一种集成自供电传感装置制造方法及图纸

本申请公开了一种集成自供电传感装置，包括：定子、转子及磁性联轴器，所述定子安装在壳体内，所述转子安装在所述壳体内并相对所述定子转动连接，所述磁性联轴器设置在所述定子的顶部，并与所述转子通过磁力连接；其中，在外界旋转运动刺激下，所述转子产生传感信号和能量输出。本申请利用摩擦纳米发电机实现传感功能，通过对摩擦纳米发电机的输出信号的采集与分析，评估被测设备的旋转速度和方向等旋转参数，以判断被测设备的实时旋转状态；同时装置内置的电磁发电单元通过收集被测设备的旋转能为整个装置提供稳定且持久的能量供给，真正实现了传感装置的自供电功能。实现了传感装置的自供电功能。实现了传感装置的自供电功能。

【技术实现步骤摘要】
一种集成自供电传感装置


[0001]本申请属于仪器仪表
，具体涉及一种集成自供电传感装置。

技术介绍

[0002]旋转运动是机械设备最基本的运动形式之一，由过载、偏心负载和轴承磨损引起的设备旋转参数异常是机械的主要故障表现之一。对机械旋转状态的实时监测是实现对机械设备健康评估和故障预警的重要手段。目前，市面上旋转传感器的测量原理主要包括磁敏法、电容法、离心法、静电式和光电式等。然而，运用这些测量原理的传感器无一例外需要外接电池或者电缆。恶劣的工作环境会导致蓄电池的寿命锐减，当这些传感器电池电量耗尽停止工作时，就需要人员频繁进行电池更换与维护保养，这无疑是对工作效率和经济收入的双重打击。为了能够长期持续监测机械旋转运动的状态，需要传感器在对旋转参数实时监测的同时，能够为无线传感节点供电，从而真正实现对机械设备旋转状态的长期监测，为机械设备的状态分析提供数据依据。因此，迫切需要研制一种具有自供电功能、自驱动传感功能的高精度传感装置来满足工业需求。
[0003]摩擦纳米发电机被认为是解决电子器件供能问题的途径之一。由于摩擦纳米发电机可以将几乎所有类型的机械能转换为电能，其输出信号也可以准确反映外部激励的变化。近期研究人员开展了大量关于摩擦纳米发电机的自供电传感技术研究。虽然这一技术近年来得到了极大的发展和探索，但仍然存在供能不足的问题。这往往导致传感数据无法及时的、完整的传至接收端，使得传感数据存在滞后性，从而严重影响对被测设备的状态判断。
[0004]现有技术中，传统化学电池的寿命有限且存在污染和安全风险，严重影响了传感器件的可持续运转和安全运行。此外，为确保器件的正常使用，必须定期对化学电池进行维护和更换，这使得传感器不能持续地获得能量供给。同时，现有自供电传感技术仍然缺乏有效的供能手段，不能保证器件长期连续采集旋转参数。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的缺点或不足，本申请提供了一种集成自供电传感装置，解决了传感器节点不能获得持续且稳定的能量供给，无法长期持续采集旋转参数的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：
[0007]本申请提出了一种集成自供电传感装置，包括：定子、转子及磁性联轴器，所述定子安装在壳体内，所述转子安装在所述壳体内并相对所述定子转动连接；所述磁性联轴器设置在所述定子的顶部，并与所述转子通过磁力连接；其中，在外界旋转运动刺激下，所述转子产生传感信号和能量输出。
[0008]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述定子包括：FEP(Fluorinated ethylene propylene，氟化乙烯丙烯共聚物)薄膜、电磁感应线圈以及第一限位轴承，所述FEP薄膜设置在所述壳体内壁上，所述电磁感应线圈和所述第一限位轴承分别置于所述壳
体底部的预设凹槽中，用于稳定所述转子的运动。
[0009]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述FEP薄膜设置在所述壳体内壁向内侧延伸出来的固定梁上。
[0010]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述预设凹槽包括：半球形凹槽以及环形滑动槽，其中，所述半球形凹槽上粘附有一层导电织物，所述环形滑动槽上粘附有一层环形导电织物。
[0011]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述转子包括：磁铁圆盘、电极圆筒以及顶部磁铁盘；
[0012]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述磁铁圆盘上分布有若干个与所述定子中的电磁感应线圈一一对应的磁铁，所述磁铁圆盘两侧各设有一个第一钢珠，所述磁铁圆盘下方设有第二钢珠，与所述第二钢珠连接的金属螺杆贯穿至所述转子顶部；
[0013]所述电极圆筒外壁有一对叉指电极，其中一组铜电极通过第一导线与贯穿所述转子顶部的所述金属螺杆连接，进而与所述第二钢珠导通，另一组铜电极通过第二导线与所述第一钢珠导通；
[0014]随着所述转子的旋转，所述磁铁圆盘带动其上的阵列磁铁进行旋转，在此过程中磁铁与所述电磁感应线圈之间发生相对位移。
[0015]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述第一钢珠与所述环形滑动槽上的环形导电织物通过接触完成导通，所述第二钢珠则通过与所述半球形凹槽上的导电织物通过接触完成导通，两者进而通过第一导出孔和第二导出孔分别与后端电路连接。
[0016]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述磁性联轴器包括：驱动盘及第二限位轴承，所述驱动盘上设有与顶部磁铁盘磁铁一一对应的另一磁铁，所述驱动盘通过所述第二限位轴承安装在所述定子的上方。
[0017]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述磁性联轴器还包括：设置在所述驱动盘上的接口以及第三限位轴承，所述驱动盘与所述接口之间还安装有第三限位轴承，所述驱动盘通过所述接口与被测设备旋转轴相连。
[0018]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，所述磁性联轴器还包括：顶盖，所述顶盖包裹设置在所述驱动盘的外侧。
[0019]可选地，上述的集成自供电传感装置，其中，还包括：密封盖，所述密封盖安装在所述壳体上并与所述壳体形成一容纳空间。
[0020]与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：
[0021]本申请利用摩擦纳米发电机实现传感功能，通过对摩擦纳米发电机的输出信号的采集与分析，评估被测设备的旋转速度和方向等旋转参数，以判断被测设备的实时旋转状态；同时装置内置的由定子和转子组成的电磁发电单元通过收集被测设备的旋转能为整个装置提供稳定且持久的能量供给，真正实现了传感装置的自供电功能。
[0022]传统的旋转参数传感装置工艺繁琐、成本较高、体积较大，并且需要内置化学电池或外接供电线缆，使得单个传感装置所需的制造和维护成本居高不下，严重限制了传感装置的大规模分布式部署。本申请结构简单、制造和维护成本低，具备较高的传感灵敏度，同时其能量供给完全来源于被测设备，不借助内置电池或外接线缆。
附图说明
[0023]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0024]图1：本申请一实施例集成自供电传感装置的整体结构示意图；
[0025]图2：本申请一实施例集成自供电传感装置的剖视图；
[0026]图3：本申请一实施例中定子部分的剖面示意图；
[0027]图4：本申请一实施例中转子部分的剖面示意图；
[0028]图5：本申请一实施例中定子部分与转子部分的装配示意图；
[0029]图6：本申请一实施例中磁性联轴器部分的剖面示意图；
[0030]图7：本申请一实施例中铜电极—FEP薄膜的滑动接触示意图。
[0031]其中，1
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壳体、2
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密封盖、3
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FEP薄膜、4
‑
电磁感应线圈、5
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第一限位轴承、6
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半球形凹槽、7
‑
环形滑动槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成自供电传感装置，其特征在于，包括：定子、转子及磁性联轴器，所述定子安装在壳体内，所述转子安装在所述壳体内并相对所述定子转动连接，所述磁性联轴器设置在所述定子的顶部，并与所述转子通过磁力连接；其中，在外界旋转运动刺激下，所述转子产生传感信号和能量输出。2.根据权利要求1所述的集成自供电传感装置，其特征在于，所述定子包括：FEP薄膜、电磁感应线圈以及第一限位轴承，所述FEP薄膜设置在所述壳体内壁上，所述电磁感应线圈和所述第一限位轴承分别置于所述壳体底部的预设凹槽中，用于稳定所述转子运动。3.根据权利要求2所述的集成自供电传感装置，其特征在于，所述FEP薄膜设置在所述壳体内壁向内侧延伸出来的固定梁上。4.根据权利要求2所述的集成自供电传感装置，其特征在于，所述预设凹槽包括：半球形凹槽以及环形滑动槽，其中，所述半球形凹槽上粘附有一层导电织物，所述环形滑动槽上粘附有一层环形导电织物。5.根据权利要求4所述的集成自供电传感装置，其特征在于，所述转子包括：磁铁圆盘、电极圆筒以及顶部磁铁盘；所述磁铁圆盘上分布有若干个与所述定子中的电磁感应线圈一一对应的磁铁，所述磁铁圆盘两侧各设有一个第一钢珠，所述磁铁圆盘下方设有第二钢珠，与所述第二钢珠连接的金属螺杆贯穿至所述转子顶部；所述电极圆筒外壁有一对叉指电极，其中一组铜电极通过第一导线...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆继亮，何汇成，丑修建，何剑，耿文平，侯晓娟，余俊斌，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：