混合式鼠笼能量采集装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种混合式鼠笼能量采集装置，包括与外部转子相连的鼠笼固定端、鼠笼轴承端以及连接在鼠笼固定端与鼠笼轴承端之间的可拆卸笼条组件，鼠笼固定端、鼠笼轴承端、以及可拆卸笼条组件共同构成鼠笼结构；其中，在可拆卸笼条组件上设置有压电式能量采集组件；并且，在鼠笼轴承端上连接有摩擦电式能量采集组件。本发明专利技术提供的混合式鼠笼能量采集装置抗冲击能够实现转子系统的弹性支撑，不会对转子的工作状态产生影响；另外能够将转子中无用甚至有害的振动能量转换为电能，不会影响转子转速，同时能够降低转子振动响应；并且，该混合式鼠笼能量采集装置的输出电压能够表征转子系统的工作状态，具有转子系统状态监测的功能。具有转子系统状态监测的功能。具有转子系统状态监测的功能。

【技术实现步骤摘要】
混合式鼠笼能量采集装置


[0001]本专利技术涉及能量采集
，更为具体地，涉及一种混合式鼠笼能量采集装置。

技术介绍

[0002]鼠笼结构通常用于转子系统的弹性支承，广泛应用在各类航空发动机中。通过鼠笼结构能够有效地调节航空发动机转子系统的共振频率从而实现减振的效果。
[0003]然而，在实际使用过程中，鼠笼结构经常因为振动过大或者应力集中出现疲劳裂纹甚至笼条断裂，因此降低鼠笼结构的振动对于提高鼠笼的使用寿命至关重要。现有的解决方法是采用振动能量采集技术将振动能量转换为电能，从而降低振动幅度，同时电能还能够用于鼠笼传感器的供能。
[0004]目前的振动能量采集技术根据能量转换机理的不同可以分为三类：压电式振动能量采集技术、摩擦电式能量采集技术和电磁式能量采集技术；其中，压电式能量采集技术使用压电材料作为换能器，通过一定的结构设计，使压电材料产生形变，从而能够将机械能转化为电能；摩擦电式能量采集技术主要利用摩擦起电原理，通过将机械振动转换为得失电子能力不同的两种材料的接触分离式的相对运动，在电极表面产生感应电荷，将振动能量转换为电能；电磁式能量采集技术则主要将振动转换为线圈和磁铁的相对运动，通过电磁感应产生电荷，将机械能转换为电能。
[0005]然而，根据工作机理的不同，三种不同的能量采集技术使用环境有所不同。压电材料产生的电荷量和压电材料中的应力呈现正相关关系，因此压电式能量采集技术在应力较大的结构中会获得更好的能量采集性能。摩擦起电产生的电荷主要受到接触面积变化量的影响，因此摩擦电式能量采集器更适合振动幅度较大的环境。电磁式能量采集器需要动静部件（包括磁铁和线圈）相结合，因此往往需要比较大的体积，适合于体积要求不高的环境。
[0006]基于以上技术问题，亟需一种能够适用与多种使用环境的鼠笼能量采集装置。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够采集转子横向振动能量的压电与磨擦电混合式鼠笼能量采集装置。
[0008]本专利技术提供的混合式鼠笼能量采集装置，包括与外部转子相连的鼠笼固定端、鼠笼轴承端以及连接在所述鼠笼固定端与所述鼠笼轴承端之间的可拆卸笼条组件，所述鼠笼固定端、所述鼠笼轴承端、以及所述可拆卸笼条组件共同构成鼠笼结构；其中，在所述可拆卸笼条组件上设置有压电式能量采集组件；并且，在所述鼠笼轴承端上连接有摩擦电式能量采集组件。
[0009]此外，优选的方案是，所述可拆卸笼条组件包括至少两条可拆卸笼条，各所述可拆卸笼条的两端分别通过第一锁紧件以及第二锁紧件与所述鼠笼固定端以及所述鼠笼轴承端可拆卸连接。
[0010]此外，优选的方案是，所述压电式能量采集组件包括压电片；并且，
所述压电片贴设在所述可拆卸笼条靠近所述鼠笼固定端的一侧。
[0011]此外，优选的方案是，所述第一锁紧件包括第一固定螺栓、第二固定螺栓以及第一压片，所述第二锁紧件包括第三固定螺栓、第四固定螺栓以及第二压片；其中，所述可拆卸笼条的一端通过所述第一固定螺栓、所述第二固定螺栓配合所述第一压片与所述鼠笼固定端可拆卸连接，所述可拆卸笼条的另一端通过所述第三固定螺栓、所述第四固定螺栓配合所述第二压片与所述鼠笼轴承端可拆卸连接。
[0012]此外，优选的方案是，所述可拆卸笼条在所述鼠笼固定端与所述鼠笼轴承端之间沿着所述鼠笼轴承端的周向分布。
[0013]此外，优选的方案是，所述可拆卸笼条在所述鼠笼固定端与所述鼠笼轴承端之间沿着所述鼠笼轴承端的周向呈均匀或对称或等间距分布。
[0014]此外，优选的方案是，所述摩擦电式能量采集组件的一端通过第三锁紧件与所述鼠笼轴承端相连；并且，所述摩擦电式能量采集组件处在相邻的两个所述可拆卸笼条之间。
[0015]此外，优选的方案是，所述第三锁紧件包括第五固定螺栓和第六固定螺栓；其中，所述摩擦电式能量采集组件的一端通过第五固定螺栓以及所述第六固定螺栓与所述鼠笼轴承端可拆卸连接。
[0016]此外，优选的方案是，所述摩擦电式能量采集组件包括依次层叠设置的亚克力板、铜箔、PVDF片和铝箔。
[0017]此外，优选的方案是，所述摩擦电式能量采集组件的共振频率与外部转子的转动频率相等。
[0018]和现有技术相比，上述根据本专利技术的混合式鼠笼能量采集装置，有如下有益效果：本专利技术提供的混合式鼠笼能量采集装置能够应用于转子系统中起到弹性支撑的作用，能够通过压电效应和摩擦发电效应将振动能量转换为电能；此外，该混合式鼠笼能量采集装置利用的是转子系统中无用甚至是有害的能量，因此不会干扰转子系统的正常工作状态，且将转子的振动能量转化为电能能够在一定程度上降低转子的振动响应。此外，该混合式鼠笼能量采集装置通过可拆卸笼条上的压电片的输出电压能够有效的表征处转子系统的工作状态，能够通过其输出电压判断转子系统是否存在偏心，不对中或者碰磨等典型故障，具备转子系统的状态监测功能；另外，通过将压电片贴在靠近鼠笼固定端一侧，能够保证压电片中产生较大的应力，从而获得优异的能量采集性能，同时压电片将可拆卸笼条中的应力势能转换为电能，能够降低削弱笼条材料中的应力集中，降低材料疲劳失效的风险，提高了鼠笼结构的使用寿命；另外，将摩擦电式能量采集组件的振动频率（即共振频率）和转子振动频率（即转动频率）一致，能够有效地将鼠笼的振动能量转移到摩擦电式能量采集组件，实现其大幅度振动，从而产生优异的输出性能。
[0019]为了实现上述以及相关目的，本专利技术的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本专利技术的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本专利技术的原理的各种方式中的一些方式。此外，本专利技术旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
[0020]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本专利技术的更全面
理解，本专利技术的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：图1为根据本专利技术实施例的混合式鼠笼能量采集装置的立体图；图2为根据本专利技术实施例的摩擦电式能量采集组件的剖视图。
[0021]附图标记：鼠笼固定端100、第一固定螺栓210、第一固定螺栓230、第一压片220、压电片240、可拆卸笼条250、第三固定螺栓260、第四固定螺栓270、第二压片280、摩擦电式能量采集组件300、第五固定螺栓310、第六固定螺栓320、亚克力板301、铜箔302、 PVDF片303、铝箔304、鼠笼轴承端400。
[0022]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
[0023]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合式鼠笼能量采集装置，其特征在于，包括与外部转子相连的鼠笼固定端、鼠笼轴承端以及连接在所述鼠笼固定端与所述鼠笼轴承端之间的可拆卸笼条组件，所述鼠笼固定端、所述鼠笼轴承端、以及所述可拆卸笼条组件共同构成鼠笼结构；其中，在所述可拆卸笼条组件上设置有压电式能量采集组件；并且，在所述鼠笼轴承端上连接有摩擦电式能量采集组件。2.如权利要求1所述的混合式鼠笼能量采集装置，其特征在于，所述可拆卸笼条组件包括至少两条可拆卸笼条，各所述可拆卸笼条的两端分别通过第一锁紧件以及第二锁紧件与所述鼠笼固定端以及所述鼠笼轴承端可拆卸连接。3.如权利要求2所述的混合式鼠笼能量采集装置，其特征在于，所述压电式能量采集组件包括压电片；并且，所述压电片贴设在所述可拆卸笼条靠近所述鼠笼固定端的一侧。4.如权利要求2所述的混合式鼠笼能量采集装置，其特征在于，所述第一锁紧件包括第一固定螺栓、第二固定螺栓以及第一压片，所述第二锁紧件包括第三固定螺栓、第四固定螺栓以及第二压片；其中，所述可拆卸笼条的一端通过所述第一固定螺栓、所述第二固定螺栓配合所述第一压片与所述鼠笼固定端可拆卸连接，所述可拆卸笼条的另一端通过所述第三固定螺栓、所述第四固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦朝烨，张刘锋，王俊，褚福磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：