[发明专利]附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置

权利要求书

1.附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：该装置由压电板(1)、滚动圆柱系统(2)和支座(3)组成；压电板(1)由基板(8)和压电层(9)构成，压电板(1)通过压板(10)并用螺栓固定于支座(3)的基座(4)上；滚动圆柱系统(2)由两个粘贴在压电板(1)自由端的箱子构成，箱子由箱体(7)、滚动圆柱(6)和箱盖(5)构成，箱盖(5)设置在箱体(7)的顶部，滚动圆柱(6)设置在箱体(7)中；滚动圆柱(6)随着压电板(1)的大幅振动在箱体(7)中不断滚动并撞击箱体(7)的箱壁，调节并降低了压电板(1)的固有频率，增大了工作频宽，提高了俘能器的能量转换效率和输出电压。

2.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：基板(8)为钢板，长宽高尺寸为150×60×0.5mm。

3.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：压电板包括基板(8)、压电层(9)，压电层(9)通过JL-510环氧AB胶水粘贴在基板(8)上方的固定端附近处；所述压电层(9)由保护层、压电薄膜、电极层构成，压电层(9)的长宽高尺寸为50×50×0.05mm，电极层分别附着在压电薄膜上下表面处，电极层由电极线导出压电层外侧，所述压电薄膜和电极层被保护层完全包裹，保护层厚度为0.125mm；所述压电层(9)的压电薄膜材料为极化后的PVDF，电极层材料为银，电极线材料为铜线，保护层材料为聚酯。

4.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：滚动圆柱(6)装在箱体(7)中，用箱盖(5)扣合，两个箱子的顶面分别通过JL-510环氧AB胶水粘贴在压电板(1)的自由端两角处；所述箱体(7)的内壁、箱盖(5)和滚动圆柱(6)的表面粗糙度均为Ra12.5，滚动圆柱(6)能够在箱体(7)中自由滚动并撞击箱体(7)的内壁。

5.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：所述支座(3)由基座(4)、压板(10)构成，所述基座(4)上端设有四个螺栓孔，下端设有一个螺栓孔，支座(3)与外部平台通过基座(4)的螺栓孔连接固定；压板(10)上设有四个螺栓孔，压电板(1)通过螺栓固定在基座(4)和压板(10)之间。

6.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：所述滚动圆柱(6)的材料为铅，所述基板(8)、基座(4)、压板(10)、箱体(7)、箱盖(5)的材料均为钢。

7.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：当附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置受到环境振动的激励时，由于滚动圆柱(6)和箱体(7)内壁的粗糙度较小，滚动圆柱(6)能够随压电板(1)的振动在箱体(7)中不断滚动并撞击箱体(7)内壁，调节并降低了压电板(1)的固有频率，增大了该装置的工作频宽，提高了俘能器的能量转换效率和输出电压。

8.根据权利要求1所述的附加滚动圆柱的自调谐压电俘能器装置，其特征在于：压电板边长与基板长的比值为0.42，箱体长为基板长的2/5，宽和高均为基板宽的1/3，滚动圆柱的底面半径为基板长的8/75，高为基板宽的4/15。