一种用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置

本发明涉及能量收集技术领域，特别是涉及一种用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置。

背景技术：

随着大数据以及物联网的不断发展，对于无线，自供能传感器的需求在不断的增长。为了长期监测某一种参数的变化，例如桥梁，地质，路面，建筑的振动数据，这些数据难以获取，传感器需要分散埋布在很大的一个范围内，存在安装不方便的问题，例如桥梁，地质，路面，建筑的振动数据，这需要在一个较大的范围内分散部署传感器，通过线缆供能将会非常困难。所以我们需要使用自供能装置。而现有的能量收集装置存在空间利用率低的问题，这使得整个传感器的尺寸扩大，而且多数振动能量收集装置需要独立的安装空间，使得自供能传感器的实用性下降。综上所述，设计一种空间利用率高的，安装方便的能量收集装置具有很强的显示意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，可以有效利用弹簧减震器空间且便于安装。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置，包括上部分外壳、下部分外壳和减震弹簧，上部分外壳的底端可移动的装配于所述下部分外壳内，套设在上部分外壳与下部分外壳外侧的减震弹簧的两端与上部分外壳的端盖和下部分外壳的端盖相抵触；

所述下部分外壳的底部固定有发电线圈，下部分外壳的底部中央设置有推力轴承，旋转轴的一端装配在所述推力轴承处，另一端与一个涡卷弹簧相连，所述旋转轴上安装有位于所述发电线圈上方的永磁铁；涡卷弹簧的外侧连接有弹簧外壳，弹簧外壳上的棘轮结构同固连于下部分外壳的棘齿环相配合组成能单向转动的棘轮；

所述上部分外壳的轴线处设置有传动丝杠，传动丝杠的一端与所述旋转轴相对应，另一端设置有限位器；传动丝杠的一端同弹簧外壳固连，所述传动丝杠上装配有螺母，所述传动丝杠的下端设有限位环，所述限位环的外圈与上部分外壳的底端相固定。

优选地，所述永磁铁为多片扇形永磁体。

优选地，所述旋转轴与涡卷弹簧的内圈相连接；涡卷弹簧的外圈同弹簧外壳相连接。

优选地，所述涡卷弹簧为恒力涡卷弹簧。

优选地，所述旋转轴位于所述下部分壳体的轴线位置。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

本发明的用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置，采用与螺旋弹簧同轴布置的结构，可以有效利用弹簧减震器可空间，便于安装。当减震弹簧受到冲击时，内置的涡卷弹簧可以将能量以机械能的形式暂存，提高了能量的利用效率，并且调整输出的电压特性，同时减小本装置对减震弹簧的弹簧特性的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置的整体结构示意图；

图2为用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置的内部剖视图；

图3为用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置的爆炸示意图；

其中，1减震弹簧；2上部分外壳；3下部分外壳；4限位器；5螺母；6限位环；7传动丝杠；8旋转轴；9棘齿环；10弹簧外壳；11涡卷弹簧；12发电线圈；13永磁体；14推力轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，可以有效利用弹簧减震器空间且便于安装。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，本实施例提供一种用于螺旋式减震弹簧的能量收集装置，本装置的外壳分为上下两部分，下部分外壳3的底部固定有发电线圈12，用于发电。永磁铁13由一根旋转轴8连接，置于发电线圈12的上方，旋转轴8的另一端与一个涡卷弹簧11相连，涡卷弹簧11由一个类似丝杠传动的装置与上部分外壳2相连，并且带有限位装置，涡卷弹簧11以及丝杠传动的螺母5通过棘轮装置同弹簧外壳10相连。

上述的上下部分外壳可以嵌套于减震弹簧1内，下部分外壳3的内径略大于上部分外壳2的外径。上述置于上部分外壳2内部的传动螺母可以在上部分一定范围内活动，从而允许螺母5与上部分的齿形结构同外壳齿形凹槽脱离配合。上部分的齿形结构是与上部分外壳2一体的，当螺母5的齿形结构同上部分外壳2咬合时，两者相连接，可以视为一体；当上部分外壳2上移时，两者脱开，从而允许装置从压缩状态复位。齿形结构拥有单向传动功能，向另一方向转动时会使螺母5与弹簧外壳10咬合，且这个传动方向同上述类棘轮装置的传动方向相反。

本装置轴线处可以做一根贯穿中轴，此中轴不具有任何功能，在实际使用时可以替换为常见于减震弹簧的中心轴结构，以减少本装置对于原有减震装置的稳定性的削弱。

在使用时，将本装置完成组装后，将下部分外壳3与上部分外壳2分别装入减震弹簧1。外壳将跟随减震弹簧1的两端运动。

发电线圈12与下部分外壳3相固连，将一个推力轴承14固定于下部分外壳3上，多片扇形的永磁铁13固连于旋转轴8上。旋转轴8与涡卷弹簧11内圈相连接，涡卷弹簧11的外圈同弹簧外壳10相连接，弹簧外壳10上的棘轮结构同固连于下部分外壳的棘齿环9相配合，组成能单向转动的棘轮，旋转轴8与弹簧外壳10不是配合关系，两者间可以存在相对转动。棘齿9固定在下部分外壳3上，而弹簧外壳10与棘轮9是一体的，所实现的效果是弹簧盒只能相对于外壳沿一个方向转动，这样在上方的螺杆转动时，弹簧盒转动后无法反转，将能量储存。使用效果与上发条相同。可以设想丝杠和弹簧盒为上发条的旋钮，下方连接的发条储存能量，最后的旋转磁铁消耗能量。弹簧外壳10同传动丝杠7固连，传动丝杠7与螺母5组成丝杠螺母传动副，螺母5上端可以与上部分外壳2的相同齿形结构配合，下端有限位环6阻止其与上部外壳脱离。

上述各个零件的具体尺寸需依据减震弹簧1的长度设定。此外，螺母5同传动丝杠7不存在自锁关系，且可以双向传动。

此示例为压缩减震弹簧的使用场合，当减震弹簧1被压缩时，上部分外壳2和螺母5相接触配合，从而带动传动丝杠7旋转，使涡卷弹簧11外圈旋转，同时弹簧内圈带动旋转轴8旋转，永磁铁13转动，从而在发电线圈12产生感应电动势。在返程时上部分外壳2受弹簧推力上移，螺母5同外壳脱离，由限位环6推动同外壳一同返回，最总达到由限位器4设定的位置，此过程中螺母5相对于上部分外壳2转动，而传动丝杠7不转动。由此完成一个工作周期。

永磁铁13的布置方式为传统的n极与s极交替布置，发电线圈12的数量与磁极数量相对应，并且放置于磁铁的上下两侧以最大化利用空间以及永磁铁。根据使用环境可以适当的加入隔磁组件以减少发电时交变磁场对于其他装置的影响。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。