[实用新型]一种异形梁压电能量回收装置

说明书

本实用新型公开了一种异形梁压电能量回收装置，包括底座、夹持装置和异形梁，所述夹持装置设置于底座的顶部，所述异形梁通过夹持装置固定于底座的顶部，所述底座顶部的左右两侧均开设有滑槽。本实用新型通过设置异形梁结构，实现了对多方向低幅振动环境能量的高效率采集，通过局部实现了两自由度压电振动能量采集，极大地拓宽了频带，提高了能量采集效率，异形梁安装的底座上设有滑槽，可通过底座、夹持机构与异形梁的配合改变异形梁折角大小，来实现对能量回收装置有效采集频率的连续调节，本实用新型结构简单安装方便，工作稳定可靠。

技术领域

本实用新型涉及一种异形梁压电能量回收装置，具属于压电振动俘能及新能源开发技术领域。

背景技术

近年来，随着无线传感器网络(WSN)在环境监测预测、家庭医疗、智能家居、城市智能交通等领域中的应用日益增多，给无线传感器提供长期稳定的电源一直是阻碍无线传感器网络发展进程的一个重要问题。化学电池的使用往往会限制无线传感器网络的广泛应用，因为设备中使用的电池有几个致命的缺点，如：寿命短，功率密度低，产生有害废物和维护成本高等。鉴于振动能在日常生活和工程实际中广泛存在、不易受地理和天气等因素的影响等原因，振动能量收集技术引起了研究者强烈的关注。通过俘获环境中的振动能量来为低功率微电子产品提供电能，可以有效解决传统化学电池能量密度小、需要定期更换或充电、污染环境等问题，因此通过压电振动能量回收装置俘获环境中振动能量的技术具有非常广阔的应用前景。近些年，国内外学者提出多种调谐结构以实现适时调整能量回收装置的谐振频率，例如：L形质量块结构、圆盘式结构、蒲公英状结构、磁力调谐结构、Z形梁结构等，但上述结构的压电振动能量回收装置均不能实现连续调整能量回收装置共振频带和局部采集全频域，以及与多个方向低幅振动能量采集功能的结合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种异形梁压电能量回收装置，具备使用简便，稳定性强、采集频域连续可调、多方向采集、在低频振动下宽频带采集的优点，解决了现有的振动能量收集装置采集方向单一、采集频带窄且难以连续调节、振动能量采集效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种异形梁压电能量回收装置，包括底座、夹持装置和异形梁，其特征在于：所述夹持装置设置于底座的顶部，所述异形梁通过夹持装置固定于底座的顶部，所述底座顶部的左右两侧均开设有滑槽；

所述异形梁包括底梁、侧梁和顶梁，所述侧梁和底梁均设置有两组，所述侧梁相对的一侧和顶梁的顶部均通过导电胶粘贴有压电片，所述顶梁中间位置的顶部和底部均通过胶水粘贴有第一质量块，所述侧梁左右两侧顶部均通过胶水对称粘接有第二质量块；

所述夹持装置包括垫片、下夹板、上夹板和螺栓，所述垫片的顶部与底座的底部相接触，所述下夹板活动连接于底座的顶部，所述下夹板的顶部与底梁的底部相接触，所述底梁的顶部与上夹板的底部相接触，所述螺栓的一端依次贯穿垫片、滑槽、下夹板、底梁和上夹板且通过螺纹连接有螺母。

优选的，所述夹持装置设置有两组，所述垫片、滑槽、下夹板、上夹板、螺栓和螺母均对称设有两组，所述压电片设置有四组，所述第一质量块设置有两组，所述第二质量块设置有四组。

优选的，所述异形梁是由一整片采用H60黄铜材料的矩形梁弯折而成，所述底梁与侧梁之间夹角为45度，所述侧梁与顶梁之间夹角为125度，所述顶梁设置成拱形。

优选的，所述压电片的材料采用PZT-5H压电陶瓷片，所述压电片的两极面均焊接有导线，所述第一质量块与第二质量块的材料均为不锈钢材质。

优选的，所述垫片、上夹板和下夹板均采用亚克力材料，且尺寸可根据实际应用需求进行选取，所述螺栓与螺母均采用标准件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：