CN205430094U

CN205430094U - 一种宽频带复合式旋转发电机

Info

Publication number: CN205430094U
Application number: CN201620296999.3U
Authority: CN
Inventors: 朱雅娜; 富佳伟
Original assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Current assignee: Zhejiang Normal University CJNU
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2016-04-01
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2026-04-01

Abstract

本实用新型属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种宽频带复合式旋转发电机。支撑座固定在转轴上，支撑座一端连接有轴承端盖；定轴安装在支撑座和轴承端盖间；定轴上套有多组扇形件；一对定磁铁对称安装在扇形板和扇颈上，另有一对线圈对称安装在扇形板左右两侧孔中；支撑座内壁上固定有多个轮型盘；轮型盘的固定孔两侧固定有多组压电振子；动磁铁安装在压电振子的中心部；发电机安装时，保证扇形件上定磁铁所受附加转矩大小相等方向相反。特色与优势：发电机安装于轴端，便于设备的安装和维护；实现压电和电磁同步激励发电，结构紧凑、频带宽、适用于匀速/高速环境；通过磁铁配置，实现扇形件上附加转矩平衡，提高发电稳定性。

Description

一种宽频带复合式旋转发电机

技术领域

本实用新型属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种宽频带复合式旋转发电机，用于无固定支撑旋转体的健康监测系统供电。

背景技术

随着无线传感网络监测系统的广泛应用，传统化学电池因能量有限、其使用时间远远小于无线传感监测系统的寿命等缺点不能满足使用需求；同时电池含有重金属，废旧电池也会造成严重的环境污染。鉴于化学电池造成的严重环境污染和目前无线传感器节点等微功率无线系统传统供电系统存在的种种弊端，越来越多的研究者开始关注能够将自然环境中的机械能转换成电能的微型发电机，并将其作为一种替代能源为微电子产品供能。

常见的发电方式主要有：压电式、电磁式和静电式。压电和电磁发电装置均具有结构简单、容易加工、无需外部电源的特点，而静电式需要提供外部电源。因此，压电和电磁微型发电系统更适合作为微电子产品的电源。然而，由于压电发电装置输出高电压、低电流而电磁发电装置输出低电压、高电流，导致两种发电装置在较宽频带工作时难以满足微电子器件对电压与电流的供能需求。为有效的改善传统发电装置的发电性能，一种新型的能量密度大、便于微型化等特点的复合式旋转发电机亟待需求。

发明内容

针对现有微型发电机单一工作机制频带宽度有限的问题，为旋转体的自供电传感检测(如直升机螺旋桨、高速列车、汽车钻主轴等的自供电传感监测)提供有效的技术手段，本实用新型提出一种宽频带复合式旋转发电机。本实用新型采用的实施方案是：支撑座通过螺钉固定在转轴上，支撑座底壁上对称镶嵌有两对辅助磁铁，极性配置相同；支撑座一端通过螺钉连接有轴承端盖，所述轴承端盖底壁上对称镶嵌有两对辅助磁铁，极性配置相同；支撑座和轴承端盖上都安装有轴承；定轴通过所述的轴承安装在支撑座和轴承端盖之间；所述定轴的花键上套有多组扇形件，扇形件由扇形板、连接套和扇颈组成，连接套的中部开有键槽；一对定磁铁对称安装在扇形板和扇颈的小孔中，两定磁铁极性配置相反，另有一对线圈对称安装在扇形板左右两侧孔中；支撑座通过内壁上开设的键槽固定有多个轮型盘；轮型盘平面上设有通孔和固定孔，外圈设有导向平键；所述轮型盘的固定孔两侧通过螺钉固定有多组压电振子，所述的压电振子由圆形金属基板和压电陶瓷粘接而成；动磁铁通过螺钉安装在所述压电振子的中心部，同一轮型盘的固定孔两侧的动磁铁磁极配置方向相反，固定孔相同侧磁极配置方向相同。

发电机安装时，需要保证扇形件上定磁铁所受附加转矩大小相等方向相反，减少摆动，始终保持扇形板受重力处于下方，各磁铁配置需满足：左侧动磁铁和左侧辅助磁铁的磁极配置相同，右侧动磁铁和右侧辅助磁铁的磁极配置相同，扇形件上的两定磁铁磁极配置相反。

工作过程中，支撑座随转轴旋转，带动轮型盘上的压电振子相对地面转动；扇形件通过定轴与地面保持相对静止，位于扇形件上的定磁铁和线圈与地面亦相对静止；定磁铁与相邻的动磁铁产生相对转动，从而激励压电振子产生变形，并将机械能转换成电能；同时，线圈在动磁铁和两侧辅助磁铁的共同作用下，内部磁通量交替改变产生感应电流；因发电机固定在转轴的轴端上且随其转动，便于将所生成的电能直接供给随转轴旋转的传感监测系统。

本实用新型优势在于：①发电机可安装于旋转体轴端，便于设备的安装和维护，不用改变旋转体原有的内部结构；②实现压电和电磁同步激励发电，结构简单/紧凑、频带宽、可靠性高、无冲击/噪音、且适合于匀速/高速工作环境下的监测系统；③通过磁铁配置，实现扇形件所受附加转矩平衡，避免过大摆动，提高发电稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例中发电机的结构原理简图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1的I部的放大视图；

图4是本实用新型一个较佳实施例中轮型盘的结构示意图；

图5是图4的B-B剖面图；

图6是本实用新型一个较佳实施例中扇形件的结构示意图；

图7是图6的C-C剖面图；

具体实施方式：

本实用新型的具体实施方式：支撑座1通过螺钉固定在转轴S上，支撑座1底壁上对称镶嵌有两对辅助磁铁3，极性配置相同；支撑座1一端通过螺钉连接有轴承端盖2，所述轴承端盖2底壁上对称镶嵌有两对辅助磁铁3’，极性配置相同；支撑座1和轴承端盖2上都安装有轴承4；定轴5通过所述的轴承4安装在支撑座1和轴承端盖2之间；所述定轴5的花键上套有多组扇形件6，扇形件6由扇形板601、连接套602和扇颈603组成，连接套602的中部开有键槽；一对定磁铁7和7’对称安装在扇形板601和扇颈603的小孔中，两定磁铁7和7’极性配置相反，另有一对线圈8对称安装在扇形板601左右两侧孔中；支撑座1通过内壁上开设的键槽固定有多个轮型盘9；轮型盘9平面上设有通孔901和固定孔902，外圈设有导向平键903；所述轮型盘9的固定孔902两侧通过螺钉固定有多组压电振子10，所述的压电振子10由圆形金属基板m和压电陶瓷p粘接而成；动磁铁11和11’通过螺钉安装在所述压电振子10的中心部，同一轮型盘9的固定孔902两侧的动磁铁11和11’磁极配置方向相反，固定孔902相同侧磁极配置方向相同。

发电机安装时，需要保证扇形件6上定磁铁7和7’所受附加转矩大小相等方向相反，减少摆动，始终保持扇形板601受重力处于下方，各磁铁配置需满足：左侧动磁铁11和左侧辅助磁铁3的磁极配置相同，右侧动磁铁11’和右侧辅助磁铁3’的磁极配置相同，扇形件6上的两定磁铁7和7’磁极配置相反。

工作过程中，支撑座1随转轴S旋转，带动轮型盘9上的压电振子10相对地面转动；扇形件6通过定轴5与地面保持相对静止，位于扇形件6上的定磁铁7及7’和线圈8与地面亦相对静止；定磁铁7及7’与相邻的动磁铁11及11’产生相对转动，从而激励压电振子10产生变形，并将机械能转换成电能；同时，线圈8在动磁铁11及11’和两侧辅助磁铁3及3’的共同作用下，内部磁通量交替改变产生感应电流；因发电机固定在转轴S的轴端上且随其转动，便于将所生成的电能直接供给随转轴S旋转的传感监测系统。

Claims

1.一种宽频带复合式旋转发电机，其特征在于：支撑座通过螺钉固定在转轴上，支撑座底壁上对称镶嵌有两对辅助磁铁，极性配置相同；支撑座一端通过螺钉连接有轴承端盖，所述轴承端盖底壁上对称镶嵌有两对辅助磁铁，极性配置相同；支撑座和轴承端盖上都安装有轴承；定轴通过所述的轴承安装在支撑座和轴承端盖之间；所述定轴的花键上套有多组扇形件，扇形件由扇形板、连接套和扇颈组成，连接套的中部开有键槽；一对定磁铁对称安装在扇形板和扇颈的小孔中，两定磁铁极性配置相反，另有一对线圈对称安装在扇形板左右两侧孔中；支撑座通过内壁上开设的键槽固定有多个轮型盘；轮型盘平面上设有通孔和固定孔，外圈设有导向平键；所述轮型盘的固定孔两侧通过螺钉固定有多组压电振子，所述的压电振子由圆形金属基板和压电陶瓷粘接而成；动磁铁通过螺钉安装在所述压电振子的中心部，同一轮型盘的固定孔两侧的动磁铁磁极配置方向相反，固定孔相同侧磁极配置方向相同；发电机安装时，保证扇形件上定磁铁所受附加转矩大小相等方向相反，减少摆动，始终保持扇形板受重力处于下方，各磁铁配置需满足：左侧动磁铁和左侧辅助磁铁的磁极配置相同，右侧动磁铁和右侧辅助磁铁的磁极配置相同，扇形件上的两定磁铁磁极配置相反。