一种车载及减速带用低频与冲击振动发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种车载及减速带用低频与冲击振动发电机，属新能源领域

【技术实现步骤摘要】
一种车载及减速带用低频与冲击振动发电机


[0001]本专利技术属于新能源
，具体涉及一种车载及减速带用低频与冲击振动发电机，用于收集各种车辆行驶过程中引起的各种低频振动能量以及车辆经过减速带时引起的脉冲振动能量，为构造各类自供电传感监测系统提供动力
。

技术介绍

[0002]为满足智能网络及传感监测系统的自供电及免维护需求，利用压电
、
电磁及摩擦原理构造微小型发电机的研究已成为国内外的热点
。
目前所研制的各类压电
、
电磁及摩擦发电机在结构和原理方面已经能有实现对环境振动能
、
流体能
、
旋转动能及人体运动能等回收利于
。
然而，从供电能力
、
环境适应性及可靠性方面，现有各类微型振动发电机均未达到可推广应用的程度，以至于目前尚无一种微型振动发电机获得实际应用
。
因此，提高发电能力和环境适应性是实现微型振动发电机成功应用的前提和基础
。
实际上，提高发电机的“供电能力
、
环境适应性及可靠性”是同一个问题：即确保发电机在尽可能宽泛的环境条件下有效运行
、
产生满足所需的电能
、
且不被损毁
。
众所周知，电磁发电和摩擦发电原理都适于构造旋转发电机，其发电能力随转速增加而线性增加，但在低频振动环境下发电能力较弱，其中电磁振动发电机输出电压通常仅毫伏级；压电发电原理适于构造振动发电机，所形成的悬臂梁压电振动发电机在共振条件下变形大
、
发电能力强，但易因变形过大损坏且其工作频率相对较高，不适于构造用于大振幅
、
超低频及具有冲击振动属性环境条件的发电机，如车载振动发电机
、
减速带悬置或埋置发电机等
。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出一种车载及减速带用低频与冲击振动发电机，由设有换能腔和激励腔的机壳
、
机盖
、
横梁
、
电源板
、
定磁体
、
换能器和拾振器构成，定磁体和横梁分别安装在机壳的换能腔侧壁上和换能腔的端口处，拾振器经横梁安装在激励腔内，拾振器置于在横梁与激励腔的底壁之间；机盖经螺钉安装在换能腔的端口上，机盖经电源板将换能器压接在换能腔中；电源板上设有能量收集
、
能量管理及能量存储单元
。
[0004]拾振器由自上而下依次套在导柱上的上簧
、
激励器和下簧构成，激励器由激励架及其所安装的惯性体和动磁体构成；导柱的下端经螺纹安装在激励腔的底壁上，或导柱的上端安装在横梁上，或导柱的上下两端分别安装在横梁和激励腔的底壁上；激励架上设有经导孔连通的上簧座和下簧座，导孔套在导柱上，上簧的下端和下簧的上端分别置于上簧座和下簧座内，下簧的下端顶靠在激励腔的底壁上，上簧的上端顶靠在导柱端部的轴台上或横梁上；导柱的轴线与外界振动激励方向平行；惯性体和动磁体分别安装在激励架的顶面和侧壁上，动磁体与安装在换能腔侧壁上的定磁体相对安装，动磁体和定磁体位于换能器的两侧；动磁体及定磁体的磁极沿轴向或径向配置，磁极轴向配置是指磁极的连线与导柱的轴线平行，磁极径向配置是指磁极的连线与导柱的轴线垂直并经过导柱的轴心
。
[0005]换能器由换能架
、
压电振子
、
线圈和滚撞器构成，换能架两端均设有经滚腔连通的
阶梯腔，换能架的外缘上设有环槽，环槽位于滚腔的外侧，环槽与滚腔经环槽壁隔开；滚撞器是由滚套与其内部的滚芯构成的柱体，滚芯为永磁体，滚撞器的磁极沿径向配置；压电振子安装在换能架两端并将滚撞器封装在滚腔内，换能器两端的压电振子分别与定磁体和动磁体相对安装；线圈套在换能架的环槽内，滚撞器位于线圈的内部，线圈的轴线与滚撞器的轴线及压电振子的平面垂直；滚撞器的轴线与外界振动激励方向垂直，振动激励方向与导柱的轴线平行；滚撞器与压电振子构成压电单元，滚撞器与线圈构成电磁单元
。
[0006]为获得较佳的发供电能力，相关器件参数关系为：
H =(1.5~2.5) D
，
T=(0.2~1) D
，
W=
（
1.5~3
）
D
，
L=(1.5~3) D
，其中：
H、T
和
W
分别为线圈的高度
、
壁厚及宽度，
L
和
D
分别为滚芯的长度和特征直径，滚芯特征直径
D
是指圆柱形磁芯的直径和方柱形磁芯横截面的对角线长度，线圈的宽度是指线圈沿滚撞器径向的尺寸
。
[0007]滚套由橡胶
、
塑料聚四氟乙烯等高分子材料制成，滚芯为圆柱形或方柱形结构，滚套的外缘为圆柱面
、
或设有小的凸齿或平面，即滚撞器为圆柱或多棱柱结构，滚芯的磁极沿滚撞器的径向分布
。
[0008]压电振子由基片
、
压电片和垫圈粘接而成，基片的一侧或两侧粘接有压电片和垫圈，垫圈位于垫圈的内部，垫圈与垫圈无接触，压电片表面设有缓冲层，缓冲层的材料为硅胶或橡胶；压电振子通过边缘粘接的方法安装在换能架两端的阶梯腔中，外侧垫圈的外侧面与换能架的端面平齐，换能器的外表面与换能腔的侧壁内侧接触，压电振子靠近拾振器的一侧
。
[0009]激励架上与换能腔和换能器相邻的侧壁上安装有动磁体，激励架单个侧壁上安装一个
、
两个
、
或三个动磁体，多个动磁体沿导柱的轴向配置；动磁体数量不同时，各个动磁体磁极的配置方式
、
动磁体与定磁体的协作方式
、
及初始状态下滚撞器位置与磁极状态均不同；为便于叙述，将含有一个
、
两个及三个动磁体的发电机分别称为单磁发电机
、
双磁发电机和三磁发电机
。
[0010]单磁发电机中，动磁体的磁极轴向配置或径向配置，磁极径向配置的动磁体与磁极径向配置的定磁体协同工作
、
即机壳上需安装定磁体，动磁体与定磁体的磁极配置方向相反，即动磁体与定磁体的同性磁极相对；非工作的初始状态下，滚撞器与其两侧的动磁体和定磁体的几何中心线位于同一水平面内，滚撞器与动磁体间的吸引力大于与定磁体间的吸引力，滚撞器顶靠在靠近动磁体一侧的压电振子上
。
[0011]双磁发电机中，两个动磁体分别称为上磁体和下磁体，上磁体和下磁体的磁极配置方式相同，即均轴向配置或均径向配置；磁极径向配置的动磁体与磁极径向配置的定磁体协调工作，动磁体与定磁体的磁极配置方向相同或相反；非工作的初始状态下，上磁体和下磁体对称配置在滚撞器和定磁体的几何中心线所在平面的上下两侧，滚撞器与定磁体间的吸引力大于与动磁体间的吸引力，滚撞器顶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种车载及减速带用低频与冲击振动发电机，由带换能腔和激励腔的机壳
、
机盖
、
横梁
、
电源板
、
定磁体
、
换能器和拾振器构成，拾振器经横梁安装在激励腔内；机盖装在换能腔端口上并经电源板将换能器压接在换能腔中；拾振器由套在导柱上的上簧
、
激励器和下簧构成，激励器由激励架及其所安装的惯性体及动磁体构成，动磁体与换能腔壁上的定磁体相对；换能器由换能架
、
压电振子
、
线圈和滚撞器构成；其特征在于：滚撞器是由滚套与其内部的滚芯构成的柱体，滚芯为永磁体，滚撞...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚君武，余奕勇，徐婉秀，陈松，陈贤卿，吴鸣，曾平，程光明，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：