JP2021170916A - 複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器 - Google Patents
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Abstract
Description
前記ベース層は、両端がねじりばねを介して前記支持フレームの2つの対向する裏側壁に着脱可能に取り付けられた円弧状アーチ構造であり、ここで、前記ベース層は、繊維強化複合材料、ナノ複合材料、圧電複合材料および超弾性複合材料の複合材料のうちの1つからなり、
前記永久磁石構成要素は、第1永久磁石、第2永久磁石、および第3永久磁石を備え、前記第1永久磁石は、前記ベース層の中心位置に配置され、前記第2永久磁石、第3永久磁石は、前記第1永久磁石と同一鉛直面内にあり、かつ、前記第1永久磁石は、前記第2永久磁石と第3永久磁石との間に位置し、ここで、前記第2永久磁石は、前記支持フレームの裏天盤に取り付けられ、前記第3永久磁石は、前記支持フレームの裏底壁に取り付けられ、前記第1永久磁石の上表面磁性は、前記第2永久磁石の下表面磁性と同じであり、前記第1永久磁石の下表面磁性は、前記第3永久磁石の上表面磁性と同じであり、
前記圧電層は、前記ベース層の長手方向に沿って前記ベース層上に設けられている複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器を提供することである。
本発明は、金属材料に比べて、複合材料が金属材料よりも突出した力学的性能を持つため、前記収集器がより顕著な振動特徴を有されることで、前記収集器の動力分岐および多重安定性をトリガすることに補助することができ、また、振動中に多重安定性変換を繰り返させることができるように複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器を提供することを目的とする。さらに、この収集器の圧電効率を向上させる。
ベース層2は、両端がねじりばね5を介して支持フレーム4の2つの対向する裏側壁に着脱可能に取り付けられた円弧状アーチ構造である。ベース層2は、ねじりばね5を介して支持フレーム4の2つの対向する裏側壁に着脱可能に取り付けられているため、このアーチ構造の固定周波数を調整する必要がある場合には、異なる剛性のねじりばねを選択するだけで実現できる。異なる剛性のねじりばねを選択することによって、このアーチ構造の異なる拘束状態、例えば固定拘束、枢支拘束、非対称拘束と弾性拘束などを実現することができ、これによって、このアーチ構造の固有周波数を調整する目的を達成することができる。
2 ベース層
3 圧電層
4 支持フレーム
5 ねじりばね
6 第1永久磁石
7 第2永久磁石
8 第3永久磁石
9 第2長さ調整可能な部材
10 第3長さ調整可能な部材
11 第2弾性部材
12 第1閉合コイル
13 第3弾性部材
14 第2閉合コイル
Claims (10)
- 複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器であって、
ベース層と、永久磁石構成要素と、圧電層と、ベース振動台上に配置された支持フレームとを備え、
前記ベース層は、両端がねじりばねを介して前記支持フレームの2つの対向する裏側壁に着脱可能に取り付けられた円弧状アーチ構造であり、ここで、前記ベース層は、繊維強化複合材料、ナノ複合材料、圧電複合材料および超弾性複合材料のうちの1つからなり、
前記永久磁石構成要素は、第1永久磁石、第2永久磁石、および第3永久磁石を備え、前記第1永久磁石は、前記ベース層の中心位置に配置され、前記第2永久磁石、第3永久磁石は、前記第1永久磁石と同一鉛直面内にあり、かつ、前記第1永久磁石は、前記第2永久磁石と第3永久磁石との間に位置し、ここで、前記第2永久磁石は、前記支持フレームの裏天盤に取り付けられ、前記第3永久磁石は、前記支持フレームの裏底壁に取り付けられ、前記第1永久磁石の上表面磁性は、前記第2永久磁石の下表面磁性と同じであり、前記第1永久磁石の下表面磁性は、前記第3永久磁石の上表面磁性と同じであり、
前記圧電層は、前記ベース層の長手方向に沿って前記ベース層上に設けられていることを特徴とする複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。 - 前記圧電層は、第1圧電層と第2圧電層を備え、前記第1圧電層と第2圧電層は、前記ベース層の上下両側に分布され、かつ、前記ベース層とサンドイッチのような構造を構成することを特徴とする請求項1に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記圧電層は、前記第1永久磁石の一側又は両側に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記圧電層は、前記第1永久磁石を中心として、前記第1永久磁石の両側に対称的に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記第2永久磁石は、第2長さ調整可能な部材を介して前記支持フレームの裏天盤に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記第2長さ調整可能な部材は、一端が前記支持フレームの裏天盤に固定され、他端が前記第2永久磁石に接続された長さ調整可能な伸縮ロッドであることを特徴とする請求項5に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記第3永久磁石は、第3長さ調整可能な部材を介して前記支持フレームの裏天盤に取り付けられていることを特徴とする請求項6に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記第3長さ調整可能な部材は、一端が前記支持フレームの裏天盤に固定され、他端が前記第3永久磁石に接続された長さ調整可能な伸縮ロッドであることを特徴とする請求項7に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記第2永久磁石は、第2弾性部材を介して前記支持フレームの裏天盤に取り付けられ、かつ、鉛直方向において、前記第2永久磁石は、第1閉合コイルで囲まれている。および/または、前記第3永久磁石は、第3弾性部材を介して前記支持フレームの裏底壁に取り付けられ、かつ、鉛直方向において、前記第3永久磁石は、第2閉合コイルで囲まれていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
- 前記第2弾性部材は、コイルバネ、ゴムバネのうちの1種または複数種であり、
前記第3弾性部材は、コイルバネ、ゴムバネのうちの1種または複数種であることを特徴とする請求項9に記載の複合材料によるアーチ非線形振動エネルギー収集器。
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