[发明专利]一种复合式宽频带振动能量收集器

摘要

本发明公开了一种复合式宽频带振动能量收集器，包括外壳以及设置在外壳内部的压电梁、两个质量块、两个线圈、两个磁铁；所述压电梁的一端水平固定在所述外壳的内壁上，另一端为自由端；两个质量块分别固定在压电梁自由端的上下表面；两个线圈分别固定在两个质量块上，且线圈的轴线与压电梁的上下表面垂直；两个磁铁分别固定在外壳的内壁上，同性磁极相对，且磁铁与线圈同轴，磁铁与线圈之间存在间隙。本发明复合式宽频带振动能量收集器，将压电式和电磁式振动能量收集器结合在一起，提高了能量收集效率，将磁铁作为定子安装在外壳上，提高了器件的可靠性，同时用磁铁限制线圈的振幅，扩展了频带宽带。

主权项

一种复合式宽频带振动能量收集器，其特征在于：包括外壳以及设置在外壳内部的压电梁、两个质量块、两个线圈、两个磁铁；所述压电梁的一端水平固定在所述外壳的内壁上，另一端为自由端；两个质量块分别固定在压电梁自由端的上下表面；两个线圈分别固定在两个质量块上，且线圈的轴线与压电梁的上下表面垂直，随压电梁、质量块一起上下运动形成动子；两个磁铁同性磁极相对，分别固定在外壳内壁的顶部和底部形成定子，同时磁铁与线圈同轴分布，且各磁铁与其相邻线圈之间存在间隙；所述外壳上设有六个输出端口，压电梁的上下表面设有电极，电极通过金属导线分别与其中两个输出端口连接，输出电能；两个线圈的绕线两端也通过金属导线分别与其他四个输出端口连接，输出电能；所述间隙h由如下公式计算得到：其中，s11表示压电材料的柔顺常数，hp为压电层与中性面的距离，L和Lm分别为压电梁和质量块的长度，为压电梁振型，为的一阶导数，为的二阶导数，ρm为压电材料强度极限，n为安全系数。