[發明專利]基于共振的四路并列式異步轉化振動能量采集器

無效

• 申請號: 201110442381.5
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102606434A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 邊宇樞;李杰;高智慧
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F03G7/08
• 分類號: F03G7/08
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發明涉及一種振動能量采集裝置，具體涉及一種基于共振的四路并列式異步轉化振動能量采集器，可不主動消耗能源，通過系統自身與振動環境發生共振來實現環境振動能量的采集，屬于機械振動、能源再利用、振動發電等技術領域。

背景技術

振動無處不在，如車輛抖動，隧道橋梁的振動甚至娛樂器械的來回運動都是振動的表現，振動能是環境中普遍存在的一種能量源形式。目前對環境中振動能量的采集利用多集中在無線電等微電子領域，采集功率小、應用范圍較窄，而地鐵、橋梁、隧道等大型結構體的振動蘊含著的強大能量卻很少被人們利用。現有一些通過懸臂梁與外界環境諧振來獲取環境振動能量的發明專利還存在諧振頻率過高、采集效率低下的問題，一些利用膜片泵拾取振動能量的發明專利也還存在采集效率低、制造成本高、難以實現空間大范圍組網采集等不足。為解決目前振動能量采集的上述問題，本發明提出了一種基于共振原理的新型振動能量采集裝置。本裝置從原理上實現了振動能量的高效采集且對被采集物體的振動頻率要求較低，其輸出端可以直接對外做功，也可與普通發電機串聯實現振動能量的進一步存儲和再利用。此外，多個該種采集器還可與液壓系統組合建立多頻段、大范圍的網絡化采集系統，實現振動能量的最大化采集利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于共振的四路并列式異步轉化振動能量采集器，該采集器以環境中宏觀結構體的振動為動力源(如地鐵路基，隧道的振動等)，通過采集器的共振系統與外界振源發生共振，從而獲得大幅度的往返運動，再通過換向機構將往返運動轉化為連續周轉運動，最后通過輸出系統將四路并列的異步轉動整合為輸出端的一路高速轉動。該能量采集器是基于兩自由度系統的共振原理實現能量采集的，采集效率高、效果明顯。振動能量采集器的輸出端經四路并列異步輸入整合后可以實現連續高速整周轉動，故可以直接帶負載工作，也可以將輸出端與普通發電機相聯實現振動能量的轉化和存儲。此外，多個該種采集器可與液壓系統聯合組網，形成三維空間內多頻段、高效能的振動能量采集網絡系統。

該基于共振的四路并列式異步轉化振動能量采集器主要由共振系統、換向系統、輸出系統三部分組成。

(1)共振系統：共振系統由四組沿圓周均布的共振機構并列組成，四組共振機構結構完全相同，如圖6。轉動支座A101、A106分別通過螺栓與第一層安裝板B120緊固聯接。螺紋軸A102依次穿過轉動支座A101、A106，并通過彈性墊圈和六角螺母與轉動支座A101、A106緊固。螺紋軸A102中部通過深溝球軸承與增力連桿A130配合聯接。增力連桿A130通過深溝球軸承與主彈簧振子A126一側的小軸聯接。主彈簧振子A126另一側的小軸通過深溝球軸承與增力連桿A111配合聯接。輔助彈簧振子A131和滑塊座A124分別穿過主彈簧振子上下端的細長軸，并通過彈簧A132和A133與主彈簧振子A126聯接。滑塊座A124通過螺釘與滑塊A125緊固。滑塊A125通過下端的燕尾槽與導軌A107形成滑動副。導軌A107通過螺釘與第二層安裝板B118緊固。增力連桿A111、滑塊座A135與滑塊軸A117(見圖3)通過深溝球軸承配合聯接。滑塊A118通過螺釘緊固在滑塊軸A117(見圖3)端面的法蘭上。滑塊A118通過下端燕尾槽與導軌A119形成滑動副。導軌A119通過螺栓與擺動臂A120緊固。滑塊座A135通過螺釘與滑塊A134緊固。滑塊A134通過下端的燕尾槽與導軌A116形成滑動副。導軌A116通過螺栓與第一層安裝板B120緊固。第一層安裝板B120通過多個底板支座B119以螺栓聯接與第二層安裝板B118緊固，構成采集器的整體支架。