CN111555660A - 一种蒲公英状压电振动能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒲公英状压电振动能量收集装置，属于振动能量收集技术领域，包括支撑组件、能量转换组件、充电保护组件、电能收集组件，所述支撑组件位于整套装置的中央，所述支撑组件侧方设置有能量转换组件，所述支撑组件内部设置有充电保护组件，所述充电保护组件内设置有电能收集组件，本发明科学合理，使用安全方便，本装置利用外界产生振动的机械设备，将设备振动力转化为电能的方式储存下来，使得机械设备运行时产生的振动机械能得以有效利用，提高了能量利用率，使现在被浪费消耗掉的振动机械能得以有效利用，且采用风力振动发电与机械振动发电相结合的方式，提高了能量转化的持续性。
Description
技术领域
本发明涉及振动能量收集技术领域，具体是一种蒲公英状压电振动能量收集装置。
背景技术
随着机械技术的发展，各种机械设备频繁诞生，可利用机械设备进行零件制造，也可利用机械设备进行农业生产，机械设备代替人工有着人类手动操作所不具备的高效性、准确性与精密性，所以机械设备的使用相当普遍，但大多数机械设备都有一个共性，就是振动，发动机传动会振动，机械碰撞也会振动，但现有技术中的振动力没有被有效储存利用，也就造成了能源浪费的现象，所以人们需要一种蒲公英状压电振动能量收集装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蒲公英状压电振动能量收集装置，以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种蒲公英状压电振动能量收集装置，包括支撑组件、能量转换组件、充电保护组件、电能收集组件，所述支撑组件位于整套装置的中央，起到支撑装置内其他部件的作用，所述支撑组件侧方设置有能量转换组件，所述能量转换组件起到将振动机械能转换为电能的作用，所述支撑组件内部设置有充电保护组件，所述充电保护组件起到保护电能收集组件的作用，所述充电保护组件内设置有电能收集组件，所述电能收集组件起到将电能储存下来的作用。
所述支撑组件包括固定底板、固定安装孔、安装球，所述固定底板位于整套装置的最下方，所述固定底板边缘开设有固定安装孔，所述固定底板上方固定安装有安装球，利用固定安装孔将固定底板固定安装在产生振动的设备上，一些机械设备在运行时会产生高频率振动，而这些振动大多转化为热能最终消耗掉，造成了能源的浪费现象，利用本装置能够将振动能转换为电能储存起来，外部振动设备将振动力通过固定底板传递给安装球,安装球起到固定安装所有能量转换的作用。
所述能量转换组件包括振动板、第一安装槽、第一压电陶瓷片、第二安装槽、第二压电陶瓷片、迎风板、配重圈，所述安装球上固定安装有振动板，所述振动板一侧开设有第一安装槽，所述第一安装槽内固定安装有第一压电陶瓷片，所述振动板远离第一安装槽一侧开设有第二安装槽，所述第二安装槽内固定安装有第二压电陶瓷片，所述振动板远离安装球一端固定安装有迎风板，所述振动板上套设安装有配重圈，固定底板将振动力进一步传递给振动板,振动板质量较轻将振幅放大，进而使第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片获得足够的振动力，第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片振动产生电流，电流经过主电线传递给充电接口，再经充电接口传递给电容,电容将电能储存下来，安装球为半球状的安装球，安装在安装球上的振动板会成蒲公英状发散分布，也就使得本装置处于任意方向的振动环境都能够达到振动发电储能的效果，迎风板呈扁平状，易受风力吹动，在产生振动的设备不运行的状态下，风力吹动到迎风板上，迎风板的位移会将振动板弯折，进而在振动板的恢复形变作用下，产生往复振动效果，使得第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片振动发电，利用风力与外界设备振动力结合发电，使本装置更适用于室外设备，提高了发电储能效果，为了提高振动板的震动效果，以及减小迎风板的大面积空气阻力对振动板的阻碍振动作用，设置了配重圈,配重圈能够在振动板上滑动，当振动板振动时，振动板会呈扇形摆动，使得配重圈获得离心力，从而向迎风板方向移动，直至与迎风板贴合，此时振动板获得配重圈的配重作用，振幅增大，抵消迎风板受到的空气阻力，使本装置在设备振动带动发电时不会受到迎风板阻力的影响。
所述充电保护组件包括电源安装槽、螺纹圈、螺纹盖、减震棉圈、减震弹簧、充电承载板，所述安装球上端开设有电源安装槽，所述电源安装槽顶端固定安装有螺纹圈，所述螺纹圈上方通过螺纹安装有螺纹盖，所述电源安装槽内侧壁上贴合安装有减震棉圈，所述固定底板中央顶端固定安装有减震弹簧，所述减震弹簧顶端固定安装有充电承载板。
所述电能收集组件包括充电接口、主线槽、主电线、电线固定块、电容，所述充电承载板上方固定安装有充电接口，所述充电承载板中部竖向开设有主线槽，所述主线槽内贯穿安装有主电线，所述减震弹簧下方固定安装有电线固定块，所述主电线顶端与充电接口电性连接，所述主电线底端与电线固定块固定连接，所述电源安装槽内部固定安装有电容，所述电容与充电接口电性连接，第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片振动产生电流，电流经过主电线传递给充电接口，再经充电接口传递给电容,电容将电能储存下来，安装球为半球状的安装球，安装在安装球上的振动板会成蒲公英状发散分布，也就使得本装置处于任意方向的振动环境都能够达到振动发电储能的效果，因为本装置需要安装在有振动效果的设备上，所以为了避免充电接口与电容受到损伤，设置了充电保护组件，电容处于电源安装槽中可有效防止电容脱落，减震棉圈起到横向减震作用，避免电容频繁与电源安装槽侧壁撞击造成损坏，减震弹簧起到对电容进行竖向减震的效果，防止固定底板传出的振动力频繁对电容产生撞击，或频繁带动电容振动，有利于延长电容的使用寿命，电线固定块起到固定主电线的作用，在电线固定块的固定作用下，主电线才能保持弯曲效果，使主电线不会因为充电接口上下移动拉扯而造成电路损坏。
所述迎风板为扁平状的迎风板，使迎风板可受风力作用进而带动振动板振动。
所述配重圈与振动板之间留有-毫米间隙，留有间隙便于配重圈在离心力作用下向迎风板方向移动，达到配重效果。
所述能量转换组件有若干个，所有能量转换组件上的第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片并联在主电线上，采用并联电路将电流集中，有利于电容获得电能的效果。
所述主电线位于电线固定块上方部分呈弯折状。
所述第一压电陶瓷片不突出于第一安装槽开口处所在平面，所述第二压电陶瓷片不突出于第二安装槽开口处所在平面，使配重圈在移动时不会受到阻碍。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本装置利用外界产生振动的机械设备，将设备振动力转化为电能的方式储存下来，使得机械设备运行时产生的振动机械能得以有效利用，提高了能量利用率，使现在被浪费消耗掉的振动机械能得以有效利用；
本装置采用风力振动发电与机械振动发电相结合的方式，使本装置能够在外界振动设备运行或不运行状态下都能够达到发电储能的作用，提高了能量转化的持续性，对电容的充电储能效率有着很大的提高，也使得本装置更适用于安装在室外机械设备上；
本装置采用可移动式配重圈来抵消迎风板造成的空气阻力，起到配重增大振幅的同时，也使振动板能够获得足够的振动能量，有利于高效获取电能。
附图说明
图1为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的无电容与螺纹盖状态下整体结构示意图；
图2为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的无螺纹盖状态下整体结构示意图；
图3为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的螺纹盖安装位置结构示意图；
图4为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的充电保护组件各结构位置关系截面示意图；
图5为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的图1中A区域放大结构示意图；
图6为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的图1中B区域放大结构示意图；
图7为本发明一种蒲公英状压电振动能量收集装置的图4中C区域放大结构示意图。
图中标号：101、固定底板；102、固定安装孔；103、安装球；201、振动板；202、第一安装槽；203、第一压电陶瓷片；204、第二安装槽；205、第二压电陶瓷片；206、迎风板；207、配重圈；301、电源安装槽；302、螺纹圈；303、螺纹盖；304、减震棉圈；305、减震弹簧；306、充电承载板；401、充电接口；402、主线槽；403、主电线；404、电线固定块；405、电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1-7所示，一种蒲公英状压电振动能量收集装置，包括支撑组件、能量转换组件、充电保护组件、电能收集组件，支撑组件位于整套装置的中央，起到支撑装置内其他部件的作用，支撑组件侧方设置有能量转换组件，能量转换组件起到将振动机械能转换为电能的作用，支撑组件内部设置有充电保护组件，充电保护组件起到保护电能收集组件的作用，充电保护组件内设置有电能收集组件，电能收集组件起到将电能储存下来的作用。
支撑组件包括固定底板101、固定安装孔102、安装球103，固定底板101位于整套装置的最下方，固定底板101边缘开设有固定安装孔102，固定底板101上方固定安装有安装球103，利用固定安装孔102将固定底板101固定安装在产生振动的设备上，一些机械设备在运行时会产生高频率振动，而这些振动大多转化为热能最终消耗掉，造成了能源的浪费现象，利用本装置能够将振动能转换为电能储存起来，外部振动设备将振动力通过固定底板101传递给安装球103,安装球103起到固定安装所有能量转换的作用。
能量转换组件包括振动板201、第一安装槽202、第一压电陶瓷片203、第二安装槽204、第二压电陶瓷片205、迎风板206、配重圈207，安装球103上固定安装有振动板201，振动板201一侧开设有第一安装槽202，第一安装槽202内固定安装有第一压电陶瓷片203，振动板201远离第一安装槽202一侧开设有第二安装槽204，第二安装槽204内固定安装有第二压电陶瓷片205，振动板201远离安装球103一端固定安装有迎风板206，振动板201上套设安装有配重圈207，固定底板101将振动力进一步传递给振动板201,振动板201质量较轻将振幅放大，进而使第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205获得足够的振动力，第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205振动产生电流，电流经过主电线403传递给充电接口401，再经充电接口401传递给电容405,电容405将电能储存下来，安装球103为半球状的安装球103，安装在安装球103上的振动板201会成蒲公英状发散分布，也就使得本装置处于任意方向的振动环境都能够达到振动发电储能的效果，迎风板206呈扁平状，易受风力吹动，在产生振动的设备不运行的状态下，风力吹动到迎风板206上，迎风板206的位移会将振动板201弯折，进而在振动板201的恢复形变作用下，产生往复振动效果，使得第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205振动发电，利用风力与外界设备振动力结合发电，使本装置更适用于室外设备，提高了发电储能效果，为了提高振动板201的震动效果，以及减小迎风板206的大面积空气阻力对振动板201的阻碍振动作用，设置了配重圈207,配重圈207能够在振动板201上滑动，当振动板201振动时，振动板201会呈扇形摆动，使得配重圈207获得离心力，从而向迎风板206方向移动，直至与迎风板206贴合，此时振动板201获得配重圈207的配重作用，振幅增大，抵消迎风板206受到的空气阻力，使本装置在设备振动带动发电时不会受到迎风板206阻力的影响。
充电保护组件包括电源安装槽301、螺纹圈302、螺纹盖303、减震棉圈304、减震弹簧305、充电承载板306，安装球103上端开设有电源安装槽301，电源安装槽301顶端固定安装有螺纹圈302，螺纹圈302上方通过螺纹安装有螺纹盖303，电源安装槽301内侧壁上贴合安装有减震棉圈304，固定底板101中央顶端固定安装有减震弹簧305，减震弹簧305顶端固定安装有充电承载板306。
电能收集组件包括充电接口401、主线槽402、主电线403、电线固定块404、电容405，充电承载板306上方固定安装有充电接口401，充电承载板306中部竖向开设有主线槽402，主线槽402内贯穿安装有主电线403，减震弹簧305下方固定安装有电线固定块404，主电线403顶端与充电接口401电性连接，主电线403底端与电线固定块404固定连接，电源安装槽301内部固定安装有电容405，电容405与充电接口401电性连接，第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205振动产生电流，电流经过主电线403传递给充电接口401，再经充电接口401传递给电容405,电容405将电能储存下来，安装球103为半球状的安装球103，安装在安装球103上的振动板201会成蒲公英状发散分布，也就使得本装置处于任意方向的振动环境都能够达到振动发电储能的效果，因为本装置需要安装在有振动效果的设备上，所以为了避免充电接口401与电容405受到损伤，设置了充电保护组件，电容405处于电源安装槽301中可有效防止电容405脱落，减震棉圈304起到横向减震作用，避免电容频繁与电源安装槽301侧壁撞击造成损坏，减震弹簧305起到对电容进行竖向减震的效果，防止固定底板101传出的振动力频繁对电容405产生撞击，或频繁带动电容405振动，有利于延长电容的使用寿命，电线固定块404起到固定主电线403的作用，在电线固定块404的固定作用下，主电线403才能保持弯曲效果，使主电线403不会因为充电接口401上下移动拉扯而造成电路损坏。
迎风板206为扁平状的迎风板206，使迎风板206可受风力作用进而带动振动板201振动。
配重圈207与振动板201之间留有1-2毫米间隙，留有间隙便于配重圈207在离心力作用下向迎风板206方向移动，达到配重效果。
能量转换组件有若干个，所有能量转换组件上的第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205并联在主电线403上，采用并联电路将电流集中，有利于电容405获得电能的效果。
主电线403位于电线固定块404上方部分呈弯折状。
第一压电陶瓷片203不突出于第一安装槽202开口处所在平面，第二压电陶瓷片205不突出于第二安装槽204开口处所在平面，使配重圈207在移动时不会受到阻碍。
工作原理：
利用固定安装孔102将固定底板101固定安装在产生振动的设备上，一些机械设备在运行时会产生高频率振动，而这些振动大多转化为热能最终消耗掉，造成了能源的浪费现象，利用本装置能够将振动能转换为电能储存起来，外部振动设备将振动力通过固定底板101传递给安装球103,安装球103起到固定安装所有能量转换的作用，固定底板101将振动力进一步传递给振动板201,振动板201质量较轻将振幅放大，进而使第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205获得足够的振动力，第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205振动产生电流，电流经过主电线403传递给充电接口401，再经充电接口401传递给电容405,电容405将电能储存下来，安装球103为半球状的安装球103，安装在安装球103上的振动板201会成蒲公英状发散分布，也就使得本装置处于任意方向的振动环境都能够达到振动发电储能的效果，因为本装置需要安装在有振动效果的设备上，所以为了避免充电接口401与电容405受到损伤，设置了充电保护组件，电容405处于电源安装槽301中可有效防止电容405脱落，减震棉圈304起到横向减震作用，避免电容频繁与电源安装槽301侧壁撞击造成损坏，减震弹簧305起到对电容进行竖向减震的效果，防止固定底板101传出的振动力频繁对电容405产生撞击，或频繁带动电容405振动，有利于延长电容的使用寿命，电线固定块404起到固定主电线403的作用，在电线固定块404的固定作用下，主电线403才能保持弯曲效果，使主电线403不会因为充电接口401上下移动拉扯而造成电路损坏，本装置还设计有迎风板206,迎风板206呈扁平状，易受风力吹动，在产生振动的设备不运行的状态下，风力吹动到迎风板206上，迎风板206的位移会将振动板201弯折，进而在振动板201的恢复形变作用下，产生往复振动效果，使得第一压电陶瓷片203与第二压电陶瓷片205振动发电，利用风力与外界设备振动力结合发电，使本装置更适用于室外设备，提高了发电储能效果，为了提高振动板201的震动效果，以及减小迎风板206的大面积空气阻力对振动板201的阻碍振动作用，设置了配重圈207,配重圈207能够在振动板201上滑动，当振动板201振动时，振动板201会呈扇形摆动，使得配重圈207获得离心力，从而向迎风板206方向移动，直至与迎风板206贴合，此时振动板201获得配重圈207的配重作用，振幅增大，抵消迎风板206受到的空气阻力，使本装置在设备振动带动发电时不会受到迎风板206阻力的影响。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：包括支撑组件、能量转换组件、充电保护组件、电能收集组件，所述支撑组件位于整套装置的中央，起到支撑装置内其他部件的作用，所述支撑组件侧方设置有能量转换组件，所述能量转换组件起到将振动机械能转换为电能的作用，所述支撑组件内部设置有充电保护组件，所述充电保护组件起到保护电能收集组件的作用，所述充电保护组件内设置有电能收集组件，所述电能收集组件起到将电能储存下来的作用。
2.根据权利要求1所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述支撑组件包括固定底板(101)、固定安装孔(102)、安装球(103)，所述固定底板(101)位于整套装置的最下方，所述固定底板(101)边缘开设有固定安装孔(102)，所述固定底板(101)上方固定安装有安装球(103)。
3.根据权利要求2所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述能量转换组件包括振动板(201)、第一安装槽(202)、第一压电陶瓷片(203)、第二安装槽(204)、第二压电陶瓷片(205)、迎风板(206)、配重圈(207)，所述安装球(103)上固定安装有振动板(201)，所述振动板(201)一侧开设有第一安装槽(202)，所述第一安装槽(202)内固定安装有第一压电陶瓷片(203)，所述振动板(201)远离第一安装槽(202)一侧开设有第二安装槽(204)，所述第二安装槽(204)内固定安装有第二压电陶瓷片(205)，所述振动板(201)远离安装球(103)一端固定安装有迎风板(206)，所述振动板(201)上套设安装有配重圈(207)。
4.根据权利要求2所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述充电保护组件包括电源安装槽(301)、螺纹圈(302)、螺纹盖(303)、减震棉圈(304)、减震弹簧(305)、充电承载板(306)，所述安装球(103)上端开设有电源安装槽(301)，所述电源安装槽(301)顶端固定安装有螺纹圈(302)，所述螺纹圈(302)上方通过螺纹安装有螺纹盖(303)，所述电源安装槽(301)内侧壁上贴合安装有减震棉圈(304)，所述固定底板(101)中央顶端固定安装有减震弹簧(305)，所述减震弹簧(305)顶端固定安装有充电承载板(306)。
5.根据权利要求4所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述电能收集组件包括充电接口(401)、主线槽(402)、主电线(403)、电线固定块(404)、电容(405)，所述充电承载板(306)上方固定安装有充电接口(401)，所述充电承载板(306)中部竖向开设有主线槽(402)，所述主线槽(402)内贯穿安装有主电线(403)，所述减震弹簧(305)下方固定安装有电线固定块(404)，所述主电线(403)顶端与充电接口(401)电性连接，所述主电线(403)底端与电线固定块(404)固定连接，所述电源安装槽(301)内部固定安装有电容(405)，所述电容(405)与充电接口(401)电性连接。
6.根据权利要求3所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述迎风板(206)为扁平状的迎风板(206)。
7.根据权利要求3所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述配重圈(207)与振动板(201)之间留有1-2毫米间隙。
8.根据权利要求5所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述能量转换组件有若干个，所有能量转换组件上的第一压电陶瓷片(203)与第二压电陶瓷片(205)并联在主电线(403)上。
9.根据权利要求5所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述主电线(403)位于电线固定块(404)上方部分呈弯折状。
10.根据权利要求3所述的一种蒲公英状压电振动能量收集装置，其特征在于：所述第一压电陶瓷片(203)不突出于第一安装槽(202)开口处所在平面，所述第二压电陶瓷片(205)不突出于第二安装槽(204)开口处所在平面。
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