第三压电层，所述第三压电层为一圆弧型材料层，所述第一压电层、第二压电层和第三压电层的上方均活动设置有可调质量块。

优选地，所述第二组悬臂梁包括依次套设的第四悬臂梁、第五悬臂梁和第六悬臂梁，所述第四悬臂梁的半径为R4，第五悬臂梁的半径为R5，第六悬臂梁的半径为R6，第四悬臂梁的半径R4小于第五悬臂梁的半径R5，第五悬臂梁的半径R5小于第六悬臂梁的半径R6。

优选地，所述第四悬臂梁、第五悬臂梁和第六悬臂梁的左端均与固定质量块连接，所述第四悬臂梁、第五悬臂梁和第六悬臂梁的右端均与金属固定端连接。