[实用新型]具有低频及宽频带多模态阵列式能量收集装置

说明书

本实用新型公开了一种具有低频及宽频带多模态阵列式能量收集装置，包括基座和四个压电能量回收模块，所述压电能量回收模块设置有四个，每个压电能量回收模块的通过基座上的安装孔水平固定在基座上；所述压电能量回收模块包括第一L型压电悬臂梁、第二L型压电悬臂梁、质量块、压电材料和自适应调频模块，调频底座垂直于近基座端端面的两个侧面上均设置有中部插接口和端部插接口，中部插接口设置在调频底座侧面的中部，端部插接口设置在调频底座侧面远离近基座端的一侧，端部插接口用于插接第一L型压电悬臂梁，中部插接口用于插接第二L型压电悬臂梁；本实用新型具有低频振动收集能力、宽频带振动收集能力，且能量输出功率大，体积小。

技术领域

本实用新型涉及基于压电材料的振动能量回收领域，适用于给无线传感节点或低功耗电子设备功能，尤其涉及一种具有低频及宽频带多模态阵列式能量收集装置。

背景技术

随着无线传感技术和低功耗电子设备的发展，利用能量收集装置从环境中收集能量给无线传感节点或低功耗电子设备供电已经成为可能。目前，在已有的几类能量回收技术中，基于压电材料的振动能量回收技术具有结构简单、能量密度高、易于集成等优点，已得到广泛的研究和应用。压电能量收集关键技术主要有宽频带能量收集、低频振动收集能力、及高性能收集电路。

就宽频带能量收集技术目前主要可分为两类。第一类是设计自身谐振频率可调谐的结构，有力学和电学调节两种办法。第二类是宽带响应设计，使得能量收集装置可工作在一定宽度的频带上方法有：多模态法、引入限幅器、利用耦合振子、双稳态结构和增加阻尼等。低频振动收集能力主要有两种方案：一是通过增大质量或减小刚度来降低能量收集技术的谐振频率，使之与激励源频率相同；二是利用频率变频技术FUT将低频振动转换为高频振动再吸收利用。

然而现有的低频振动能量回收和宽带频率响应特性导致现有装置结构不够紧凑，占地比较大，同时能量输出比较低，因此，如何提高结构紧凑度和能量输出率是本领域十分重要的研究方向。

针对提高压电能量回收装置在低频振动能量回收和宽带频率响应特性两个方面的性能，并经过结构的合理布置使得装置更加简单紧凑，并且具有能量输出功率大等特点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有的压电能量回收装置结构不够紧凑且能量输出较低的问题，针对提高压电能量回收装置在低频振动能量回收和宽带频率响应特性两个方面的性能，提出了一种具有低频及宽频带多模态阵列式能量收集装置，能够通过结构的合理布置使得装置更加简单紧凑，并且具有能量输出功率大等特点。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种具有低频及宽频带多模态阵列式能量收集装置，包括基座和四个压电能量回收模块，所述基座为水平方向横截面呈八面体状的柱体，基座上设置有四个安装孔，四个安装孔间隔分布在基座的八个侧面上；所述压电能量回收模块设置有四个，每个压电能量回收模块的通过基座上的安装孔水平固定在基座上；

所述压电能量回收模块包括第一L型压电悬臂梁、第二L型压电悬臂梁、质量块、压电材料和自适应调频模块，所述自适应调频模块包括调频底座、滑块和弹簧，所述调频底座的上端面上设置有滑槽，滑块套装在调频底座上端面的滑槽内，滑块的两端通过两根弹簧连接到滑槽的两个端面上；所述调频底座的近基座端插接在基座的安装孔内，调频底座垂直于近基座端端面的两个侧面上均设置有中部插接口和端部插接口，中部插接口设置在调频底座侧面的中部，端部插接口设置在调频底座侧面远离近基座端的一侧，端部插接口用于插接第一L型压电悬臂梁，中部插接口用于插接第二L型压电悬臂梁；

所述第一L型压电悬臂梁由第一长臂边和第一短臂边组成，所述第一长臂边和第一短臂边相互垂直设置且一体式成型，第一长臂边的一端连接第一短臂边，第一长臂边的另一端插接在调频底座的端部插接口上，所述第一长臂边的上表面上覆盖有压电材料，所述第一短臂边的端部设置有质量块；