[发明专利]一种增大耦合作用的垂直串接排布式压电俘能器

说明书

一种增大耦合作用的垂直串接排布式压电俘能器，属于水流和空气流致振动俘能技术领域，本发明为了解决传统的平行串接布置方式在振子振动时会因相位变化而相互干扰、传统压电片振动幅度小、俘能效率低的问题。水平压电悬臂梁的一端通过水平夹具组与固支底座的顶端相连接，水平压电悬臂梁的另一端与水平扰流柱相连接，垂直压电悬臂梁的一端通过垂直夹具组与水平扰流柱相连接，垂直压电悬臂梁的另一端与垂直扰流柱相连接。本发明的一种增大耦合作用的垂直串接排布式压电俘能器的压电俘能器振子呈垂直串接排布，振子间的运动状态互不干扰，有助于提高俘能效率，具有激励方式简单、俘能效率高、结构新颖、设计灵活、可系列化生产的优点。

技术领域

本发明涉及一种压电俘能器，具体涉及一种增大耦合作用的垂直串接排布式压电俘能器，属于水流和空气流致振动俘能技术领域。

背景技术

流致振动俘能就是利用水流或空气流流过非流线型物体时，交替脱落的涡旋产生的涡激力激励俘能振子振动，从而产生电能的一项技术。

现有技术中的流致振动俘能多为压电片平行串接排布的双俘能器或十字架型俘能器，因排布形式有局限性，故导致俘能效率低下。压电片平行串接排布的双俘能器如文献“R.Song,X.Shan,F.Lv,J.Li,T.Xie.A Novel Piezoelectric Energy Harvester Usingthe Macro Fiber Composite Cantilever with a Bicylinder in Water[J].AppliedSciences.2015,5(4):1942-1954”中提出的俘能器结构虽然能实现较好的俘能效果，但两个串行且同方向振动的压电片在振动时会因相位变化而相互干扰，当两个压电片振动相位相反时，串接压电片之间的内力会降低压电片的振幅，无法达到最好的俘能效果。由于压电悬臂梁只能沿垂直于悬臂梁平面的方向弯曲，故本文提出的垂直串接式压电俘能器的前后压电振子的振动互不干扰，分别做上下和左右振动。

发明内容

本发明的目的是提供一种增大耦合作用的垂直串接排布式压电俘能器，以解决传统的平行串接布置方式在振子振动时会因相位变化而相互干扰、传统压电片振动幅度小、俘能效率低的问题。

一种增大耦合作用的垂直串接排布式压电俘能器包括固支底座、水平压电悬臂梁、水平扰流柱、垂直压电悬臂梁和垂直扰流柱；

水平压电悬臂梁的一端通过水平夹具组与固支底座的顶端相连接，水平压电悬臂梁的另一端与水平扰流柱相连接，垂直压电悬臂梁的一端通过垂直夹具组与水平扰流柱相连接，垂直压电悬臂梁的另一端与垂直扰流柱相连接。

优选的：固支底座包括平板和立柱，立柱固定安装在平板上。

优选的：水平扰流柱包括第一水平瓣和第二水平瓣，第一水平瓣和第二水平瓣的内壁中心处均开有夹具卡槽和水平安装槽，且夹具卡槽和水平安装槽相对设置，第一水平瓣和第二水平瓣通过螺栓螺母相连接。

优选的：水平夹具组的一端设有水平卡块，水平夹具组的另一端设有水平夹板，水平卡块和水平夹板上分别开有通孔和水平沉头孔，水平卡块与立柱的顶端采用螺栓螺母连接，水平夹板通过螺栓螺母与水平压电悬臂梁相连接。

优选的：水平压电悬臂梁包括水平弹性基体和水平压电片，水平压电片贴附在水平弹性基体上，水平弹性基体的一端通过螺栓螺母与水平夹板相连接，水平弹性基体的另一端夹在水平安装槽内。

优选的：垂直扰流柱包括第一垂直瓣和第二垂直瓣，第一垂直瓣和第二垂直瓣的内壁中心处均开有垂直安装槽，第一垂直瓣和第二垂直瓣通过螺栓螺母相连接。

优选的：垂直夹具组的一端设有垂直卡块，垂直夹具组的另一端设有垂直夹板，垂直夹板上开有垂直沉头孔，垂直卡块装夹在夹具卡槽内，垂直夹板通过螺栓螺母与垂直压电悬臂梁相连接。