CN107769613B - 一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器 - Google Patents
一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107769613B CN107769613B CN201711048898.XA CN201711048898A CN107769613B CN 107769613 B CN107769613 B CN 107769613B CN 201711048898 A CN201711048898 A CN 201711048898A CN 107769613 B CN107769613 B CN 107769613B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fixed
- pedestal
- gluing
- piezo
- cantilever beam
- 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.)
- Active
Links
- 238000003756 stirring Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 20
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 32
- 101000623895 Bos taurus Mucin-15 Proteins 0.000 claims description 13
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research 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
- H02N2/185—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using fluid streams
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于单稳态‑多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，以解决当前已有压电俘能器在低频高压气体激励时存在的俘能频带窄、能量收集效率低等技术问题。本发明包括气管连通装置、发电装置组件和旋转驱动组件三部分。其中气管连通装置与发电装置组件通过紧定螺钉进行螺纹连接，旋转驱动组件通过滚珠轴承固定在发电装置组件上。本发明利用旋转驱动组件提高了压电元件在低频高压气体激励下的振动频率，利用旋转驱动组件和发电装置组件之间的非线性磁力产生单稳态和多模态宽频结构，拓宽了俘能频率带宽，显著提高了压电发电装置的能量收集效率和功率，在低功耗电子设备供能技术领域有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于单稳态-多模态的旋转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
在工业生产过程中，常利用气动技术来实现自动化生产与工业控制。气动技术与其他的传动和控制方式相比，其装置价格相对低廉、安装维护简单，使用安全、无污染、高速高效。而且气动控制具有防火、防爆、防潮等功能。因此，气动技术应用广泛在加工、制造等领域中。在气动系统管道内，存在着巨大的能量，尚未有效利用。而气动系统管道内布置有众多传感器，用于监测管道流体的流量、压力等数据。目前传感器较多使用化学电池供电或是外接线路直接供电的方式，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，而直接供电需要布置线路，存在维修相对不便等问题。
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。气动系统中的压缩气体也具有安全清洁可再生等优势。因此，合理利用气动系统中的气体能量，结合压电材料的正压电效应将气体能量转化为电能为气动系统传感器供能，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。目前已经有压电俘能装置应用气动系统管道环境为传感器供能，但其发电供能装置存在能量收集率低，能量收集带宽窄，输出功率小等问题。因此，需研究一种用于气动系统中传感器的新型能源供给技术以解决目前所存在的问题。
发明内容
为解决当前已有压电俘能器在低频高压气体激励时存在的俘能频带窄、能量收集效率低、功率小等技术问题，本发明公开了一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，为低功耗电子设备提供一种俘能频带宽、能量收集效率高、输出功率大的供能装置。
本发明采用的技术方案是：
所述一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器由气管连通装置、发电装置组件和旋转驱动组件组成，所述气管连通装置与发电装置组件通过紧定螺钉Ⅰ进行螺纹连接，所述旋转驱动组件通过滚珠轴承固定在发电装置组件上。
所述气管连通装置设置有沉头孔、紧定螺钉Ⅰ和缺口管壁，所述沉头孔对称分布于气管连通装置上的缺口管壁两侧，其用于与底座上的螺纹孔Ⅱ通过紧定螺钉Ⅰ连接，实现气管连通装置与发电装置组件的固定，所述缺口管壁对称分布于气管连通装置左右两侧。
所述发电装置组件由底座、端盖、紧定螺钉Ⅱ、滚珠轴承、压电发电组件Ⅰ和压电发电组件Ⅱ组成，其中端盖对称布置于底座上端部的两侧，通过紧定螺钉Ⅱ进行安装固定，滚珠轴承固定在底座上，压电发电组件Ⅰ和压电发电组件Ⅱ固定在底座上；所述底座设置有螺纹孔Ⅰ、螺纹孔Ⅱ、固定凹槽Ⅰ和轴承安装孔，所述螺纹孔Ⅰ均匀布置于底座上端部的边缘位置，其与紧定螺钉Ⅱ进行螺纹连接，所述螺纹孔Ⅱ均匀分布在底座的半圆切口上，其用于与沉孔通过紧定螺钉Ⅰ旋合连接，所述固定凹槽Ⅰ均匀布置在底座内壁的前后侧，呈矩形阵列排布，横排数量为5n，n的取值为大于等于1的整数，本发明内容中n的取值为1，竖排数量为3m，m的取值为大于等于1的整数，本发明内容中m的取值为1，固定凹槽用于粘接压电发电组件Ⅰ和压电发电组件Ⅱ，使压电发电组件Ⅰ和压电发电组件Ⅱ固定在底座上，所述轴承安装孔对称布置于底座两侧内壁的中间位置，其用于与滚珠轴承配合连接；所述端盖设置有通孔和弧形固定槽，所述通孔均匀分布在端盖上端面的边缘位置，其用于与螺纹孔Ⅰ通过紧定螺钉Ⅱ紧固连接，实现端盖与底座的固定，所述弧形固定槽位于端盖的一侧，其用于与缺口管壁通过胶粘连接，保证发电装置组件2的密闭；所述滚珠轴承与轴承安装孔过盈配合，实现滚珠轴承的固定；所述压电发电组件Ⅰ在底座的前后两侧内壁上均设置有上下两排，与固定凹槽Ⅰ配合，通过胶粘固定在底座上；所述压电发电组件Ⅱ在底座的前后两侧内壁的中间位置各设置有一排，与固定凹槽Ⅰ配合，通过胶粘固定在底座上；所述压电发电组件Ⅰ设置有悬臂梁Ⅰ、方形磁铁Ⅰ、压电元件Ⅰ和质量块。所述悬臂梁Ⅰ通过胶粘固定在底座上下两侧固定凹槽Ⅰ内，所述方形磁铁Ⅰ通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ的端部，所述压电元件Ⅰ通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ上下两侧，所述质量块通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ上侧，沿水平方向阵列e个，e为大于等于5的整数，本发明内容中e的取值为5，且沿水平方向质量块的重量依次减小；所述压电发电组件Ⅱ设置有悬臂梁Ⅱ、方形磁铁Ⅱ和压电元件Ⅱ，所述悬臂梁Ⅱ通过胶粘固定在底座中间位置的固定凹槽Ⅰ内，所述方形磁铁Ⅱ通过胶粘固定在悬臂梁Ⅱ的端部，所述压电元件Ⅱ通过胶粘固定在悬臂梁Ⅱ上下两侧；方形磁铁Ⅰ和方形磁铁Ⅱ与旋转驱动组件上的固定磁块有磁力作用，促使悬臂梁Ⅰ和悬臂梁Ⅱ产生振动，随之压电元件Ⅰ和压电元件Ⅱ发生弯曲形变，基于压电元件正压电效应，产生电能。
所述旋转驱动组件由驱动轮、旋转轴和固定磁块组成，其中驱动轮与旋转轴进行螺纹连接，旋转轴对称装配在驱动轮两侧，固定磁块通过胶粘固定在旋转轴上。所述驱动轮设置有叶轮和外螺纹，所述叶轮位于驱动轮的中间位置，其用于在气体流通时带动驱动轮进行旋转运动；所述外螺纹对称分布在驱动轮的两侧；所述旋转轴设置有内螺纹、固定凹槽Ⅱ和轴肩，所述内螺纹位于旋转轴的一侧，其用于与驱动轮上的外螺纹配合，实现驱动轮与旋转轴的固定，所述固定凹槽Ⅱ在旋转轴外轮廓靠近轴肩的位置对称设置有两排，其用于与固定磁块上的凸板胶粘固定， 所述轴肩位于旋转轴外轮廓的一侧，其与滚珠轴承配合连接，用于限制滚珠轴承的轴向位移；所述固定磁块设置有凸板，所述凸板和固定凹槽Ⅱ之间通过胶粘连接。
本发明的有益效果是：本发明将气体动能转化为电能，利用磁力变化的非线性构造了单稳态和多模态宽频结构。本发明利用磁力扰动提高了压电元件在低频高压气体激励下的振动频率，利用旋转驱动组件和发电装置组件之间的非线性磁力产生单稳态和多模态宽频结构，拓宽了俘能频率带宽，显著提高了压电发电装置的能量收集效率和功率，在低功耗电子设备供能技术领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1所示为本发明提出的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器的结构示意图；
图2所示为本发明提出的气管连通装置的结构示意图；
图3所示为本发明提出的发电装置组件的结构示意图；
图4所示为本发明提出的底座的结构示意图；
图5所示为本发明提出的端盖的结构示意图；
图6所示为本发明提出的压电发电组件Ⅰ的结构示意图；
图7所示为本发明提出的压电发电组件Ⅱ的结构示意图；
图8所示为本发明提出的旋转驱动组件的结构示意图；
图9所示为本发明提出的驱动轮的结构示意图；
图10所示为本发明提出的旋转轴的结构示意图；
图11所示为本发明提出的固定磁块的结构示意图。
具体实施方式
结合图1~图11说明本实施方式。
本实施方式提供了一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器的具体实施方案。所述一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器由气管连通装置1、发电装置组件2和旋转驱动组件3组成，所述气管连通装置1与发电装置组件2通过紧定螺钉Ⅰ1-2进行螺纹连接，所述旋转驱动组件3通过滚珠轴承2-4固定在发电装置组件2上。
所述气管连通装置1设置有沉头孔1-1、紧定螺钉Ⅰ1-2和缺口管壁1-3，所述沉头孔1-1对称分布于气管连通装置1上的缺口管壁1-3两侧，其用于与底座2-1上的螺纹孔Ⅱ2-1-2通过紧定螺钉Ⅰ1-2连接，实现气管连通装置1与发电装置组件2的固定，所述缺口管壁1-3对称分布于气管连通装置1左右两侧。
所述发电装置组件2由底座2-1、端盖2-2、紧定螺钉Ⅱ2-3、滚珠轴承2-4、压电发电组件Ⅰ2-5和压电发电组件Ⅱ2-6组成，端盖2-2对称布置于底座2-1上端部的两侧，通过紧定螺钉Ⅱ2-3进行安装固定，滚珠轴承2-4固定在底座2-1上，压电发电组件Ⅰ2-5和压电发电组件Ⅱ2-6固定在底座2-1上；所述底座2-1设置有螺纹孔Ⅰ2-1-1、螺纹孔Ⅱ2-1-2、固定凹槽Ⅰ2-1-3和轴承安装孔2-1-4，所述螺纹孔Ⅰ2-1-1均匀布置于底座2-1上端部的边缘位置，其与紧定螺钉Ⅱ2-3进行螺纹连接，所述螺纹孔Ⅱ2-1-2均匀分布在底座2-1的半圆切口上，其用于与沉孔1-1通过紧定螺钉Ⅰ1-2旋合连接，所述固定凹槽Ⅰ2-1-3均匀布置在底座2-1内壁的前后侧，呈矩形阵列排布，横排数量为5n，n的取值为大于等于1的整数，本具体实施方式中n的取值为1，竖排数量为3m，m的取值为大于等于1的整数，本具体实施方式中m的取值为1，固定凹槽Ⅰ2-1-3用于粘接压电发电组件Ⅰ2-5和压电发电组件Ⅱ2-6，使压电发电组件Ⅰ2-5和压电发电组件Ⅱ2-6固定在底座2-1上，所述轴承安装孔2-1-4对称布置于底座2-1两侧内壁的中间位置，其用于与滚珠轴承2-4配合连接；所述端盖2-2设置有通孔2-2-1和弧形固定槽2-2-2，所述通孔2-2-1均匀分布在端盖2-2上端面的边缘位置，其用于与螺纹孔Ⅰ2-1-1通过紧定螺钉Ⅱ2-3紧固连接，实现端盖2-2与底座2-1的固定，所述弧形固定槽2-2-2位于端盖2-2的一侧，其用于与缺口管壁1-3通过胶粘连接，保证发电装置组件2的密闭；所述滚珠轴承2-4与轴承安装孔2-1-4过盈配合，实现滚珠轴承2-4的固定；所述压电发电组件Ⅰ2-5在底座2-1的前后两侧内壁上均设置有上下两排，与固定凹槽Ⅰ2-1-3配合，通过胶粘固定在底座2-1上；所述压电发电组件Ⅱ2-6在底座2-1的前后两侧内壁的中间位置各设置有一排，与固定凹槽Ⅰ2-1-3配合，通过胶粘固定在底座2-1上；所述压电发电组件Ⅰ2-5设置有悬臂梁Ⅰ2-5-1、方形磁铁Ⅰ2-5-2、压电元件Ⅰ2-5-3和质量块2-5-4。所述悬臂梁Ⅰ2-5-1通过胶粘固定在底座2-1上下两侧固定凹槽Ⅰ2-1-3内，所述方形磁铁Ⅰ2-5-2通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ2-5-1的端部，所述压电元件Ⅰ2-5-3通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ2-5-1上下两侧，所述质量块2-5-4通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ2-5-1上侧，沿水平方向阵列e个，e为大于等于5的整数，本具体实施方式中e的取值为5，且沿水平方向质量块2-5-4的重量依次减小；所述压电发电组件Ⅱ2-6设置有悬臂梁Ⅱ2-6-1、方形磁铁Ⅱ2-6-2和压电元件Ⅱ2-6-3，所述悬臂梁Ⅱ2-6-1通过胶粘固定在底座2-1中间位置的固定凹槽Ⅰ2-1-3内，所述方形磁铁Ⅱ2-6-2通过胶粘固定在悬臂梁Ⅱ2-6-1的端部，所述压电元件Ⅱ2-6-3通过胶粘固定在悬臂梁Ⅱ2-6-1上下两侧；方形磁铁Ⅰ2-5-2和方形磁铁Ⅱ2-6-2与旋转驱动组件3上的固定磁块3-3有磁力作用，促使悬臂梁Ⅰ2-5-1和悬臂梁Ⅱ2-6-1产生振动，随之压电元件Ⅰ2-5-3和压电元件Ⅱ2-6-3发生弯曲形变，基于压电元件正压电效应，产生电能。
所述旋转驱动组件3由驱动轮3-1、旋转轴3-2和固定磁块3-3组成，其中驱动轮3-1与旋转轴3-2进行螺纹连接，旋转轴3-2对称装配在驱动轮3-1两侧，固定磁块3-3通过胶粘固定在旋转轴3-2上。所述驱动轮3-1设置有叶轮3-1-1和外螺纹3-1-2，所述叶轮3-1-1位于驱动轮3-1的中间位置，其用于在气体流通时带动驱动轮3-1进行旋转运动；所述外螺纹3-1-2对称分布在驱动轮3-1的两侧；所述旋转轴3-2设置有内螺纹3-2-1、固定凹槽Ⅱ3-2-2和轴肩3-2-3，所述内螺纹3-2-1位于旋转轴3-2的一侧，其用于与驱动轮3-1上的外螺纹3-1-2配合，实现驱动轮3-1与旋转轴3-2的固定，所述固定凹槽Ⅱ3-2-2在旋转轴3-2外轮廓靠近轴肩3-2-3的位置对称设置有两排，其用于与固定磁块3-3上的凸板3-3-1胶粘固定， 所述轴肩3-2-3位于旋转轴3-2外轮廓的一侧，其与滚珠轴承2-4配合连接，用于限制滚珠轴承2-4的轴向位移；所述固定磁块3-3设置有凸板3-3-1，所述凸板3-3-1和固定凹槽Ⅱ3-2-2之间通过胶粘连接。
所述压电发电组件Ⅰ2-5中的悬臂梁Ⅰ2-5-1具有的长度值为A1，A1的取值范围为30~45 mm，本具体实施方式中A1的取值为35 mm；所述压电元件Ⅰ2-5-3具有的长度值为A2，A2的取值范围为25~40 mm，本具体实施方式中A2的取值为30 mm；所述压电发电组件Ⅱ2-6中的悬臂梁Ⅱ2-6-1具有的长度值为B1，B1的取值范围为25~35 mm，本具体实施方式中B1的取值为30 mm；所述压电元件Ⅱ2-6-3具有的长度值为B2，B2的取值范围为20~30 mm，本具体实施方式中B2的取值为25 mm。
工作原理：本发明所设计的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器将气体动能转化为电能，在受到管道里气体的激励时，驱动轮3-1带动旋转轴3-2上的固定磁块3-3转动，固定磁块3-3与方形磁铁Ⅰ2-5-2和方形磁铁Ⅱ2-6-2磁力相吸或者相斥，从而使压电元件Ⅰ2-5-3和压电元件Ⅱ2-6-3发生弯曲变形，基于压电元件的正压电效应，将机械能转化为电能，实现能量的收集利用；通过压电发电组件Ⅰ2-5中质量块2-5-4的重量不同实现了多模态结构，收集多种振动频率下的能量；通过压电发电组件Ⅱ2-6中的方形磁铁Ⅱ2-6-2与固定磁块3-3间非线性磁力实现了单稳态结构，拓宽了俘能频率带宽。本发明的技术优势在于利用磁力扰动提高了压电元件的振动频率，通过多层压电发电组件同时工作对气体冲击所产生的能量进行有效的俘获，不仅拓宽了俘能频率带宽，而且可收集多种频率下的能量，显著提升了压电俘能器的能量收集效率和功率。
综合以上所述内容，本发明设计的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，可将气体的动能转化为电能，利用磁力激励作用和压电元件的正压电效应对气体能量进行能量收集，拓宽了压电俘能器俘能带宽，显著提高压电俘能器的能量收集效率和功率，在低功耗电子设备供能技术领域有广泛的应用前景。
Claims (5)
1.一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，其特征在于所述一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器由气管连通装置（1）、发电装置组件（2）和旋转驱动组件（3）组成，所述气管连通装置（1）与发电装置组件（2）通过紧定螺钉Ⅰ（1-2）进行螺纹连接，所述旋转驱动组件（3）通过滚珠轴承（2-4）固定在发电装置组件（2）上，所述气管连通装置（1）设置有沉头孔（1-1）、紧定螺钉Ⅰ（1-2）和缺口管壁（1-3），所述沉头孔（1-1）对称分布于气管连通装置（1）上的缺口管壁（1-3）两侧，其与底座（2-1）上的螺纹孔Ⅱ（2-1-2）配合，通过紧定螺钉Ⅰ（1-2）连接，所述缺口管壁（1-3）对称分布于气管连通装置（1）左右两侧；所述发电装置组件（2）由底座（2-1）、端盖（2-2）、紧定螺钉Ⅱ（2-3）、滚珠轴承（2-4）、压电发电组件Ⅰ（2-5）和压电发电组件Ⅱ（2-6）组成，其中端盖（2-2）对称布置于底座（2-1）上端部的两侧，通过紧定螺钉Ⅱ（2-3）进行安装固定，滚珠轴承（2-4）固定在底座（2-1）上，压电发电组件Ⅰ（2-5）和压电发电组件Ⅱ（2-6）固定在底座（2-1）上；所述旋转驱动组件（3）由驱动轮（3-1）、旋转轴（3-2）和固定磁块（3-3）组成，其中驱动轮（3-1）与旋转轴（3-2）进行螺纹连接，旋转轴（3-2）对称装配在驱动轮（3-1）两侧，固定磁块（3-3）通过胶粘固定在旋转轴（3-2）上。
2.根据权利要求1所述的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，其特征在于所述底座（2-1）设置有螺纹孔Ⅰ（2-1-1）、螺纹孔Ⅱ（2-1-2）、固定凹槽Ⅰ（2-1-3）和轴承安装孔（2-1-4），所述螺纹孔Ⅰ（2-1-1）均匀布置于底座（2-1）上端部的边缘位置，其与紧定螺钉Ⅱ（2-3）进行螺纹连接，所述螺纹孔Ⅱ（2-1-2）均匀分布在底座（2-1）的半圆切口上，其与沉孔（1-1）配合，通过紧定螺钉Ⅰ（1-2）旋合连接，所述固定凹槽Ⅰ（2-1-3）均匀布置在底座（2-1）内壁的前后侧，呈矩形阵列排布，横排数量为5n，n的取值为大于等于1的整数，竖排数量为3m，m的取值为大于等于1的整数，固定凹槽Ⅰ（2-1-3）用于粘接压电发电组件Ⅰ（2-5）和压电发电组件Ⅱ（2-6），所述轴承安装孔（2-1-4）对称布置于底座（2-1）两侧内壁的中间位置，其与滚珠轴承（2-4）配合连接；所述端盖（2-2）设置有通孔（2-2-1）和弧形固定槽（2-2-2），所述通孔（2-2-1）均匀分布在端盖（2-2）上端面的边缘位置，其与螺纹孔Ⅰ（2-1-1）配合，通过紧定螺钉Ⅱ（2-3）紧固连接，所述弧形固定槽（2-2-2）位于端盖（2-2）的一侧，其与缺口管壁（1-3）通过胶粘连接；所述滚珠轴承（2-4）与轴承安装孔（2-1-4）过盈配合；所述压电发电组件Ⅰ（2-5）在底座（2-1）的前后两侧内壁上均设置有上下两排，与固定凹槽Ⅰ（2-1-3）配合，通过胶粘固定在底座（2-1）上；所述压电发电组件Ⅱ（2-6）在底座（2-1）的前后两侧内壁的中间位置各设置有一排，与固定凹槽Ⅰ（2-1-3）配合，通过胶粘固定在底座（2-1）上；所述压电发电组件Ⅰ（2-5）设置有悬臂梁Ⅰ（2-5-1）、方形磁铁Ⅰ（2-5-2）、压电元件Ⅰ（2-5-3）和质量块（2-5-4），所述悬臂梁Ⅰ（2-5-1）通过胶粘固定在底座（2-1）上下两侧固定凹槽Ⅰ（2-1-3）内，所述方形磁铁Ⅰ（2-5-2）通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ（2-5-1）的端部，所述压电元件Ⅰ（2-5-3）通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ（2-5-1）上下两侧，所述质量块（2-5-4）通过胶粘固定在悬臂梁Ⅰ（2-5-1）上侧，沿水平方向阵列e个，e为大于等于5的整数，且沿水平方向质量块（2-5-4）的重量依次减小；所述压电发电组件Ⅱ（2-6）设置有悬臂梁Ⅱ（2-6-1）、方形磁铁Ⅱ（2-6-2）和压电元件Ⅱ（2-6-3），所述悬臂梁Ⅱ（2-6-1）通过胶粘固定在底座（2-1）中间位置的固定凹槽Ⅰ（2-1-3）内，所述方形磁铁Ⅱ（2-6-2）通过胶粘固定在悬臂梁Ⅱ（2-6-1）的端部，所述压电元件Ⅱ（2-6-3）通过胶粘固定在悬臂梁Ⅱ（2-6-1）上下两侧。
3.根据权利要求1所述的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，其特征在于所述驱动轮（3-1）设置有叶轮（3-1-1）和外螺纹（3-1-2），所述叶轮（3-1-1）位于驱动轮（3-1）的中间位置，所述外螺纹（3-1-2）对称分布在驱动轮（3-1）的两侧；所述旋转轴（3-2）设置有内螺纹（3-2-1）、固定凹槽Ⅱ（3-2-2）和轴肩（3-2-3），所述内螺纹（3-2-1）位于旋转轴（3-2）的一侧，其与驱动轮（3-1）上的外螺纹（3-1-2）配合链接，所述固定凹槽Ⅱ（3-2-2）在旋转轴（3-2）外轮廓靠近轴肩（3-2-3）的位置对称设置有两排，其与固定磁块（3-3）上的凸板（3-3-1）胶粘固定， 所述轴肩（3-2-3）位于旋转轴（3-2）外轮廓的一侧，其与滚珠轴承（2-4）配合连接；所述固定磁块（3-3）设置有凸板（3-3-1），所述凸板（3-3-1）和固定凹槽Ⅱ（3-2-2）之间通过胶粘连接。
4.根据权利要求2所述的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，其特征在于所述压电发电组件Ⅰ（2-5）中的悬臂梁Ⅰ（2-5-1）具有的长度值为A1，A1的取值范围为30~45 mm；所述压电元件Ⅰ（2-5-3）具有的长度值为A2，A2的取值范围为25~40 mm；所述压电发电组件Ⅱ（2-6）中的悬臂梁Ⅱ（2-6-1）具有的长度值为B1，B1的取值范围为25~35 mm；所述压电元件Ⅱ（2-6-3）具有的长度值为B2，B2的取值范围为20~30 mm。
5.根据权利要求2所述的一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，其特征在于所述压电元件Ⅰ（2-5-3）和压电元件Ⅱ（2-6-3）选用压电陶瓷片PZT或柔性PVDF。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711048898.XA CN107769613B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711048898.XA CN107769613B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107769613A CN107769613A (zh) | 2018-03-06 |
| CN107769613B true CN107769613B (zh) | 2019-08-27 |
Family
ID=61271487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711048898.XA Active CN107769613B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107769613B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109347365B (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-02 | 清华大学 | 一种能量采集实验装置 |
| CN109973575A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-05 | 长春工业大学 | 一种弹簧发电式减震器 |
| CN111532563A (zh) * | 2020-06-08 | 2020-08-14 | 樊玉香 | 一种奶量变少时便于饮用的酸奶盒 |
| CN112234862B (zh) * | 2020-10-04 | 2022-03-29 | 长春工业大学 | 一种用于给管道内部监测装置供电的旋转型压电俘能器 |
| CN112678465B (zh) * | 2020-12-22 | 2022-02-15 | 中国矿业大学 | 具有环境监测与自检功能的托辊型智能检测设备及方法 |
| CN113258826A (zh) * | 2021-05-10 | 2021-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种旋转型磁力调频式层叠高效的压电俘能器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203313092U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-27 | 浙江师范大学 | 一种基于夹持限位的轴端悬垂式压电梁发电机 |
| CN203313091U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-27 | 浙江师范大学 | 一种轴端悬垂式压电悬臂梁发电机 |
| CN105958868A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-21 | 浙江师范大学 | 一种轴端悬置转轮式压电梁俘能器 |
| CN106351788A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-25 | 长春工业大学 | 一种采用环隙射流激励的风车扭转式能量俘获装置 |
| CN206402081U (zh) * | 2017-01-15 | 2017-08-11 | 长春工业大学 | 一种多孔增流转动栅格式压电‑电磁复合发电机 |
-
2017
- 2017-10-31 CN CN201711048898.XA patent/CN107769613B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203313092U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-27 | 浙江师范大学 | 一种基于夹持限位的轴端悬垂式压电梁发电机 |
| CN203313091U (zh) * | 2013-05-31 | 2013-11-27 | 浙江师范大学 | 一种轴端悬垂式压电悬臂梁发电机 |
| CN105958868A (zh) * | 2016-06-15 | 2016-09-21 | 浙江师范大学 | 一种轴端悬置转轮式压电梁俘能器 |
| CN106351788A (zh) * | 2016-09-14 | 2017-01-25 | 长春工业大学 | 一种采用环隙射流激励的风车扭转式能量俘获装置 |
| CN206402081U (zh) * | 2017-01-15 | 2017-08-11 | 长春工业大学 | 一种多孔增流转动栅格式压电‑电磁复合发电机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107769613A (zh) | 2018-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107769613B (zh) | 一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器 | |
| Fang et al. | A high-performance triboelectric-electromagnetic hybrid wind energy harvester based on rotational tapered rollers aiming at outdoor IoT applications | |
| Hou et al. | A rotational pendulum based electromagnetic/triboelectric hybrid-generator for ultra-low-frequency vibrations aiming at human motion and blue energy applications | |
| CN104836478B (zh) | 一种压电‑电磁复合式低频宽带俘能器 | |
| CN110445417B (zh) | 一种低频宽频带震动俘能装置 | |
| CN205490237U (zh) | 钹型结构双激励气动压电俘能器 | |
| CN110932591B (zh) | 摆式摩擦纳米发电机、供能器件及传感器 | |
| CN107592033B (zh) | 一种基于双稳态宽频结构的转动式磁力拨动压电俘能器 | |
| CN107681922B (zh) | 一种基于磁力激励的转动式压电俘能器 | |
| CN206402081U (zh) | 一种多孔增流转动栅格式压电‑电磁复合发电机 | |
| Bai et al. | Snap-through triboelectric nanogenerator with magnetic coupling buckled bistable mechanism for harvesting rotational energy | |
| CN106230317A (zh) | 多孔增流型转动式压电发电机 | |
| CN103762895A (zh) | 一种建筑外墙压电式风力发电系统 | |
| Zhang et al. | Boosting power output of flutter-driven triboelectric nanogenerator by flexible flagpole | |
| Xue et al. | A static-dynamic energy harvester for a self-powered ocean environment monitoring application | |
| CN111525830B (zh) | 摩擦发电机 | |
| Qian et al. | Maximum power point tracking for triboelectric nanogenerator based wave energy converters | |
| CN114844392A (zh) | 一种钝体非旋转式流致振动俘能装置 | |
| CN105450085B (zh) | 一种基于压电电磁集成发电的移动电源 | |
| CN107565851B (zh) | 一种用于气动系统传感器供能的压电俘能装置 | |
| CN111049425A (zh) | 以液体作为俘能介质的新型低频多方向振动能量收集装置 | |
| Yang | Hybridized and Coupled Nanogenerators: Design, Performance, and Applications | |
| Zhang et al. | A hybrid nanogenerator based on wind energy harvesting for powering self-driven sensing systems | |
| CN107769612B (zh) | 一种涡街激励下的升频压电-电磁复合发电装置 | |
| CN105811803A (zh) | 一种基于压电材料的流体振动能量收集装置 |
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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Cheng Tinghai Inventor after: Wang Zheng Inventor after: Lu Xiaohui Inventor after: Chen Qianyan Inventor after: Chen Pengfei Inventor after: Yang Chen Inventor after: Xing Huida Inventor before: Cheng Tinghai Inventor before: Lu Xiaohui Inventor before: Chen Qianyan Inventor before: Chen Pengfei Inventor before: Yang Chen Inventor before: Xing Huida |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |