CN216390825U - 一种压电能量采集器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电能量采集器，包括壳体，设有进风口；基础层，包括第一拱结构和第二拱结构，所述第一拱结构和所述第二拱结构呈预设夹角相交设置，所述第一拱结构的两端和所述第二拱结构的两端均设置在所述壳体的内侧壁上；压电组件，分别设置在所述第一拱结构和所述第二拱结构上。通过基础层产生非线性振动，贴合在基础层上的压电组件产生变形引起电荷变化，产生电流，通过将基础层设置为第一拱结构和第二拱结构相交的结构，与单片拱式结构相比具备抵抗面外失稳的特性，能保证正常工作。

Description

一种压电能量采集器

技术领域

本实用新型涉及能量采集装置技术领域，特别涉及一种压电能量采集器。

背景技术

在多个风向作用下，常规风力发电机会因为叶片的晃动大大缩减了使用寿命。另外现有的悬臂梁式压电能采集器，工作带宽太低，能量获取的频率范围小。单片拱式振动能量采集器极有可能发生面外失稳，影响压电片的工作状态，大大降低了能量采集效率。

发明内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种压电能量采集器，能够具有更稳定的能量采集效果。

根据本实用新型第一方面实施例的压电能量采集器，包括：

壳体，设有进风口；

基础层，包括第一拱结构和第二拱结构，所述第一拱结构和所述第二拱结构呈预设夹角相交设置，所述第一拱结构的两端和所述第二拱结构的两端均设置在所述壳体的内侧壁上；

压电组件，分别设置在所述第一拱结构和所述第二拱结构上。

根据本实用新型的第一方面实施例的压电能量采集器，至少具有如下有益效果：通过基础层产生非线性振动，贴合在基础层上的压电组件产生变形引起电荷变化，产生电流，通过将基础层设置为第一拱结构和第二拱结构相交的结构，与单片拱式结构相比具备抵抗面外失稳的特性，能保证正常工作。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，还包括用于获取风载荷的转动组件和转杆，所述转杆可转动地穿设于壳体，所述转杆的至少一端伸出至所述壳体外，至少一个所述转动组件与所述转杆伸出的部分连接，所述转杆上设有第一磁铁组，所述第一拱结构和所述第二拱结构的相交处中靠近所述转杆的一侧设有第二磁铁组，所述转动组件转动以带动所述转杆转动，使所述第一磁铁组和所述第二磁铁组相互作用。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述第一磁铁组设置为圆柱体状的永磁体，所述第二磁铁组设置为方体状的永磁体，所述第二磁铁组和所述第一磁铁组在同一竖直面上。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述第一拱结构和所述第二拱结构相互正交且平分设置。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述压电组件分别沿所述第一拱结构和所述第二拱结构的长度方向设置，所述压电组件设置至少四组，各所述压电组件以所述第一拱结构和所述第二拱结构的相交处为中心对称设置。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述转杆的轴线与所述第一拱结构或所述第二拱结构在同一竖直面上。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述第一拱结构的两端和所述第二拱结构的两端通过扭转弹簧可拆卸地设置在所述壳体的内侧壁上。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，还包括底座和连接杆，所述连接杆可转动地设置在所述底座上，所述壳体与所述连接杆固定连接，所述进风口沿所述连接杆的径向开设。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述进风口设置在所述壳体的一端，所述壳体的另一端设有导流鳍组件，所述导流鳍组件用于使所述进风口能与风向平行。

根据本实用新型的第一方面实施例所述的压电能量采集器，所述连接杆与所述壳体的底端固定连接，所述壳体的顶端设有尾翼，所述尾翼与所述导流鳍组件处于同一竖直面上。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中A-A方向的结构示意图；

图3为图2中B-B方向的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是至少两个，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1～图3，本实用新型第一方面实施例的压电能量采集器，应用于能量采集，压电能量采集器包括壳体10。基础层和压电组件30。

其中壳体10设有进风口；可以理解的是，壳体10设置为圆筒状的结构效果更佳，进风口开设于筒的一端，风载荷从进风口进入并作用于基础层。

其中基础层包括第一拱结构21和第二拱结构22，第一拱结构21和第二拱结构22呈预设夹角相交设置，第一拱结构21的两端和第二拱结构22的两端均设置在壳体10的内侧壁上；可以理解的是，第一拱结构21和第二拱结构22均为圆弧形拱圈结构，且第一拱结构21和第二拱结构22向进风口的方向凸起，基础层在风荷载作用下发生振动。

其中压电组件30分别设置在第一拱结构21和第二拱结构22上；可以理解的是，压电组件30接收基础层的震动，并基于自身特性产生电能，通过与压电组件30电连接可将产生的电能引出。

通过基础层产生非线性振动，贴合在基础层上的压电组件30产生变形引起电荷变化，产生电流，通过将基础层设置为第一拱结构21和第二拱结构22相交的结构，与单片拱式结构相比具备抵抗面外失稳的特性，能保证正常工作。

在本实用新型的一些实施例中，还包括用于获取风载荷的转动组件41和转杆42，转杆42可转动地穿设于壳体10，转杆42的至少一端伸出至壳体10外，至少一个转动组件41与转杆42伸出的部分连接，转杆42上设有第一磁铁组51，第一拱结构21和第二拱结构22的相交处中靠近转杆42的一侧设有第二磁铁组52，转动组件41转动以带动转杆42转动，使第一磁铁组51和第二磁铁组52相互作用。可以理解的是，转动组件41可为涡轮旋转组件，转杆42的两端均伸出壳体外，转动组件41设置两个，分别设置在转杆42的两端，在风载荷的作用下旋转，旋转带动转杆42同步旋转，并使得第二磁铁组52持续旋转，第一磁铁组51中上半部分为S极，下半部分为N极，第二磁铁组52的两端磁极随着转杆42转动交替变换，并与第一磁铁组51相互作用，故第一磁铁组51上下部分的磁极布置并不影响使用。通过第一磁铁组51和第二磁铁组52的相互作用使基础层实现双稳态跃动，使基础层的震动更强，充分利用风能，从而提高压电效率。

在本实用新型的一些实施例中，第一磁铁组51设置为圆柱体状的永磁体，第二磁铁组52设置为方体状的永磁体，第二磁铁组52和第一磁铁组51在同一竖直面上。方体状的永磁体便于安装在第一拱结构21和第二拱结构22的相交处，圆柱体状的永磁体与转动的转杆42配合效果更佳，实现更好的相互作用效果。

在本实用新型的一些实施例中，第一拱结构21和第二拱结构22相互正交且平分设置，保证震动特性的稳定，方便后续的电流整流。

在本实用新型的一些实施例中，压电组件30分别沿第一拱结构21和第二拱结构22的长度方向设置，压电组件30设置至少四组，各压电组件30以第一拱结构21和第二拱结构22的相交处为中心对称设置。电荷变化特性一致，方便后续的电流整流。可以理解的是，压电组件30包括上侧压电层和下侧压电层，上侧压电和下侧压电层贴合在第一拱结构21和第二拱结构22的上下两侧。可以理解的是，压电组件30可以仅设置在第一拱结构21和第二拱结构22的上侧或下侧。

在本实用新型的一些实施例中，转杆42的轴线与第一拱结构21或第二拱结构22在同一竖直面上，保证第一磁铁组51和第二磁铁组52更好的作用效果。

在本实用新型的一些实施例中，第一拱结构21的两端和第二拱结构22的两端通过扭转弹簧可拆卸地设置在壳体10的内侧壁上。当需要调整第一拱结构21和第二拱结构22的固定频率时，只需要选择刚度不同的扭转弹簧即可实现。通过选择不同刚度的扭转弹簧，能够实现第一拱结构21和第二拱结构22的不同约束状态，如四端固支约束、四端铰支约束、不对称约束和两端固定约束两端弹性约束等，从而达到调整第一拱结构21和第二拱结构22固有频率的目的。

在本实用新型的一些实施例中，还包括底座11和连接杆12，连接杆12可转动地设置在底座上，壳体10与连接杆12固定连接，进风口沿连接杆12的径向开设，壳体10可根据具体情况调节，使得进风口更好地接收风能。

在本实用新型的一些实施例中，进风口设置在壳体10的一端，壳体10的另一端设有导流鳍组件，导流鳍组件61用于使进风口能与风向平行。实现自动调节的效果，通过导流鳍组件61引导壳体10转动，即便风向逆向，基础层能发挥同样得压电效应。

在本实用新型的一些实施例中，连接杆12与壳体10的底端固定连接，壳体10的顶端设有尾翼62，尾翼62与导流鳍组件61处于同一竖直面上。进一步提高导流鳍组件61的效果，使得壳体10的转动更加灵敏。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种压电能量采集器，其特征在于，包括：

壳体，设有进风口；

基础层，包括第一拱结构和第二拱结构，所述第一拱结构和所述第二拱结构呈预设夹角相交设置，所述第一拱结构的两端和所述第二拱结构的两端均设置在所述壳体的内侧壁上；

压电组件，分别设置在所述第一拱结构和所述第二拱结构上。

2.根据权利要求1所述的压电能量采集器，其特征在于：还包括用于获取风载荷的转动组件和转杆，所述转杆可转动地穿设于壳体，所述转杆的至少一端伸出至所述壳体外，至少一个所述转动组件与所述转杆伸出的部分连接，所述转杆上设有第一磁铁组，所述第一拱结构和所述第二拱结构的相交处中靠近所述转杆的一侧设有第二磁铁组，所述转动组件转动以带动所述转杆转动，使所述第一磁铁组和所述第二磁铁组相互作用。

3.根据权利要求2所述的压电能量采集器，其特征在于：所述第一磁铁组设置为圆柱体状的永磁体，所述第二磁铁组设置为方体状的永磁体，所述第二磁铁组和所述第一磁铁组在同一竖直面上。

4.根据权利要求2所述的压电能量采集器，其特征在于：所述第一拱结构和所述第二拱结构相互正交且平分设置。

5.根据权利要求4所述的压电能量采集器，其特征在于：所述压电组件分别沿所述第一拱结构和所述第二拱结构的长度方向设置，所述压电组件设置至少四组，各所述压电组件以所述第一拱结构和所述第二拱结构的相交处为中心对称设置。

6.根据权利要求4所述的压电能量采集器，其特征在于：所述转杆的轴线与所述第一拱结构或所述第二拱结构在同一竖直面上。

7.根据权利要求1所述的压电能量采集器，其特征在于：所述第一拱结构的两端和所述第二拱结构的两端通过扭转弹簧可拆卸地设置在所述壳体的内侧壁上。

8.根据权利要求1至7任一项所述的压电能量采集器，其特征在于：还包括底座和连接杆，所述连接杆可转动地设置在所述底座上，所述壳体与所述连接杆固定连接，所述进风口沿所述连接杆的径向开设。

9.根据权利要求8所述的压电能量采集器，其特征在于：所述进风口设置在所述壳体的一端，所述壳体的另一端设有导流鳍组件，所述导流鳍组件用于使所述进风口能与风向平行。

10.根据权利要求9所述的压电能量采集器，其特征在于：所述连接杆与所述壳体的底端固定连接，所述壳体的顶端设有尾翼，所述尾翼与所述导流鳍组件处于同一竖直面上。

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