[发明专利]一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置

权利要求书

1.一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置，其特征主要包括：外磁盘、内磁体支撑、曲张式压电能量转换装置、永磁体组；所述外磁盘和内磁体支撑以一定间距依次套设在转子系统的转轴上，所述外磁盘通过设于中心处的轴承与转轴转动连接，所述内磁体支撑与转轴固定连接；所述外磁盘为圆盘状，所述内磁体支撑由四根短直梁与圆环为一体组成，被视为刚体，短直梁沿圆环半径方向均匀设置；所述外磁盘内侧环形面开有弧形切槽，所述外磁盘外侧圆面开有圆孔，弧形切槽与圆孔一一对应，并以转轴为轴心沿圆周均匀分布；所述曲张式压电能量转换装置由外金属层、压电晶体、内金属层组成；所述曲张式压电能量转换装置与弧形槽固定粘接，所述弧形永磁体A与曲张式压电能量转换装置固定粘接；所述弧形永磁体B与内磁体支撑的圆环固定粘接，所述弧形永磁体A和弧形永磁体B两两一组相对设置且极性相互排斥；所述外磁盘内部扇形凸台侧面与内磁体支撑的短直梁侧面上设有数量相同的矩形永磁体，所述外磁盘内部扇形凸台侧面与内磁体支撑的短直梁侧面的矩形永磁体两两一组相对设置且极性相互排斥。

2.根据权利要求1所述的一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置，其特征在于，转子系统运作后，转轴将动力传递给内磁体支撑，内磁体支撑通过其短直梁上的矩形永磁体与外磁盘上扇形凸台侧面上的矩形永磁体之间的磁斥力，将动力传递给外磁盘，形成正刚度。

3.根据权利要求1所述的一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置，其特征在于，转子系统振动后，将振动传递给内磁体支撑，产生的扭振带动内磁体支撑于外磁盘发生相对角位移，外磁盘和内磁体支撑上相对设置的一组弧形永磁体同时也产生相对角位移，使弧形永磁体组产生的磁斥力与磁吸力的合力随着相对角位移变化而变化，形成负刚度。

4.根据权利要求2和权利要求3所述的一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置，其特征在于，由矩形永磁体组形成的正刚度与由弧形永磁体组形成的负刚度的共同作用，使弧形永磁体B相对于弧形永磁体A具有三个平衡位置，其中包括两个稳定平衡位置和一个临界稳定位置，形成磁双稳态现象。

5.根据权利要求1所述的一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置，其特征在于，采用曲张式压电能量转换装置，钹结构在横向外力作用下产生较大的面内应变，有利于微能量的收集。曲张式压电能量转换装置的外金属层与内金属层受到外部径向压力导致变形，从而压迫－拉伸压电晶体，压电晶体产生压电效应而产生电压。

6.根据权利要求5所述的一种用于转子系统扭振抑制与能量俘获的磁耦合双稳态压电式复合功能装置，其特征在于，当转子系统作周期性振动时，由振动造成内磁体支撑与外磁盘之间的相对角位移，构成弧形永磁体组之间的往复相对角位移，从而造成弧形永磁体组之间的磁斥力和磁吸力之间的改变，迫使弧形永磁体A由于弧形永磁体B对其的磁斥力及自身重力而发生沿弧形切槽的往复振动，接着弧形永磁体A可以压迫－拉伸曲张式压电能量转换装置的内金属层，导致内金属层的结构变形，从而压迫和拉伸压电块，产生压电效应而产生电压，电信号经信号线传输至转子系统的电子设备为其供能。