一种准零刚度的抑振-俘能装置

本发明涉及一种抑振-俘能装置，具体涉及一种准零刚度的抑振-俘能装置，属于抑振-俘能。

背景技术：

1、机械振动会影响大型设备使用寿命、降低精度和增加维修成本。如何减少或抑制振动是目前研究的瓶颈难题。利用准零刚度特性能够实现高静低动效果，是一种有效的解决方法。另外，利用振动能量俘获技术能够将自然界的振动能转化为有效的电能，能够为低功耗的微机电系统持续有效地供能。然而，利用振动与抑制振动是一个矛盾体，如何将抑振与俘能有效地结合并同时实现抑振-俘能功能是目前研究的方向之一。

2、抑振-俘能装置只能针对单一的抑振或俘能功能，两者很难兼具，往往造成抑振效果差或俘能效率低。故现有的抑振-俘能装置存在功能单一、抑振效果差、俘能效率低等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种准零刚度的抑振-俘能装置，以解决抑振-俘能装置存在功能单一、抑振效果差、俘能效率低等问题。

2、技术方案如下：

3、一种准零刚度的抑振-俘能装置包括抑振结构、压电俘能结构和电磁俘能结构；所述抑振结构由底座、竖板、板簧、外壳、下盖板、弹簧和导向杆组成；所述压电俘能结构包括底座、竖板、板簧和压电片；所述电磁俘能结构包括外壳、导向杆、磁铁、线圈和下盖板。

4、进一步地：所述抑振结构利用板簧、弹簧和下盖板上的负载重量达到准零刚度，实现高静低动的抑振效果；经螺钉和螺钉孔将板簧固定在竖板上；由底座安装孔安装在特定抑振-俘能装置上；当随机振动作用于外壳，经导向杆传递，由板簧和弹簧实现抑振。

5、进一步地：所述压电俘能结构将压电片粘贴到板簧上，组成压电俘能结构；当随机振动作用于板簧上并发生变形，从而激励压电片输出电压。

6、进一步地：所述电磁俘能结构将线圈固定在外壳中；所述磁铁安装在导向杆上；当随机振动作用于外壳上，磁铁与线圈发生相对运动并切割磁感线，从而产生电压。

7、进一步地：所述的板簧是一种曲面型板簧并提供一定的预压力，经板簧、弹簧和下盖板上的负载共同调节并实现准零刚度特性。

8、进一步地：随机振动作用于外壳上，抑振结构利用准零刚度特性实现高静低动效果，同时压电-电磁俘能结构在随机振动下输出电压，从而同时实现抑振-俘能功能。

9、本发明所达到的效果为：

10、1、一种准零刚度的抑振-俘能装置采用预压板簧和弹簧达到准零刚度特性，从而实现高静低动的抑振效果。

11、2、一种准零刚度的抑振-俘能装置安装压电-电磁俘能结构，在随机振动下输出电压，从而同时实现抑振-俘能功能。

技术特征：

1.一种准零刚度的抑振-俘能装置，其特征在于：包括抑振结构、压电俘能结构和电磁俘能结构；所述抑振结构由底座(6)、竖板(5)、板簧(2)、外壳(3)、下盖板(7)、弹簧(8)和导向杆(9)组成；所述压电俘能结构包括底座(6)、竖板(5)、板簧(2)和压电片(1)；所述电磁俘能结构包括外壳(3)、导向杆(9)、磁铁(10)、线圈(11)和下盖板(7)。

2.根据权利要求1所述的一种准零刚度的抑振-俘能装置，其特征在于：所述抑振结构利用板簧(2)、弹簧(8)和下盖板(7)上的负载重量达到准零刚度，实现高静低动的抑振效果；经螺钉(4)和螺钉孔(12)将板簧(2)固定在竖板(5)上；由底座安装孔(13)安装在特定装置上；随机振动作用于外壳(3)，经导向杆(9)传递，由板簧(2)和弹簧(8)实现抑振。

3.根据权利要求1所述的一种准零刚度的抑振-俘能装置，其特征在于：所述压电俘能结构将压电片(1)粘贴到板簧(2)上，组成压电俘能结构；随机振动作用于板簧(2)上并发生变形，从而激励压电片(1)输出电压。

4.根据权利要求1所述的一种准零刚度的抑振-俘能装置，其特征在于：所述电磁俘能结构将线圈(11)固定在外壳(3)中；所述磁铁(10)安装在导向杆(9)上；随机振动作用于外壳(3)上，磁铁(10)与线圈(11)发生相对运动并切割磁感线，从而产生电压。

5.根据权利要求3所述的板簧(2)是一种曲面型板簧并提供一定的预压力，经板簧(2)、弹簧(8)和下盖板(7)上的负载共同调节并实现准零刚度特性。

技术总结
一种准零刚度的抑振‑俘能装置，属于抑振‑俘能技术领域，本发明为了解决现有抑振‑俘能装置功能单一、抑振效果差、俘能效率低等问题。抑振‑俘能装置由抑振结构和压电‑电磁俘能结构组成，能够同时实现抑振‑俘能功能。抑振由板簧、弹簧、导向杆和负载组成，利用准零刚度特性实现高静低动效果。压电俘能结构包括板簧和压电片，在振动激励下产生电压。电磁俘能结构由磁铁、线圈、外壳组成，在往复上下激励下切割磁感线并输出电压。本发明的准零刚度抑振‑俘能装置根据抑振需求选择合适的板簧和弹簧达到准零刚度，实现高静低动抑振效果，同时也能实现压电‑电磁俘能，从而大大提高有效抑振与高效俘能效果。本发明的准零刚度的抑振‑俘能装置能够直接应用于抑振‑俘能领域中。

技术研发人员：田海港,王军雷
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16