[發(fā)明專利]一種上變頻滾球致動(dòng)式壓電-電磁波浪振動(dòng)俘能裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111053250.8
• 申請(qǐng)日: 2021-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN113746375A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施閣;曾文濤;徐苴邴;胡項(xiàng)展;林如斌;施浙斌;王晨宇;曾傳軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/18
• 分類號(hào): H02N2/18;H02K7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種上變頻滾球致動(dòng)式壓電?電磁波浪振動(dòng)俘能裝置，包括光軸、旋轉(zhuǎn)架、金屬球、圓柱基座、永磁體旋轉(zhuǎn)架、環(huán)形槽盤、電磁感應(yīng)線圈、環(huán)形支撐架、驅(qū)動(dòng)磁鐵、尼龍螺柱、尼龍螺帽、四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱、感應(yīng)磁鐵、壓電片和旋轉(zhuǎn)架梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)架、永磁體旋轉(zhuǎn)架和四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱固定于同一光軸，所述壓電片結(jié)構(gòu)由金屬基座、梁上響應(yīng)磁鐵、壓電陶瓷構(gòu)成，所述金屬球放置于圓柱基座的圓形導(dǎo)軌上，金屬球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱上的驅(qū)動(dòng)磁鐵以及永磁體旋轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動(dòng)，該裝置可以將外界超低頻的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，適用于江、河、湖、海等水面波浪的采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)能量俘能領(lǐng)域，具體涉及一種上變頻滾球致動(dòng)式壓電-電磁波浪振動(dòng)俘能裝置。

背景技術(shù)

目前，大多數(shù)低功耗電子元器件如無線傳感器節(jié)點(diǎn)、智能手環(huán)、醫(yī)療植入傳感器、藍(lán)牙耳機(jī)等都依賴于傳統(tǒng)的鋰電池進(jìn)行供電，然而傳統(tǒng)的化學(xué)電池越來越不能滿足人們的需要，傳統(tǒng)化學(xué)電池的放電效率會(huì)受到環(huán)境溫度、電池體積、充放電次數(shù)等的影響，并且有的微電子設(shè)備安裝在人不能涉足的惡劣環(huán)境，給電池的維護(hù)和更換增加了成本，同時(shí)干電池報(bào)廢后會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)材料、污染環(huán)境等一系列問題，所以提出一種新的能源以代替電化學(xué)電池為低功率元器件供電，成為了新的一種研究方向，與此同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及便攜式微電子產(chǎn)品應(yīng)用越來越廣泛，隨著低功耗元器件的功耗進(jìn)一步降低，這使得從環(huán)境中采集能量替代化學(xué)電池為低功耗微電子產(chǎn)品供電成為了可能。

能量收集技術(shù)就是這樣一門針對(duì)當(dāng)今能源問題而興起的熱門技術(shù)，它將環(huán)境中的可用的而又沒被利用的能量轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)起來作為可用的電能使用，這些能量非常豐富且可被利用，不同的能量源能量密度不一樣，目前環(huán)境中的能量源有振動(dòng)能、太陽能、風(fēng)能、溫差能、射頻輻射能、噪聲等，振動(dòng)能在日常生活中普遍存在，不容易受到位置、天氣、等環(huán)境的影響，并且具有較高的能量密度，另一方面電磁俘能也被廣泛應(yīng)用，通過電磁感應(yīng)線圈和磁鐵之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或者在變化的磁場(chǎng)中的固定線圈通過環(huán)境振動(dòng)提取能量，目前已開展的能量回收技術(shù)的研究結(jié)果表明，從機(jī)械振動(dòng)中獲取能量是切實(shí)可行的，根據(jù)能量轉(zhuǎn)化原理的不同，振動(dòng)俘能器可分為壓電式、電磁式、靜電式和磁致伸縮式等類型，其中，壓電俘能器由于能量密度大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無需外部供電、便于實(shí)現(xiàn)小型化和集成化的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明公開了一種上變頻滾球致動(dòng)式壓電-電磁波浪振動(dòng)俘能裝置，包括光軸、旋轉(zhuǎn)架、金屬球、圓柱基座、永磁體旋轉(zhuǎn)架、環(huán)形槽盤、電磁感應(yīng)線圈、環(huán)形支撐架、驅(qū)動(dòng)磁鐵、尼龍螺柱、尼龍螺帽、四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱、感應(yīng)磁鐵、壓電片結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)架梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)架、永磁體旋轉(zhuǎn)架和四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱固定于同一光軸，所述壓電片結(jié)構(gòu)由梁上響應(yīng)磁鐵、金屬基座、壓電陶瓷構(gòu)成，所述金屬球放置于圓柱基座的圓形導(dǎo)軌上，通過金屬球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱上的驅(qū)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，通過磁力作用，使壓電陶瓷輸出電能。該裝置能夠高效的將外界超低頻的波浪振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，為低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)供電，適用于江、河、湖、海等水面波浪的采集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：提出一種上變頻滾球致動(dòng)式壓電-電磁波浪振動(dòng)俘能裝置，通過金屬球的圓周運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱上的驅(qū)動(dòng)磁鐵與永磁體旋轉(zhuǎn)架旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)多方向的振動(dòng)能采集，并通過壓電片與電磁感應(yīng)線圈將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，為低功耗的無線傳感網(wǎng)絡(luò)供電，減少化學(xué)電池的使用，降低更換電池帶來的人工成本。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，采用的技術(shù)方案是：一種上變頻滾球致動(dòng)式壓電-電磁波浪振動(dòng)俘能裝置，包括光軸、旋轉(zhuǎn)架、金屬球、圓柱基座、永磁體旋轉(zhuǎn)架、環(huán)形槽盤、電磁感應(yīng)線圈、環(huán)形支撐架、驅(qū)動(dòng)磁鐵、尼龍螺柱 、尼龍螺帽、四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱、感應(yīng)磁鐵、壓電片結(jié)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)架梁結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)架、永磁體旋轉(zhuǎn)架和四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱固定于同一光軸，所述壓電片結(jié)構(gòu)由梁上響應(yīng)磁鐵、金屬基座、壓電陶瓷構(gòu)成，所述金屬球放置于圓柱基座的圓形導(dǎo)軌上，金屬球的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)四凹槽旋轉(zhuǎn)圓柱上的驅(qū)動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，通過磁力作用，使壓電陶瓷輸出電能。該裝置能夠高效的將外界超低頻的波浪振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，為低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)供電，適用于江、河、湖、海等水面波浪的采集。

本發(fā)明的有益效果：