[发明专利]一种振动能量收集器及其应用

权利要求书

1.一种双稳态结构振动能量收集器，其特征在于：包括外壳，所述外壳的中部外侧对称固定有第一外部磁铁和第二外部磁铁；所述外壳的内部弹性连接有振动能量收集单元，所述振动能量收集单元的顶部和底部分别通过弹簧与外壳的顶部和底部弹性连接；所述振动能量收集单元的中部固定有内部磁铁；所述外壳的一端开设有用于供导线穿过的连接孔；

所述振动能量收集单元包括两个结构相同的基于液态金属的振动能量收集装置，分别为第一振动能量收集装置和第二振动能量收集装置；所述基于液态金属的振动能量收集装置包括两端开口的空心壳体以及盛放在空心壳体内部的液态金属，所述空心壳体的两端分别连接有用于盖合空心壳体的第一盖体和第二盖体；所述第一盖体与空心壳体之间以及第二盖体与空心壳体之间分别对称设置有摩擦纳米发电机组件，所述摩擦纳米发电机组件包括从外至内依次布置的电极和摩擦电材料，液态金属分别与两摩擦电材料接触分离实现摩擦发电；所述电极连接有用于传输电荷的导线；所述第一盖体和第二盖体上开设有用于供导线穿过的通孔；

所述第一振动能量收集装置和第二振动能量收集装置通过连接组件嵌套连接在一起；所述连接组件包括固定在第一振动能量收集装置底部的定位圆环以及固定在第二振动能量收集装置顶部的定位凸起，所述定位圆环的中部开设有与定位凸起适配的定位凹槽；所述定位凸起的纵截面为台阶状；所述内部磁铁布置在第一振动能量收集装置和第二振动能量收集装置之间并套设在定位凸起上。

2.根据权利要求1所述的双稳态结构振动能量收集器，其特征在于：所述空心壳体呈圆柱状，所述空心壳体的外表面具有外螺纹，所述第一盖体和第二盖体的内部具有与外螺纹适配的内螺纹，所述第一盖体、第二盖体通过内螺纹和外螺纹的配合与空心壳体螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的双稳态结构振动能量收集器，其特征在于：所述第一盖体与电极、第二盖体与电极之间均放置有密封圈。

4.根据权利要求1所述的双稳态结构振动能量收集器，其特征在于：所述摩擦电材料为聚酰亚胺薄膜；所述电极为铜片电极；所述液态金属为无毒材料镓金属；所述通孔采用热熔枪密封。

5.根据权利要求1所述的双稳态结构振动能量收集器，其特征在于：所述第一盖体、第二盖体的侧壁延其轴向方向均开设有用于供导线穿过的容纳槽。

6.根据权利要求1所述的双稳态结构振动能量收集器，其特征在于：所述振动能量收集单元与外壳之间还设置有润滑轴承。

7.一种充电器，其特征在于：包括如权利要求1-5任一项所述的双稳态结构振动能量收集器以及与其相连的充电电路，所述充电电路包括整流电路、滤波电路、稳压电路、可充电电池和充电接口；所述整流电路与滤波电路、稳压电路、可充电电池和充电接口依次相连。

8.一种悬臂梁振动能量收集器，其特征在于：包括悬臂梁，所述悬臂梁的自由端固定连接有如权利要求1-5任一项所述的双稳态结构振动能量收集器，所述双稳态结构振动能量收集器连接有充电电路；所述充电电路包括整流电路、滤波电路、稳压电路、可充电电池和充电接口；所述整流电路与滤波电路、稳压电路、可充电电池和充电接口依次相连。