[发明专利]一种压电圆环式旋转能量收集装置

说明书

本发明公开了一种压电圆环式旋转能量收集装置，包括了转子(2)，转子(2)两端对称设置有滚子(3)，两个滚子(3)边缘之间的最大距离大于压电圈(A)的内直径，用于保证两个滚子(3)均能挤压压电圈(A)内侧面，从而使压电圈(A)发生弹性形变。本发明具有如下优点：减小了启动旋转式压电能量收集装置时的启动力矩，使旋转式压电能量收集装置能在较低的外界激励力矩下工作，简化了旋转式压电能量收集装置的机械结构，从而节约了生产制造成本。

技术领域

本发明涉及能量收集装置领域，具体涉及压电式能量收集装置。

背景技术

随着化石能源的枯竭，如何收集各种自然界的能量或人类活动的损耗能量成为热点问题。在人们所制造的机械设备中，旋转运动是最为常见的运动。而当人们需要收集自然界中的风能或者水能时，往往也是通过风和水带动旋转机械来实现能量收集。

在电磁式、压电式、电容式能量收集装置中，旋转式压电能量收集装置由于具有能量密度高的特点而被大量研究，但目前的旋转式压电能量收集装置的核心部件多为压电悬臂梁，压电悬臂梁利用被极化后的压电陶瓷的变形产生感应电压来达到收集能量的目的。目前的旋转式压电能量收集装置通常使用多片压电悬臂梁来保证能量收集装置的能量密度，但是增加了生产制造成本。当压电悬臂梁用于收集能量时，在较大的启动力矩作用后，通常要经历周期性的弯曲-恢复过程，如果一旦外界的激励力矩不足以使压电悬臂梁弯曲到设定位置时，就会导致能量收集装置就无法工作。

综上所述，如何用较小的启动力矩启动旋转式压电能量收集装置，如何在较低的外界激励力矩下使旋转式压电能量收集装置工作以及如何简化旋转式压电能量收集装置结构是需要进一步解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何用较小的启动力矩启动旋转式压电能量收集装置，如何在较低的外界激励力矩下使旋转式压电能量收集装置工作以及如何简化旋转式压电能量收集装置结构。

本发明所提出的技术问题是这样解决的：一种压电圆环式旋转能量收集装置，包括转子，其特征在于，转子两端对称设置有滚子，两个滚子边缘之间的最大距离大于压电圈的内直径，用于保证两个滚子均能挤压压电圈内侧面，从而使压电圈发生弹性形变；

所述压电圈包括支撑层和第一压电层，第一压电层粘接在支撑层的内侧面；

或者，所述压电圈包括支撑层和第二压电层，第二压电层粘接在支撑层的外侧面；

或者，所述压电圈包括支撑层、第一压电层和第二压电层，第一压电层粘接在支撑层的内侧面，第二压电层粘接在支撑层的外侧面；

支撑层为刚度大、阻尼小的的圆环形物体，用于起到支撑压电圈和自身跟随压电圈变形的作用，同时需要作绝缘处理或者本身为绝缘材料，用于保证不干扰压电圈的能量收集；

第一压电层的主体结构为圆环形压电陶瓷，所述第一压电层的内侧面和外侧面均涂有导电的涂层，两侧面涂层均为不连续的一段以上的涂层，单段涂层的弧度小于π，两侧面的导电涂层在第一压电层圆周径向方向上具有重叠部分；

第二压电层的结构与第一压电层相同。

第一压电层内外两侧面的涂层中，外侧单段导电涂层和内侧单段导电涂层都与第一压电层同一圆心，外侧单段导电涂层和内侧单段导电涂层的弧长对应同一圆心角，导电涂层在压电圈中心轴方向的宽度和压电圈的宽度相同。

滚子为绝缘材料或作绝缘处理，用于防止滚子对压电圆环式旋转能量收集装置的电学性能产生干扰。

任一侧面的每段涂层弧长相同，而且相邻两段间的间距相同。