CN112242798A - 一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置 - Google Patents

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CN112242798A
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piezoelectric vibrator
side wall
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piezoelectric
rotating rod
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CN202011066966.7A
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何丽鹏
王仕诚
高智
余刚
胡海波
于新
王哲
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Changchun University of Technology
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Changchun University of Technology
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
    • H02K49/10—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • H02K49/102—Magnetic gearings, i.e. assembly of gears, linear or rotary, by which motion is magnetically transferred without physical contact

Abstract

本发明公布了一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，由底座、侧壁、滚动轴承、旋转杆、压电振子、矩形磁铁和紧固螺钉组成；底座中设有滚动轴承孔、压电振子槽以及紧固螺钉孔；侧壁中设有滚动轴承孔、压电振子槽以及紧固螺钉孔；底座与侧壁之间通过紧固螺钉所固定；两个滚动轴承分别通过滚动轴承孔和滚动轴承分别安装在底座以及侧壁上；旋转杆中镶嵌有四块矩形磁铁；旋转杆通过底座和侧壁上的滚动轴承安装在装置中；压电振子分别通过压电振子槽以及压电振子槽安装在底座和侧壁上。

Description

一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置
技术领域
本发明涉及一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，属于压电发电及自供能应用技术领域。
背景技术
风力能源作为当今时代一个普遍且绿色的能源方式，人们一直在寻找新的发电方式，压电式发电作为一种新兴的发电方式，利用正压电效应，当压电片产生变形时，能够产生一定的电量，利用这些电量可以给予小型传感元件供电，目前压电式传感器已经得到了广泛的应用。
发明内容
本发明提供一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，针对一些微功率无线系统自供电的需求现状，用以解决现有旋转压电发电机在可靠性及转速适应能力等方面所存在的问题。
本发明采用的技术方案是：一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，由底座、侧壁、滚动轴承、旋转杆、压电振子、矩形磁铁和紧固螺钉组成；
本发明采取的实施方案是所述底座中设有滚动轴承孔、压电振子槽以及紧固螺钉孔；侧壁中设有滚动轴承孔、压电振子槽以及紧固螺钉孔；底座与侧壁之间通过紧固螺钉所固定；两个滚动轴承分别通过滚动轴承孔和滚动轴承分别安装在底座以及侧壁上；旋转杆中镶嵌有四块矩形磁铁；旋转杆通过底座和侧壁上的滚动轴承安装在装置中；压电振子分别通过压电振子槽以及压电振子槽安装在底座和侧壁上。
在本发明中，压电振子是由压电晶片以及矩型金属基板所粘结而成；压电振子中矩形金属基板的另一侧安装有磁铁块；压电振子其几何中心到旋转杆中心的距离相等，且其几何中心与旋转杆中心的连线之间的夹角为Q＝720°/n，其中n为压电振子的数量之和。
在本发明中，旋转杆上的矩形磁铁的作用是通过跟随旋转杆进行旋转并对压电振子一和压电振子二施加交变的磁场。用于构成压电振子的磁铁块与所靠近的矩形磁铁之间产生力的作用，并带动金属基板和压电晶片产生弯曲变形，进而将机械能转换成电能。
本发明的特色在于：压电振子的弯曲变形量及发电量主要由磁铁的磁场强度的决定。旋转轴增速、减速、及转速高低等状态对其无直接影响，因此在各种转动状态下都有较强的发电能量。
本发明的优势在于：磁铁置于旋转轴上，通过磁力耦合实现非接触激励，可减少对于压电振子的损毁。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图；
图2所示为图1的P-P；
图3所示为底座A的结构示意图；
图4所示为侧壁B的结构示意图；
图5所示为旋转杆D的结构示意图；
图6所示为压电振子E的结构示意图；
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6，本发明实施例中，具体结构包括：
一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，其特征在于：由底座、侧壁、滚动轴承、旋转杆、压电振子、矩形磁铁和紧固螺钉组成；所述底座中设有滚动轴承孔、压电振子槽以及紧固螺钉孔；侧壁中设有滚动轴承孔、压电振子槽以及紧固螺钉孔；底座与侧壁之间通过紧固螺钉所固定；两个滚动轴承分别通过滚动轴承孔和滚动轴承分别安装在底座以及侧壁上；旋转杆中镶嵌有四块矩形磁铁；旋转杆通过底座和侧壁上的滚动轴承安装在装置中；压电振子分别通过压电振子槽以及压电振子槽安装在底座和侧壁上。
本发明的工作过程如下：给予旋转杆力的作用，使旋转杆进行旋转，镶嵌在旋转杆上的矩形磁铁与旋转杆以相同的转速进行旋转，矩形磁铁旋转对压电振子上的磁铁块产生作用力，使压电振子弯曲变形从而进行发电。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只适用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，由底座A、侧壁B、滚动轴承C、旋转杆D、压电振子E、矩形磁铁F和紧固螺钉G组成；底座A中设有滚动轴承孔C1、压电振子槽E1以及紧固螺钉孔G1；侧壁B中设有滚动轴承孔C2、压电振子槽E2以及紧固螺钉孔G2；底座A与侧壁B之间通过紧固螺钉G所固定；两个滚动轴承C分别通过滚动轴承孔C1和滚动轴承C2分别安装在底座A以及侧壁B上；旋转杆D中镶嵌有四块矩形磁铁F；旋转杆D通过底座A和侧壁B上的滚动轴承C安装在装置中；压电振子E分别通过压电振子槽E1以及压电振子槽E2安装在底座A和侧壁B上。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，其特征在于：所述压电振子E是由压电晶片e1以及矩型金属基板e2所粘结而成；压电振子E中矩形金属基板e2的另一侧安装有磁铁块e3；压电振子E其几何中心到旋转杆D中心的距离相等，且其几何中心与旋转杆D中心的连线之间的夹角为Q＝720°/n，其中n为压电振子E的数量之和。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁力耦合的旋转式能量收集装置，其特征在于：旋转杆D上的矩形磁铁F的作用是通过跟随旋转杆D进行旋转并对压电振子E施加交变的磁场；用于构成压电振子E的磁铁块e3与所靠近的矩形磁铁F之间产生力的作用，并带动压电晶片e1和金属基板e2产生弯曲变形，进而将机械能转换成电能。
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