一种流致振动俘能器制造技术

本发明专利技术提供了一种流致振动俘能器，包括第一支撑件、第二支撑件、第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件、第三弹性梁振动组件、三组第一磁铁A、三组第一磁铁B、第二磁铁、旋转圆盘和转轴，转轴贯穿旋转圆盘，旋转圆盘位于转轴中部，转轴的一端和第一支撑件转动连接，转轴的另一端和第二支撑件转动连接，以使转轴带动旋转圆盘转动，三组第一磁铁A沿旋转圆盘周向方向均匀设置在旋转圆盘靠近第一支撑件的侧壁上，解决在低速流场和低频旋转器械的工作条件下能量收集效率低、线性俘能器工作频带较窄以及部分接触式升频俘能器寿命短、可靠性低的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种流致振动俘能器


[0001]本专利技术属于俘能
，具体涉及一种流致振动俘能器。

技术介绍

[0002]这些年随着无线技术和微电子技术的进步，物联网有了飞速的发展，供电问题也成为了无线传感器网络的核心问题之一，尤其对于大量的设备安装在远程或者不便于更换的位置（如物联网、生物植入设备、极端的恶劣环境等），无线传感设备的自供能显得极其重要。针对传统化学电池需要定期更换，能量密度低，环境污染等问题，人们开始在这些低功耗传感器等设备的工作环境中去获取能量。在众多俘能技术中，由于压电材料可以直接产生可用的电压；具有结构简单；机械阻尼系数较小、能量转换效率高、易于实现微小化及集成化等优势，受到了众多学者的研究。
[0003]在生活当中风、水等流场随处可见，对于环境监测、水质监测等传感器的供电问题，可以通过对其工作环境中的流场进行俘能，实现无线传感自供能。
[0004]目前对于风能等流场的收集方面需要较高的激励频率，在低速流场和低频旋转器械的工作条件下能量收集效率低、线性俘能器工作频带较窄以及部分接触式升频俘能器寿命短、可靠性低。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种流致振动俘能器，能够解决在低速流场和低频旋转器械的工作条件下能量收集效率低、线性俘能器工作频带较窄以及部分接触式升频俘能器寿命短、可靠性低的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种流致振动俘能器，包括第一支撑件、第二支撑件、第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件、第三弹性梁振动组件、三组第一磁铁A、三组第一磁铁B、第二磁铁、旋转圆盘和转轴；转轴贯穿旋转圆盘，旋转圆盘位于转轴中部，转轴的一端和第一支撑件转动连接，转轴的另一端和第二支撑件转动连接，以使转轴带动旋转圆盘转动；三组第一磁铁A沿旋转圆盘周向方向均匀设置在旋转圆盘靠近第一支撑件的侧壁上，三组第一磁铁B沿旋转圆盘周向方向均匀设置在旋转圆盘靠近第二支撑件的侧壁上，其中，三组第一磁铁A和三组第一磁铁B沿着旋转圆盘周向方向交叉等距设置；第一支撑件和第二支撑件相靠近的侧壁上均设置第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件和第三弹性梁振动组件，其中，位于第一支撑件上的第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件和第三弹性梁振动组件分别与三组第一磁铁A一一对应设置，位于第二支撑件上的第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件和第三弹性梁振动组件分别与三组第一磁铁B一一对应设置；第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件和第三弹性梁振动组件靠近旋转圆盘的一端均设置第二磁铁，第二磁铁分别与第一磁铁A和第一磁铁B一一对应，相对平行设置，
以使转轴带动旋转圆盘转动，第一磁铁A与第二磁铁之间以及第一磁铁B与第二磁铁之间产生斥力，迫使第一弹性梁振动组件、第二弹性梁振动组件和第三弹性梁振动组件处于弯曲状态，且产生振动。
[0007]可选的，第一弹性梁振动组件包括第一弹性梁、第一压电片、两个第一夹紧板和第一调节件；第一弹性梁的一端连接第二磁铁，第一弹性梁的另一端连接第一压电片，第一弹性梁连接第一压电片的一端位于两个第一夹紧板之间，两个第一夹紧板相互连接，以使第一弹性梁夹紧连接在两个第一夹紧板之间，第一弹性梁的延长线与转轴的中心线延长线平行设置；第一弹性梁通过两个第一夹紧板与第一调节件连接，用于调节第一弹性梁上第二磁铁分别与第一磁铁A和第一磁铁B之间的距离。
[0008]可选的，第二弹性梁振动组件包括第二弹性梁、第二压电片、两个第二夹紧板和第二调节件；第二弹性梁的一端连接第二磁铁，第二弹性梁的另一端连接第二压电片，第二弹性梁连接第二压电片的一端位于两个第二夹紧板之间，两个第二夹紧板相互连接，以使第二弹性梁夹紧连接在两个第二夹紧板之间，第二弹性梁的延长线与转轴的中心线延长线平行设置；第二弹性梁通过两个第二夹紧板与第二调节件连接，用于调节第二弹性梁上第二磁铁分别与第一磁铁A和第一磁铁B之间的距离。
[0009]可选的，第三弹性梁振动组件包括第三弹性梁、第三压电片、两个第三夹紧板和第三调节件；第三弹性梁的一端连接第二磁铁，第三弹性梁的另一端连接第三压电片，第三弹性梁连接第三压电片的一端位于两个第三夹紧板之间，两个第三夹紧板相互连接，以使第三弹性梁夹紧连接在两个第三夹紧板之间，第三弹性梁的延长线与转轴的中心线延长线平行设置；第三弹性梁通过两个第三夹紧板与第三调节件连接，用于调节第三弹性梁上第二磁铁分别与第一磁铁A和第一磁铁B之间的距离。
[0010]可选的，第一调节件的竖直高度大于第二调节件的竖直高度，第二调节件的竖直高度大于第三调节件的竖直高度；第一弹性梁的长度小于第二弹性梁的长度，第二弹性梁的长度小于第三弹性梁的长度。
[0011]可选的，第二磁铁均通过连接件分别与第一弹性梁、第二弹性梁以及第三弹性梁相连接。
[0012]可选的，第一调节件、第二调节件以及第三调节件上均设有多组调节孔，第一夹紧板、第二夹紧板以及第三夹紧板均与调节孔相互连接，以使调节第二磁铁分别与第一磁铁A和第一磁铁B之间的距离。
[0013]可选的，第一支撑件和第二支撑件之间连接圆形外壳，圆形外壳的两端均设置有连接孔，第一支撑件和第二支撑件均通过连接柱与圆形外壳的两端上的连接孔相互连接。
[0014]可选的，圆形外壳侧壁上设置有导线孔，用于连接第一压电片正负极上、第二压电
片正负极上和第三压电片正负极上的导线。
[0015]有益效果本专利技术的实施例中所提供的一种流致振动俘能器，本专利技术将转轴通过放置在流场中利用流体冲击叶轮产生动力或直接与旋转器械连接带动旋转圆盘转动，驱动三组第一磁铁A和三组第一磁铁B随着旋转圆盘转动与第二磁铁进行周期性耦合，由于相同磁极靠近安装，因此产生的斥力将迫使第一弹性梁、第二弹性梁以及第三弹性梁弯曲，随着三组第一磁铁A和三组第一磁铁B继续旋转离开第二磁铁，在下一个驱动第一磁铁A或者第一磁铁B靠近之前，第一弹性梁、第二弹性梁以及第三弹性梁在其弹性力作用下产生阻尼自由振动，较低的旋转频率被转换为梁的高振动频率，实现升频。
[0016]本专利技术的优点和效果：1、通过流场或旋转器械与旋转轴的连接，使旋转圆盘旋转，粘在旋转圆盘上的第一磁铁A和第一磁铁B会随着旋转圆盘通过与第二磁铁发生磁耦合周期性拨动第一弹性梁、第二弹性梁以及第三弹性梁，粘在第一弹性梁、第二弹性梁以及第三弹性梁上面的第一压电片、第二压电片和第三压电片由于压电效应将振动能转化为电能，同时实现升频，在低频下就能够拥有较高的俘能效率；2、第一弹性梁、第二弹性梁以及第三弹性梁分为三种长度和正置、倒置两种安装方式，增加了俘能器的固有频率个数，有效的增宽了工作频带；3、俘能器整体结构简单，成本低、易制造，容易实现轻量化，且激励方式安全稳定无噪声，工作可靠；4、激励的大小可以通过增减磁力大小改变，激励频率也可以通过旋转圆盘上的第一磁铁A和第一磁铁B个数改变，使俘能器具有更强的应用性和适应性。
[0017]本专利技术可以有效的在各种环境或领域中进行能量俘获，在低频激励下具有更宽的频带及更高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流致振动俘能器，其特征在于，包括第一支撑件（1）、第二支撑件（2）、第一弹性梁振动组件（3）、第二弹性梁振动组件（4）、第三弹性梁振动组件（5）、三组第一磁铁A（6）、三组第一磁铁B（7）、第二磁铁（10）、旋转圆盘（8）和转轴（9）；转轴（9）贯穿旋转圆盘（8），旋转圆盘（8）位于转轴（9）中部，转轴（9）的一端和第一支撑件（1）转动连接，转轴（9）的另一端和第二支撑件（2）转动连接，以使转轴（9）带动旋转圆盘（8）转动；三组第一磁铁A（6）沿旋转圆盘（8）周向方向均匀设置在旋转圆盘（8）靠近第一支撑件（1）的侧壁上，三组第一磁铁B（7）沿旋转圆盘（8）周向方向均匀设置在旋转圆盘（8）靠近第二支撑件（2）的侧壁上，其中，三组第一磁铁A（6）和三组第一磁铁B（7）沿着旋转圆盘（8）周向方向交叉等距设置；第一支撑件（1）和第二支撑件（2）相靠近的侧壁上均设置第一弹性梁振动组件（3）、第二弹性梁振动组件（4）和第三弹性梁振动组件（5），其中，位于第一支撑件（1）上的第一弹性梁振动组件（3）、第二弹性梁振动组件（4）和第三弹性梁振动组件（5）分别与三组第一磁铁A（6）一一对应设置，位于第二支撑件（2）上的第一弹性梁振动组件（3）、第二弹性梁振动组件（4）和第三弹性梁振动组件（5）分别与三组第一磁铁B（7）一一对应设置；第一弹性梁振动组件（3）、第二弹性梁振动组件（4）和第三弹性梁振动组件（5）靠近旋转圆盘（8）的一端均设置第二磁铁（10），第二磁铁（10）分别与第一磁铁A（6）和第一磁铁B（7）一一对应，相对平行设置，以使转轴（9）带动旋转圆盘（8）转动，第一磁铁A（6）与第二磁铁（10）之间以及第一磁铁B（7）与第二磁铁（10）之间产生斥力，迫使第一弹性梁振动组件（3）、第二弹性梁振动组件（4）和第三弹性梁振动组件（5）处于弯曲状态，且产生振动。2.根据权利要求1所述的流致振动俘能器，其特征在于，第一弹性梁振动组件（3）包括第一弹性梁（30）、第一压电片（31）、两个第一夹紧板（32）和第一调节件（33）；第一弹性梁（30）的一端连接第二磁铁（10），第一弹性梁（30）的另一端连接第一压电片（31），第一弹性梁（30）连接第一压电片（31）的一端位于两个第一夹紧板（32）之间，两个第一夹紧板（32）相互连接，以使第一弹性梁（30）夹紧连接在两个第一夹紧板（32）之间，第一弹性梁（30）的延长线与转轴（9）的中心线延长线平行设置；第一弹性梁（30）通过两个第一夹紧板（32）与第一调节件（33）连接，用于调节第一弹性梁（30）上第二磁铁（10）分别与第一磁铁A（6）和第一磁铁B（7）之间的距离。3.根据权利要求1所述的流致振动俘能器，其特征在于，第二弹性梁振动组件（4）包括第二弹性梁（40）、第二压电片（41）、两个第二夹紧板（42）和第二调...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵川，梅旭涛，董润宏，周冉，金俊杰，徐方超，孙凤，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：