本公开实施例提供的振动能量回收装置和振动源，所述振动能量回收装置包括：能量采集机构，用于采集振动源的振动能量，并将振动能量转换为交流电能，能量采集机构包括间距可调组件；工作频段调节机构，用于调节间距可调组件内各部件的相对间距，以此调节能量采集机构的工作频段；和能量处理模块，用于将能量采集机构采集的交流电能转换为直流电能后向负载输出。本公开实施例装置中，间距可调组件的等效刚度随振动源的振动不断变化，以实现宽频振动能量回收，且本公开实施例装置的使用范围广，可适用不同工作频段的振动能量的回收。可适用不同工作频段的振动能量的回收。可适用不同工作频段的振动能量的回收。
【技术实现步骤摘要】
振动能量回收装置和振动源
[0001]本公开涉及能量回收
，特别涉及一种振动能量回收装置和具有该振动能量回收装置的振动源。
技术介绍
[0002]目前，振动能量回收装置大多为定刚度装置，固有频率恒定，工作频带较窄且无法调节，而日常生活中大多振动源的振动频率随时间变化，因此定刚度振动能量回收装置无法有效地回收此类变频振动源的振动能量，适应性较差。
技术实现思路
[0003]本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本公开第一方面实施例提供的可以实现工作频段调节功能的振动能量回收装置，包括：
[0005]能量采集机构，用于采集振动源的振动能量，并将所述振动能量转换为交流电能，所示能量采集机构包括间距可调组件；
[0006]工作频段调节机构，用于调节所述间距可调组件内各部件的相对间距，以此调节所述能量采集机构的工作频段；和
[0007]能量处理模块，用于将所述能量采集机构采集的所述交流电能转换为直流电能后向负载输出。
[0008]本公开第一方面实施例提供的振动能量回收装置，具有以下特点及有益效果：
[0009]本公开第一方面实施例提供的振动能量回收装置，通过改变间距可调组件中各部件的相对间距，改变能量采集机构的工作频段，可以依据振动源的振动频段，调节装置的工作频段，进行针对性的振动能量回收，相比其他工作频段无法改变的振动能量回收装置具有更强的适用性。
[0010]在一些实施例中，所述间距可调组件的等效刚度随振动源的振动变化。
[0011]在一些实施例中，所述能量采集机构包括与所述振动源连接的外壳，缠绕于所述外壳外侧壁的线圈和位于所述外壳内的所述间距可调组件，所述间距可调组件包括永磁体、压电片以及连接于所述永磁体和所述压电片之间的弹簧。
[0012]在一些实施例中，所述弹簧为变刚度弹簧。
[0013]在一些实施例中，所述外壳采用绝缘材料制成。
[0014]在一些实施例中，在所述外壳内设有至少一组所述间距可调组件；每组所述间距可调组件中，设有一个所述永磁体，仅在所述永磁体的一侧设置至少一个所述压电片，或者在所述永磁体的两侧分别设置至少一个所述压电片，在所述永磁体与各所述压电片之间分别连接一个所述弹簧，且每组所述间距可调组件中的所有弹簧构成变刚度弹簧。
[0015]在一些实施例中，所述工作频段调节机构包括至少一个螺栓，所述螺栓的一端穿过所述外壳的一端后与所述压电片连接，所述螺栓的另一端位于所述外壳外部，通过旋进
或者旋出所述螺栓调节所述间距可调组件中各部件的相对间距。
[0016]在另一些实施例中，所述外盖一端为敞口端，所述工作频段调节机构包括与所述外壳一端通过螺纹配合的端盖，所述端盖与所述压电片相接触，通过旋进或者旋出所述端盖调节所述间距可调组件中各部件的相对间距。
[0017]本公开第二方面实施例提供的振动源，该车辆包括根据本公开第一方面任一实施例提供的振动能量回收装置。
附图说明
[0018]图1为本公开第一方面实施例提供的振动能量回收装置的实施例1的外部三维视图。
[0019]图2为图1所示振动能量回收装置的解剖三维视图。
[0020]图3为图1所示振动能量回收装置的剖面图。
[0021]图4为本公开第一方面实施例提供的振动能量回收装置的实施例2的外部三维视图。
[0022]图5为图4所示振动能量回收装置的剖面图。
[0023]图中：
[0024]10—变刚度能量采集机构，11—外壳，12—线圈，13—间距可调组件，131—永磁体，132—压电片，133—变刚度弹簧；
[0025]20—工作频段调节机构，21—螺栓，22—端盖；
[0026]30—能量处理模块。
具体实施方式
[0027]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。
[0028]相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
[0029]本公开第一方面实施例提供的振动能量回收装置，包括：
[0030]能量采集机构，用于采集振动源产生的振动能量，并将该振动能量转换为交流电能，所述能量采集机构包括间距可调组件；
[0031]工作频段调节机构，用于调节能量采集机构内间距可调组件内各部件间的相对间距，以此调节能量采集机构的工作频段；和
[0032]能量处理模块，用于将能量采集机构采集的交流电能转换为直流电能后向负载输出。
[0033]进一步地，所述间距可调组件的等效刚度随振动源的振动变化。
[0034]以下介绍本公开第一方面实施例提供的振动能量回收装置的实施例1：
[0035]参见图1～图3，本实施例1的振动能量回收装置包括：
[0036]能量采集机构10，包括与振动源连接的外壳11，缠绕于外壳11外侧壁的线圈12和位于外壳11内的间距可调组件13，该间距可调组件13包括永磁体131、压电片132以及连接于永磁体131和压电片132之间的变刚度弹簧133；永磁体131随振动源的振动在外壳11内振动，使线圈12中产生电动势，由压电片132产生压电电压，同时，由于变刚度弹簧133的弹力随永磁体131位置的变化而变化，永磁体131受到变刚度弹簧133的变弹力作用，能在多个激励频率下实现间距可调组件13的共振，从而实现宽频能量采集；
[0037]工作频段调节机构20，包括至少一个螺栓21，螺栓21的一端穿过外壳11的一端后与压电片132连接，螺栓21的另一端位于外壳11外部，通过旋进或者旋出螺栓21调节间距可调组件13中各部件的相对间距(在本实施例中，该相对间距是指上下间距)，以改变变刚度弹簧133的预紧情况，从而改变间距可调组件13的共振频点位置和频带宽度，实现对能量采集机构10工作频段的调节；和
[0038]能量处理模块30，能量处理模块30安装在外壳11上，包括整流电路，该整流电路将线圈12中产生的动生电动势和由压电片132产生的压电电压经整流后变成直流电压并输出，实现对负载的供电。
[0039]在一些实施例中，外壳11为采用亚克力或PVC等绝缘材料制成的圆柱壳体。
[0040]在一些实施例中，在外壳11内设有至少一组间距可调组件13，当设置多组间距可调组件时，相邻两个间距可调组件之间的距离应大于压电片直径且不存在显著的相互干扰；每组间距可调组件13中，设有一个永磁体131，永磁体131的高度和直径需与外壳11、变刚度弹簧133的尺寸相匹配，即永磁体131与变刚度弹簧133的高度总和应小于外壳11高度，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种振动能量回收装置，其特征在于，包括：能量采集机构，用于采集振动源的振动能量，并将所述振动能量转换为交流电能，所示能量采集机构包括间距可调组件；工作频段调节机构，用于调节所述间距可调组件内各部件的相对间距，以此调节所述能量采集机构的工作频段；和能量处理模块，用于将所述能量采集机构采集的所述交流电能转换为直流电能后向负载输出。2.根据权利要求1所述的振动能量回收装置，其特征在于，所述间距可调组件的等效刚度随振动源的振动变化。3.根据权利要求1所述的振动能量回收装置，其特征在于，所述能量采集机构包括与所述振动源连接的外壳，缠绕于所述外壳外侧壁的线圈和位于所述外壳内的所述间距可调组件，所述间距可调组件包括永磁体、压电片以及连接于所述永磁体和所述压电片之间的弹簧。4.根据权利要求3所述的振动能量回收装置，其特征在于，所述弹簧为变刚度弹簧。5.根据权利要求3所述的振动能量回收装置，其特征在于，所述外壳采用绝缘材料制成。6.根据权利要求3所述的振动能量回收...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冉懿，侯之超，陈子木，李昊阳，余珮琪，左鹏钰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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