[發明專利]一種基于雙穩態寬頻結構的轉動式磁力撥動壓電俘能器

有效

• 申請號: 201711042434.8
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107592033B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 程廷海;盧曉暉;陳茜炎;張曉松;曹展豪;房彥旭
• 申請（專利權）人: 長春工業大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F01D15/10;F01D9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于雙穩態寬頻結構的轉動式磁力撥動壓電俘能器，為解決已有氣動系統中壓電俘能器俘能頻帶窄、能量轉化效率較低等問題。本發明由旋轉組件、混合發電組件和氣體管道三部分組成，其中旋轉組件通過滾動軸承安裝在壓電發電組件內部，壓電發電組件與氣體管道旋合連接。本發明通過采用屈曲梁的雙穩態結構，拓寬了壓電俘能器的俘能頻帶；利用磁力撥動結構，實現升頻的效果，從而提高了能量轉化效率。本發明具有安裝方便、結構緊湊、能量利用率高、噪聲小以及成本低等技術優勢，可通過整流儲能電路將產生的電能進行收集整理，為物聯網節點進行供能，在低功耗電子設備供能技術領域有廣泛的應用。

技術領域

本發明涉及一種基于雙穩態寬頻結構的轉動式磁力撥動壓電俘能器，屬于低功耗電子設備供能技術領域。

背景技術

隨著制造裝備技術的智能化水平不斷提高及其與物聯網技術的深度融合，大量的物聯網節點在機械制造裝備領域得到廣泛應用。目前，對物聯網節點進行穩定、可靠的持續供電，是保證節點正常工作的前提。當前機械制造領域的物聯網節點供能方式主要有電源直接供電和化學電池供電兩種方式。其中，電源直接供電方式導致電磁干擾嚴重、系統布線復雜等問題，而化學電池供電方式則存在電池使用壽命有限、需定期更換以及環境污染等不足。因此，需研究一種用于物聯網節點供能的新型能源供給技術以解決傳統供能技術所帶來的諸多弊端。

利用壓電材料的正壓電效應俘獲環境微能源轉化為電能的環境能源收集技術，由于具有能量轉換效率高、清潔無污染、不受電磁干擾以及使用壽命長等優勢，成為微能源轉化與供給技術的研究熱點。氣體動能是工業生產中大量存在的能量形式，其同樣具備安全清潔可再生等優勢，但氣動系統屬于低頻振動系統，

其內部設置的壓電俘能器的俘能頻帶窄、能量轉化效率較低，無法滿足實際應用需求。為了充分采集氣動系統中的振動能量，要求壓電俘能器具有寬頻采集的特性。

發明內容

為解決已有氣動系統中壓電俘能器俘能頻帶窄、能量轉化效率較低等問題，本發明公開一種基于雙穩態寬頻結構的轉動式磁力撥動壓電俘能器，可拓寬壓電俘能器的俘能頻帶，提升壓電俘能器能量轉化效率。

本發明所采用的技術方案是：本實施方式提供了一種基于雙穩態寬頻結構的轉動式磁力撥動壓電俘能器的具體實施方案。所述一種基于雙穩態寬頻結構的轉動式磁力撥動壓電俘能器由旋轉組件、混合發電組件和氣體管道組成，其中混合發電組件對稱裝配在氣體管道兩側，所述氣體管道的設置有內螺紋，內螺紋用于混合發電組件和氣體管道的旋合連接。

所述旋轉組件為對稱結構，由扇葉、轉軸、軸肩I、軸肩II和扇形磁鐵固定槽組成；所述扇葉置于旋轉組件中心，扇葉在外界氣體激勵下帶動轉軸做旋轉運動，所述軸肩I和軸肩II分別設置在靠近轉軸一側的首末兩端，軸肩I用于滾珠軸承Ⅰ的固定，軸肩II用于滾珠軸承II的固定；所述扇形磁鐵固定槽位于軸肩I和軸肩II之間，且沿轉軸的軸向方向均勻設置n個，n為大于等于1的正整數，本具體實施方式中n的取值為3。

所述混合發電組件由腔體、發電裝置、懸臂梁發電組件、緊定螺釘Ⅰ、隔流板、緊定螺釘II、滾珠軸承Ⅰ、滾珠軸承II和扇形磁鐵組成；所述腔體與氣體管道通過螺紋連接，所述發電裝置通過緊定螺釘Ⅰ安裝在腔體內部，所述隔流板通過緊定螺釘II固定在腔體頂端，隔流板用于排除氣體對混合發電組件的干擾；所述滾珠軸承Ⅰ和滾珠軸承II與轉軸過盈配合，實現了轉軸的放置；所述扇形磁鐵環貼在扇形磁鐵固定槽內，相鄰兩扇形磁鐵外側磁極相異固定。