CN111564946A - 一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器 - Google Patents
一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种低频宽带电磁‑压电‑摩擦复合式振动能量收集器，包括壳体，所述壳体的上下两端分别固定有端盖，两个端盖的内表面上均固定安装有固定磁铁，壳体内中部安装有动磁铁机构，壳体的外周壁上于动磁铁机构处安装有感应线圈，动磁铁机构与两侧的固定磁铁之间分别依次设有弹性限位机构和摩擦生电机构。本发明利用多稳态振动系统和双自由度振动系统使振动能量收集器能够在较宽的范围内响应低频振动，同时利用压电效应和摩擦生电效应进行碰撞能的收集，减小碰撞耗能，使振动能量收集器同时具有低频宽带响应能力和高效能量收集的优点。
Description
技术领域
本发明涉及能量收集技术领域，具体涉及一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器。
背景技术
随着无线传感网络技术的广泛应用，以化学电池作为主要电能供应方式存在寿命短、储能有限的问题，难以满足无线传感节点需要持久电能供应的需求，而更换电池和充电等补能手段不适合难以二次进入、位置分散以及工作环境恶劣的工作场合中。振动能量收集器作为一种绿色能源收集技术，可以将周边环境中广泛存在的振动能转换为电能，例如，桥梁的振动、车辆行驶所形成的振动、人类活动所产生的振动。环境中的振动时刻存在自然界各个角落，而且不受天气、季节以及温度的影响，这为振动能量收集器提供了充足的能量来源。
目前，振动能量收集器普遍存在共振频率低、工作带宽窄的问题，难以高效的收集低频、随机的环境振动能，而且多数内部存在摩擦、碰撞耗能现象，限制了能量转换效率的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器,利用多稳态振动系统和双自由度振动系统使振动能量收集器能够在较宽的范围内响应低频振动，同时利用压电效应和摩擦生电效应进行碰撞能的收集，减小碰撞耗能，使振动能量收集器同时具有低频宽带响应能力和高效能量收集的优点。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，包括壳体，所述壳体的上下两端分别固定有端盖，两个端盖的内表面上均固定安装有固定磁铁，壳体内中部安装有动磁铁机构，壳体的外周壁上于动磁铁机构处安装有感应线圈，动磁铁机构与两侧的固定磁铁之间分别依次设有弹性限位机构和摩擦生电机构，动磁铁机构与弹性限位机构之间有间隙，固定磁铁、动磁铁机构、弹性限位机构和摩擦生电机构的中心轴线位于同一轴线，动磁铁机构与固定磁铁沿轴向磁化且磁化方向一致。
所述动磁铁机构包括固定在壳体内的平面弹簧，平面弹簧的中间位置处固定有动磁铁。
所述弹性限位机构包括至少三个固定在壳体内的压电梁，压电梁在壳体上呈圆周均匀分布，同侧的压电梁的相邻端之间连接有弹性膜，弹性膜与动磁铁之间有间隙，弹性膜上远离的动磁铁的侧壁上固定有质量块，质量块与固定磁铁之间有间隙。
所述摩擦生电机构由第一摩擦层和第二摩擦层构成，第一摩擦层固定在质量块上远离动磁铁的侧壁上，第二摩擦层固定在固定磁铁上靠近第一摩擦层的侧壁上，第一摩擦层和第二摩擦层之间有间隙。
所述压电梁由压电材料制成或者由压电材料和悬臂梁复合而成，压电梁的形状是S型或变截面或梯形或波纹形或长方形，弹性膜由橡胶薄膜制成。
所述第一摩擦层的材料为得电子能力强的材料，第二摩擦层的材料为失电子能力强的材料。
所述第二摩擦层的面积大于第一摩擦层的面积。
所述固定磁铁与第二摩擦层之间设有弹性层。
所述壳体与两个端盖均通过螺纹固定连接，壳体形状为长方体、多棱柱或者圆柱体，壳体材料由非导磁材料制成，壳体的外周壁上设有防滑条纹或凸点，两个端盖的外端面上均设有十字槽或一字槽。
所述平面弹簧的中心位置设有通孔，动磁铁穿过通孔并固定在平面弹簧上。
本发明设计一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，充分利用多稳态振动系统的低频宽带响应特性、双自由度振动系统的宽频响应特性以及碰撞扩频特性使振动能量收集器能够在较宽的频带范围内将低频振动能转换高频振动能，其中弹性限位机构和摩擦生电机构可将碰撞能转化为电能，减少碰撞耗能，提高能量转化效率，同时本发明内部耦合了电磁、压电和摩擦生电三种换能机制，实现优势互补，丰富了电能输出特性；本发明整体结构简单，操作方便，构思新颖，环境适应能力强。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为本发明实施例的剖面结构示意图。
图3为本发明实施例的爆炸图。
图4为本发明实施例的平面弹簧的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-图4所示，一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，包括壳体1，壳体1的上下两端分别固定有端盖7，两个端盖7的内表面上均固定安装有固定磁铁6，壳体1内中部安装有动磁铁机构2，壳体1的外周壁上于动磁铁机构2处安装有感应线圈5，动磁铁机构2与上侧的固定磁铁6之间依次设有弹性限位机构3和摩擦生电机构4，动磁铁机构2与下侧的固定磁铁6之间同样依次设有弹性限位机构3和摩擦生电机构4，动磁铁机构2与弹性限位机构3之间有间隙，固定磁铁6、动磁铁机构2、弹性限位机构3、摩擦生电机构4的中心轴线位于同一轴线，动磁铁机构2与固定磁铁6沿轴向磁化且磁化方向一致。
动磁铁机构2包括固定在壳体内的平面弹簧21，平面弹簧21的中间位置处固定有动磁铁22，平面弹簧21的中心位置设有通孔，动磁铁22穿过通孔并固定在平面弹簧上。
弹性限位机构3包含五个固定在壳体内的压电梁31，压电梁31在壳体1上沿圆周方向均匀布置，同一弹性限位机构3中压电梁31距离壳体1端面的距离一致，使弹性膜32均匀张开，保证弹性膜32对动磁铁22的作用力始终沿轴向。压电梁31的中间固定有弹性膜32，弹性膜32与动磁铁22之间有间隙，弹性膜32上远离的动磁铁22的侧壁上固定有质量块33，质量块33与固定磁铁6之间有间隙，当设置不同重力的质量块33时，弹性限位机构3能够响应频率不同的振动激励。
摩擦生电机构4由第一摩擦层41和第二摩擦层42构成，第一摩擦层41固定在质量块33上远离动磁铁22的侧壁上，第二摩擦层42固定在固定磁铁6上靠近第一摩擦层的侧壁上，第一摩擦层41和第二摩擦层42之间有间隙。
压电梁31采用压电陶瓷制成，压电梁的形状是S型，弹性膜32由橡胶薄膜制成，橡胶薄膜粘贴在同侧的压电梁的相邻端。弹性膜32也可采用其他材质的弹性材料制成。
第一摩擦层41的材料采用聚四氟乙烯，第二摩擦层42的材料采用聚甲醛，聚四氟乙烯得电子能力较强，聚甲醛失电子能力较强，两种材料相互配合，在两种材料的非接触面电镀金属银作为电极，并连接有金属导线，金属导线通过负载连接在一起，第一摩擦41层和第二摩擦层42的表面均采用等离子刻蚀工艺进行表面处理，使表面具有凸凹不平的微观形貌，增大两者的接触面积，有利于表面电荷密度的提高，进而提高摩擦生电组件的输出电压。
第二摩擦层42的面积大于第一摩擦层41的面积，这样可以避免第二摩擦层42偏离轴线时，第二摩擦层42和第一摩擦层41的接触面积减少而造成的能量转换效率的降低。
固定磁铁6与第二摩擦层42之间设有弹性层，这样可以减少质量块33与固定磁铁6之间碰撞能损失。
壳体1与两个端盖7均通过螺纹固定连接，这样可以调整固定磁铁6与质量块33、动磁铁22之间的间距，从而改变动磁铁22的受力情况，以调节动磁铁22的频响特性。壳体1形状设为圆柱体，采用ABS塑料制成，壳体1的外周壁上设有防滑条纹，两个端盖7的外端面上均设有十字槽，这样方便调节固定磁铁6与动磁铁22、质量块33之间的间距。
本发明具体使用时，将位于下方的端盖固定在机械装备的外壳上，使得壳体1竖直布置，当机械装备所产生的振动频率比较低时，由固定磁铁6、动磁铁22与平面弹簧21构成的多稳态振动系统开始响应外界振动，动磁铁22上下振动，动磁铁22的振动将引起感应线圈5中磁通量发生变化，从而将振动能转变成电能，当动磁铁22的振幅不大时，动磁铁22不与弹性膜32发生碰撞，此时只有通过电磁感应原理收集振动能；当动磁铁22振幅比较大时，动磁铁22将与弹性膜32生碰撞，动磁铁22与弹性膜32的碰撞将带动压电梁31变形，从而将碰撞能转化为电能；同时，动磁铁22与弹性膜32的碰撞将增加多稳态振动系统的稳定平衡点，增加系统的稳定状态，增强振动能量收集器的低频宽带响应能力；随着振动的持续，振动能量收集器不断的通过电磁感应和压电效应将振动能转化为电能；随着机械装备所产生的振动频率逐渐增大，动磁铁22的振幅将逐渐减小，而由于弹性限位机构3的共振频率相对较高，弹性限位机构3的振动响应情况越来越明显，压电梁31将发生变形，从而将振动能量转化为电能；同时，弹性限位机构3自身构成一个双自由度振动系统，质量块33能够在压电梁31共振频率和弹性膜32共振频率附近产生振动，从而带动压电梁31变形，弹性限位机构3能够在两个不同的频带范围内将振动能转化电能；当弹性膜32上质量块的振幅比较大时，质量块33将与固定磁铁6发生碰撞，此时第一摩擦层41与第二摩擦层42发生接触，两摩擦层表面将形成极性相反的电荷，随着质量块33与固定磁铁6分离，两摩擦层也将逐渐分离，表面电荷极性不同的两摩擦层构成带电电容，根据静电感应原理，随着两摩擦层间距的变化，电荷通过导线发生流动，从而将碰撞能转化为电能，随着振动的持续，质量块33将反复与固定磁铁6发生碰撞，碰撞能不断地转化为电能，而质量块33与固定磁铁6的碰撞将质量块的幅频响应曲线发生倾斜，实现工作带宽的拓宽。
当机械装备的振动频带发生变化时，可以通过旋转两个端盖7，调整固定磁铁6与动磁铁22的间距，从而改变动磁铁22的受力情况，进而调节多稳态振动系统的特征，以使多稳态振动系统能够适应环境振动频率的变化。
实施例2
如图1-图4所示，一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，包括壳体1，壳体1的上下两端分别固定有端盖7，两个端盖7的内端面上均固定安装有固定磁铁6，壳体1内中部安装有动磁铁机构2，壳体1的外周壁上于动磁铁机构2处安装有感应线圈5，动磁铁机构2与上侧的固定磁铁6之间依次设有弹性限位机构3和摩擦生电机构4，动磁铁机构2与下侧的固定磁铁6之间同样依次设有弹性限位机构3和摩擦生电机构4，动磁铁机构2与弹性限位机构3之间有间隙，固定磁铁6、动磁铁机构2、弹性限位机构3、摩擦生电机构4的中心轴线位于同一轴线，动磁铁机构2与固定磁铁6沿轴向磁化且磁化方向一致。
动磁铁机构2包括固定在壳体内的平面弹簧21，平面弹簧21的中间位置处固定有动磁铁22；动磁铁22由两块磁化方向相同且均沿轴向磁化的磁铁组成，两块磁铁依靠彼此之间的磁吸引力将平面弹簧夹在中间。
弹性限位机构3包含六个固定在壳体内部的压电梁31，压电梁31沿圆周方向均匀分布，而且同一弹性限位机构3中压电梁距离壳体端面的距离相同，使弹性膜均匀张开，保证弹性膜对动磁铁的作用力始终沿轴向。压电梁31的中间固定有弹性膜32，弹性膜32与动磁铁22之间有间隙，弹性膜32上远离的动磁铁的侧壁上固定有质量块33，质量块33与固定磁铁6之间有间隙，当设置不同重力的质量块33时，弹性限位机构3能够响应频率不同的振动激励。
摩擦生电机构4由第一摩擦层41和第二摩擦层42构成，第一摩擦层41固定在质量块33上远离动磁铁的侧壁上，第二摩擦层42固定在固定磁铁6上靠近第一摩擦层的侧壁上，第一摩擦层41和第二摩擦层42之间有间隙。
压电梁31采用PVDF压电薄膜与FR4材料梁复合而成，压电梁31为变截面梁。弹性膜32由橡胶薄膜制成，橡胶薄膜粘贴在同侧的压电梁31上的相邻端。
第一摩擦层41材料选用聚氯乙烯，第二摩擦层42材料选用金属铝，第一聚四氟乙烯得电子能力较强，金属铝失电子能力较强，两种材料需要相互配合，在第一摩擦层41的非接触面电镀金属铝薄膜作为电极，并通过导线与第二摩擦层42相连，第二摩擦层42既作为摩擦层又作为电极，第一摩擦层41和第二摩擦层42的表面均采用MEMS加工技术进行表面处理，使表面具有凸凹不平的微观形貌，增大两者的接触面积，有利于表面电荷密度的提高，进而提高摩擦生电组件的输出电压。
第二摩擦层42的面积大于第一摩擦层41的面积，这样可以避免第二摩擦层42偏离轴线时第二摩擦层42和第一摩擦层41的接触面积减少而造成的能量转换效率的降低。
固定磁铁6与第二摩擦层42之间设有弹性层，这样可以减少质量块33与固定磁铁6之间碰撞能损失。
壳体1与两个端盖7均通过螺纹固定连接，这样可以调整固定磁铁6与质量块33、动磁铁22之间的间距，从而改变动磁铁22的受力情况，以调节动磁铁22的频响特性。壳体1形状设为六棱柱，采用亚克力制成，壳体1的外周壁上设有防滑条纹，两个端盖7的外端面上均设有一字槽，这样方便调节固定磁铁6与动磁铁22、质量块33之间的间距。
本发明具体使用时，将壳体1的侧面固定在机械装备的外壳上，使壳体1水平布置，当机械装备所产生的振动频率比较低时，由固定磁铁6、动磁铁22与平面弹簧21构成的多稳态振动系统开始响应外界振动，动磁铁22左右振动，动磁铁22的振动将引起感应线圈5中磁通量发生变化，从而将振动能转变成电能，当动磁铁22的振幅不大时，动磁铁22不与弹性膜32发生碰撞，此时只有通过电磁感应原理收集振动能；当动磁铁22振幅比较大时，动磁铁22将与弹性膜32生碰撞，动磁铁22与弹性膜32的碰撞将带动压电梁31变形，从而将碰撞能转化为电能；同时，动磁铁22与弹性膜32的碰撞将增加多稳态振动系统的稳定平衡点，增加系统的稳定状态，增强振动能量收集器的低频宽带响应能力；随着振动的持续，振动能量收集器不断的通过电磁感应和压电效应将振动能转化为电能；随着机械装备所产生的振动频率逐渐增大，动磁铁22的振幅将逐渐减小，而由于弹性限位机构3的共振频率相对较高，弹性限位机构3的振动响应情况越来越明显，压电梁31将发生变形，从而将振动能量转化为电能；同时，弹性限位机构3自身构成一个双自由度振动系统，质量块33能够在压电梁31共振频率和弹性膜32共振频率附近产生振动，从而带动压电梁31变形，弹性限位机构3能够在两个不同的频带范围内将振动能转化电能；当弹性膜32上质量块的振幅比较大时，质量块33将与固定磁铁6发生碰撞，此时第一摩擦层41与第二摩擦层42发生接触，两摩擦层表面将形成极性相反的电荷，随着质量块33与固定磁铁6分离，两摩擦层也将逐渐分离，表面电荷极性不同的两摩擦层构成带电电容，根据静电感应原理，随着两摩擦层间距的变化，电荷通过导线发生流动，从而将碰撞能转化为电能，随着振动的持续，质量块33将反复与固定磁铁6发生碰撞，碰撞能不断地转化为电能，而质量块33与固定磁铁6的碰撞将质量块的幅频响应曲线发生倾斜，实现工作带宽的拓宽。
当机械装备的振动频带发生变化时，可以通过旋转两个端盖7，调整固定磁铁6与动磁铁22的间距，从而改变动磁铁22的受力情况，进而调节多稳态振动系统的特征，以使多稳态振动系统能够适应环境振动频率的变化。
以上所述仅为本发明的较佳实施而已，并不用限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：包括壳体，所述壳体的上下两端分别固定有端盖，两个端盖的内侧壁上均固定安装有固定磁铁，壳体内中部安装有动磁铁机构，壳体的外周壁上于动磁铁机构处安装有感应线圈，动磁铁机构与两侧的固定磁铁之间分别依次设有弹性限位机构和摩擦生电机构，动磁铁机构与弹性限位机构之间有间隙，固定磁铁、动磁铁机构、弹性限位机构、摩擦生电机构的中心轴线位于同一轴线，动磁铁机构与固定磁铁沿轴向磁化且磁化方向一致。
2.根据权利要求1所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述动磁铁机构包括固定在壳体内的平面弹簧，平面弹簧的中间位置处固定有动磁铁。
3.根据权利要求2所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述弹性限位机构包括至少三个固定在壳体内的压电梁，压电梁在壳体上呈圆周均匀分布，同侧的压电梁的相邻端之间连接有弹性膜，弹性膜与动磁铁之间有间隙，弹性膜上远离的动磁铁的侧壁上固定有质量块，质量块与固定磁铁之间有间隙。
4.根据权利要求3所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述摩擦生电机构由第一摩擦层和第二摩擦层构成，第一摩擦层固定在质量块上远离动磁铁的端面上，第二摩擦层固定在固定磁铁上靠近第一摩擦层的端面上，第一摩擦层和第二摩擦层之间有间隙。
5.根据权利要求3所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述压电梁由压电材料制成或由压电材料和悬臂梁复合而成，压电梁的形状是S型或变截面或梯形或波纹形或长方形，弹性膜由橡胶薄膜制成。
6.根据权利要求3所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述第一摩擦层的材料为得电子能力强的材料，第二摩擦层的材料为失电子能力强的材料。
7.根据权利要求6所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述第二摩擦层的面积大于第一摩擦层的面积。
8.根据权利要求6所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述固定磁铁与第二摩擦层之间设有弹性层。
9.根据权利要求1所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述壳体与两个端盖均通过螺纹固定连接，壳体为多棱柱或圆柱体，壳体材料由非导磁材料制成，壳体的外周壁上设有防滑条纹或凸点，两个端盖的外端面上均设有十字槽或一字槽。
10.根据权利要求2所述的低频宽带电磁-压电-摩擦复合式振动能量收集器，其特征在于：所述平面弹簧的中心位置设有通孔，动磁铁穿过通孔并固定在平面弹簧上。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112311275A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-02 | 西安工程大学 | 一种穿戴式能量采集器及pdms-bt薄膜的制备方法 |
| CN113156230A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-07-23 | 西安理工大学 | 一种摩擦电能量采集器测试装置及测试方法 |
| CN113241967A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-10 | 上海大学 | 一种用于波浪运动的压电摩擦电混合式能量收集器 |
| CN113422490A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-09-21 | 深圳市信为科技发展有限公司 | 一种宽频振动能量搜集装置 |
| CN113556059A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-10-26 | 上海大学 | 基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器 |
| CN114050734A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-15 | 浙江师范大学 | 一种压电-摩擦-电磁复合振动发电机 |
| CN115313795A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-08 | 西安铁路信号有限责任公司 | 一种能吸收低频波并将其转换为电能的方法 |
| JP7288718B1 (ja) | 2022-09-28 | 2023-06-08 | ▲広▼州大学 | バイオニックガル翼に基づいた多安定振動エネルギー収集装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110074162A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Francesco Cottone | Energy harvester apparatus having improved efficiency |
| CN106787945A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-31 | 重庆大学 | 一种压电‑摩擦电复合式宽频带微型能量收集器 |
| CN106937891A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-11 | 金坚 | 自发电电动牙刷 |
| CN108023501A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-11 | 西华师范大学 | 一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器 |
| CN108551273A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-18 | 忻州师范学院 | 一种悬臂梁式电磁—摩擦—压电复合振动能量采集器 |
| CN109560721A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-02 | 郑州大学 | 一种复合式振动能量采集器 |
| CN110336442A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-10-15 | 中北大学 | 一种磁电压电复合微能源采集器 |
| CN110445417A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-11-12 | 南京邮电大学 | 一种低频宽频带震动俘能装置 |
| CN110557045A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 长春工业大学 | 面向低速旋转运动的摩擦-压电-电磁复合式俘能器 |
-
2020
- 2020-06-15 CN CN202010544385.3A patent/CN111564946B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110074162A1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-03-31 | Francesco Cottone | Energy harvester apparatus having improved efficiency |
| CN106787945A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-31 | 重庆大学 | 一种压电‑摩擦电复合式宽频带微型能量收集器 |
| CN106937891A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-07-11 | 金坚 | 自发电电动牙刷 |
| CN108023501A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-11 | 西华师范大学 | 一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器 |
| CN108551273A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-09-18 | 忻州师范学院 | 一种悬臂梁式电磁—摩擦—压电复合振动能量采集器 |
| CN109560721A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-02 | 郑州大学 | 一种复合式振动能量采集器 |
| CN110336442A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-10-15 | 中北大学 | 一种磁电压电复合微能源采集器 |
| CN110445417A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-11-12 | 南京邮电大学 | 一种低频宽频带震动俘能装置 |
| CN110557045A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-10 | 长春工业大学 | 面向低速旋转运动的摩擦-压电-电磁复合式俘能器 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112311275A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-02-02 | 西安工程大学 | 一种穿戴式能量采集器及pdms-bt薄膜的制备方法 |
| CN113156230A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-07-23 | 西安理工大学 | 一种摩擦电能量采集器测试装置及测试方法 |
| CN113156230B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-10-14 | 西安理工大学 | 一种摩擦电能量采集器测试装置及测试方法 |
| CN113241967A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-08-10 | 上海大学 | 一种用于波浪运动的压电摩擦电混合式能量收集器 |
| CN113422490A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-09-21 | 深圳市信为科技发展有限公司 | 一种宽频振动能量搜集装置 |
| CN113556059A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-10-26 | 上海大学 | 基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器 |
| CN114050734A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-02-15 | 浙江师范大学 | 一种压电-摩擦-电磁复合振动发电机 |
| CN115313795A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-08 | 西安铁路信号有限责任公司 | 一种能吸收低频波并将其转换为电能的方法 |
| JP7288718B1 (ja) | 2022-09-28 | 2023-06-08 | ▲広▼州大学 | バイオニックガル翼に基づいた多安定振動エネルギー収集装置 |
| JP2024049272A (ja) * | 2022-09-28 | 2024-04-09 | ▲広▼州大学 | バイオニックガル翼に基づいた多安定振動エネルギー収集装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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