CN107317513A - 一种车载定位跟踪系统用自供电装置 - Google Patents
一种车载定位跟踪系统用自供电装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107317513A CN107317513A CN201710727219.5A CN201710727219A CN107317513A CN 107317513 A CN107317513 A CN 107317513A CN 201710727219 A CN201710727219 A CN 201710727219A CN 107317513 A CN107317513 A CN 107317513A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- spring
- mass
- piezoelectric vibrator
- fixed magnet
- convex platform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 206010057855 Hypotelorism of orbit Diseases 0.000 description 1
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/186—Vibration harvesters
Abstract
本发明涉及一种车载定位跟踪系统用自供电装置，属压电发电领域。端盖装在壳体上，端盖凸台上装有定磁铁；方形导柱两端分别嵌在端盖上和壳体上，方形导柱自下而上依次套有支撑弹簧、质量块和限位弹簧，质量块左右两侧设有V型槽、上下两侧装有动磁铁；壳体底壁的下凸台一上安装有电路板、下凸台二上安装有定磁铁，壳体的耳板上装有压电振子和弹簧片，压电振子自由端装有顶块，顶块顶在弹簧片上，弹簧片自由端插入V型槽内，动定磁铁的异性磁极相对安装。优势特色：压电片仅受压应力且有支撑弹簧和限位弹簧保护，可靠性高、适于大振幅及高强度振动；系统基频由弹簧刚度和质量块决定，动定磁铁还可实现增幅拓频，故可实现低频、宽带能量回收。
Description
技术领域
本发明属于汽车电子技术及压电发电技术领域，具体涉及一种车载定位跟踪系统用自供电装置。
背景技术
汽车定位导航系统在现实生活中已有广泛应用，但其功能单一，主要是以引导驾驶员前往目的地为目标的。从实际应用的角度，车载定位跟踪系统还可实现车速实时监测上报、重大交通事故自动报警或车辆被盗追踪等功能。由于现有定位系统是利用发动机供电的，发动机断电或出现故障时定位系统将无法继续工作；此外，现有定位系统都是外置的，可人为地关闭或被破坏掉，也无法用于速度监测和失窃追踪等方面。因此，为拓展车辆定位跟踪系统的功能和实用性，首先需解决其能量供应问题，并需将电源及定位系统隐秘、密闭地安装，以提高其可靠性和安全性。为此，人们提出了多种形式的压电及电磁式振动发电装置，但由于结构原理或器件特性的原因，现有振动发电装置固有频率都相对较高，不能很好地适应低频及大振幅车载环境。
发明内容
为满足低频、大振幅车载振动环境的应用需求，本发明提出一种车载定位跟踪系统用自供电装置，本发明采用的实施方案是：设有上凸台的端盖经螺钉安装在壳体上，上凸台上经螺钉安装有定磁铁；方形导柱的上下两端分别镶嵌在端盖和壳体的底壁上，方形导柱自下而上依次套有支撑弹簧、质量块和限位弹簧，支撑弹簧和限位弹簧均为碟形弹簧，质量块的左右两侧都设有V型槽、上下两侧都安装有动磁铁；壳体的左右侧壁上都设有耳板、底壁上设有两个下凸台一和两个下凸台二；下凸台一上经螺钉安装有电路板，下凸台二上经螺钉安装有定磁铁，耳板上经螺钉和压板安装有压电振子和弹簧片；弹簧片两侧的压电振子的数量相等，压电振子由基板和压电片粘接而成，基板靠近弹簧片安装；压电振子的自由端经螺钉安装有顶块，顶块顶靠在弹簧片上，弹簧片的自由端插入质量块的V型槽内；上凸台和下凸台二上的定磁铁与质量块上的动磁铁的异性磁极相对安装。
压电振子安装前为平直结构、安装后为弯曲结构，非工作时压电片上的最大压应力为其许用压应力的一半，即压电振子i的变形量为其最大允许变形量的一半并由下式确定：其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm和H分别为基板厚度和压电振子总厚度，Em和Ep分别为基板和压电片的杨氏模量，k31和分别为压电陶瓷材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子的长度。
非工作状态下，弹簧片与质量块之间相互接触但无作用力，弹簧片不发生弯曲变形、弹簧片两侧压电振子的应力分布及变形状态分别相同；工作时，即环境中存在振动时，质量块在其自身惯性力作用下产生与壳体的相对运动，再通过弹簧片及顶块迫使压电振子弯曲变形并将机械能转换成电能：壳体向下运动时，支撑弹簧伸长、限位弹簧缩短、质量块向上运动；同时，质量块上方的动磁铁与上凸台上的定磁铁间距缩短、相互间的吸引力逐渐增加，质量块下方的动磁铁与下凸台二上的定磁铁间距增加、相互间的吸引力逐渐减小，从而增加了质量块向上运动的速度和位移；相反，壳体向上运动时，支撑弹簧缩短、限位弹簧伸长、质量块向下运动；同时，质量块上方的动磁铁与上凸台上的定磁铁之间的距离增大、吸引力逐渐减小，质量块下方的动磁铁与下凸台二上的定磁铁之间的距离减小、吸引力逐渐增加，从而增加了质量块向下运动的速度和位移；动磁铁与定磁铁间磁力的变化不仅增加了压电振子的变形量，也拓宽了自供电装置的有效频带宽度；当质量块向上运动使其上方的动磁铁的中介层与定磁铁的中介层重合时，限位弹簧被压死；当质量块向下运动使其下方的动磁铁的中介层与定磁铁的中介层重合时，支撑弹簧被压死；支撑弹簧和限位弹簧被压死时，压电振子的变形量为其许用变形量、压电片所受的最大压应力为其许用压应力。
优势与特色：①工作中压电片仅承受压应力，避免因受拉应力过大损毁、可靠性高；②支撑弹簧和限位弹簧确保压电振子变形量不超过许用值，适于大振幅、高强度振动环境；③系统基频主要由支撑弹簧与限位弹簧刚度及附加质量决定、可调节范围大，动定磁铁还可实现增幅拓频，故可实现低频、宽带能量回收。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中自供电装置的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图。
具体实施方式
设有上凸台b1的端盖b经螺钉安装在壳体a上，上凸台b1上经螺钉安装有定磁铁c；方形导柱d的上下两端分别镶嵌在端盖b上和壳体a的底壁上，方形导柱d自下而上依次套有支撑弹簧e、质量块f和限位弹簧e’，支撑弹簧e和限位弹簧e’均为碟形弹簧，质量块f的左右两侧都设有V型槽、上下两侧都安装有动磁铁c’；壳体a的左右侧壁上都设有耳板a1、底壁上设有两个下凸台一a2和两个下凸台二a3；下凸台一a2上经螺钉安装有电路板g，下凸台二a3上经螺钉安装有定磁铁c，耳板a1上经螺钉和压板h安装有压电振子i和弹簧片j；弹簧片j两侧的压电振子i的数量相等，压电振子i由基板i1和压电片i2粘接而成，基板i1靠近弹簧片j安装；压电振子i的自由端经螺钉安装有顶块k，顶块k顶靠在弹簧片j上，弹簧片j的自由端插入质量块f的V型槽内；上凸台b1和下凸台二a3上的定磁铁c与质量块f上的动磁铁c’的异性磁极相对安装。
压电振子i安装前为平直结构、安装后为弯曲结构，非工作时压电片i2上的最大压应力为其许用压应力的一半，即压电振子i的变形量为其最大允许变形量的一半并由下式确定：其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm和H分别为基板厚度和压电振子总厚度，Em和Ep分别为基板i1和压电片i2的杨氏模量，k31和分别为压电陶瓷材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子i的长度。
非工作状态下，弹簧片j与质量块f之间相互接触但无作用力，弹簧片j不发生弯曲变形、弹簧片j两侧压电振子i的应力分布及变形状态分别相同；工作时，即环境中存在振动时，质量块f在其自身惯性力作用下产生与壳体a的相对运动，再通过弹簧片j及顶块k迫使压电振子i弯曲变形并将机械能转换成电能：壳体a向下运动时，支撑弹簧e伸长、限位弹簧e’缩短、质量块f向上运动；同时，质量块f上方的动磁铁c’与上凸台b1上的定磁铁c间距离缩短、相互间的吸引力逐渐增加，质量块f下方的动磁铁c’与下凸台二a3上的定磁铁c间距离增加、相互间的吸引力逐渐减小，从而增加了质量块f向上运动的速度和位移；相反，壳体a向上运动时，支撑弹簧e缩短、限位弹簧e’伸长、质量块f向下运动；同时，质量块f上方的动磁铁c’与上凸台b1上的定磁铁c之间的距离增大、吸引力逐渐减小，质量块f下方的动磁铁c’与下凸台二a3上的定磁铁c之间的距离减小、吸引力逐渐增加，从而增加了质量块f向下运动的速度和位移；动磁铁c’与定磁铁c间磁力的变化不仅增加了压电振子i的变形量，也拓宽了自供电装置的有效频带宽度；当质量块f向上运动使其上方的动磁铁c’的中介层C’与定磁铁c的中介层C重合时，限位弹簧e’被压死；当质量块f向下运动使其下方的动磁铁c’的中介层C’与定磁铁c的中介层C重合时，支撑弹簧e被压死；支撑弹簧e和限位弹簧e’被压死时，压电振子i的变形量为其许用变形量、压电片i2所受的最大压应力为其许用压应力。
Claims (1)
1.一种车载定位跟踪系统用自供电装置，其特征在于：设有上凸台的端盖安装在壳体上，上凸台上安装有定磁铁；方形导柱的上下两端分别镶嵌在端盖上和壳体的底壁上，方形导柱自下而上依次套有支撑弹簧、质量块和限位弹簧，支撑弹簧和限位弹簧均为碟形弹簧，质量块的左右两侧都设有V型槽、上下两侧都安装有动磁铁；壳体的左右侧壁上都设有耳板、底壁上设有两个下凸台一和两个下凸台二；下凸台一上安装有电路板，下凸台二上安装有定磁铁，耳板上安装有压电振子和弹簧片；弹簧片两侧的压电振子数量相等，压电振子由基板和压电片粘接而成，基板靠近弹簧片安装；压电振子的自由端安装有顶块，顶块顶靠在弹簧片上，弹簧片的自由端插入质量块的V型槽内；上凸台和下凸台二上的定磁铁与质量块上动磁铁的异性磁极相对安装；压电振子安装前为平直结构、安装后为弯曲结构，非工作时压电片上的最大压应力为其许用压应力的一半；质量块向上运动使其上方的动磁铁的中介层与定磁铁的中介层重合时，限位弹簧被压死；质量块向下运动使其下方的动磁铁的中介层与定磁铁的中介层重合时，支撑弹簧被压死；支撑弹簧和限位弹簧被压死时，压电振子的变形量为其许用变形量、压电片所受的最大压应力为其许用压应力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710727219.5A CN107317513B (zh) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | 一种车载定位跟踪系统用自供电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710727219.5A CN107317513B (zh) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | 一种车载定位跟踪系统用自供电装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107317513A true CN107317513A (zh) | 2017-11-03 |
| CN107317513B CN107317513B (zh) | 2018-08-24 |
Family
ID=60175966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710727219.5A Active CN107317513B (zh) | 2017-08-17 | 2017-08-17 | 一种车载定位跟踪系统用自供电装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107317513B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010043617A2 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-22 | D4 Technology Limited | Generator for converting fluid energy to electrical energy |
| CN102185521A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-09-14 | 大连理工大学 | 一种利用海浪发电的装置 |
| CN102594205A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-07-18 | 浙江师范大学 | 一种纵横复合激励式压电俘能器 |
| CN102594203A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-07-18 | 浙江师范大学 | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 |
| CN202524324U (zh) * | 2012-03-29 | 2012-11-07 | 浙江师范大学 | 基于火车振动能量回收的手机充电用发电装置 |
| CN204145333U (zh) * | 2014-07-02 | 2015-02-04 | 苏州市职业大学 | 一种路面能量收集装置 |
| US20150229243A1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Emmanuel F. C. Chimamkpam | Device and Method For Tuning Mechanical and Electromagnetic Natural Frequencies of an Energy Harvester |
| KR20150122112A (ko) * | 2015-10-19 | 2015-10-30 | 김종수 | 동시 가압장치를 이용한 동시압력전달방법과 이를 이용한 압전발전모듈 |
-
2017
- 2017-08-17 CN CN201710727219.5A patent/CN107317513B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010043617A2 (en) * | 2008-10-15 | 2010-04-22 | D4 Technology Limited | Generator for converting fluid energy to electrical energy |
| CN102185521A (zh) * | 2011-05-03 | 2011-09-14 | 大连理工大学 | 一种利用海浪发电的装置 |
| CN102594205A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-07-18 | 浙江师范大学 | 一种纵横复合激励式压电俘能器 |
| CN102594203A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-07-18 | 浙江师范大学 | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 |
| CN202524324U (zh) * | 2012-03-29 | 2012-11-07 | 浙江师范大学 | 基于火车振动能量回收的手机充电用发电装置 |
| US20150229243A1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Emmanuel F. C. Chimamkpam | Device and Method For Tuning Mechanical and Electromagnetic Natural Frequencies of an Energy Harvester |
| CN204145333U (zh) * | 2014-07-02 | 2015-02-04 | 苏州市职业大学 | 一种路面能量收集装置 |
| KR20150122112A (ko) * | 2015-10-19 | 2015-10-30 | 김종수 | 동시 가압장치를 이용한 동시압력전달방법과 이를 이용한 압전발전모듈 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107317513B (zh) | 2018-08-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20100244629A1 (en) | Piezoelectric Generator | |
| JP2009527212A (ja) | 射出成形により形成したエネルギ獲得デバイス | |
| CN107370414A (zh) | 一种船载定位装置 | |
| CN107395053B (zh) | 一种船载压电俘能器 | |
| ITTO20130652A1 (it) | Trasduttore piezoelettrico per un sistema di raccolta dell'energia e metodo per la raccolta di energia mediante un trasduttore piezoelettrico | |
| CN107395056A (zh) | 一种多维振动俘能器 | |
| CN107395055B (zh) | 一种新型车载定位跟踪系统用振动俘能器 | |
| CN105932908B (zh) | 一种船载定位跟踪系统供电装置 | |
| CN107317518A (zh) | 一种河流监测系统用自供电装置 | |
| CN106059389B (zh) | 一种船载定位装置 | |
| CN107332471A (zh) | 一种低频车载振动发电机 | |
| CN107453649A (zh) | 一种压电振子单向弯曲的车载俘能器 | |
| CN107317513B (zh) | 一种车载定位跟踪系统用自供电装置 | |
| CN107359821B (zh) | 一种共享单车定位跟踪系统用自供电装置 | |
| CN104485847B (zh) | 一种压电振动发电机 | |
| CN106123914B (zh) | 一种自供电车载定位跟踪与报警装置 | |
| CN107317515A (zh) | 一种水流致振俘能器 | |
| CN107565848B (zh) | 一种低频车载间接激励式俘能器 | |
| CN107342708A (zh) | 一种自供电的共享单车定位装置 | |
| CN106026770B (zh) | 一种压电‑电磁复合式自供电电源 | |
| CN107395049B (zh) | 一种单车定位跟踪装置 | |
| CN107359824A (zh) | 一种车载振动压电发电机 | |
| CN107508494B (zh) | 一种隧道气流致振俘能器 | |
| CN207069942U (zh) | 一种摇摆式多方向压电俘能器 | |
| WO2008039834A3 (en) | Leveraged shear mode accelerometers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20190815 Address after: 213164 North Building of Huiyan Building, No. 18 Changwuzhong Road, Wujin District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Changzhou angde Industrial Equipment Technology Co. Ltd. Address before: 321004 Wucheng Yingbin Road, Jinhua,, Zhejiang Normal University, No. 688 Patentee before: Zhejiang Normal University |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 213164 room 2521, North Tower, Hui Yan building, Changzhou science and Education Town, 18 Wujin Road, Wujin, Changzhou. Patentee after: Changzhou angde Industrial Equipment Technology Co. Ltd. Address before: 213164 North Building of Huiyan Building, No. 18 Changwuzhong Road, Wujin District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee before: Changzhou angde Industrial Equipment Technology Co. Ltd. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 213164 North Building 2523, Huiyan building, Changzhou science and Education City, No. 18, Changwu Middle Road, Wujin District, Changzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Changzhou angde Industrial Equipment Technology Co. Ltd. Address before: 213164 room 2521, North Tower, Hui Yan building, Changzhou science and Education Town, 18 Wujin Road, Wujin, Changzhou. Patentee before: Changzhou angde Industrial Equipment Technology Co. Ltd. |