一种带有回折梁的宽频振动取能装置及无线传感系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及发电技术领域，具体涉及一种带有回折梁的宽频振动取能装置及无线传感系统，带有回折梁的宽频振动取能装置包括：支撑件具有腔体；压电发电件两端分别与支撑件内相对两侧壁连接；压电发电件将腔体分隔为第一腔体和第二腔体；多个质量块分别位于第一腔体内和第二腔体内；质量块一端通过一组回折梁单元与支撑件内侧壁连接；质量块在支撑件晃动时，撞击压电发电件，产生电能；本申请利用质量块谐振频率的不同，激发宽频非线性的振动频率，压电发电件在宽频范围内持续产生电能；压电发电件可以沿两个方向受力弯曲，且可以避免压电发电件单面受压，防止损坏，延长压电发电件的使用寿命

【技术实现步骤摘要】
一种带有回折梁的宽频振动取能装置及无线传感系统


[0001]本专利技术涉及发电
，具体涉及一种带有回折梁的宽频振动取能装置及无线传感系统
。

技术介绍

[0002]压电技术通常利用压电发电片受压发电以产生电能
。
在利用压电发电片产生电能之后，可以将该电能传导至待供电件，待供电件便可以运行
。
例如，可以将产生的电能传递至传感器，传感器便可以运行，进行射频
。
[0003]对于典型的输电线微风振动取能场景，存在3－
150Hz
较宽的振动频带
。
压电技术即可以应用于上述输电线微风振动取能场景，但是需要拓宽压电发电器件的工作频带
。
拓宽发电器件工作频带的技术包括：磁致或碰撞非线性技术；然而，非线性技术拓宽的频带范围有限，且激发非线性的条件较为苛刻
。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服非线性技术对于压电发电器件的工作频带拓宽范围有限，且激发非线性条件较为苛刻的缺陷
。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种带有回折梁的宽频振动取能装置，包括：
[0006]支撑件，具有腔体；
[0007]压电发电件，两端分别与支撑件内相对的两侧壁连接；所述压电发电件将所述腔体分隔为第一腔体和第二腔体；
[0008]多个质量块，分别位于所述第一腔体内和第二腔体内；所述质量块的一端通过一组回折梁单元与支撑件的内侧壁连接；多个质量块适于在支撑件晃动时，撞击压电发电件，压电发电件产生电能
。
[0009]可选地，所述一组回折梁单元的数量为一个或多个，多个回折梁之间首尾相接；每个质量块连接的回折梁数量各不相同
。
[0010]可选地，所述压电发电件为多层设置
。
[0011]可选地，在所述压电发电件上面向第一腔体一侧的第一面设有第一缓冲件，所述第一缓冲件与位于第一腔体内的质量块在第一面上的投影至少部分重叠；
[0012]在所述压电发电件上面向第二腔体一侧的第二面设有第二缓冲件，所述第二缓冲件与位于第二腔体内的质量块在第二面上的投影至少部分重叠
。
[0013]可选地，所述支撑件
、
回折梁和质量块为一体成型结构
。
[0014]可选地，还包括：
[0015]挂载件，设置于所述支撑件上，所述挂载件适于将所述带有回折梁的宽频振动取能装置挂载至待挂接件上
。
[0016]可选地，还包括：
[0017]电源管理模块，与所述压电发电件电连接；
[0018]储能模块，与电源管理模块电连接；所述储能模块适于与待供电件电连接
。
[0019]可选地，所述电源管理模块包括：连接设置的电流转换单元和锁闭单元；
[0020]所述电流转换单元与所述压电发电件电连接，所述电流转换单元适于将所述压电发电件产生的交流电转换为直流电；
[0021]所述锁闭单元与储能模块电连接，所述锁闭单元具有电参数小于阈值时的关闭状态，以及具有电参数大于或等于阈值时导通状态
。
[0022]可选地，所述储能模块包括：储能电容和电池；所述储能电容和电池均与电源管理模块连接；
[0023]所述带有回折梁的宽频振动取能装置具有电源管理模块输出的电压在第一电压范围时，由储能电容向待供电件供电的第一状态；以及具有电源管理模块输出的电压在第二电压范围时，由电池向待供电件供电的第二状态
。
[0024]本专利技术还提供一种无线传感系统，包括：
[0025]所述的带有回折梁的宽频振动取能装置；
[0026]传感器，与带有回折梁的宽频振动取能装置中的压电发电件电连接；
[0027]射频单片机，与带有回折梁的宽频振动取能装置中的压电发电件电连接，且所述射频单片机与传感器信号连接；所述射频单片机适于分析或发送传感器的数据
。
[0028]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0029]1.
本专利技术提供的带有回折梁的宽频振动取能装置，包括：支撑件，具有腔体；压电发电件，两端分别与支撑件内相对的两侧壁连接；所述压电发电件将所述腔体分隔为第一腔体和第二腔体；多个质量块，分别位于所述第一腔体内和第二腔体内；所述质量块的一端通过一组回折梁单元与支撑件的内侧壁连接；多个质量块适于在支撑件晃动时，撞击压电发电件，压电发电件产生电能；本申请采用上述技术方案，通过支撑件晃动，多个质量块往复晃动，撞击压电发电件，质量块谐振频率的不同，激发宽频非线性的振动频率，压电发电件在宽频范围内持续产生电能；压电发电件可以沿两个方向受力弯曲，且可以避免压电发电件单面受压，防止损坏，延长压电发电件的使用寿命；克服非线性技术对于压电发电器件的工作频带拓宽范围有限，且激发非线性条件较为苛刻的缺陷；同时通过设置单个压电发电件，降低电气连接复杂度，提高取能效率
。
[0030]2.
本专利技术所述一组回折梁单元的数量为一个或多个，多个回折梁之间首尾相接；每个质量块连接的回折梁数量各不相同；本申请采用上述技术方案，最大限度增加质量块的谐振频率，通过多个质量块往复撞击压电发电件，使得压电发电件受到不同谐振频率质量块的撞击，压电发电件综合不同谐振频率的撞击，压电发电件在撞击后在最大宽频范围内产生电能
。
[0031]3.
本专利技术所述压电发电件为多层设置；本申请采用上述技术方案，提高压电发电件的发电效率
。
[0032]4.
本专利技术在所述压电发电件上面向第一腔体一侧的第一面设有第一缓冲件，所述第一缓冲件与位于第一腔体内的质量块在第一面上的投影至少部分重叠；在所述压电发电件上面向第二腔体一侧的第二面设有第二缓冲件，所述第二缓冲件与位于第二腔体内的质量块在第二面上的投影至少部分重叠；本申请采用上述技术方案，通过第一缓冲件和第二缓冲件，将所述质量块对压电发电件撞击产生的点应力转换为面应力；降低对压电发电件
撞击的力度，延长压电发电件的寿命
。
[0033]5.
本专利技术所述支撑件
、
回折梁和质量块为一体成型结构；本申请采用上述技术方案，提高整个带有回折梁的宽频振动取能装置的强度，避免不同器件在连接位置处损坏；进而提高带有回折梁的宽频振动取能装置的使用寿命
。
[0034]6.
本专利技术提供的带有回折梁的宽频振动取能装置，还包括：挂载件，设置于所述支撑件上，所述挂载件适于将所述带有回折梁的宽频振动取能装置挂载至待挂接件上；本申请采用上述技术方案，方便将所述带有回折梁的宽频振动取能装置安装至待挂接件上
。
[0035]7.
本专利技术提供的带有回折梁的宽频振动取能装置，还包括：电源管理模块，与所述压电发电件电连接；储能模块，与电源管理模块电连接；所述储能模块适于与待供电件电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带有回折梁的宽频振动取能装置，其特征在于，包括：支撑件
(1)
，具有腔体；压电发电件
(2)
，两端分别与支撑件
(1)
内相对的两侧壁连接；所述压电发电件
(2)
将所述腔体分隔为第一腔体和第二腔体；多个质量块
(10)
，分别位于所述第一腔体内和第二腔体内；所述质量块
(10)
的一端通过一组回折梁单元与支撑件
(1)
的内侧壁连接；多个质量块
(10)
适于在支撑件
(1)
晃动时，撞击压电发电件
(2)
，压电发电件
(2)
产生电能
。2.
根据权利要求1所述的带有回折梁的宽频振动取能装置，其特征在于，所述一组回折梁单元的数量为一个或多个，多个回折梁
(11)
之间首尾相接；每个质量块
(10)
连接的回折梁
(11)
数量各不相同
。
3.
根据权利要求1所述的带有回折梁的宽频振动取能装置，其特征在于，所述压电发电件
(2)
为多层设置
。4.
根据权利要求1所述的带有回折梁的宽频振动取能装置，其特征在于，在所述压电发电件
(2)
上面向第一腔体一侧的第一面
(3)
设有第一缓冲件
(5)
，所述第一缓冲件
(5)
与位于第一腔体内的质量块
(10)
在第一面
(3)
上的投影至少部分重叠；在所述压电发电件
(2)
上面向第二腔体一侧的第二面
(4)
设有第二缓冲件
(6)
，所述第二缓冲件
(6)
与位于第二腔体内的质量块
(10)
在第二面
(4)
上的投影至少部分重叠
。5.
根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春龙，鞠登峰，郭经红，黄辉，王路，赵立波，任志刚，梁云，曾鹏飞，高志东，刘弘景，刘可文，
申请(专利权)人：西安交通大学国网北京市电力公司，
类型：发明
国别省市：