[发明专利]一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器

说明书

本发明公开了一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器，为解决已有气动系统中压电俘能器俘能频带窄、能量转化效率较低等问题。本发明由旋转组件、混合发电组件和气体管道三部分组成，其中旋转组件通过滚动轴承安装在压电发电组件内部，压电发电组件与气体管道旋合连接。本发明通过采用屈曲梁的双稳态结构，拓宽了压电俘能器的俘能频带；利用磁力拨动结构，实现升频的效果，从而提高了能量转化效率。本发明具有安装方便、结构紧凑、能量利用率高、噪声小以及成本低等技术优势，可通过整流储能电路将产生的电能进行收集整理，为物联网节点进行供能，在低功耗电子设备供能技术领域有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器，属于低功耗电子设备供能技术领域。

背景技术

随着制造装备技术的智能化水平不断提高及其与物联网技术的深度融合，大量的物联网节点在机械制造装备领域得到广泛应用。目前，对物联网节点进行稳定、可靠的持续供电，是保证节点正常工作的前提。当前机械制造领域的物联网节点供能方式主要有电源直接供电和化学电池供电两种方式。其中，电源直接供电方式导致电磁干扰严重、系统布线复杂等问题，而化学电池供电方式则存在电池使用寿命有限、需定期更换以及环境污染等不足。因此，需研究一种用于物联网节点供能的新型能源供给技术以解决传统供能技术所带来的诸多弊端。

利用压电材料的正压电效应俘获环境微能源转化为电能的环境能源收集技术，由于具有能量转换效率高、清洁无污染、不受电磁干扰以及使用寿命长等优势，成为微能源转化与供给技术的研究热点。气体动能是工业生产中大量存在的能量形式，其同样具备安全清洁可再生等优势，但气动系统属于低频振动系统，

其内部设置的压电俘能器的俘能频带窄、能量转化效率较低，无法满足实际应用需求。为了充分采集气动系统中的振动能量，要求压电俘能器具有宽频采集的特性。

发明内容

为解决已有气动系统中压电俘能器俘能频带窄、能量转化效率较低等问题，本发明公开一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器，可拓宽压电俘能器的俘能频带，提升压电俘能器能量转化效率。

本发明所采用的技术方案是：本实施方式提供了一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器的具体实施方案。所述一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器由旋转组件、混合发电组件和气体管道组成，其中混合发电组件对称装配在气体管道两侧，所述气体管道的设置有内螺纹，内螺纹用于混合发电组件和气体管道的旋合连接。

所述旋转组件为对称结构，由扇叶、转轴、轴肩I、轴肩II和扇形磁铁固定槽组成；所述扇叶置于旋转组件中心，扇叶在外界气体激励下带动转轴做旋转运动，所述轴肩I和轴肩II分别设置在靠近转轴一侧的首末两端，轴肩I用于滚珠轴承Ⅰ的固定，轴肩II用于滚珠轴承II的固定；所述扇形磁铁固定槽位于轴肩I和轴肩II之间，且沿转轴的轴向方向均匀设置n个，n为大于等于1的正整数，本具体实施方式中n的取值为3。

所述混合发电组件由腔体、发电装置、悬臂梁发电组件、紧定螺钉Ⅰ、隔流板、紧定螺钉II、滚珠轴承Ⅰ、滚珠轴承II和扇形磁铁组成；所述腔体与气体管道通过螺纹连接，所述发电装置通过紧定螺钉Ⅰ安装在腔体内部，所述隔流板通过紧定螺钉II固定在腔体顶端，隔流板用于排除气体对混合发电组件的干扰；所述滚珠轴承Ⅰ和滚珠轴承II与转轴过盈配合，实现了转轴的放置；所述扇形磁铁环贴在扇形磁铁固定槽内，相邻两扇形磁铁外侧磁极相异固定。