[實用新型]一種橋梁低頻振動能量收集裝置

有效

• 申請號: 202320243006.6
• 申請日: 2023-02-15
• 公開（公告）號: CN219611617U
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 王任杰;何運成;陸文佳;江小慧;易華森;謝思思;陳照銘;蔡淵;王俊杰
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 聶志偉

本實用新型公開了一種橋梁低頻振動能量收集裝置，包括箱體；永磁體組，其用于產生磁場；第一發電組件，其包括支撐桿、懸臂、質量塊和線圈，支撐桿與箱體鉸接，懸臂的一端與支撐桿連接，懸臂的另一端安裝有質量塊，線圈纏繞在質量塊上并設置在磁場中；第二發電組件，其包括蓋板、壓電膜和彈簧，蓋板與支撐桿固定連接并能夠隨支撐桿擺動，壓電膜的兩邊沿分別連接至蓋板和箱體，彈簧的兩端分別連接至蓋板和箱體；集電器，線圈和壓電膜均電連接至集電器。本實用新型通過第一發電組件，基于電磁感應原理將振動能轉換為電能，同時又通過第二發電組件，基于正壓電效應將振動能轉換為電能，從而盡可能地利用低頻振動所產生的能量，提升能量轉換率。

技術領域

本實用新型涉及能量收集技術領域中的一種橋梁低頻振動能量收集裝置。

背景技術

隨著交通網的逐漸完善，道路建設也逐漸覆蓋農村、山區等偏遠地區，從而為當地居民提供相應的交通運輸服務。對于一些在惡劣環境中建設的橋梁，為了預防可能發生的損害風險，一般需要在橋梁上安裝各種感應器，感應器再與控制系統相連，能夠通過感應器獲取橋梁相應的力學數據，為橋梁安全分析提供數據基礎，同時也起到預警作用。

在某些電網不便覆蓋的區域，為了向感應器持續供電，目前一般采用電池供電或發電設備供電兩種方式。電池供電是較為成熟的方案，利用儲備有充足電力的電池對感應器進行供電。發電設備供電則主要依靠能持續產生電能的發電設備來供電，發電設備包括太陽能、風能、振動能發電機等。

但是，電池的電量是會隨著時間流逝逐漸減少的，意味著必須定期檢查剩余電量并及時更換電池，后期維護時非常不便。太陽能和風能發電設備對安裝環境有一定要求，在某些無光或低風速的特定場合中難以施展。振動能發電設備基于壓電效應將振動能轉化為電能，其對使用環境的要求不高。但橋梁的振動基本是由車輛駛過而引起的低頻振動，市面上大部分振動能發電設備都是應用在高頻或大幅振動的使用場景中，低頻振動能量的轉化率低，難以滿足感應器的供電需求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提供一種橋梁低頻振動能量收集裝置，能夠提升對低頻振動能量的轉化率。

根據本實用新型實施例，提供一種橋梁低頻振動能量收集裝置，包括：

箱體；

永磁體組，所述永磁體組包括多個永磁體，所述永磁體呈陣列分布在所述箱體內并產生磁場；

第一發電組件，其包括支撐桿、懸臂、質量塊和線圈，所述支撐桿與所述箱體鉸接并能夠繞其鉸接軸進行擺動，所述懸臂的一端與所述支撐桿連接，所述懸臂的另一端安裝有質量塊，所述線圈纏繞在所述質量塊上并設置在所述磁場中；

第二發電組件，其包括蓋板、壓電膜和彈簧，所述蓋板與所述支撐桿固定連接并能夠隨所述支撐桿擺動，所述壓電膜相對的兩邊沿分別連接至所述蓋板和所述箱體，所述箱體、所述蓋板和所述壓電膜共同圍出一個氣室，所述彈簧的數量為至少兩個且其兩端分別連接至所述蓋板和所述箱體，所述彈簧用于限制所述蓋板的擺動幅度；

集電器，所述線圈和所述壓電膜均電連接至所述集電器，所述集電器用于收集電能并向外界的感應器供電。

根據本實用新型實施例，進一步地，所述永磁體的間距不一，所述永磁體組產生的磁場為不均勻磁場。

根據本實用新型實施例，進一步地，所述懸臂、所述質量塊和所述線圈的數量均為多個且均一一對應連接，所述第一發電組件還包括卡座，所述懸臂均連接至所述卡座。

根據本實用新型實施例，進一步地，所述懸臂以所述卡座為中心呈輻射狀散開。

根據本實用新型實施例，進一步地，所述第一發電組件還包括壓電片，所述壓電片貼接在所述懸臂上，所述壓電片與所述集電器電連接。

根據本實用新型實施例，進一步地，所述壓電片具體為PZT壓電片。