[发明专利]一种刚性薄片弯曲量可调的整体式升频摆能收集装置

权利要求书

1.一种刚性薄片弯曲量可调的整体式升频摆能收集装置，其特征在于包括底盘(1)、重力摆(2)，重力摆(2)的上端与底盘(1)的上端通过轴承(3)连接，底盘与重力摆通过该轴承(3)可相对转动；重力摆(2)上设置有第一滑槽(4)，该第一滑槽(4)内设置有挡柱(5)，所述挡柱(5)通过第一可调螺钉(6)可在第一滑槽内滑动调整位置并通过第一可调螺钉固定位置以便于适应振幅达到提高能量收集效率的目的；重力摆(2)下端设置有第一条形磁铁(7)，重力摆上位于第一滑槽(4)和第一条形磁铁(7)之间还设置有第二条形磁铁(8)；底盘底部的正中间设置有第三条形磁铁(9)，重力摆只受重力作用静止时，第一条形磁铁(7)和第三条形磁铁(9)对应，两者位于一条直线上，且第一条形磁铁(7)和第三条形磁铁(9)同极相邻，表现为斥力，以便于减少能量损失，提高能量收集效率；

底盘上对称设置有两个第二滑槽(10)，分别是左侧第二滑槽和右侧第二滑槽，每个第二滑槽上均通过第二可调螺钉(12)设置有一位置可调的第四条形磁铁(11)，第四条形磁铁(11)可沿相对应的第二滑槽滑动以便于适应环境频率提高能量收集效率；所述的底盘(1)为扇形；两个相对称的第二滑槽(10)设置在扇形底盘上重力摆摆动时第二条形磁铁(8)形成的弧线上并靠近扇形底盘的两条直边；

重力摆(2)与底盘(1)之间还设置有刚性薄片(13)，该刚性薄片(13)上端与底盘(1)上端固定，刚性薄片(13)上还设置有两个俘能器(14)，分别为左俘能器和右俘能器，该左俘能器和右俘能器分别通过螺钉固定在刚性薄片的左侧面和右侧面；两个俘能器工作于d₁₄压电模式，且两个俘能器为并联模式，即左俘能器左表面与右俘能器右表面连接，左俘能器右表面和右俘能器左表面连接；底盘的背部安装有充电电池(15)，俘能器(14)获得的电能存储于充电电池(15)；

挡柱(5)在第一滑槽的最低位置位于刚性薄片(13)的底端之上，且挡柱最低位置与刚性薄片的底端之间有5mm距离，刚性薄片上端固定于底盘，下端被挡柱(5)挡住；挡柱(5)一侧为圆弧状，另一侧为方形，挡柱(5)的横截面为半圆形和长方形的结合或半圆形与正方形的结合，且挡柱(5)位于重力摆内侧，即重力摆和底盘之间的一侧，第一可调螺钉从重力摆外侧向其内侧穿进第一滑槽并插入挡柱上的螺孔内。

2.如权利要求1所述的刚性薄片弯曲量可调的整体式升频摆能收集装置，其特征在于第四条形磁铁(11)的宽度大于相对应的第二滑槽(10)的宽度，两个第二滑槽尺寸相同，两个第四条形磁铁尺寸也相同。

3.如权利要求1所述的刚性薄片弯曲量可调的整体式升频摆能收集装置，其特征在于其实现重力摆周期可调、刚性薄片弯曲量可调、降低重力摆与刚性薄片碰撞能量损失以及升频的方法是：将该摆能收集装置固定于人体手臂或者腿部，底盘的圆弧端向下，底盘相对人的手臂或腿部固定，在人行走过程中，手臂或者腿部摆动使原来竖直方向的重力摆变倾斜，压紧刚性薄片，随着摆角增加，刚性薄片变形增加，最后脱离重力摆挡柱的束缚而自由振动，实现升频；

当人的手臂或者腿部向回摆动时，重力摆受到重力及磁铁作用，向回运动，适时再次将刚性薄片压紧，随着摆角增大，刚性薄片再次被释放并自由振动，如此反复，将手臂或者腿部摆动的低频升为刚性薄片自由振动的高频；

当人行走中手臂或者腿部摆动频率变化时，通过调节固定在底盘两个第二滑槽的两个第四条形磁铁的位置而改变重力摆受到的回复力，以此改变重力摆的摆动频率，使其与手臂或腿部摆动频率协调，提高能量收集系统的俘能效率；具体为：

如果人行走中手臂或者腿部摆动频率变快，此时将底盘上的两个第四条形磁铁均向底盘中间调整，以增大重力摆的回复力，使回复周期减小，频率增大，保证与步频相协调；

如果人行走中手臂或者腿部摆动频率变慢，此时将底盘上的两个第四条形磁铁均向底盘两边调整，位于左侧第二滑槽的第四条形磁铁向底盘左边调整，位于右侧第二滑槽的第四条形磁铁向底盘右边调整，以减小重力摆所受的回复力，使回复周期增大，频率减小，保证与步频相协调；

当手臂或者腿部的摆动幅度变化时，通过调节重力摆上挡柱的位置，以调节刚性薄片释放时的变形量，即可调节刚性薄片释放后自由振动的振幅，从而提高摆能的吸收效率；具体为：

如果人行走中手臂或者腿部摆动幅度明显变大，则将挡柱向上调节；

如果人行走中手臂或者腿部摆动幅度明显变小，则将挡柱向下调节。

4.如权利要求3所述的刚性薄片弯曲量可调的整体式升频摆能收集装置，其特征在于当重力摆复位时，重力摆底端的第一条形磁铁与底盘下端的第三条形磁铁表现为斥力，在重力摆运动向底盘底部时，将重力摆的动能转化为重力摆缓冲磁铁对的磁场能而降低重力摆与刚性薄片的相对速度，以降低两者由于碰撞而造成的能量损失。