一种L梁式磁力非线性压电俘能装置及方法与流程

本发明属于压电发电领域，具体涉及一种l梁式磁力非线性压电俘能装置及方法。

背景技术：

为了给传感器、便携式电子设备、微机电系统等低能耗电子设备供电，将外界环境中的振动能转化为电能已经成为可能，压电俘能器作为一种有效的能量收集方法，已经被学者们研究了十几年之久。随着微型发电设备的出现以及各种绿色能源的应用，已经大量替换掉电池、电子等消耗型的供电电源，实现长期稳定地向微型电子产品供电的目的。压电发电机的能量来源也很广泛，例如振动能、风能、潮汐能。其中振动能是一种重要的清洁能源。它来源广泛，无处不在，不易受环境等因素的限制。

压电俘能器一般可分为压电式、静电式和电磁式三种能量转换模式。利用正压电效应将机械振动能转化为电能。它具有结构简单、输出能量密度大、无电磁干扰等特点，是捕获环境振动能量的重要手段。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种l梁式磁力非线性压电俘能装置及方法，来实现振动能向电能的高效转化，以满足低能耗电子产品的能量需求。

一种l梁式磁力非线性压电俘能装置及方法，包括基座（1）、陶瓷压电片（2）、直线型悬臂梁（3）、l型悬臂梁（4）、永磁铁（5）、l型压电振子（6）和横向压电振子（7）。所述横向压电振子（7）由陶瓷压电片（2）、直线型悬臂梁（3）和永磁铁（5）构成；所述l型压电振子（6）由陶瓷压电片（2）、l型悬臂梁（4）和永磁铁（5）构成；所述基座（1）与直线型悬臂梁（3）固定连接；所述永磁铁（5）紧连在两支撑悬臂梁自由端，并对立放置，形成同极相斥，产生非线性磁力，同时实现压电装置整体振动；所述陶瓷压电片（2）对称粘贴在各支撑悬臂梁两侧。

本发明采用直线型压电振子和l型压电振子相关联振动的方式，在纵向振动源的激励下，使得多个压电振子同时产生非线性振动压电发电。其方式新颖，易于实现。所述的一种l梁式磁力非线性压电俘能装置及方法，具有使用寿命长、加工简单、造价低廉、易微型化等优点。对于供能结构的发展具有一定的理论意义。

附图说明

图1是本发明的三维结构图；

图2是本装置的工作状态图；

图3是带有永磁铁的l型压电振子；

图4是带有永磁铁的横向压电振子。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

具体实施方式：所述的一种l梁式磁力非线性压电俘能装置及方法，包括基座（1）、陶瓷压电片（2）、直线型悬臂梁（3）、l型悬臂梁（4）、永磁铁（5）、l型压电振子（6）和横向压电振子（7）。所述横向压电振子（7）由陶瓷压电片（2）、直线型悬臂梁（3）和永磁铁（5）构成；所述l型压电振子（6）由陶瓷压电片（2）、l型悬臂梁（4）和永磁铁（5）构成；所述基座（1）与直线型悬臂梁（3）固定连接；所述永磁铁（5）紧连在两支撑悬臂梁自由端，并对立放置，形成同极相斥，产生非线性磁力，同时实现压电装置整体振动；所述陶瓷压电片（2）对称粘贴在各支撑悬臂梁两侧。

工作原理：如图2所示横向悬臂梁压电振子（7），在外界激励下，陶瓷压电片（2）受到外力的作用而变形，其内部产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，根据正压电效应原理，电极两表面则会输出电能。此时，固着在l型悬臂梁（4）自由端的永磁铁（5）将会受到下方磁铁的磁斥力作用，以同样方式带动l型悬臂梁压电振子（6）产生非线性振动发电。

本发明提供了一种l梁式磁力非线性压电俘能装置及方法，此装置结构简单，易于实现，造价低廉，可在理想状态下持续振动，并引入磁力作用，产生非线性运动，可有效拓宽工作俘能频带，提高压电发电效率。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种L梁式磁力非线性压电俘能装置及方法，可在基础激励下，实现多个压电振子同时产生非线性振动压电发电。本发明由陶瓷压电片、直线型悬臂梁、L型悬臂梁、永磁铁和基座组成。所述陶瓷压电片、直线型悬臂梁和永磁铁构成横向压电振子；所述陶瓷压电片、L型悬臂梁和永磁铁构成L型压电振子；所述基座用来固定悬臂梁压电振子；所述陶瓷压电片对称粘贴在各支撑悬臂梁两侧，所述永磁铁分别固定于各悬臂梁压电振子自由端；在基础激励下，横向压电振子和L型悬臂梁产生非线性振动发电，来实现振动能向电能的转化。本发明涉及压电俘能领域，为低能耗电子设备供电，其结构简单，容易实现，可有效拓宽工作俘能频带，提高压电发电效率。

技术研发人员：宋汝君;王曼;杨先海;赵国勇;杨小辉
受保护的技术使用者：山东理工大学
技术研发日：2019.05.20
技术公布日：2019.08.16