[发明专利]一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置

权利要求书

1.一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置，包括固定基座（1）、轴承（2）、扇形转动质量块（3）和至少一个压电-电磁耦合的悬臂梁（4），其特征在于至少一个压电-电磁耦合的悬臂梁（4）沿周向安装在固定基座（1）的中心轴上，所述的压电-电磁耦合的悬臂梁（4）包括悬臂梁（5）、梁上永磁体（6）、线圈（7）、压电片（8），所述的悬臂梁（5）的表面设置压电片（8）采集能量，所述的梁上永磁体（6）放置在悬臂梁（5）的自由端，所述的线圈（7）设置在梁上永磁体（6）的轴向下方的固定基座（1）上采集能量，所述的轴承（2）的内圈固定在固定基座（1）的中心轴上，轴承（2）的外圈上设置一个扇形转动质量块（3），可以绕固定基座（1）的中心轴甩动，所述的扇形转动质量块（3）包括轻质材料支架（9）、配重质量块（10）和至少一个致动永磁体（11），所述的致动永磁体（11）距离固定基座（1）的轴心位置与悬臂梁（5）的梁上永磁体（6）对应，该装置可以将外界的低频振动转化为压电-电磁耦合的悬臂梁（4）的上变频共振来采集能量。

2.根据权利要求1所述的一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置，其特征在于扇形转动质量块（3）会随着外部低频运动在360°范围内甩动，扇形转动质量块（3）上的致动永磁体（11）在靠近悬臂梁（5）自由端的梁上永磁体（6）时将对其产生磁场作用力，该非线性的冲击作用力，会引起悬臂梁（5）在其固有频率下的衰减振动，实现将低频的环境振动转换到悬臂梁（5）工作频带的上变频振动，悬臂梁（5）的振动能量通过线圈（7）、和压电片（8）转换成电能输出，实现低频运动非线性冲击振动能量采集。

3.根据权利要求1所述的一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置，其特征在于所述的扇形转动质量块（3）是由轻质材料制成的轻质材料支架（9），为了增加扇形转动质量块（3）的转动惯量，在边缘处设置了配重质量块（10），配重质量块（10）可以是铁块或者铜块。

4.根据权利要求1所述的一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置，其特征在于所述的固定基座（1）中心轴上可以安装一组或者多组压电-电磁耦合的悬臂梁（4），每个压电-电磁耦合的悬臂梁（4）间隔一定角度安装。

5.根据权利要求1所述的一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置，其特征在于扇形转动质量块（3）上的所有致动永磁体（11）的磁极方向一致。

6.根据权利要求1所述的一种压电-电磁耦合的上变频多方向振动俘能装置，其特征在于所述的梁上永磁体（6）和致动永磁体（11）可以是铁氧体磁铁或稀土永磁体。