CN207588735U - 振动能量收集装置、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种振动能量收集装置、设备及系统，涉及风力发电设备技术领域，以缓解现有技术中存在的振动能量收集效率低的问题，能够提高振动能量收集效率。其中，该振动能量收集装置包括：摩擦能量收集器、压电能量收集器和悬挂弹簧组，其中，摩擦能量收集器和悬挂弹簧组设置在压电能量收集器内部；摩擦能量收集器通过悬挂弹簧组与压电能量收集器相连接；悬挂弹簧组阻尼可调节，能够调整所述振动能量收集装置的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。

Description

振动能量收集装置、设备及系统

技术领域

本实用新型属于风力发电设备技术领域，具体的涉及一种振动能量收集装置、设备及系统。

背景技术

近十年来，我国风电产业飞速发展，已成为世界上规模化风电装机容量最大的国家。随着风电运营技术的不断完善，风机的监测和运维技术也日益受到重视。为了降低风电成本，现代风机日益大型化，叶片尺寸不断增加。以常见的1.5MW风机为例，轮毂高度在65米左右，叶轮直径在83米左右，风机叶片最高点在107米左右，最低点在24米左右。

然而，随着风机的日益大型化，叶片、塔架、机舱等关键设备的大型化使得机组振动频率低频化，能量振动频段狭窄、能量振动周期规律性差，非常不利于振动能量的收集。

针对上述振动能量收集效率低的问题，目前尚未有有效的解决方案。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种振动能量收集装置、设备及系统，以缓解现有技术中存在的振动能量收集效率低的问题，能够提高振动能量收集效率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种振动能量收集装置，包括：摩擦能量收集器、压电能量收集器和悬挂弹簧组，其中，

所述摩擦能量收集器和所述悬挂弹簧组设置在所述压电能量收集器内部；

所述摩擦能量收集器通过所述悬挂弹簧组与所述压电能量收集器相连接；

所述悬挂弹簧组阻尼可调节，能够调整所述振动能量收集装置的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述摩擦能量收集器包括：圆柱形壳体以及设置在所述圆柱形壳体内的电刷导轨、由聚酯纤维包裹的球形柱体和涂覆有聚二甲基硅氧烷的薄膜层，所述球形柱体滑动设置在所述电刷导轨上，所述球形柱体与所述薄膜层摩擦接触，所述电刷导轨设置有第一电极；所述薄膜层与所述圆柱形壳体之间设置有金属电极层，所述金属电极层设置有第二电极；所述球形柱体的端部与所述圆柱形壳体的端部之间设置有阻尼可调弹簧组；所述圆柱形壳体内部填充有绝缘体。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述压电能量收集器包括：圆柱形外壳以及设置在所述圆柱形外壳内的压电发电片、弧形抵挡座和阵列拨片；所述压电发电片设置在所述弧形抵挡座上，所述弧形抵挡座设置在所述圆柱形外壳上，所述阵列拨片设置在所述圆柱形壳体的端部，所述压电发电片的上表面和下表面分别通过电极导线与外部电路相连。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述悬挂弹簧组包括多自由度纵向弹簧悬挂组和多自由度横向弹簧悬挂组。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种振动能量收集设备，包括：圆柱形保护壳、振动能量存储装置和第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的振动能量收集装置，所述振动能量存储装置和所述振动能量收集装置设置在所述圆柱形保护壳内，所述能量存储装置与所述振动能量收集装置相连。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述能量存储装置包括依次连接的整流器、稳压器和储能元件。

第三方面，本实用新型实施例还提供了一种振动能量收集装置系统，包括设置在叶片内的无线传感器组、电流启动开关、集成导线和第二方面所述的振动能量收集设备；所述无线传感器组与所述集成导线相连接，所述振动能量收集设备通过所述电流启动开关与所述集成导线相连接。

结合第三方面，本实用新型实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，该系统还包括：机舱供电电源、本地网关设备和远端网络设备；所述机舱供电电源与所述集成导线相连接；所述本地网关设备与所述机舱供电电源相连接；所述远端网络设备与所述本地网关设备通讯连接。

结合第三方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第三方面的第二种可能的实施方式，其中，所述无线传感器组包括无线发射模块，所述无线传感器组通过所述无线发射模块与所述本地网关设备相连接。

结合第三方面，本实用新型实施例提供了第三方面的第三种可能的实施方式，其中，该系统还包括：防雷装置，所述防雷装置包括：接地导线、电容性阻抗、电容、设置在叶片上的防雷器以及设置在振动能量收集设备上的避雷针；所述防雷器与所述接地导线相连接，所述电容性阻抗的一端与所述接地导线相连接，电容性阻抗的另一端与所述避雷针相连接；所述电容的一端与接地导线相连接；所述电容的另一端接地。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型提供的振动能量收集装置、设备及系统中，其中，该振动能量收集装置包括：摩擦能量收集器、压电能量收集器和悬挂弹簧组，其中，摩擦能量收集器和悬挂弹簧组设置在压电能量收集器内部；摩擦能量收集器通过悬挂弹簧组与所述压电能量收集器相连接；悬挂弹簧组阻尼可调节，能够调整振动能量收集装置的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。因此，本实用新型实施例提供的技术方案，能够缓解现有技术中存在的振动能量收集效率低的问题，能够提高振动能量收集效率。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的振动能量收集装置的结构框图；

图2a为本实用新型实施例提供的振动能量收集装置的正视图；

图2b为图2a的内部结构图；

图3a为本实用新型实施例提供的振动能量收集装置的侧视图；

图3b为图3a的内部结构图；

图4a为本实用新型实施例提供的摩擦能量收集器的正视图；

图4b为图4a的内部结构图；

图5a为本实用新型实施例提供的摩擦能量收集器的侧视图；

图5b为图5a的内部结构图；

图6a为本实用新型实施例提供的摩擦能量收集器的俯视图；

图6b为图6a的内部结构图；

图7为本实用新型实施例本实用新型实施例提供的压电能量收集器的示意图；

图8a为本实用新型实施例提供的振动能量收集设备的主视图；

图8b为图8a的内部结构示意图；

图8c为图8a的内部具体结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的振动能量存储装置的结构框图；

图10为本实用新型实施例提供的振动能量收集系统的基本结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的防雷装置的示意图；

图12为本实用新型实施例提供的振动能量收集系统的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

目前，随着风机的日益大型化，叶片、塔架、机舱等关键设备的大型化使得机组振动频率低频化，能量振动频段狭窄、能量振动周期规律性差，非常不利于振动能量的收集，针对上述振动能量收集效率低的问题，目前尚未有有效的解决方案。基于此，本实用新型实施例提供的一种振动能量收集装置、设备及系统，以缓解现有技术中存在的振动能量收集效率低的问题，能够提高振动能量收集效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种振动能量收集装置进行详细介绍。

实施例一：

如图1、图2a、图2b、图3a和图3b所示，本实用新型实施例提供了一种振动能量收集装置，可用于风力发电领域。该振动能量收集装置包括：摩擦能量收集器100、压电能量收集器200和悬挂弹簧组300。

其中，所述摩擦能量收集器和所述悬挂弹簧组设置在所述压电能量收集器内部。

具体的，本实施例中的振动能量收集装置包括摩擦能量收集器、压电能量收集器和若干悬挂弹簧组，其中，摩擦能量收集器和悬挂弹簧组设置在压电能量收集器内部；摩擦能量收集器通过悬挂弹簧组与压电能量收集器相连接。

这里的悬挂弹簧组包括一根到多根悬挂弹簧，悬挂弹簧的设置位置可以根据具体需求设置(例如以维持摩擦能量收集器的稳定性为基准设置)。

具体的，所述摩擦能量收集器设置在所述压电能量收集器的圆柱形外壳内。

所述摩擦能量收集器通过所述悬挂弹簧组与所述压电能量收集器相连接。

所述压电能量收集器用于采集压电能量。

压电能量收集器基于压电材料的正压电效应，能够将机械能转化为电能。当外力作用于压电元件并引起材料形变时，导致材料极化强度变小且电极释放自由电荷，从而出现放电现象。压电能量收集器所产生的电能依赖于外部环境振动频率，当压电能量收集器的系统频率与外部振动频率相匹配产生共振时将输出最大功率。

所述摩擦能量收集器用于采集摩擦能量。

摩擦能量收集器基于摩擦生电原理，可以将极其微小的机械能转化为电能。

所述悬挂弹簧组阻尼可调节，以调整所述振动能量收集装置的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。

由于压电能量收集器的系统频率与外部振动频率两者频率偏离时，输出的功率将会减少。此外，随着风机叶片的日益大型化，其固有频率日益低频化。

因此，为了提高能量收集效率和功率密度，进一步的，所述悬挂弹簧组包括多自由度纵向悬挂弹簧组11和多自由度横向悬挂弹簧组。

其中，多自由度纵向悬挂弹簧组11与阵列拨片垂直，在对振动能量收集装置进行嵌入式布置在叶片内时，通过调整多自由度纵向悬挂弹簧组11的方向，使得振动能量收集装置与叶片的振动方向一致。

多自由度横向悬挂弹簧组与阵列拨片平行，能够对摩擦能量收集器的圆柱形壳体2的振动方向进行辅助调整。

其中，多自由度纵向悬挂弹簧组11和多自由度横向悬挂弹簧组，均阻尼可调，以调整整个振动能量收集器的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。

这里的悬挂弹簧组采用多自由度悬挂弹簧组，通过调整弹簧阻尼可实现压电能量收集器与叶片共振，实现周期性的强功率密度；同时，当弹簧阻尼为低阻尼时，可以放大叶片低频振动，提高振动能量收集效率。

进一步的，摩擦能量收集器至少为一个，优选的是，本实施例中的摩擦能量收集器为两个，两个摩擦能量收集器之通过多自由度纵向悬挂弹簧组相连接。

具体的，参照图4a、图4b、图5a、图5b、图6a和图6b，所述摩擦能量收集器包括：圆柱形壳体2以及设置在所述圆柱形壳体内的电刷导轨6、由聚酯纤维包裹的球形柱体10和涂覆有聚二甲基硅氧烷的薄膜层5。摩擦能量收集器通过聚酯纤维包裹的球形柱体10与聚二甲基硅氧烷(PDMS)涂覆的薄膜层5摩擦产生电流，并可以通过电极和导线与外部电路相连。

这里借助柔性高分子聚合物材料(例如本实施例中采用的上述聚酯纤维和聚二甲基硅氧烷(PDMS)等)之间的摩擦，可以将极其微小的机械能转化为电能，经有外部电路即可形成电流。通过摩擦能量收集，在提高能量收集效率的同时，可以扩大振动能量收集带宽，提高能量输出密度。

其中，所述球形柱体滑动设置在所述电刷导轨上，所述球形柱体与所述薄膜层摩擦接触。

所述电刷导轨设置有第一电极8，用于与第一电极导线相连，以实现与外部电路的连接。

所述薄膜层与所述圆柱形壳体之间设置有金属电极层4，所述金属电极层用于收集电子；所述金属电极层设置有第二电极9，用于与第二电极导线相连，以实现与外部电路的连接。

所述球形柱体的端部与所述圆柱形壳体的端部之间设置有阻尼可调弹簧组7。这里通过将球形柱体10的两端分别与固定在圆柱形壳体横截面两端的阻尼可调弹簧组7相连，保证了系统振动频率的可调节性。

所述圆柱形壳体内部填充有绝缘体3。

进一步的，所述电刷导轨采用碳刷。

进一步的，所述阻尼可调弹簧组包括至少一根阻尼可调弹簧。

进一步的，所述绝缘体可以是条状结构填充于所述圆柱形壳体内的间隙中，也可以是以粉末状结构填充与所述圆柱形壳体内的间隙中。

如图7所示，所述压电能量收集器包括：圆柱形外壳15以及设置在所述圆柱形外壳内的压电发电片12、弧形抵挡座13和阵列拨片1。

所述压电发电片设置在所述弧形抵挡座上，所述弧形抵挡座设置在所述圆柱形外壳上，所述压电发电片的上表面和下表面分别通过电极导线14与外部电路相连。

进一步的，所述压电发电片包括压电陶瓷和金属支撑片。优选的，压电陶瓷采用极化后的锆钛酸铅(PZT)陶瓷片。

具体的，压电发电片包括上表面的PZT陶瓷片和下表面的PZT陶瓷片以及位于上下表面PZT陶瓷片之间的金属支撑片。

进一步的，所述阵列拨片为两组，两组所述阵列拨片分别设置在所述摩擦能量收集器的圆柱形壳体2的端部，进一步的，压电陶瓷片与阵列拨片组的数量相适应。

每组阵列拨片包括至少二个拨片，本实施例中，每组阵列拨片包括三个拨片。

当摩擦能量收集器振动时，所述阵列拨片能够与压电陶瓷片接触。叶片将振动通过弹簧组传递给带阵列拨片的圆柱形壳体，引发圆柱形壳体振动。阵列拨片因此拨动压电片，使之振动并发电。以上是其主要功能。

阵列拨片的材料应为绝缘材料，如陶瓷等具有一定硬度的绝缘材料。

两者之间的距离会影响阵列拨片与压电片之间的相对距离，从而影响振动阻力。因而，该距离也会影响到振动阻尼。需要与弹簧组一起共同调节能量收集装置的振动频率。

需要指出的是，压电陶瓷片的个数、摩擦能量收集器的数量、阵列拨片的组数以及每组阵列拨片的数量具体可以根据实际需要设置。

考虑到沿风机叶片径向，其横截面呈不规则分布，且叶片的振动主要有摆振和颤振，为了在不规则的横截面上有效布置振动能量收集装置，该振动能量收集装置为圆柱体结构。嵌入安装时可良好适应叶片的不规则变化，沿着主要振动方向布置振动能量收集器。

本实用新型提供的振动能量收集装置包括：摩擦能量收集器、压电能量收集器和悬挂弹簧组，其中，摩擦能量收集器和悬挂弹簧组设置在压电能量收集器内部；摩擦能量收集器通过悬挂弹簧组与所述压电能量收集器相连接；悬挂弹簧组阻尼可调节，能够调整振动能量收集装置的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。因此，针对大型风机叶片的不稳定气动特性以及叶片的低频振动特性，本实用新型实施例提出一种振动能量收集装置，用于降低振动阻尼并提高能量收集效率，能够缓解现有技术中存在的振动能量收集效率低的问题，能够提高振动能量收集效率。此外，振动能量收集装置所收集的电能可用于为叶片的无线传感器监测网络供电，以降低用电消耗和维护成本，提高发电经济性。

实施例二：

如图8a、图8b和图8c所示，本实用新型还提供了一种该振动能量收集设备包括：圆柱形保护壳16、振动能量存储装置400和实施例一中提及的振动能量收集装置500。

其中，所述振动能量存储装置和所述振动能量收集装置设置在所述圆柱形保护壳内，所述能量存储装置与所述振动能量收集装置相连。

所述圆柱形保护壳上设置有输出端子17。

具体的，参照图9所示，所述能量存储装置包括依次连接的整流器401、稳压器402和储能元件403。

所述整流器用于整流；所述稳压器用于稳压；所述储能元件用于储存电能。

进一步的，所述整流器采用全桥整流电路，所述稳压器采用电容器，所述储能元件采用蓄电池组。

蓄电池组通过输出端子17外接用电设备，例如蓄电池组为采集叶片状态的无线传感器组供电。

进一步的，所述蓄电池组采用锂电池组。

进一步的，所述能量存储装置还包括相连的电力电子开关404和电池管理芯片405，所述电力电子开关的一端与所述稳压器相连接，所述电力电子开关的另一端通过所述电池管理芯片与所述锂电池组相连接；所述电池管理芯片用于对锂电池组进行电量管理；具体的，电池管理芯片发射无线时钟脉冲，以表征锂电池组电量。

具体的，极化后的锆钛酸铅(PZT)陶瓷片等压电陶瓷片的压电效应、柔性高分子聚合物材料的振动摩擦等可产生电压和电荷，这些微电能为交替变化的电流，需要通过整流器将其变为直流电并储存在电容器中，当电压达到一定的阈值时，再储存到电池中。这里振动能量收集装置外接整流器、电容器、电力电子开关、充电管理芯片、锂电池等。整流器401包括摩擦模块整流器和压电模块整流器。稳压器主要通过电容器实现。储能元件为锂电池组，附带锂电池充电管理芯片，电池管理芯片可以发射无线时钟脉冲，以表征锂电池组电量。上述元器件组成了振动能量存储装置，振动能量存储装置与振动能量收集装置一起安装于圆柱形保护壳16中，并通过输出端子17与外部用电设备相连。

本实用新型实施例提供的振动能量收集设备，与上述实施例提供的振动能量收集装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

实施例三：

本实用新型实施例还提供了一种振动能量收集系统，参照图10、图11和图12所示，该系统包括：设置在叶片内的无线传感器组18、电流启动开关19、集成导线20和实施例二所述的振动能量收集设备。需要说明的是，图8、图9和图10中均以振动能量收集设备的圆柱形保护壳16表示振动能量收集设备。

所述无线传感器组与所述集成导线相连接，所述振动能量收集设备通过所述电流启动开关与所述集成导线相连接。

考虑供电可靠性和如何通讯，进一步的，该系统还包括：机舱供电电源21、本地网关设备22和远端网络设备23；所述机舱供电电源与所述集成导线相连接；所述本地网关设备与所述机舱供电电源相连接；所述远端网络设备与所述本地网关设备通讯连接。

进一步的，本地网关设备22包括路由器与协调器。

进一步的，远端网络设备23可以采用光纤网络设备，光纤网络设备包括光纤通路、光纤收发机或者光纤交换机。

具体的，无线传感器组用于搭建风机叶片无线传感监测网络。无线传感器具有低功耗、体积小的特点。以若干无线传感器为节点，可以组建低成本、高密度及自由分布的短程无线传感器网络。借助这些传感器节点对周边环境的感知和信号采集，可以实现对风机叶片自身及周边环境的全方位监测与控制。

进一步的，无线传感器组包括无线发射模块，所述无线传感器组通过所述无线发射模块与所述本地网关设备相连接。

优选的，无线发射模块采用ZigBee模块。

具体的，无线传感器组主要包括温度传感器、加速度传感器和光纤传感器等。每一个传感器均带无线发射模块，通过短程ZigBee无线通讯(如精简RFD设备等)进行信号传输，ZigBee无线通讯采用树形结构，各传感器通过无线发射模块与路由器与协调器22相连形成局域无线网络，各传感器采集信号通过局域无线网络传送至风机无线接收设备，进而借助风机光纤通路23进行信号远程传送。

考虑到风机的日益大型化，叶片、塔架、机舱等关键设备的大型化使得机组振动频率低频化，能量振动频段狭窄、能量振动周期规律性差，非常不利于振动能量的收集，难以实现有效的电池充电，从而降低了无线传感器的户外生存能力。

针对上述问题，本实施例包括主要供电电源和辅助供电电源。

振动能量收集设备作为主要供电电源，用于供电，例如为无线传感器组进行供电。

机舱供电电源作为辅助供电电源。机舱供电电源21作为振动能量收集装置的热备用，以防止极端情况下振动能量收集设备供电量不足的问题，保证叶片无线传感器网络持续供电。

具体的，振动能量收集设备(图中的16)以即插即用的模块化形式嵌入安装于叶片上，通过电流启动开关19与集成导线20相连，并通过集成导线20对各传感器组供电。机舱供电电源21根据接收到的振动能量收集设备中锂电池充电管理芯片发出的脉冲时钟信号决定是否供电。

为了保障嵌入式振动能量收集模块的安全性，进一步的，该系统还包括防雷装置，所述防雷装置包括：接地导线(图中未标识)、电容性阻抗25、电容27、设置在叶片上的防雷器26以及设置在振动能量收集设备的圆形壳体上的避雷针24；所述防雷器与所述接地导线相连接，所述电容性阻抗的一端与所述接地导线相连接，电容性阻抗的另一端与所述避雷针24相连接；所述电容27的一端与接地导线相连接；所述电容的另一端接地。这里将振动能量收集设备与防雷器26的接地导线并联。

具体的，接地导线设置在风机每个叶片内。

电容性阻抗25采用大额电容性阻抗，即电容性阻抗25的阻抗大，能够阻断雷击电流。

当有雷击时，电容性阻抗25阻断雷击电流，防止雷击电流经过振动能量收集设备，起到保护振动能量收集设备的作用。

避雷针24吸引的雷击直接传至接地导线。

电容27采用超级电容器或者大电容(即容量值大的电容器)，连接风机所有叶片(通常为三个叶片)的接地导线。

风机三个叶片的接地导线交汇于电容27，雷击天气时，27上始终保存一定电量，进而能够快速将击中叶片避雷针的雷击快速引至地面。

本实用新型实施例提供的振动能量收集系统具有以下有益效果：

(1)针对日益大型化风机叶片的低频振动，提出了一种基于悬挂弹簧组的阻尼可调的振动能量收集装置。阻尼可调使得能量采集系统的振动频率可与叶片工作于相似带宽，具有大范围带宽下的能量采集能力，提高了能量收集效率，所收集电能可供电于叶片无线传感器监测网络，以降低用电消耗和维护成本，提高发电经济性。

(2)设计了完备的能量存储装置，且可以通过发射时钟脉冲信号判定锂电池组的能量大小。

(3)针对大型兆瓦级风机叶片的状态监测问题，提出了一种基于振动能量收集装置的无线传感网络供电方案，即设计了可靠的风机叶片无线传感器监测网络供电系统，通过振动能量收集设备与机舱电源联合供电，提高了供电可靠性。同时，振动能量收集设备作为主要供电电源大大降低了对风机发电量的消耗，提高了发电经济性。

(4)振动能量收集设备的防雷设计能够保证该嵌入式设备的安全性，提高了其工作的可靠性。

本实用新型实施例提供的振动能量收集装置系统，与上述实施例提供的振动能量收集装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种振动能量收集装置，其特征在于，包括：摩擦能量收集器、压电能量收集器和悬挂弹簧组，其中，

所述摩擦能量收集器和所述悬挂弹簧组设置在所述压电能量收集器内部；

所述摩擦能量收集器通过所述悬挂弹簧组与所述压电能量收集器相连接；

所述悬挂弹簧组阻尼可调节，能够调整所述振动能量收集装置的振动频率与叶片振动频率在同一带宽内。

2.根据权利要求1所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述摩擦能量收集器包括：圆柱形壳体以及设置在所述圆柱形壳体内的电刷导轨、由聚酯纤维包裹的球形柱体和涂覆有聚二甲基硅氧烷的薄膜层，所述球形柱体滑动设置在所述电刷导轨上，所述球形柱体与所述薄膜层摩擦接触，所述电刷导轨设置有第一电极；所述薄膜层与所述圆柱形壳体之间设置有金属电极层，所述金属电极层设置有第二电极；所述球形柱体的端部与所述圆柱形壳体的端部之间设置有阻尼可调弹簧组；所述圆柱形壳体内部填充有绝缘体。

3.根据权利要求2所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述压电能量收集器包括：圆柱形外壳以及设置在所述圆柱形外壳内的压电发电片、弧形抵挡座和阵列拨片；所述压电发电片设置在所述弧形抵挡座上，所述弧形抵挡座设置在所述圆柱形外壳上，所述阵列拨片设置在所述圆柱形壳体的端部，所述压电发电片的上表面和下表面分别通过电极导线与外部电路相连。

4.根据权利要求1所述的振动能量收集装置，其特征在于，所述悬挂弹簧组包括多自由度纵向弹簧悬挂组和多自由度横向弹簧悬挂组。

5.一种振动能量收集设备，其特征在于，包括：圆柱形保护壳、振动能量存储装置和权利要求1-4任一项所述的振动能量收集装置，所述振动能量存储装置和所述振动能量收集装置设置在所述圆柱形保护壳内，所述能量存储装置与所述振动能量收集装置相连。

6.根据权利要求5所述的振动能量收集设备，其特征在于，所述能量存储装置包括依次连接的整流器、稳压器和储能元件。

7.一种振动能量收集系统，其特征在于，包括：设置在叶片内的无线传感器组、电流启动开关、集成导线和如权利要求5所述的振动能量收集设备；所述无线传感器组与所述集成导线相连接，所述振动能量收集设备通过所述电流启动开关与所述集成导线相连接。

8.根据权利要求7所述的振动能量收集系统，其特征在于，还包括：机舱供电电源、本地网关设备和远端网络设备；所述机舱供电电源与所述集成导线相连接；所述本地网关设备与所述机舱供电电源相连接；所述远端网络设备与所述本地网关设备通讯连接。

9.根据权利要求8所述的振动能量收集系统，其特征在于，所述无线传感器组包括无线发射模块，所述无线传感器组通过所述无线发射模块与所述本地网关设备相连接。

10.根据权利要求7所述的振动能量收集系统，其特征在于，还包括：防雷装置，所述防雷装置包括：接地导线、电容性阻抗、电容、设置在叶片上的防雷器以及设置在振动能量收集设备上的避雷针；所述防雷器与所述接地导线相连接，所述电容性阻抗的一端与所述接地导线相连接，电容性阻抗的另一端与所述避雷针相连接；所述电容的一端与接地导线相连接；所述电容的另一端接地。