[发明专利]一种风车状多方向宽频带压电电磁振动能量收集装置

说明书

本发明提供一种风车状多方向宽频带压电电磁振动能量收集装置，涉及新能源领域，包括连接振源的支柱、底部连接有CTS型弹簧隔振器的外轮壳、内圈辐射充磁的环形永磁体和至少四个发电单元，所述CTS型弹簧隔振器远离外轮壳的一端连接振源，所述环形永磁体设置在支柱上，所述环形永磁体的中心和外轮壳的圆心重合，至少四个所述发电单元绕环形永磁体中心等角度设置在外轮壳的内表面凹槽中。本发明可弥补现有的振动能量收集技术中能量收集装置只能在某个固定方向振动、能够收集到的振动频带窄、能量收集效率低等缺陷；本发明可以应用的场合非常广泛，即使工作环境中存在多方向、多频率的振动，也能有效收集工作环境中的振动能量。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体为一种风车状多方向宽频带压电电磁振动能量收集装置。

背景技术

当前，物联网发展迅猛，物联网就是“万物相连的互联网”，数量巨大的各种信息传感器、射频识别技术、GPS等各种装置和技术与网络结合起来，共同形成物联网这样一个庞大的网络系统，可以实现在任何时间、任何地点的人、机、物的互联互通。物联网中数以万计的各种信息传感器往往需要无间断地工作，因此，制约物联网技术发展的一个关键因素就是信息传感器的能量供应问题。

传统电池的供能寿命有限、电池封装工艺复杂并且使用过程中容易漏液，使用传统电池容易对自然环境造成严重毒性污染。传统电池本身的结构与尺寸也相对固定，这就限制了信息传感器结构的多样化。在一个庞大的物联网中，数以万计的信息传感器被分散安装在不同的地方，大部分传感器的安装环境恶劣，根本无法为其更换电池或为其更换电池的成本太高，这些问题的解决迫切需要一种能够实现传感器自供电的技术。注意到工作环境中存在着丰富的振动能，通过新能源技术可以把工作环境中广泛存在的振动能利用起来，为无线传感器系统供电。

振动能量收集器的实现主要通过以下三种方式：压电式、电磁式和静电式。压电振动能量收集器的基本原理是正压电效应，可以实现机械能到电能的转化。电磁振动能量收集器的基本原理是法拉第电磁感应定律，可以实现磁能到电能的转化。静电振动能量收集器采用可变电容结构，通过两块板之间的相对运动产生电荷，但其工作一般需要外部电压源，并且能量收集效率低、制作精度要求高，这限制了静电式的发展与应用。因此，振动能量收集器较常用的方式是压电式和电磁式。近年来，国内外学者研究出了多种能量收集装置，包括多频率能量采集器、三轴球压电装置、全方向打击式能量收集装置、立方体-质量块结构、三自由度阵列式、线形-拱形组合梁和碰撞磁斥力双稳态结构等等。

虽然目前对振动能量收集器的研究已经取得了一定进展，但是物联网中各类信息传感器所安装的环境中的振动是低频、多方向且无规律的，如何有效收集此类工作环境中的振动能量是亟待解决的难题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种风车状多方向宽频带压电电磁振动能量收集装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种风车状多方向宽频带压电电磁振动能量收集装置，包括连接振源的支柱、底部连接有CTS型弹簧隔振器的外轮壳、内圈辐射充磁的环形永磁体和至少四个发电单元，所述CTS型弹簧隔振器远离外轮壳的一端连接振源，所述环形永磁体设置在支柱上，所述环形永磁体的中心和外轮壳的圆心重合，至少四个所述发电单元绕环形永磁体中心等角度设置在外轮壳的内表面凹槽中。

所述发电单元包括永磁体弹簧组合梁组件和PVDF压电梁组件。