CN107681922A - 一种基于磁力激励的转动式压电俘能器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，以解决已有的压电俘能器在输气管道环境下能量收集效率低、产生的电能和功率小等问题。本发明包括转轮、导流装置、发电装置组件三部分。所述转轮与导流装置通过轴承配合连接，所述转轮与发电装置组件通过螺纹旋合连接。本发明将气体冲击动能转化成电能，通过转轮带动发电装置组件实现能量俘获，利用非线性磁力扰动使发电组件产生弯曲形变，基于正压电效应实现电能转化。本发明充分俘获气体冲击所产生的能量，提高压电元件发生形变的频率，扩大压电元件的形变程度，进而提高能量的收集效率，提升俘能器的电能产生效率和功率，在输气管道内电子设备供能方面具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，属于新能源和发电技术领域。
背景技术
在输气管道内存在着巨大的能量，目前尚未完全有效利用。而在管道网内部布置有众多电子设备，用于监测管道流体的温度、压力和流量等数据。电子设备通常采用外接电路直接供电或使用化学电池供电的供能方式，这增加了设备费用且因布线繁琐，维修也相对不便，又因化学电池寿命有限，需要定期更换，导致成本增加和环境污染等问题。而现有发电机的发电装置大多结构复杂，难以实现集成化和微型化，很难应用到管道环境。
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，具有能量转换效率高、清洁无污染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。管道内的气体也具有安全清洁可再生等优势。因此，合理利用输气管道内的气体能量，结合压电材料的正压电效应将气体能量转化为电能为输气管道内电子设备供能，可有效解决外接电路供电带来的布线复杂及电池供电带来的需定期更换、污染环境等问题，对提高工业制造装备技术的智能化水平具有促进作用。传统的压电俘能器存在着能量收集效率低，产生的电能和功率小等问题。因此，需研究一种针对输气管道内电子设备的新型能源供给技术以解决现有供电技术所带来的诸多弊端。
发明内容
为解决在输气管道中已有的压电俘能器存在能量收集率低，产生的电能和功率小等问题，本发明公开一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，为管道内的电子设备提供一种能量收集效率高、产生的电能多、功率大的供电装置。
本发明所采用的技术方案是：
所述一种基于磁力激励的转动式压电俘能器由转轮、导流装置、发电装置组件组成。所述转轮与导流装置通过轴承配合连接，所述转轮与发电装置组件通过螺纹旋合连接，实现转轮与发电装置组件的联动工作。
所述转轮设置有叶轮、外螺纹I、转轮定位轴肩I、转轮定位轴肩II、密封环I、外螺纹II和密封环II；所述叶轮位于转轮的外轮廓中间位置，在气体流通时，叶轮带动转轮进行旋转运动；所述外螺纹I布置在转轮一侧端部，其与左侧发电装置组件的螺纹孔螺纹连接；所述转轮定位轴肩I与轴承II配合，用于限制轴承II的轴向位移；所述转轮定位轴肩II与轴承I配合，用于限制轴承I的轴向位移；所述密封环I位于转轮外轮廓一侧，其与右安装盖的通孔I内壁配合，保证导流装置密封不漏气；所述外螺纹II与外螺纹I对称分布，其与右侧发电装置组件的螺纹孔螺纹连接固定；所述密封环II与密封环I对称分布，密封环II与通孔II内壁配合，保证导流装置密封不漏气。
所述导流装置由外框、右安装盖、左安装盖、紧固螺钉、轴承I和轴承II组成，其中外框与右安装盖和左安装盖配合，通过紧固螺钉安装固定，轴承I固定在右安装盖上，轴承II固定在左安装盖上；所述外框设置有沉头孔、前气动管道接口和后气动管道接口，所述沉头孔设置有两列，均匀布置在外框的外壁，所述前气动管道接口和后气动管道接口与气动管道紧固连接，实现导流装置与气动管道系统的连通；所述右安装盖设置有螺纹安装孔I、底座I、轴承安装孔I和通孔I；所述螺纹安装孔I均匀分布在右安装盖的凸台外壁，其与紧固螺钉螺纹连接；所述底座I位于右安装盖一侧，用以和外框外壁配合连接，所述轴承安装孔I布置在右安装盖的中心，通过与轴承I配合连接，使其固定在右安装盖上，所述右安装盖中心位置设置有通孔I，用以和密封环I配合，其作用在于转轮上的外螺纹II通过通孔I与右侧发电装置组件的螺纹孔螺纹连接；所述左安装盖设置有螺纹安装孔II、底座II、轴承安装孔II和通孔II，其结构和连接方式与右安装盖相似；所述螺纹安装孔II均匀分布在左安装盖的凸台外壁，其与紧固螺钉螺纹连接；所述底座II位于左安装盖一侧，用以和外框外壁配合连接，所述轴承安装孔II布置在左安装盖的中心，通过与轴承II配合连接，使其固定在左安装盖上，所述左安装盖中心位置设置有通孔II，用以和密封环II配合，其作用在于转轮1上的外螺纹I通过通孔II与左侧发电装置组件的螺纹孔螺纹连接；所述轴承I通过轴承安装孔I安装固定在右安装盖上；所述轴承II通过轴承安装孔II安装固定在左安装盖上。
发电装置组件对称分布在导流装置的左右两侧，作为一种基于磁力激励的转动式压电俘能器的电能产生装置。所述发电装置组件包括前安装架、转轴、后安装架、外壳、紧定螺钉、发电组件I、发电组件II、滚子轴承I和滚子轴承II，所述前安装架和后安装架通过紧定螺钉安装固定在外壳上，转轴安装在前安装架和后安装架之间，发电组件I安装固定在转轴上，发电组件II安装固定在外壳上，滚子轴承I固定在前安装架上，滚子轴承II固定在后安装架上；所述前安装架设置有螺纹盲孔I和安装沉孔I，所述螺纹盲孔I均匀分布在前安装架的凸台外壁，紧定螺钉与螺纹盲孔I旋合连接；所述安装沉孔I位于前安装架的中心，通过与滚子轴承I过盈配合，使其固定在前安装架上；所述转轴设置有螺纹孔、转轴定位轴肩I、转轴定位轴肩II和凹槽，所述螺纹孔布置在转轴端部一侧，其与转轮右侧的外螺纹II旋合连接固定；转轴定位轴肩I和转轴定位轴肩II对称布置在转轴上，所述转轴定位轴肩I用于限制滚子轴承I轴向位移，所述转轴定位轴肩II用于限制滚子轴承II的轴向位移；所述凹槽位于转轴外轮廓上，均匀布置在滚子轴承I和滚子轴承II之间，发电组件I通过凹槽胶粘固定在转轴上；所述后安装架设置有螺纹盲孔II和安装沉孔II，其结构和连接方式与前安装架相似；所述螺纹盲孔II均匀分布在后安装架的凸台外壁，紧定螺钉与螺纹盲孔II螺纹连接；所述安装沉孔II位于后安装架的中心，通过与滚子轴承II过盈配合，使其固定在后安装架上；所述外壳设置有安装通孔、空腔和安装槽；所述安装通孔均匀布置在外壳前后靠近端部的位置，前安装架和后安装架通过紧定螺钉安装固定在外壳上；所述空腔均匀分布在外壳的内壁上，用于容纳磁铁II；所述安装槽与发电组件II胶粘连接固定；所述发电组件I设置有弹性基板、压电元件I和磁铁I；所述发电组件I中弹性基板一端通过与凹槽胶粘固定在转轴上，压电元件I通过胶粘连接固定在弹性基板的上下两侧，所述压电元件I选用压电陶瓷片PZT或柔性强韧性大的PVDF，所述磁铁I通过胶粘连接固定在弹性基板自由端的上下两侧，两磁铁的磁性相反；所述发电组件II设置有压电元件II、弹性梁和磁铁II；所述发电组件II中压电元件II粘贴在弹性梁的上侧，压电元件II选用压电陶瓷片PZT或柔性强韧性大的PVDF，所述弹性梁两端与安装槽配合通过胶粘固定，所述磁铁II粘贴在弹性梁的下侧，磁铁II置于外壳的空腔内。所述发电组件I和发电组件II，利用磁力激励作用和压电材料的正压电效应，实现气体能量到电能的转化。
本发明的有益效果是：本发明将气体冲击动能转化成电能，利用非线性磁力扰动使压电元件产生弯曲形变，基于正压电效应实现电能转化。本发明对气体冲击所产生的能量进行充分的俘获，可有效的提高压电元件发生形变的频率，扩大压电元件的形变程度，进而提高俘能器的能量收集效率，提升俘能器的电能产生效率和功率，在输气管道内电子设备供能方面具有广泛的应用前景。
附图说明
图1所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器的结构示意图；
图2 所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中转轮的结构示意图；
图3所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中导流装置的结构示意图；
图4所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中外框的结构示意图；
图5所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中右安装盖的结构示意图；
图6所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中左安装盖的结构示意图；
图7所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中发电装置组件的剖视图；
图8所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中发电装置组件的右视图。
图9所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中前安装架的结构示意图；
图10所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中转轴的结构示意图；
图11所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中后安装架的结构示意图；
图12所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中外壳的结构示意图；
图13所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中发电组件I的结构示意图；
图14所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中发电组件II的主视图；
图15所示为本发明提出的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器中发电组件II的仰视图。
具体实施方式
具体实施方式：结合图1~图15说明本实施方式。
本实施方式提供了一种基于磁力激励的转动式压电俘能器的具体实施方案。所述一种基于磁力激励的转动式压电俘能器由转轮1、导流装置2、发电装置组件3组成。所述转轮1与导流装置2通过轴承配合连接，所述转轮1与发电装置组件3通过螺纹旋合连接，实现转轮1与发电装置组件3的联动工作。
所述转轮1设置有叶轮1-1、外螺纹I1-2、转轮定位轴肩I1-3、转轮定位轴肩II1-4、密封环I1-5、外螺纹II1-6和密封环II1-7；所述叶轮1-1位于转轮1的外轮廓中间位置，在气体流通时，叶轮1-1带动转轮1进行旋转运动；所述外螺纹I1-2布置在转轮1一侧端部，其与左侧发电装置组件3的螺纹孔3-2-1螺纹连接；所述转轮定位轴肩I1-3与轴承II2-6配合，用于限制轴承II2-6的轴向位移；所述转轮定位轴肩II1-4与轴承I2-5配合，用于限制轴承I2-5的轴向位移；所述密封环I1-5位于转轮1外轮廓一侧，其与右安装盖2-2的通孔I2-2-4内壁配合，保证导流装置2密封不漏气；所述外螺纹II1-6与外螺纹I1-2对称分布，其与右侧发电装置组件3的螺纹孔3-2-1螺纹连接固定；所述密封环II1-7与密封环I1-5对称分布，密封环II1-7与通孔II2-3-4内壁配合，保证导流装置2密封不漏气。
所述导流装置2由外框2-1、右安装盖2-2、左安装盖2-3、紧固螺钉2-4、轴承I2-5和轴承II2-6组成，其中外框2-1与右安装盖2-2和左安装盖2-3配合，通过紧固螺钉2-4安装固定，轴承I2-5固定在右安装盖2-2上，轴承II2-6固定在左安装盖2-3上；所述外框2-1设置有沉头孔2-1-1、前气动管道接口2-1-2和后气动管道接口2-1-3，所述沉头孔2-1-1设置有两列，均匀布置在外框2-1的外壁，所述前气动管道接口2-1-2和后气动管道接口2-1-3与气动管道紧固连接，实现导流装置2与气动管道系统的连通；所述右安装盖2-2设置有螺纹安装孔I2-2-1、底座I2-2-2、轴承安装孔I2-2-3和通孔I2-2-4；所述螺纹安装孔I2-2-1均匀分布在右安装盖2-2的凸台外壁，其与紧固螺钉2-4螺纹连接；所述底座I2-2-2位于右安装盖2-2一侧，用以和外框2-1外壁配合连接，所述轴承安装孔I2-2-3布置在右安装盖2-2的中心，通过与轴承I2-5配合连接，使其固定在右安装盖2-2上，所述右安装盖2-2中心位置设置有通孔I2-2-4，用以和密封环I1-5配合，其作用在于转轮1上的外螺纹II1-6通过通孔I2-2-4与右侧发电装置组件3的螺纹孔3-2-1螺纹连接；所述左安装盖2-3设置有螺纹安装孔II2-3-1、底座II2-3-2、轴承安装孔II2-3-3和通孔II2-3-4，其结构和连接方式与右安装盖2-2相似；所述螺纹安装孔II2-3-1均匀分布在左安装盖2-3的凸台外壁，其与紧固螺钉2-4螺纹连接；所述底座II2-3-2位于左安装盖2-3一侧，用以和外框2-1外壁配合连接，所述轴承安装孔II2-3-3布置在左安装盖2-3的中心，通过与轴承II2-6配合连接，使其固定在左安装盖2-3上，所述左安装盖2-3中心位置设置有通孔II2-3-4，用以和密封环II1-7配合，其作用在于转轮1上的外螺纹I1-2通过通孔II2-3-4与左侧发电装置组件3的螺纹孔3-2-1螺纹连接；所述轴承I2-5通过轴承安装孔I2-2-3安装固定在右安装盖2-2上；所述轴承II2-6通过轴承安装孔II2-3-3安装固定在左安装盖2-3上。
发电装置组件3对称分布在导流装置2的左右两侧，作为一种基于磁力激励的转动式压电俘能器的电能产生装置。所述发电装置组件3包括前安装架3-1、转轴3-2、后安装架3-3、外壳3-4、紧定螺钉3-5、发电组件I3-6、发电组件II3-7、滚子轴承I3-8和滚子轴承II3-9，所述前安装架3-1和后安装架3-3通过紧定螺钉3-5安装固定在外壳3-4上，转轴3-2安装在前安装架3-1和后安装架3-3之间，发电组件I3-6安装固定在转轴3-2上，发电组件II3-7安装固定在外壳3-4上，滚子轴承I3-8固定在前安装架3-1上，滚子轴承II3-9固定在后安装架3-3上；所述前安装架3-1设置有螺纹盲孔I3-1-1和安装沉孔I3-1-2，所述螺纹盲孔I3-1-1均匀分布在前安装架 3-1的凸台外壁，紧定螺钉3-5与螺纹盲孔I3-1-1旋合连接；所述安装沉孔I3-1-2位于前安装架 3-1的中心，通过与滚子轴承I2-8过盈配合，使其固定在前安装架3-1上；所述转轴3-2设置有螺纹孔3-2-1、转轴定位轴肩I3-2-2、转轴定位轴肩II3-2-3和凹槽3-2-4，所述螺纹孔3-2-1布置在转轴3-2端部一侧，其与转轮1右侧的外螺纹II1-6旋合连接固定；转轴定位轴肩I3-2-2和转轴定位轴肩II3-2-3对称布置在转轴3-2上，所述转轴定位轴肩I3-2-2用于限制滚子轴承I3-8轴向位移，所述转轴定位轴肩II3-2-3用于限制滚子轴承II3-9的轴向位移；所述凹槽3-2-4位于转轴3-2外轮廓上，均匀布置在滚子轴承I3-8和滚子轴承II3-9之间，发电组件I3-6通过凹槽3-2-4胶粘固定在转轴3-2上；所述后安装架3-3设置有螺纹盲孔II3-3-1和安装沉孔II3-3-2，其结构和连接方式与前安装架3-1相似；所述螺纹盲孔II3-3-1均匀分布在后安装架 3-3的凸台外壁，紧定螺钉3-5与螺纹盲孔II3-3-1螺纹连接；所述安装沉孔II3-3-2位于后安装架 3-3的中心，通过与滚子轴承II2-9过盈配合，使其固定在后安装架3-3上；所述外壳3-4设置有安装通孔3-4-1、空腔3-4-2和安装槽3-4-3；所述安装通孔3-4-1均匀布置在外壳3-4前后靠近端部的位置，前安装架3-1和后安装架3-3通过紧定螺钉3-5安装固定在外壳3-4上；所述空腔3-4-2均匀分布在外壳3-4的内壁上，用于容纳磁铁II3-7-3；所述安装槽3-4-3与发电组件II3-7胶粘连接固定；所述发电组件I3-6设置有弹性基板3-6-1、压电元件I3-6-2和磁铁I3-6-3；所述发电组件I3-6中弹性基板3-6-1一端通过与凹槽3-2-4胶粘固定在转轴3-2上，压电元件I3-6-2通过胶粘连接固定在弹性基板3-6-1的上下两侧，所述压电元件I3-6-2选用压电陶瓷片PZT或柔性强韧性大的PVDF，所述磁铁I3-6-3通过胶粘连接固定在弹性基板3-6-1自由端的上下两侧，两磁铁的磁性相反；所述发电组件II3-7设置有压电元件II3-7-1、弹性梁3-7-2和磁铁II3-7-3；所述发电组件II3-7中压电元件II3-7-1粘贴在弹性梁3-7-2的上侧，压电元件II3-7-1选用压电陶瓷片PZT或柔性强韧性大的PVDF，所述弹性梁3-7-2两端与安装槽3-4-3配合通过胶粘固定，所述磁铁II3-7-3粘贴在弹性梁3-7-2的下侧，磁铁II3-7-3置于外壳3-4的空腔3-4-2内。所述发电组件I3-6和发电组件II3-7，利用磁力激励作用和压电材料的正压电效应，实现气体能量到电能的转化。
所述发电装置组件3中转轴3-2的凹槽3-2-4沿周向阵列设置M个，M为大于等于1的整数，本具体实施方式中M的取值为8，沿轴向阵列设置N（N≥1）层，N为大于等于1的整数，本具体实施方式中N的取值为3。
所述发电组件I3-6中弹性基板3-6-1具有长度值L，L的取值范围为45~50mm，通过调节L可以控制发电组件I3-6的形变量，本具体实施方式中L的取值为47mm；所述压电元件I3-6-2具有的长度值为a1， a1与L的比值为P=a1/L，P的取值满足的范围为0.4~0.6，本具体实施方式中P的取值为0.45；所述压电元件I3-6-2具有的宽度值为b，b与a1的比值为Q=b/a1，Q的取值满足的范围为0.25~0.45，通过调节Q的值可以改变压电元件I3-6-2与弹性基板3-6-1的接触面积，本具体实施方式中Q的取值为0.35。
所述发电组件II3-7中压电元件II3-7-1具有长度值a2，a2的取值范围为8~10mm，本具体实施方式中a2的取值为8mm；所述磁铁II3-7-3具有的长度值为c，c与a2的比值为F=a1/L，F的取值满足的范围为0.5~0.7，本具体实施方式中F的取值为0.6；所述磁铁II3-7-3具有的宽度值为b，b与a1的比值为K=b/a2，K的取值满足的范围为0.3~0.5，通过调节K的值可以改变磁铁II3-7-3与弹性梁3-7-2的接触面积，本具体实施方式中K的取值为0.5；所述磁铁II3-7-3置于外壳3-4中的空腔3-4-2内，磁铁II3-7-3具有的厚度值为s，s的取值范围为1~2mm，通过改变s的值可以磁铁II3-7-3的厚度，本具体实施方式中s的取值为1mm。
工作原理：本发明所设计的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器将气体冲击动能转化成电能，在自然状态下，发电组件I3-6自由端的磁铁I3-6-3和发电组件II3-7的磁铁II3-7-3在重力和磁力的作用下处于平衡状态，此时发电组件I3-6和发电组件II3-7处于静止状态；在受到管道里气体的激励时，转轮1就会带动转轴3-2上的发电组件I3-6运动，发电组件I3-6之间因磁铁I3-6-3磁力相互排斥，增大弹性基板3-6-1的弯振幅度，使压电元件I3-6-2发生弯曲变形，将机械能转化成电能，实现能量的收集利用；发电组件I3-6在运动时，其端部的磁铁I3-6-3与发电组件II3-7中的磁铁II3-7-3相互作用，使压电元件II3-7-1反复形变，将机械能转化成电能，实现能量的收集利用；本发明的技术优势在于其通过多层压电发电组件同时工作可对气体冲击所产生的能量进行充分的俘获，可有效的提高压电元件发生形变的频率和振幅，进而提高能量的收集效率，提升俘能器的电能产生效率和功率。
综合以上所述内容，本发明设计的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，可将气体冲击动能转化成转动机械能，利用磁力激励作用和压电材料的正压电效应对气体进行能量收集，可显著提高压电俘能器能量的收集效率和功率，在输气管道内电子设备供能方面具有广泛的应用前景。
Claims (8)
1.一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述一种基于磁力激励的转动式压电俘能器包括转轮（1）、导流装置（2）、发电装置组件（3）三部分；所述转轮（1）与导流装置（2）通过轴承配合连接，所述转轮（1）与发电装置组件（3）通过螺纹旋合连接；所述导流装置（2）设置有外框（2-1）、右安装盖（2-2）、左安装盖（2-3）、紧固螺钉（2-4）、轴承I（2-5）和轴承II（2-6），所述外框（2-1）与右安装盖（2-2）和左安装盖（2-3）配合，通过紧固螺钉（2-4）固定，轴承I（2-5）固定在右安装盖（2-2）上，轴承II（2-6）固定在左安装盖（2-3）上；所述发电装置组件（3）包括前安装架（3-1）、转轴（3-2）、后安装架（3-3）、外壳（3-4）、紧定螺钉（3-5）、发电组件I（3-6）、发电组件II（3-7）、滚子轴承I（3-8）和滚子轴承II（3-9），所述前安装架（3-1）和后安装架（3-3）通过紧定螺钉（3-5）安装固定在外壳（3-4）上，转轴（3-2）安装在前安装架（3-1）和后安装架（3-3）之间，发电组件I（3-6）安装固定在转轴（3-2）上，发电组件II（3-7）安装固定在外壳（3-4）上，滚子轴承I（3-8）固定在前安装架（3-1）上，滚子轴承II（3-9）固定在后安装架（3-3）上。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述转轮（1）设置有叶轮（1-1）、外螺纹I（1-2）、转轮定位轴肩I（1-3）、转轮定位轴肩II（1-4）、密封环I（1-5）、外螺纹II（1-6）和密封环II（1-7）；所述叶轮（1-1）位于转轮（1）的外轮廓中间位置，所述外螺纹I（1-2）布置在转轮（1）一侧端部，其与左侧发电装置组件（3）的螺纹孔（3-2-1）螺纹连接，所述转轮定位轴肩I（1-3）布置在靠近叶轮（1-1）位置的一侧，轴承II（2-6）与转轮定位轴肩I（1-3）配合连接，所述转轮定位轴肩II（1-4）布置在靠近叶轮（1-1）位置的另一侧，轴承I（2-5）与转轮定位轴肩II（1-4）配合连接，所述密封环I（1-5）位于转轮（1）外轮廓一侧，通孔I（2-2-4）与密封环I（1-5）配合连接，所述外螺纹II（1-6）和外螺纹I（1-2）对称分布，外螺纹II（1-6）与右侧发电装置组件（3）的转轴（3-2）上的螺纹孔（3-2-1）螺纹连接，所述密封环II（1-7）和密封环I（1-5）对称分布，通孔II（2-3-4）与密封环II（1-7）配合连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述外框（2-1）设置有沉头孔（2-1-1）、前气动管道接口（2-1-2）和后气动管道接口（2-1-3），所述沉头孔（2-1-1）设置有两列，均匀布置于外框（2-1）的外壁，所述前气动管道接口（2-1-2）和后气动管道接口（2-1-3）与气动管道紧固连接，所述右安装盖（2-2）由螺纹安装孔I（2-2-1）、底座I（2-2-2）、轴承安装孔I（2-2-3）和通孔I（2-2-4）组成；所述螺纹安装孔I（2-2-1）均匀布置在右安装盖（2-2）的凸台外壁，螺纹安装孔I（2-2-1）通过沉头孔（2-1-1）与紧固螺钉（2-4）安装固定；所述底座I（2-2-2）位于右安装盖（2-2）一侧，底座I（2-2-2）与外框（2-1）外壁配合连接，所述轴承安装孔I（2-2-3）布置在右安装盖（2-2）的中心，其与轴承I（2-5）配合连接，所述通孔I（2-2-4）设置在右安装盖（2-2）的中心位置，密封环I（1-5）与通孔I（2-2-4）配合，所述左安装盖（2-3）设置有螺纹安装孔II（2-3-1）、底座II（2-3-2）、轴承安装孔II（2-3-3）和通孔II（2-3-4）；所述螺纹安装孔II（2-3-1）均匀分布在左安装盖（2-3）的凸台外壁，螺纹安装孔II（2-3-1）通过沉头孔（2-1-1）与紧固螺钉（2-4）安装固定；所述底座II（2-3-2）位于左安装盖（2-3）一侧，其与外框（2-1）外壁配合，所述轴承安装孔II（2-3-3）布置在左安装盖（2-3）的中心，其与轴承II（2-6）配合连接，所述通孔II（2-3-4）布置在左安装盖（2-3）的中心位置，其与密封环II（1-7）配合，所述轴承I（2-5）与轴承安装孔I（2-2-3）配合连接；所述轴承II（2-6）与轴承安装孔II（2-3-3）配合连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述前安装架（3-1）设置有螺纹盲孔I（3-1-1）和安装沉孔I（3-1-2），所述均匀分布在前安装架（3-1）的凸台外壁，紧定螺钉（3-5）与螺纹盲孔I（3-1-1）螺纹连接；所述安装沉孔I（3-1-2）位于前安装架（3-1）的中心，其与滚子轴承I（3-8）配合连接；所述转轴（3-2）设置有螺纹孔（3-2-1）、转轴定位轴肩I（3-2-2）、转轴定位轴肩II（3-2-3）和凹槽（3-2-4），所述螺纹孔（3-2-1）布置在转轴（3-2）端部一侧，其与转轮（1）右侧的外螺纹II（1-6）旋合连接固定；所述转轴定位轴肩I（3-2-2）和转轴定位轴肩II（3-2-3）对称布置在转轴（3-2）上，滚子轴承I（3-8）与转轴定位轴肩I（3-2-2）配合连接；所述转轴定位轴肩II（3-2-3）与滚子轴承II（3-9）配合连接，所述凹槽（3-2-4）位于转轴（3-2）外轮廓上，均匀布置在滚子轴承I（3-8）和滚子轴承II（3-9）之间，其与发电组件I（3-6）配合固定；所述后安装架（3-3）设置有螺纹盲孔II（3-3-1）和安装沉孔II（3-3-2），所述螺纹盲孔II（3-3-1）均匀分布在后安装架（3-3）的凸台外壁，紧定螺钉（3-5）与螺纹盲孔II（3-3-1）螺纹连接；所述安装沉孔II（3-3-2）位于后安装架（3-3）的中心，其与滚子轴承II（3-9）配合连接；所述外壳（3-4）设置有安装通孔（3-4-1）、空腔（3-4-2）和安装槽（3-4-3），所述安装通孔（3-4-1）均匀布置在外壳（3-4）前后靠近端部的位置，通过紧定螺钉（3-5）旋合连接，固定前安装架（3-1）和后安装架（3-3）；所述空腔（3-4-2）均匀分布在外壳（3-4）的内壁上，容纳磁铁II（3-7-3）；所述安装槽（3-4-3）与发电组件II（3-7）配合固定；所述发电组件I（3-6）设置有弹性基板（3-6-1）、压电元件I（3-6-2）和磁铁I（3-6-3）；所述发电组件I（3-6）中弹性基板（3-6-1）与凹槽（3-2-4）粘接固定，所述压电元件I（3-6-2）粘接固定在弹性基板（3-6-1）的上下两侧，所述磁铁I（3-6-3）粘接固定在弹性基板（3-6-1）自由端的上下两侧；所述发电组件II（3-7）设置有压电元件II（3-7-1）、弹性梁（3-7-2）和磁铁II（3-7-3）；所述压电元件II（3-7-1）粘接固定在弹性梁（3-7-2）的上侧，所述弹性梁（3-7-2）两端与安装槽（3-4-3）粘接固定，所述磁铁II（3-7-3）粘接固定在弹性梁（3-7-2）的下侧。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述转轴（3-2）的凹槽（3-2-4）沿周向阵列设置M（M≥1）个，沿轴向阵列设置N（N≥1）层。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述发电组件I（3-6）中弹性基板（3-6-1）具有长度值L，L的取值范围为45~50mm；所述压电元件I（3-6-2）具有的长度值为a1，a1与L的比值为P=a1/L，P的取值满足的范围为0.4~0.6；所述压电元件I（3-6-2）具有的宽度值为b，b与a1的比值为Q=b/a1，Q的取值满足的范围为0.25~0.45。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述发电组件II（3-7）中压电元件II（3-7-1）具有长度值a2，a2的取值范围为8~10mm；所述磁铁II（3-7-3）具有的长度值为c， c与a2的比值为F=a1/L，F的取值满足的范围为0.5~0.7；所述磁铁II（3-7-3）具有的宽度值为b，b与a1的比值为K=b/a2，K的取值满足的范围为0.3~0.5；所述磁铁II（3-7-3）具有的厚度值为s，s的取值范围为0.5~1mm。
8.根据权利要求1所述的一种基于磁力激励的转动式压电俘能器，其特征在于所述压电元件I（3-6-2）和压电元件II（3-7-1）选用压电陶瓷片PZT或柔性强韧性大的PVDF。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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