[发明专利]面向胎压监测传感器供能的非线性宽频压电俘能器

说明书

本发明公开了一种面向胎压监测传感器供能的非线性宽频压电俘能器，以解决当前用于胎压传感器供能的压电发电装置存在的使用寿命短、俘能频率带宽窄等问题。本发明包括外壳体、旋转组件、压电发电组件三部分。旋转组件和压电发电组件固定在外壳体内部。所述旋转组件可将车轮的转动转化为自身的转动，并带动扇形磁铁一起进行转动，转动的扇形磁铁拨动压电发电组件末端的磁铁，使得压电组件产生形变，进而实现能量的俘获。本发明设计的压电发电装置利用了磁铁间非线性力产生的非线性刚度效应拓宽了俘能带宽，利用非接触磁力代替机械冲击提高了压电元件的使用寿命。在汽车和能源利用技术领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种面向胎压监测传感器供能的非线性宽频压电俘能器，属于汽车和能源收集技术领域。

背景技术

随着公路的发展和汽车性能的不断提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，事故更为频繁，汽车的安全性就变得尤为重要。汽车轮胎压力异常，极容易导致意外事故的发生。在恶性交通事故中，由爆胎引起的车祸所占比例非常高，而胎压不足是引起爆胎的重要原因之一，由此说明了胎压监测系统的重要性。当前为胎压传感器供能方式主要为化学电池供电，化学电池供电方式存在电池使用寿命有限、需定期更换以及环境污染等不足。

利用压电元件的正压电效应俘获环境微能源转化为电能的能源收集技术，由于具有能量转换效率高、清洁无污染、不受电磁干扰等优势，成为微能源转化与供给技术的研究热点。汽车在行驶过程中，车轮转动具有本身能量大、转速高、且工作时振动频率变化幅度较大等特点。因此，合理利用车轮旋转的能量，结合压电元件的正压电效应将车轮旋转的能量转化为电能为胎压传感器供能，可有效解决传统电源供能方式带来的布线复杂及电池供能方式带来的需定期更换、污染环境等问题。然而，当前应用在汽车胎压监测系统领域中的压电发电装置普遍存在俘能频带窄、使用寿命短等问题，限制了压电发电装置在汽车与能源技术领域的发展与应用。因此，需要研究一种用于胎压监测传感器供能的新型能源供给技术来解决目前存在的问题。

发明内容

为解决现有的胎压传感器供能装置存在俘能频带窄、使用寿命短等问题，本发明公开一种面向胎压监测传感器供能的非线性宽频压电俘能器，为胎压监测系统中的传感器提供一种新型环保、高效、稳定的供能装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述面向胎压监测传感器供能的非线性宽频压电俘能器由外壳体、旋转组件、压电发电组件组成。所述旋转组件安装固定在外壳体中，压电发电组件与外壳体内壁上的安装槽一配合，通过胶粘方式固定。

所述外壳体由封装壳、侧盖和紧定螺钉组成，封装壳和侧盖配合，通过紧定螺钉安装固定；所述封装壳底部中心位置设置有轴承安装孔一，其与轴承过盈配合，实现轴承的安装固定，所述封装壳四个侧面内壁靠近中部位置对称设有安装槽一，其与压电发电组件配合，通过粘接方式固定，所述封装壳端面四角均匀布置有螺纹孔，其与紧定螺钉进行螺纹连接；所述侧盖设置有轴承安装孔二和通孔一，所述轴承安装孔二与轴承过盈配合，实现轴承的安装固定，所述通孔一均匀布置在侧盖上端面四角的位置，其与螺纹孔配合，通过紧定螺钉安装固定。

所述旋转组件由轴承、旋转轴、紧固螺钉、扇形磁铁、夹紧装置、基板组成，其中轴承对称布置在旋转组件两侧，与旋转轴配合连接，扇形磁铁粘接固定在旋转轴上，夹紧装置与旋转轴配合，布置在旋转轴的中间部位，基板与夹紧装置配合，通过紧固螺钉进行螺纹连接固定。