一种多方向压电-电磁复合式振动能量收集装置

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技术领域	新型能源和电子技术领域
成果用途	用于实现振动能量收集的装置主要有压电式、电磁式和静电式三种
要解决的技术问题	振动能量收集装置收集的振动能量主要是单方向的，其使用场合对环境振动方向的选择性很强，在存在各种方向随机振动的情况下，上述能量收集装置收集的能量将非常有限，限制了其大众化的推广使用。
达到的有益效果	由于万向角节型压电换能器中压电材料为压电陶瓷，压电陶瓷压电性较高，因此，又进一步提高了装置的能量收集效果。
关键技术方案	本发明提供一种多方向压电 - 电磁复合式振动能量收集装置，包括圆筒状外壳、挡环、环状永磁体、圆柱状金属质量块、线圈和至少两个万向角节型压电换能器，所述环状永磁体置于圆筒状外壳外表面，所述环状永磁体两端分别通过圆筒状外壳的环状凸肩和挡环固定，所述圆柱状金属质量块置于圆筒状外壳中心，所述万向角节型压电换能器绕圆柱状金属质量块一周，呈中心对称分布，所述圆柱状金属质量块通过万向角节型压电换能器与圆筒状外壳相连接；所述圆柱状金属质量块外表面开设有凹槽，所述线圈布置于凹槽内；所述万向角节型压电换能器由两个角形弹性金属薄片、刚性块及压电片组成，所述两个角形弹性金属薄片一端相连，两个角形弹性金属薄片相连端互相垂直，所述两个角形弹性金属薄片另一端分别接圆柱状金属质量块外壁和圆筒状外壳内壁，所述刚性块固定于角形弹性金属薄片的弯角处，所述压电片分别粘贴于角形弹性金属薄片的上、下两个表面，所述上层压电片和下层压电片的极化方向相反。 1 作为本发明的进一步改进，所述圆柱状金属质量块中部通过万向角节型压电换能器与圆筒状外壳相连接，为保持受力平衡，万向角节型压电换能器最好安装在圆柱状金属质量块中部。 2 作为本发明的进一步改进，所述万向角节型压电换能器的数量为 2n 个，n 为正整数，为了保持稳定万向角节型压电换能器的数量最好为偶数。 3 作为本发明的进一步改进，所述角形弹性金属薄片中弯角的角度可以在 0°至180°之间变化，本发明弯角可根据需要设计成不同的角度。 4 作为本发明的进一步改进，所述压电片为矩形形状，且沿厚度方向极化，虽然本发明压电片可沿不同方向极化，但是沿厚度方向极化后换能效果最佳。 5 作为本发明的进一步改进，所述压电片材料为压电陶瓷，压电陶瓷压电性较高，本发明使用压电陶瓷作为压电材料可大大提高装置的能量收集效果。
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