CN116599314A - 一种可调谐式二维振动俘能装置 - Google Patents
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Abstract
一种可调谐式二维振动俘能装置，属于振动能量回收技术领域，本发明为了解决振动俘能装置只能回收单一方向振动源，无法适应随机振动环境下的俘能，因此不能实现有效收集，大大降低了环境能量的收集效率的问题，本申请所述俘能装置包括微动开关组、发电磁铁组、固定砝码磁铁组、解耦终端、发电线圈组、谐振砝码组、一字形解耦连杆、凹字形解耦连杆、柔性导向放大器组和底座。本申请用于回收任意平面内随机振动能量，通过机械解耦的方式将无序振动转为有序的直线运动，本发明不仅可以将低品位振动能量转换为电能储存起来，为诸如温湿度传感器供电，还可以将振动信号通过网络传输给监测终端，用以监测设备振动状态。
Description
技术领域
本发明属于振动能量回收技术领域，具体涉及一种可调谐式二维振动俘能装置。
背景技术
在大多数关键电气设备工作中，由于其设备特性原因存在着不可避免的振动。这种振动存在无序性，不仅会对电气设备结构造成影响，还会产生噪声干扰日常工作。
为了监测振动对电气设备结构的影响，防止事故的发生，通常采用外置传感器的方式，传感器的供电成为了限制其使用的问题，能量回收技术作为替代电源电池供电的方法得到了广泛的研究。
但是目前大多数的振动俘能装置只能回收单一方向振动源，无法适应随机振动环境下的俘能，当振动方向发生改变时，只能是某些离散的频率点输出高性能，因此不能实现有效收集，大大降低了环境能量的收集效率。
针对上述问题，本专利专门设计了一种可调谐式二维振动俘能装置，以抑制监测振动，高效回收随机振动能量。
发明内容
本发明为了解决振动俘能装置只能回收单一方向振动源，无法适应随机振动环境下的俘能，当振动方向发生改变时，只能是某些离散的频率点输出高性能，因此不能实现有效收集，大大降低了环境能量的收集效率的问题，进而提供一种可调谐式二维振动俘能装置；
一种可调谐式二维振动俘能装置，所述俘能装置包括微动开关组、发电磁铁组、固定砝码磁铁组、解耦终端、发电线圈组、谐振砝码组、一字形解耦连杆、凹字形解耦连杆、柔性导向放大器组和底座；所述柔性导向放大器组设置在底座中，且柔性导向放大器组与底座拆卸连接，一字形解耦连杆设置在凹字形解耦连杆顶部的凹陷处，且一字形解耦连杆与凹字形解耦连杆呈十字交叉设置，一字形解耦连杆与柔性导向放大器组的顶部通过螺栓拆卸连接，凹字形解耦连杆与柔性导向放大器组的顶部通过螺栓拆卸连接，发电线圈组设置在一字形解耦连杆与凹字形解耦连杆组成的十字结构顶部，且发电线圈组与一字形解耦连杆与凹字形解耦连杆组成的十字结构固定连接，解耦终端设置在发电线圈组上，且解耦终端的底部通过螺栓与柔性导向放大器组拆卸连接，固定砝码磁铁组设置在解耦终端上，且固定砝码磁铁组与解耦终端固定连接，谐振砝码组设置在固定砝码磁铁组的下方，且谐振砝码组与固定砝码磁铁组通过磁性吸附连接，发电磁铁组嵌设在解耦终端的顶部，且发电磁铁组与解耦终端固定连接，微动开关组设置在底座的顶部，且微动开关组通过螺栓与底座拆卸连接，微动开关组串联接入电能释放控制电路中；
进一步地，所述底座包括底板和四个支撑柱，所述四个支撑柱沿周向等距设置在底板的上表面上，且每个支撑柱的底部与底板的顶部一体成型设置；
进一步地，所述底座的上表面上还加工有四个连接螺纹孔组，每个连接螺纹孔组设置在相邻两个支撑柱之间，每个连接螺纹孔组中包括M个连接螺纹孔，M的取值范围为3-4个；
进一步地，所述柔性导向放大器组包括一号柔性导向放大器单元和二号柔性导向放大器单元，一号柔性导向放大器单元通过螺栓与底座上的四个支撑柱拆卸连接，二号柔性导向放大器单元通过螺栓与一字形解耦连杆与凹字形解耦连杆组成的十字结构底部拆卸连接；
所述一号柔性导向放大器单元包括第一柔性导向放大器、第四柔性导向放大器、第五柔性导向放大器和第八柔性导向放大器，所述第一柔性导向放大器、第四柔性导向放大器、第五柔性导向放大器和第八柔性导向放大器分别设置在一个支撑柱的内侧，且每个柔性导向放大器与对应的支撑柱通过螺栓拆卸连接，一字形解耦连杆的一端通过螺栓与第一柔性导向放大器的顶部拆卸连接，一字形解耦连杆的另一端通过螺栓与第八柔性导向放大器的顶部拆卸连接，凹字形解耦连杆的一端通过螺栓与第四柔性导向放大器的顶部拆卸连接，凹字形解耦连杆的另一端通过螺栓与第五柔性导向放大器的顶部拆卸连接；
所述二号柔性导向放大器单元包括第二柔性导向放大器、第三柔性导向放大器、第六柔性导向放大器和第七柔性导向放大器，第二柔性导向放大器与第一柔性导向放大器对应设置，第三柔性导向放大器与第四柔性导向放大器对应设置，第六柔性导向放大器与第五柔性导向放大器对应设置，第七柔性导向放大器与第八柔性导向放大器对应设置，所述第二柔性导向放大器和第七柔性导向放大器设置在一字形解耦连杆的底部，二柔性导向放大器和第七柔性导向放大器均通过螺栓与一字形解耦连杆拆卸连接，第三柔性导向放大器和第六柔性导向放大器设置在凹字形解耦连杆的底部，且第三柔性导向放大器和第六柔性导向放大器均通过螺栓与一字形解耦连杆拆卸连接；
进一步地，所述发电线圈组包括十三个发电线圈单元，十三个发电线圈单元中的七个发电线圈单元沿一字形解耦连杆的长度延伸方向等距布置在一字形解耦连杆的上表面上，且每个位于一字形解耦连杆上的发电线圈单元与一字形解耦连杆固定连接，十三个发电线圈单元中剩余的六个发电线圈单元平均分为两组，两组发电线圈单元设置在一字形解耦连杆的两侧，且每组中的三个发电线圈单元沿凹字形解耦连杆的长度延伸方向设置在凹字形解耦连杆的上表面上，且每个位于凹字形解耦连杆上的发电线圈单元与凹字形解耦连杆固定连接；
进一步地，所述发电线圈单元包括安装底座和线圈，所述安装底座固接在一字形解耦连杆的上表面或凹字形解耦连杆的上表面上，线圈套装在安装底座上；
进一步地，所述解耦终端包括十字形连接板、四个固定爪和四个固定套，所述十字形连接板设置在发电线圈组的上部，每个固定爪设置在十字形连接板中一个连接臂的下表面上，且每个固定爪的顶部与所在连接臂的下表面固定连接，每个固定爪的下部通过螺栓与对应的一个柔性导向放大器拆卸连接，十字形连接板中相邻两个连接臂的之间设有一个固定套，固定套的外圆面与邻近的连接臂侧壁固定连接：
所述固定砝码磁铁组中包括四个固定砝码磁铁，每个固定砝码磁铁对应设置在一个固定套中，且每个固定砝码磁铁与所在的固定套内壁固定连接；
所述谐振砝码组中包括四个谐振砝码，每个谐振砝码对应设置在一个固定砝码磁铁的下方，且每个谐振砝码与对应的一个固定砝码磁铁通过磁性吸附连接；
进一步地，所述微动开关组中包括四个微动开关，每个微动开关对应设置在一个支撑柱的顶部，且每个微动开关与所在的支撑柱顶部通过螺栓拆卸连接，每个微动开关的接线端串联接入电能释放控制电路中；
进一步地，所述发电线圈组连接有储能模块；
进一步地，所述储能模块包括稳压电路和超级电容；
本申请相对于现有技术所产生的有益效果：
本申请提出的一种可调谐式二维振动俘能装置，通过柔性导向放大装置成功的将随机二维方向振动转化为直线运动，高效的利用了低品位振动能。而且结构轻量、紧凑，且不会影响设备正常运转，本申请所使用的柔性导向放大装置具备增幅功能。电气设备的振动幅值不会太大，因此使用增幅柔性导向放大装置在激励源的小幅值激励下实现大幅值位移。同时柔性导向放大装置会使得传动会更加柔顺，且具有很好的振动缓冲效果，本申请通过在解耦终端设置磁铁用来固定砝码，砝码的作用是通过质量调节俘能装置谐振频率，可以通过增减砝码实现快速的改变俘能装置振动幅值与频率。相比于传动的固定频率俘能装置具有更宽的频响范围，本申请相比于现有的振动俘能装置可以回收多方向振动源，适应随机振动环境下的俘能，大大提高了环境能量的收集效率。
附图说明
图1为本申请所述可调谐式二维振动俘能装置安装俯视图；
图2为本申请所述可调谐式二维振动俘能装置安装轴侧图；
图3为本申请所述可调谐式二维振动俘能装置结构爆炸图；
图4为本申请所述可调谐式二维振动俘能装置主视剖视图；
图5为本申请所述可调谐式二维振动俘能装置左视剖视图；
图6为本申请所述可调谐式二维振动俘能装置45°剖视图；
图7为本申请所安装的激励源小幅值位移曲线图；
图8为本申请所安装的激励源在经过柔性导向放大器后呈现的大幅值位移曲线图；
图中1微动开关组、2发电磁铁组、3固定砝码磁铁组、4解耦终端、5发电线圈组、501安装底座、502线圈、6谐振砝码组、7一字形解耦连杆、8凹字形解耦连杆、9柔性导向放大器组、901第一柔性导向放大器、902第二柔性导向放大器、903第三柔性导向放大器、904第四柔性导向放大器、905第五柔性导向放大器、906第六柔性导向放大器、907第七柔性导向放大器、908第八柔性导向放大器和10底座
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式中提供了一种可调谐式二维振动俘能装置，所述俘能装置包括微动开关组1、发电磁铁组2、固定砝码磁铁组3、解耦终端4、发电线圈组5、谐振砝码组6、一字形解耦连杆7、凹字形解耦连杆8、柔性导向放大器组9和底座10；所述柔性导向放大器组9设置在底座10中，且柔性导向放大器组9与底座10拆卸连接，一字形解耦连杆7设置在凹字形解耦连杆8顶部的凹陷处，且一字形解耦连杆7与凹字形解耦连杆8呈十字交叉设置，一字形解耦连杆7与柔性导向放大器组9的顶部通过螺栓拆卸连接，凹字形解耦连杆8与柔性导向放大器组9的顶部通过螺栓拆卸连接，发电线圈组5设置在一字形解耦连杆7与凹字形解耦连杆8组成的十字结构顶部，且发电线圈组5与一字形解耦连杆7与凹字形解耦连杆8组成的十字结构固定连接，解耦终端4设置在发电线圈组5上，且解耦终端4的底部通过螺栓与柔性导向放大器组9拆卸连接，固定砝码磁铁组3设置在解耦终端4上，且固定砝码磁铁组3与解耦终端4固定连接，谐振砝码组6设置在固定砝码磁铁组3的下方，且谐振砝码组6与固定砝码磁铁组3通过磁性吸附连接，发电磁铁组2嵌设在解耦终端4的顶部，且发电磁铁组2与解耦终端4固定连接，微动开关组1设置在底座10的顶部，且微动开关组1通过螺栓与底座10拆卸连接，微动开关组1串联接入电能释放控制电路中。
具体实施方式二：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于所述底座10包括底板和四个支撑柱，所述四个支撑柱沿周向等距设置在底板的上表面上，且每个支撑柱的底部与底板的顶部一体成型设置。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中，底板用于作为部件整体的支撑结构，支撑柱用于对俘能装置中的部件进行限位和挂装，保证支撑结构的整体性。
具体实施方式三：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式二不同点在于，所述底座10的上表面上还加工有四个连接螺纹孔组，每个连接螺纹孔组设置在相邻两个支撑柱之间，每个连接螺纹孔组中包括M个连接螺纹孔，M的取值范围为3-4个。其它组成和连接方式与具体实施方式二相同。
本实施方式中，连接螺纹孔组用于将底座10与电气设备的外壳或者基座进行拆卸连接，为了配合底座10的布局流畅性和准确性，本实施方式中底板可以优化为正八边形板体结构，连接螺纹孔组与支撑柱分别对应设置在底板一条边的顶部。
具体实施方式四：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式三不同点在于，所述柔性导向放大器组9包括一号柔性导向放大器单元和二号柔性导向放大器单元，一号柔性导向放大器单元通过螺栓与底座10上的四个支撑柱拆卸连接，二号柔性导向放大器单元通过螺栓与一字形解耦连杆7与凹字形解耦连杆8组成的十字结构底部拆卸连接；
所述一号柔性导向放大器单元包括第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905和第八柔性导向放大器908，所述第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905和第八柔性导向放大器908分别设置在一个支撑柱的内侧，且每个柔性导向放大器与对应的支撑柱通过螺栓拆卸连接，一字形解耦连杆7的一端通过螺栓与第一柔性导向放大器901的顶部拆卸连接，一字形解耦连杆7的另一端通过螺栓与第八柔性导向放大器908的顶部拆卸连接，凹字形解耦连杆8的一端通过螺栓与第四柔性导向放大器904的顶部拆卸连接，凹字形解耦连杆8的另一端通过螺栓与第五柔性导向放大器905的顶部拆卸连接；
所述二号柔性导向放大器单元包括第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906和第七柔性导向放大器907，第二柔性导向放大器902与第一柔性导向放大器901对应设置，第三柔性导向放大器903与第四柔性导向放大器904对应设置，第六柔性导向放大器906与第五柔性导向放大器905对应设置，第七柔性导向放大器907与第八柔性导向放大器908对应设置，所述第二柔性导向放大器902和第七柔性导向放大器907设置在一字形解耦连杆7的底部，二柔性导向放大器902和第七柔性导向放大器907均通过螺栓与一字形解耦连杆7拆卸连接，第三柔性导向放大器903和第六柔性导向放大器906设置在凹字形解耦连杆8的底部，且第三柔性导向放大器903和第六柔性导向放大器906均通过螺栓与一字形解耦连杆7拆卸连接。其它组成和连接方式与具体实施方式三相同。
本实施方式中，所使用的柔性导向放大装置具备增幅功能。电气设备的振动幅值不会太大，因此使用增幅柔性导向放大装置在激励源的小幅值激励下实现大幅值位移，同时柔性导向放大装置会使得传动会更加柔顺，且具有很好的振动缓冲效果；
结合图7和图8所示使用的柔性导向放大器其受到10mm谐振运动激励时，会最终产生40mm的终端位移量。其中柔性导向放大器的位移放大倍数取决于三方面，一是柔性导向放大器的层叠数量，二是其结构的在位移方向的层叠厚度，三是在机构中的排列方式，本文提出的十字型为基础方案，可以拓展为米字型等；
本实施方式中使用的第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905和第八柔性导向放大器908四者的刚度系数与第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906和第七柔性导向放大器907四者的刚度系数为(1.5—2)：1，这是为了保证在振动传递时第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905和第八柔性导向放大器908可以成功实现第一次能量传递，并且减少寄生运动的影响，增强抗干扰的能力，并实现第一次的位移放大，通过解耦连杆将放大后的位移传递给第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906和第七柔性导向放大器907，并通过第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906和第七柔性导向放大器907的刚度系数，实现二次位移增强，但不是无限增大，其存在能量拐点值，第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905和第八柔性导向放大器908。
具体实施方式五：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式四不同点在于，所述发电线圈组5包括十三个发电线圈单元，十三个发电线圈单元中的七个发电线圈单元沿一字形解耦连杆7的长度延伸方向等距布置在一字形解耦连杆7的上表面上，且每个位于一字形解耦连杆7上的发电线圈单元与一字形解耦连杆7固定连接，十三个发电线圈单元中剩余的六个发电线圈单元平均分为两组，两组发电线圈单元设置在一字形解耦连杆7的两侧，且每组中的三个发电线圈单元沿凹字形解耦连杆8的长度延伸方向设置在凹字形解耦连杆8的上表面上，且每个位于凹字形解耦连杆8上的发电线圈单元与凹字形解耦连杆8固定连接。其它组成和连接方式与具体实施方式四相同。
本实施方式中，发电线圈单元通过该粘接的方式与一字形解耦连杆7或凹字形解耦连杆8进行固定。
具体实施方式六：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五不同点在于，所述发电线圈单元包括安装底座501和线圈502，所述安装底座501固接在一字形解耦连杆7的上表面或凹字形解耦连杆8的上表面上，线圈502套装在安装底座501上。其它组成和连接方式与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同点在于，所述解耦终端4包括十字形连接板、四个固定爪和四个固定套，所述十字形连接板设置在发电线圈组5的上部，每个固定爪设置在十字形连接板中一个连接臂的下表面上，且每个固定爪的顶部与所在连接臂的下表面固定连接，每个固定爪的下部通过螺栓与对应的一个柔性导向放大器拆卸连接，十字形连接板中相邻两个连接臂的之间设有一个固定套，固定套的外圆面与邻近的连接臂侧壁固定连接；
所述固定砝码磁铁组3中包括四个固定砝码磁铁，每个固定砝码磁铁对应设置在一个固定套中，且每个固定砝码磁铁与所在的固定套内壁固定连接；
所述谐振砝码组6中包括四个谐振砝码，每个谐振砝码对应设置在一个固定砝码磁铁的下方，且每个谐振砝码与对应的一个固定砝码磁铁通过磁性吸附连接。其它组成和连接方式与具体实施方式六相同。
本实施方式中，解耦终端4设置磁铁用来固定砝码，砝码的作用是通过质量调节俘能装置谐振频率，可以通过增减砝码实现快速的改变俘能装置振动幅值与频率。相比于传动的固定频率俘能装置具有更宽的频响范围，通过固定爪可以保证解耦终端4的连接稳定性，通过固定套可以保证固定砝码的布置稳定性。
具体实施方式八：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式七不同点在于，所述微动开关组1中包括四个微动开关，每个微动开关对应设置在一个支撑柱的顶部，且每个微动开关与所在的支撑柱顶部通过螺栓拆卸连接，每个微动开关的接线端串联接入电能释放控制电路中。其它组成和连接方式与具体实施方式七相同。
本实施方式中，将微动开关1的接线端串联接入电能释放控制电路中，通过机械结构控制电能的释放。通过调整谐振砝码质量可以快速更改整个机构的谐振频率和频响范围。
具体实施方式九：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式八不同点在于，所述发电线圈组5连接有储能模块。其它组成和连接方式与具体实施方式八相同。
本实施方式中，发电线圈组5连接有储能模块，其目的是将所述发电线圈组5产生的电能储存起来。
具体实施方式十：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九不同点在于，所述储能模块包括稳压电路和超级电容。其它组成和连接方式与具体实施方式九相同。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。
工作原理
本申请在使用时首先将各个部件按照具体实施方式一至具体实施方式十中所述的连接关系组装在一起，当可调谐式二维振动俘能装置在电气设备布置妥当后，即可进行俘能工作。
首先，以沿着一字型解耦连杆7的激振源定义为0度一次激振源为例，当产生振动时，解耦终端4会由于振动惯性沿着一字型解耦连杆7的方向向左/右侧进行谐振运动，第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905、第七柔性导向放大器907向左/右侧压缩，柔性导向放大器的基本变形单元蓄力，当振动减小时基本变形单元释放弹性势能，第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905、第七柔性导向放大器907向左/右侧压缩，在运动的同时一字型解耦连杆7上的7个发电线圈产生电动势，由于柔性导向放大器具备小阻尼特性在振动停止时会缓慢的衰减，最终完成振动俘能；
以我们30度一次激振源为例，当产生振动时，解耦终端4会由于振动惯性沿着一字型解耦连杆7的方向向左/右侧进行谐振运动，第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905、第七柔性导向放大器907向左/右侧压缩，同时第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906、第八柔性导向放大器908向上/下侧压缩，柔性导向放大器的基本变形单元蓄力，当振动减小时基本变形单元释放弹性势能，第一柔性导向放大器901、第四柔性导向放大器904、第五柔性导向放大器905、第七柔性导向放大器907向左/右侧压缩，同时第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906、第八柔性导向放大器908向上/下侧压缩在运动的同时一字型解耦连杆7和凹字形解耦连杆上的13个发电线圈产生电动势，由于柔性导向放大器具备小阻尼特性在振动停止时会缓慢的衰减，最终完成振动俘能；
以我们90度一次激振源为例，当产生振动时，解耦终端4会由于振动惯性沿着凹字型解耦连杆8的方向向上/下侧进行谐振运动，第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906、第八柔性导向放大器908向上/下侧压缩，柔性导向放大器的基本变形单元蓄力，当振动减小时基本变形单元释放弹性势能，第二柔性导向放大器902、第三柔性导向放大器903、第六柔性导向放大器906、第八柔性导向放大器908向上/下侧压缩在运动的同时凹字形解耦连杆上的6个发线圈和一字型解耦连杆上的中心1个发电线圈共计7个发电线圈产生电动势，由于柔性导向放大器具备小阻尼特性在振动停止时会缓慢的衰减，最终完成振动俘能。
Claims (10)
1.一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述俘能装置包括微动开关组(1)、发电磁铁组(2)、固定砝码磁铁组(3)、解耦终端(4)、发电线圈组(5)、谐振砝码组(6)、一字形解耦连杆(7)、凹字形解耦连杆(8)、柔性导向放大器组(9)和底座(10)；所述柔性导向放大器组(9)设置在底座(10)中，且柔性导向放大器组(9)与底座(10)拆卸连接，一字形解耦连杆(7)设置在凹字形解耦连杆(8)顶部的凹陷处，且一字形解耦连杆(7)与凹字形解耦连杆(8)呈十字交叉设置，一字形解耦连杆(7)与柔性导向放大器组(9)的顶部通过螺栓拆卸连接，凹字形解耦连杆(8)与柔性导向放大器组(9)的顶部通过螺栓拆卸连接，发电线圈组(5)设置在一字形解耦连杆(7)与凹字形解耦连杆(8)组成的十字结构顶部，且发电线圈组(5)与一字形解耦连杆(7)与凹字形解耦连杆(8)组成的十字结构固定连接，解耦终端(4)设置在发电线圈组(5)上，且解耦终端(4)的底部通过螺栓与柔性导向放大器组(9)拆卸连接，固定砝码磁铁组(3)设置在解耦终端(4)上，且固定砝码磁铁组(3)与解耦终端(4)固定连接，谐振砝码组(6)设置在固定砝码磁铁组(3)的下方，且谐振砝码组(6)与固定砝码磁铁组(3)通过磁性吸附连接，发电磁铁组(2)嵌设在解耦终端(4)的顶部，且发电磁铁组(2)与解耦终端(4)固定连接，微动开关组(1)设置在底座(10)的顶部，且微动开关组(1)通过螺栓与底座(10)拆卸连接，微动开关组(1)串联接入电能释放控制电路中。
2.根据权利要求1所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述底座(10)包括底板和四个支撑柱，所述四个支撑柱沿周向等距设置在底板的上表面上，且每个支撑柱的底部与底板的顶部一体成型设置。
3.根据权利要求2所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述底座(10)的上表面上还加工有四个连接螺纹孔组，每个连接螺纹孔组设置在相邻两个支撑柱之间，每个连接螺纹孔组中包括M个连接螺纹孔，M的取值范围为3-4个。
4.根据权利要求3所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述柔性导向放大器组(9)包括一号柔性导向放大器单元和二号柔性导向放大器单元，一号柔性导向放大器单元通过螺栓与底座(10)上的四个支撑柱拆卸连接，二号柔性导向放大器单元通过螺栓与一字形解耦连杆(7)与凹字形解耦连杆(8)组成的十字结构底部拆卸连接；
所述一号柔性导向放大器单元包括第一柔性导向放大器(901)、第四柔性导向放大器(904)、第五柔性导向放大器(905)和第八柔性导向放大器(908)，所述第一柔性导向放大器(901)、第四柔性导向放大器(904)、第五柔性导向放大器(905)和第八柔性导向放大器(908)分别设置在一个支撑柱的内侧，且每个柔性导向放大器与对应的支撑柱通过螺栓拆卸连接，一字形解耦连杆(7)的一端通过螺栓与第一柔性导向放大器(901)的顶部拆卸连接，一字形解耦连杆(7)的另一端通过螺栓与第八柔性导向放大器(908)的顶部拆卸连接，凹字形解耦连杆(8)的一端通过螺栓与第四柔性导向放大器(904)的顶部拆卸连接，凹字形解耦连杆(8)的另一端通过螺栓与第五柔性导向放大器(905)的顶部拆卸连接；
所述二号柔性导向放大器单元包括第二柔性导向放大器(902)、第三柔性导向放大器(903)、第六柔性导向放大器(906)和第七柔性导向放大器(907)，第二柔性导向放大器(902)与第一柔性导向放大器(901)对应设置，第三柔性导向放大器(903)与第四柔性导向放大器(904)对应设置，第六柔性导向放大器(906)与第五柔性导向放大器(905)对应设置，第七柔性导向放大器(907)与第八柔性导向放大器(908)对应设置，所述第二柔性导向放大器(902)和第七柔性导向放大器(907)设置在一字形解耦连杆(7)的底部，二柔性导向放大器(902)和第七柔性导向放大器(907)均通过螺栓与一字形解耦连杆(7)拆卸连接，第三柔性导向放大器(903)和第六柔性导向放大器(906)设置在凹字形解耦连杆(8)的底部，且第三柔性导向放大器(903)和第六柔性导向放大器(906)均通过螺栓与一字形解耦连杆(7)拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述发电线圈组(5)包括十三个发电线圈单元，十三个发电线圈单元中的七个发电线圈单元沿一字形解耦连杆(7)的长度延伸方向等距布置在一字形解耦连杆(7)的上表面上，且每个位于一字形解耦连杆(7)上的发电线圈单元与一字形解耦连杆(7)固定连接，十三个发电线圈单元中剩余的六个发电线圈单元平均分为两组，两组发电线圈单元设置在一字形解耦连杆(7)的两侧，且每组中的三个发电线圈单元沿凹字形解耦连杆(8)的长度延伸方向设置在凹字形解耦连杆(8)的上表面上，且每个位于凹字形解耦连杆(8)上的发电线圈单元与凹字形解耦连杆(8)固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述发电线圈单元包括安装底座(501)和线圈(502)，所述安装底座(501)固接在一字形解耦连杆(7)的上表面或凹字形解耦连杆(8)的上表面上，线圈(502)套装在安装底座(501)上。
7.根据权利要求6所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述解耦终端(4)包括十字形连接板、四个固定爪和四个固定套，所述十字形连接板设置在发电线圈组(5)的上部，每个固定爪设置在十字形连接板中一个连接臂的下表面上，且每个固定爪的顶部与所在连接臂的下表面固定连接，每个固定爪的下部通过螺栓与对应的一个柔性导向放大器拆卸连接，十字形连接板中相邻两个连接臂的之间设有一个固定套，固定套的外圆面与邻近的连接臂侧壁固定连接；
所述固定砝码磁铁组(3)中包括四个固定砝码磁铁，每个固定砝码磁铁对应设置在一个固定套中，且每个固定砝码磁铁与所在的固定套内壁固定连接；
所述谐振砝码组(6)中包括四个谐振砝码，每个谐振砝码对应设置在一个固定砝码磁铁的下方，且每个谐振砝码与对应的一个固定砝码磁铁通过磁性吸附连接。
8.根据权利要求7所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述微动开关组(1)中包括四个微动开关，每个微动开关对应设置在一个支撑柱的顶部，且每个微动开关与所在的支撑柱顶部通过螺栓拆卸连接，每个微动开关的接线端串联接入电能释放控制电路中。
9.根据权利要求8所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述发电线圈组(5)连接有储能模块。
10.根据权利要求9所述的一种可调谐式二维振动俘能装置，其特征在于：所述储能模块包括稳压电路和超级电容。
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| CN202310556390.XA CN116599314B (zh) | 2023-05-17 | 2023-05-17 | 一种可调谐式二维振动俘能装置 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5666852A (en) * | 1995-02-13 | 1997-09-16 | General Kinematics Corporation | Jointed weight for a vibratory apparatus |
| CN107769611A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-06 | 长春工业大学 | 基于汽车悬架振动的压电‑电磁复合式宽频能量俘获装置 |
| CN108054896A (zh) * | 2017-12-22 | 2018-05-18 | 华中科技大学 | 一种三自由度电磁吸振俘能器 |
| CN109889096A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-06-14 | 北京理工大学 | 光伏-压电-电磁复合式俘能器 |
| CN112202310A (zh) * | 2020-10-31 | 2021-01-08 | 同济大学 | 直线式变线圈密度振动俘能装置、轨道车辆及俘能方法 |
-
2023
- 2023-05-17 CN CN202310556390.XA patent/CN116599314B/zh active Active
Patent Citations (5)
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| Publication number | Publication date |
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| CN116599314B (zh) | 2024-06-11 |
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