[实用新型]一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器

权利要求书

1.一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，包括能量采集装置、调节控制装置和端部约束装置；所述能量采集装置由上梁(1)、外部磁铁(2)、内部磁铁(3)、悬臂梁(4)和压电材料(5)组成，所述悬臂梁(4)的上端对称固定有充当惯性质量的N个内部磁铁(3)，N≥1，所述悬臂梁(4)的侧面粘贴有压电材料(5)，所述上梁(1)的两端以所述悬臂梁(4)为轴对称固定有M个外部磁铁(2)，M≥2；

所述端部约束装置由下梁(8)和固定端(9)构成，所述悬臂梁(4)的下端与所述下梁(8)通过固定端(9)紧固连接，所述下梁(8)通过连接板与所述上梁(1)连接；

所述调节控制装置包括对称的曲面结构(6)、蜗轮结构(7)和蜗杆结构(10)，所述对称的曲面结构(6)与上述的蜗轮结构(7)啮合连接，蜗轮结构(7)铰接于下梁(8)，所述蜗杆结构(10)固定于下梁(8)的上表面。

2.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述悬臂梁(4)的形状为矩形梁、三角形梁或梯形梁其中的一种。

3.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述内部磁铁(3)和所述外部磁铁(2)为永磁铁或电磁铁材料制作的矩形结构。

4.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述压电材料(5)是占所述悬臂梁(4)纵向4/5长度的矩形压电陶瓷材料或压电薄膜材料，单侧或对称粘贴于所述悬臂梁(4)的侧面。

5.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述曲面结构(6)为关于悬臂梁(4)对称分布的结构，曲面结构(6)与悬臂梁(4)构成了一个非线性弹簧；曲面结构(6)中曲线的函数满足以下关系：其中L是曲面截面在x方向的长度，D是x＝L时曲面截面与未变形悬臂梁(4)之间的垂直距离，N为大于2的整数。

6.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述蜗轮结构(7)为关于悬臂梁(4)两侧分布的相互咬合接触的装置，可实现同时调节曲面结构(6)；蜗轮结构(7)两侧咬合接触齿轮的半径比可调，可实现初始对称的曲面结构(6)调节角度后为不对称结构。

7.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述曲面结构(6)上设有与所述蜗轮结构(7)啮合连接的圆形齿状结构；所述下梁(8)上设有与所述蜗轮结构(7)相互铰接的圆柱孔。

8.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述下梁(8)对称分布于所述悬臂梁(4)两侧，并通过所述固定端(9)两侧的螺栓孔(9-1)固接。

9.根据权利要求1所述一种悬臂梁式非线性压电振动能量采集器，其特征在于，所述蜗杆结构(10)并通过齿状结构与蜗轮结构(7)齿合连接。