[发明专利]一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器

说明书

本发明涉及一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器，包括：双晶线性振荡器、磁铁‑弹簧振荡器和基座；双晶线性振荡器包括磁铁A、金属弹性梁、两个压电片和外部负载电阻；金属弹性梁的两端分别连接磁铁A和激振源；两个压电片分别贴附于金属弹性梁上；两个压电片分别与外部负载电阻连接；磁铁‑弹簧振荡器包括磁铁B、磁铁C、磁铁D、滚道；磁铁B设于滚道；磁铁C和磁铁D分别设于磁铁B的两端；磁铁C和磁铁D分别通过轴承连接于滚道上；磁铁C和磁铁D分别通过水平弹簧连接于滚道两侧的挡板上；滚道通过垂直弹簧连接基座。所述的采集器使得工作频带更宽、能量转换效率更高和环境振动激励强度要求更低。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别是涉及一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器。

背景技术

压电振动能量采集器是利用压电陶瓷的正压电效应将环境中的振动能量采集并转换成电能的新型微能源器件，可以为低功耗电子产品提供电能。

多稳态压电振动能量采集器具有多个对称势能阱，可以在较宽的工作频带内产生较高的能量转换输出，被认为是最可能代替电池为低功耗电子产品持续自供电的关键器件。但是，这种具有对称势能阱的多稳态压电振动能量采集器对环境振动强度要求高；当环境振动强度足够大时，多稳态振动被激发产生大幅值的阱间振动和转换输出；当环境振动强度较小时，多稳态压电振动能量采集器做势能阱内的小幅值单稳态振动，这使压电振动能量采集器的输出大大降低。然而，环境振动能量往往比较微弱，不足以激发多稳态压电振动能量采集器产生大幅值阱间振动。

发明内容

本发明的目的是提供一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器，以解决现有的对称势能阱型多稳态压电振动能量采集器输出性能严重依赖外部环境中的振动强度，导致能量采集输出能力低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种非对称变势能阱型多稳态压电振动能量采集器，包括：双晶线性振荡器、磁铁-弹簧振荡器和基座；

所述双晶线性振荡器包括磁铁A、金属弹性梁、第一压电片、第二压电片和外部负载电阻；

所述金属弹性梁的一端连接所述磁铁A，所述金属弹性梁的另一端连接激振源；

所述第一压电片和所述第二压电片分别贴附于所述金属弹性梁上与所述激振源连接的一端；所述第一压电片和所述第二压电片相对设于所述金属弹性梁的两侧；

所述第一压电片未贴附所述金属弹性梁的一端通过导线与所述外部负载电阻的一端连接；所述第二压电片未贴附所述金属弹性梁的一端通过导线与所述外部负载电阻的另一端连接；

所述磁铁-弹簧振荡器包括磁铁B、磁铁C、磁铁D、滚道；

所述磁铁B设于所述滚道上，且所述磁铁B与所述磁铁A处于同一垂直平面上；

所述磁铁C和所述磁铁D分别设于所述磁铁B的两端；所述磁铁C和所述磁铁D分别通过轴承连接于所述滚道上；所述磁铁C和所述磁铁D分别通过水平弹簧连接于所述滚道两侧的挡板上；

所述滚道的下端通过两个垂直弹簧连接于所述基座上。

可选的，所述磁铁C和所述磁铁D分别与所述磁铁B间隔等距离。

可选的，所述磁铁A、所述磁铁B、所述磁铁C和所述磁铁D的对极极化方向相同、尺寸相同、磁化强度相同。

可选的，所述金属弹性梁垂直状态下，所述磁铁B位于所述磁铁A正下方且与所述磁铁A间距预设距离值；

可选的，所述第一压电片和所述第二压电片的大小相等且极化方向相反；所述第一压电片和所述第二压电片平行设置。