[发明专利]一种具有联动效应的多稳态能量俘获装置

摘要

本发明是一种具有联动效应的多稳态能量俘获装置，其包括：能量俘获装置基座、弹簧、阵列能量俘获装置和电能储存及管理系统。整体工作原理如附图1所示，外界的振动激励让压电悬臂梁产生形变，利用正压电效应，压电片将振动能量转化为电能，然后输送到电能储存及管理系统，实现自供能传感器。提出的具有联动效应多稳态能量俘获装置，其优点具有：(1)采用了不同能量俘获器的阵列布局，每个能量俘获器具有不同固有频率，可以在较大频率范围的高效能量回收；(2)采用弹簧把阵列能量回收器连接起来且端部磁铁间的相符作用力，实现阵列的能量俘获器联动效应，整个装置呈现多稳态效应，提高了能量俘获效率。此外，相比此前的通过外部磁铁磁耦合效应的多稳态能量俘获器，此装置的结构布局更简单，可以实现小型化甚至微型化，为未来物联网时代自供能传感器提供电能。

主权项

1.一种具有联动效应的多稳态能量俘获装置，其由多个阵列能量俘获装置通过弹簧连接构成，其特征在于，所述装置包括：(1)能量俘获装置基座，主要用于安装各个能量俘获器的压电悬臂梁；(2)悬臂梁，此为固定压电片的基体，一端与能量俘获装置基座相连，自由端末端位置布局永磁铁；(3)压电片，其为此能量俘获装置的关键部件。外界激励导致压电片产生形变，利用正压电效应，将振动能量转化为电能；(4)端部磁铁，其为永磁体，端部磁铁间的相互作用力使每个能量俘获器呈现非线性特性，用于扩大能量俘获的频宽；(5)弹簧，其用于每个能量俘获器的连接，实现其阵列能量俘获器的联动运动；(6)阵列能量俘获装置，其由多个能量俘获器阵列组成，每个能量俘获器的固有频率不一样(主要由压电悬臂梁长度和端部磁铁质量决定)，阵列固定在能量俘获装置的基座上，通过弹簧连接，实现了具有联动效应的多稳态能量俘获装置；(7)电能储存及管理系统，用于储存能量俘获装置回收电能的储存和管理，为传感器供电，实现自供能无线传感器。