[发明专利]一种具有内外双层吸振结构的摩擦能量回收吸振器

说明书

本发明提供了一种具有内外双层吸振结构的摩擦能量回收吸振器，其包括内层吸振结构，外层吸振结构，内层阻尼调节和能量转化装置，外层阻尼调节和能量转化装置；内层吸振结构包括质量块(5)，内层导柱(7)，内层吸振弹簧(12)，内层绝缘外壳(14)；内层阻尼调节和能量转化装置包括内层电极金属(4)，内层电介质板(6)，外层吸振结构包括外层导柱(3)，外层吸振弹簧(13)，外层绝缘外壳(17)；外层阻尼调节和能量转化装置包括外层电极金属(1)，外层电介质板(2)，本发明通过接触滑动式的导体‑电介质独立层摩擦发电原理，电介质与金属电极之间只存在接触和摩擦，而避免了材料之间的撞击，不产生二次振动的危害。

技术领域

本发明涉及振动控制领域，具体涉及一种具有内外双层吸振结构的摩擦能量回收吸振器。

背景技术

动力吸振器其原理是在振动物体上附加质量弹簧共振系统，将系统共振从被控系统转移至吸振器结构。按照阻尼特性可分为无阻尼和有阻尼两种。为了更好的控制由于增加吸振器而带来的新的共振频率振动幅值，现在的吸振器往往是有阻尼类型。由于阻尼结构的不同，可以是粘性阻尼、摩擦阻尼、结构阻尼等等。

在发明名称为“一种电磁式两自由度半主动吸振器”的发明专(申请号：CN201010209160.9)中，虽然采用了双自由度的吸振结构，但其所控制的振动是同方向的，因此两个自由度之间存在耦合关系，并且由于没有设置阻尼，会在振动过程中产生四个较大的共振峰；

此外，在发明名称为“基于动力吸振器的压电振动能量收集装置”(申请号：CN201010130519.3)，在发明名称为“一种基于动力吸振器的电磁式能量收集器”(申请号：CN201910293762.8)的专利中，均采用了不同的能量收集原理，但均选用了单自由度的能量收集装置；

在发明名称为“有振动式的纳米发电机”(申请号：CN201610096418.6)的发明中，其主要设计思路在于收集能量，其在工作时通过材料的接触碰撞发电，但会带来二次振动的危害，且缩减装置使用寿命；

在发明名称为“一种基于振动摩擦的多方向宽频能量收集装置”(申请号：CN201410696021.1)的发明专利中，其同样采用了多自由度的吸振结构，虽然能够在平面内吸收多个方向的振动并将振动能量收集，但在垂直于该装置的方向上没有固定约束，在外力激励下易产生二次振动的危害。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何在摩擦能量回收吸振器使用过程中，有效避免二次振动带来的危害；同时如何提供一种与被控制对象振动的频率与幅值无关的阻尼方法。

本发明的技术方案是提供一种具有内外双层吸振结构的摩擦能量回收吸振器，其包括内层吸振结构，外层吸振结构，内层阻尼调节和能量转化装置，外层阻尼调节和能量转化装置；其特征在于：

内层吸振结构包括质量块，内层导柱，内层吸振弹簧，内层绝缘外壳，内层绝缘外壳上设置向内突出的内层导柱，质量块上设置导向槽，内层导柱分别插入导向槽中，内层导柱外套设内层吸振弹簧；内层阻尼调节和能量转化装置包括内层电极金属，内层电介质板，其中内层电极金属设置在质量块左右两个侧面，内层电介质板设置于左右两侧的内层绝缘外壳的内表面；

外层吸振结构包括外层导柱，外层吸振弹簧，外层绝缘外壳，其中，外层绝缘外壳上设置向内突出的外层导柱，内层绝缘外壳设置导向槽，外层导柱分别导向槽中，外层导柱外套设外层吸振弹簧；外层阻尼调节和能量转化装置包括外层电极金属，外层电介质板，其中外层电极金属设置在外层绝缘壳体侧面的内表面，外层电介质板设置于内层绝缘外壳的外表面。

进一步地，内层吸振弹簧能够使得内层绝缘外壳与质量块之间保持一定的间隙。

进一步地，内层绝缘外壳通过四个内层调节螺栓固定，其中调整内层调节螺栓可以调节左右两侧的内层绝缘外壳和质量块左右两侧之间的距离，进而改变内层电极金属和内层电介质板之间的间隙距离。