一种旋转式能量采集装置及胎压监测系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种旋转式能量采集装置及胎压监测系统，涉及能量采集装置技术领域，包括平台、第一悬臂梁、第二悬臂梁和非线性结构，平台用于与轮胎连接，第一悬臂梁和第二悬臂梁设置在平台上，第一悬臂梁的共振频率和第二悬臂梁的共振频率不同，第一悬臂梁上设置有重物，非线性结构包括第一部件和第二部件，第一部件设置在第二悬臂梁上，重物和第一部件通过线性结构连接，第二部件设置在平台上，第一部件和第二部件之间为非线性耦合，第一悬臂梁和/或第二悬臂梁上设置有压电结构，压电结构与外接电路连接，第一悬臂梁或第二悬臂梁振动时，相应的压电结构变形将振动能量转换成电能。本发明专利技术拓宽了有效采集频率，提升了输出功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转式能量采集装置及胎压监测系统


[0001]本专利技术涉及能量采集装置
，特别是涉及一种旋转式能量采集装置及胎压监测系统。

技术介绍

[0002]汽车是现代生活中不可缺少的工具，其安全问题受到了社会各界的广泛关注。轮胎压力检测是其中最重要的一个方面。由于轮胎是一个封闭的环境，不能用线路供电，而传统的电池由于需要及时更换，也不适合用于封闭的设备，因此无线供电成为必须克服的难题。最初，国内外研究者设计了许多不同类型的基于线性谐振的压电振动能量采集器，以研究其能量采集性能。然而，当环境偏离共振频率时，线性压电能量采集器的性能会急剧下降，对工作频率范围有很大限制，因此增加能量采集器的运行带宽是一个重要的挑战。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种旋转式能量采集装置及胎压监测系统，通过调节第一部件和第二部件之间的非线性耦合实现第一悬臂梁和第二悬臂梁间的内部共振，从而达到更宽频带的能量采集，解决了胎压监测系统自供电应用问题，拓宽了有效采集频率，提升了输出功率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供了一种旋转式能量采集装置，包括平台、第一悬臂梁、第二悬臂梁和非线性结构，所述平台用于与轮胎连接，所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁设置在所述平台上，所述第一悬臂梁的共振频率和所述第二悬臂梁的共振频率不同，所述第一悬臂梁上设置有重物，所述非线性结构包括第一部件和第二部件，所述第一部件设置在所述第二悬臂梁上，所述重物和所述第一部件通过线性结构连接，所述第二部件设置在所述平台上，所述第一部件和所述第二部件之间为非线性耦合，所述第一悬臂梁和/或所述第二悬臂梁上设置有压电结构，所述压电结构与外接电路连接，所述第一悬臂梁或所述第二悬臂梁振动时，相应的所述压电结构变形将振动能量转换成电能。
[0006]优选地，所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁平行设置，所述第一悬臂梁的一端和所述第二悬臂梁的一端分别与所述平台连接。
[0007]优选地，所述压电结构为压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述第一悬臂梁或所述第二悬臂梁与所述平台连接的一端。
[0008]优选地，所述线性结构为弹簧。
[0009]优选地，所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁平行时，所述弹簧呈自然伸直状态。
[0010]优选地，所述第一悬臂梁及所述重物的质量和与所述第二悬臂梁及所述第一部件的质量和的比值为1：4，所述第一悬臂梁的共振频率和所述第二悬臂梁的共振频率的比值为1：2。
[0011]优选地，所述第一部件为第一永磁体，所述第二部件为第二永磁体，所述第一永磁
体和所述第二永磁体之间相互排斥。
[0012]优选地，所述第二部件位于所述第一部件的下方。
[0013]优选地，所述第一部件和所述第二部件位于同一水平面。
[0014]本专利技术还提供了一种胎压监测系统，包括所述旋转式能量采集装置。
[0015]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0016]当汽车运行时，第一悬臂梁和第二悬臂梁的振动可以通过轮胎旋转和道路激励来激发。由于轮胎的旋转使第一悬臂梁的自由端的重物产生周期性运动，由重力提供激振力，使得第一悬臂梁和第二悬臂梁产生位移，带动压电结构产生变形，基于直接压电效应将形变能转化为电能，通过外接线路为胎压监测系统供电。第一部件和第二部件为非线性耦合，实现低频时的较好采集性能，同时第一悬臂梁和第二悬臂梁通过线性结构耦合，调节非线性耦合可使其产生内部共振，有效提高能量采集带宽。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。
[0018]图1为本专利技术的旋转式能量采集装置安装示意图；
[0019]图2为本专利技术的旋转式能量采集装置示意图；
[0020]其中：100
‑
旋转式能量采集装置，1
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平台；2
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第一悬臂梁；3
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重物；4
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弹簧；5
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第二悬臂梁；6
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第一永磁体；7
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第二永磁体；8
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螺栓；9
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压电陶瓷片；10
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外接电路。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术的目的是提供一种旋转式能量采集装置及胎压监测系统，通过调节第一部件和第二部件之间的非线性耦合实现第一悬臂梁和第二悬臂梁间的内部共振，从而达到更宽频带的能量采集，解决了胎压监测系统自供电应用问题，拓宽了有效采集频率，提升了输出功率。
[0023]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0024]实施例一
[0025]如图1
‑
图2所示：本实施例提供了一种旋转式能量采集装置100，包括平台1、第一悬臂梁2、第二悬臂梁5和非线性结构，平台1用于与轮胎连接，第一悬臂梁2和第二悬臂梁5设置在平台1上，第一悬臂梁2的共振频率和第二悬臂梁5的共振频率不同，第一悬臂梁2上设置有重物3，非线性结构包括第一部件和第二部件，第一部件设置在第二悬臂梁5上，重物3和第一部件通过线性结构连接，第二部件设置在平台1上，第一部件和第二部件之间为非
线性耦合，第一悬臂梁2和/或第二悬臂梁5上设置有压电结构，压电结构与外接电路10连接，第一悬臂梁2或第二悬臂梁5振动时，相应的压电结构变形将振动能量转换成电能。
[0026]本实施例中，第一悬臂梁2和第二悬臂梁5平行设置且第一悬臂梁2和第二悬臂梁5的长度及质量均相同，第一悬臂梁2的一端和第二悬臂梁5的一端分别与平台1连接。通过调节第一悬臂梁2和第二悬臂梁5在平台1上的安装位置，调节第一悬臂梁2和第二悬臂梁5之间的距离或者调节第二悬臂梁5与平台1的第二连接部之间的距离。
[0027]本实施例中，压电结构为压电陶瓷片9，压电陶瓷片9设置在第一悬臂梁2或第二悬臂梁5与平台1连接的一端，即压电陶瓷片9设置在第一悬臂梁2或第二悬臂梁5的固定端，第一悬臂梁2或第二悬臂梁5的固定端在振动时产生的变形量较大，压电陶瓷片9的三分之一覆盖第一悬臂梁2或第二悬臂梁5，当汽车运行时，由于车轮旋转和道路激励作用，可以将第一悬臂梁2或第二悬臂梁5振动能量基于直接压电效应转化为电能。本实施例将压电结构引入旋转车轮，实现胎压健康监测的无线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种旋转式能量采集装置，其特征在于：包括平台、第一悬臂梁、第二悬臂梁和非线性结构，所述平台用于与轮胎连接，所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁设置在所述平台上，所述第一悬臂梁的共振频率和所述第二悬臂梁的共振频率不同，所述第一悬臂梁上设置有重物，所述非线性结构包括第一部件和第二部件，所述第一部件设置在所述第二悬臂梁上，所述重物和所述第一部件通过线性结构连接，所述第二部件设置在所述平台上，所述第一部件和所述第二部件之间为非线性耦合，所述第一悬臂梁和/或所述第二悬臂梁上设置有压电结构，所述压电结构与外接电路连接，所述第一悬臂梁或所述第二悬臂梁振动时，相应的所述压电结构变形将振动能量转换成电能。2.根据权利要求1所述的旋转式能量采集装置，其特征在于：所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁平行设置，所述第一悬臂梁的一端和所述第二悬臂梁的一端分别与所述平台连接。3.根据权利要求2所述的旋转式能量采集装置，其特征在于：所述压电结构为压电陶瓷片，所述压电陶瓷片设置在所述第一悬臂梁或所述第二悬臂梁与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆泽琦，张斐阳，周泽峰，丁虎，陈立群，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：