[实用新型]一种基于磁力吸引的压电悬臂梁圆周阵列式构造

说明书

本实用新型公开了一种基于磁力吸引的压电悬臂梁圆周阵列式构造。主要由附有圆柱形永磁铁2的动力转子1、转轴3和一个以上压电应变构件组成；压电应变构件呈悬臂梁形式在转轴3的上部；动力转子设置在转轴下部，并可作绕转轴轴转动，其上永磁铁2的磁场方向与转轴3轴线平行；压电应变构件悬臂梁铁根部附近敷设上下对应的压电应变片。采用本实用新型的结构，收集利用自然界中和人民生产和生活中的多种散布能量，且具有宽频叠加的功能。既可采用MEMS工艺制作为人体可穿戴设备等负载供电，也可用于自然风力收集。

技术领域

本实用新型涉及微动能量收集装置技术领域。

背景技术

传统的电池因为其容量和寿命的限制，需要充电或更换，这会造成很大的浪费和不便，严重制约了无线传感器网络的发展。而从自然环境中获得能量，即从环境中获得能量。之所以要从环境中获得能量，是因为部分无线传感网络的节点经常工作在荒僻恶劣、操作人员难以进入的环境中(尤其是一些军事上的应用)为无线传感网络节点提供一个可持续性的电源系统，能充分发挥无线传感网络的应用潜力，并且有着不间断工作、易于安装、维护成本低、能源清洁可再生、长期方案可行等优势。

和其他类型的能量收集器相比，压电式能量收集器的优点较多，除了可能会失效的风险外，利用压电效应工作的装置结构简单紧凑，输出能量密度高，无需外加电压源来启动，使用寿命长，与MEMS加工工艺相兼容，输出电压高，采用压电单晶时机电耦合较强。在广泛的应用背景，尤其是在系统智能、微型、集成化的具有优秀的灵活性和扩展性。压电式能量收集可采用于线性阵列式能量收集，但阵列式装置一般用于对周期式线性振动能源的收集，能源收集的类型和范围受较大限制。

实用新型内容

鉴于现有技术的以上不足，本实用新型的目的是：设计一种新的于磁力吸引的压电悬臂梁圆周阵列式构造，使之能收集利用自然界中和人民生产和生活中的多种散布能量，且具有宽频叠加的功能。既可采用MEMS工艺制作为人体可穿戴设备等负载供电，也可用于自然风力收集。

本实用新型的目的是采用如下的技术手段实现的。

一种基于磁力吸引的压电悬臂梁圆周阵列式构造。主要由附有圆柱形永磁铁2的动力转子1、转轴3和一个以上压电应变构件组成；压电应变构件呈悬臂梁形式在转轴3的上部；动力转子设置在转轴下部，并可作绕转轴3轴转动，其上的永磁铁2的磁场方向与转轴3的轴线平行；压电应变构件悬臂梁铁根部附近敷设上下对应的压电应变片4。

悬臂梁一端固定，一端为自由端。固定端根部为压电陶瓷，即为将机械能转变为电能的元器件。当外界作用力作用于悬臂梁的自由端时，悬臂梁将产生形变，固定端根部的压电元器件将会产生电能，有导体将压电应变构件上的电荷流引入动力驱动或电能储存装置。

采用本实用新型的结构，收集利用自然界中和人民生产和生活中的多种散布能量，且具有宽频叠加的功能。既可采用MEMS工艺制作为人体可穿戴设备等负载供电，也可用于自然风力收集。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为本实用新型实施例MATLAB/SIMULINK仿真图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构作进一步的详述。

图1为本实用新型基于磁力吸引的压电悬臂梁圆周阵列式构造的一个实施例。在本例中采用三个压电应变构件:分别为压电应变构件A、压电应变构件B和压电应变构件C。主要由附有圆柱形永磁铁2的动力转子1、转轴3和一个以上压电应变构件组成；压电应变构件呈悬臂梁形式通过圆盘5国定在在转轴3的上部；转子1设置在转轴下部，并可作绕转轴3轴转动，其上的永磁铁2的磁场方向与转轴3轴线平行；压电应变构件悬臂梁铁根部附近敷设上下对应的压电应变片；通过导体将压电应变构件上的电荷流引入动力驱动或电能储存装置。