[发明专利]用于将振动能转化为电能的振动能量采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及能量采集领域，特别涉及一种用于将振动能转化为电能的振 动能量采集系统。

背景技术

有些系统更换电源困难或者在偏远地区不容易到达，每更换一次电源都 需要很大成本，例如嵌入到桥梁混凝土内部的无线传感器节点、植入到野生 动物体内的GPS全球定位系统；有的系统更换电源比较危险，人为更换电源 可能发生意外，而当前依然没有电池可以在足够长的时间内驱动电子元件， 为之提供电源。从周围环境中汲取能量，作为能量源，并转化为电能，驱动 电子元件，有广阔的前景。

动物行走，车辆运行，机械运转，海水波涛起伏等等现象都存在振动， 而传感器等微小设备使用功率越来小，使得从环境汲取振动能量、存储并转 化为电能，作为微小设备传感器的能源成为可能。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理 解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术 人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于将振动能转化为电能的振动能量采集系 统，通过采集环境中的振动产生的振动能，以机械能的方式存储能量，而后 以有序的振动输出能量，并作用于电能转化装置上，获得有序稳定的电能输 出，以利用环境中的振动能量。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于将振动能转化为电能的振动能 量采集系统，包括：能量汲取装置，其包括：质量球，该质量球通过平衡弹 簧设于底盘上，所述质量球上设有固定绳，所述固定绳一端与所述底盘连接； 以及驱动棘轮机构，其包括棘爪以及与其相配合的棘轮，所述棘爪可转动的 设于所述底盘上，所述固定绳另一端与所述棘爪连接，所述棘爪与振动弹簧 连接，所述振动弹簧设于所述底盘上，通过所述固定绳的振动驱动所述棘爪 运动，所述棘爪驱动所述棘轮转动，所述振动弹簧的恢复运动使所述棘爪回 位；储能装置，其与所述驱动棘轮机构连接，用于贮存振动产生振动能；控 制装置，其与所述储能装置连接，用于控制所述储能装置中能量的储存、释 放以及释放速度；变速装置，其与所述控制装置连接，用于将所述储能装置 存储的能量输出；以及电能转化装置，其与所述变速装置连接，用以将机械 能转化为电能。

优选地，上述技术方案中，所述储能装置包括：发条输入轴；发条输入 齿轮，其设于所述发条输入轴上，并于所述驱动棘轮机构中的输出齿轮相啮 合传动；发条盒，其设于输出轴上，所述发条盒内的发条与所述发条输入轴 连接；以及发条输出齿轮，其与所述发条盒连接，通过所述发条盒驱动所述 发条输出齿轮转动；其中，所述输出齿轮驱动所述发条输入齿轮转动，进而 驱动所述发条输入轴转动给所述发条盒中的发条储能。

优选地，上述技术方案中，所述控制装置包括：不完全齿轮，其设于所 述发条输入轴上；销齿轮，其与所述不完全齿轮相啮合，所述销齿轮上设有 凸出的销；活塞机构，该活塞机构包括活塞杆，该活塞杆端部设于所述活塞 杆呈垂直状的伸出杆，所述销与所述伸出杆一端相互配合以驱动所述活塞杆 运动；控制棘轮机构，其包括控制棘轮以及与其相互配合的控制棘爪，所述 控制棘轮与所述发条输出齿轮和所述发条盒同轴连接，所述控制棘爪上端部 设有卡槽，所述伸出杆的另一端与所述卡槽相互配合以控制所述控制棘轮的 转动；当所述控制棘轮与所述控制棘爪相互脱离时，所述发条输出齿轮转动； 其中，所述销转到最高点前离开所述活塞杆的伸出杆，所述不完全齿轮与所 述销齿轮的齿数比等于所述发条输入轴从发条在所述发条盒内自由状态到上 满劲时所转动的圈数，所述活塞杆回位时间等于发条在所述发条盒内自由状 态所用的时间。

优选地，上述技术方案中，所述控制棘爪的下端设有磁块，所述磁块设 于两个定位件之间，所述两个定位杆上设有与所述磁块相互配合的磁块。

优选地，上述技术方案中，所述活塞机构包括：活塞缸；活塞杆，该活 塞杆端部设有活塞，所述活塞设于所述活塞缸内，所述活塞与活塞缸壁形成 的空间为复原腔，所述活塞上设有阻尼孔；回位弹簧，其设于所述活塞缸内， 所述回位弹簧一端与所述活塞连接；以及浮动活塞，其设于所述活塞缸内， 所述浮动活塞设于所述回位弹簧的另一端，所述活塞和所述浮动活塞以及所 述活塞缸壁形成的空间为压缩腔，所述压缩腔内充填有液体，所述压缩腔与 所述复原腔相通，所述浮动活塞顶端与所述活塞缸壁形成的空间为浮动气室。