一种压磁复合旋转振动俘能装置

本技术涉及能量收集，具体涉及一种压磁复合旋转振动俘能装置。

背景技术：

1、近些年来，无线传感设备和微型电子设备普及度越来越高，由于其超强的便捷性和智能性引起了大众的好评和和关注。但是无线传感设备和微型电子设备的供电问题是一大难题，对于传统供电方式寿命短、更换难、成本高等局限性，收集振动能量作为一种新型供电方式孕育而生。利用压电材料的压电效应，从环境中俘获能量的称为振动俘能装置，振动俘能装置具有使用寿命长、结构简单、不用频繁更换、污染小、适应性强等优势，因此，在振动环境中采集振动能量并转化成电能，替代传统电池为无线传感设备和微型电子设备供电成为一大研究热点。

2、在实际生活应用中，振动环境具有不稳定等特性，振动源频率和振动方向与振动俘能装置不匹配时，会导致能量收集率特别低，从而限制振动俘能装置的作用。在能量采集过程中，单一的能量振动方向使得采集也较为单一，并且，在能量收集过程中，单一压电式或者电磁感应式才叫效率都会比较低，现有的振动俘能装置大多存在这些不足，所以现在急需一种压磁复合式、适用于多振动状态的振动俘能装置。

技术实现思路

1、针对现有问题不足，本实用新型目的是提供一种压磁复合旋转振动俘能装置，具备振动俘能效果好、两种俘能形式、发电量充足、多种自由度等优势，解决了现有振动俘能装置俘能效率低、俘能方式单一、自由度单一等问题。

2、为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种压磁复合旋转振动俘能装置，包括下壳体、侧壳体、线圈、振动机构、中心轴柱和转子，其特征在于：所述下壳体四周固定连接有侧壳体，所述侧壳体内周固定连接有线圈，所述下壳体正中心固定连接有中心轴柱，所述中心轴柱顶端活动套设有转子，所述转子外圈设置有安装孔，所述转子通过安装孔间隙装配有振动机构；

3、所述振动机构包括磁体、压电梁、压电片、夹板、支撑柱和弹簧圈，所述转子通过安装孔间隙装配有支撑柱，所述支撑柱另一端固定连接有夹板，所述支撑柱套设有弹簧圈，所述夹板夹持有压电梁，所述压电梁上端固定连接有压电片，所述压电梁最外端固定连接有磁体。

4、优选的，所述安装孔和线圈均设置有八组，且均匀分布，所述振动机构设置有八组，且以45°角安装于转子上。

5、优选的，所述支撑柱、弹簧圈和夹板轴线相重合。

6、优选的，所述压电梁采用厚度为0.5mm的黄铜片，所述磁体采用铷铁硼材料，所述压电片型号为pzt-5h，尺寸为长25mm×宽12mm×厚0.2mm，所述下壳体和侧壳体均采用厚度3mm的亚克力薄板。

7、与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

8、1.本实用新型通过中心轴柱与转子的配合，使整个振动俘能装置可以装配在旋转振动激励上，增加了装置对不同振动源的适配性，通过夹板、压电梁、磁体和线圈的配合，利用压电梁振动过程中带动磁体对线圈进行切割磁感线运动，使得装置不但能进行压电俘能，还能进行切割磁感线获取能量，提高了装置能量获取效率，通过多组振动机构均匀安装于转子，能够使得俘能装置的俘能效率和发电量呈线性增加，大大提高了俘能装置的发电量，通过转子、弹簧体和支撑柱的配合，使得俘能装置在旋转振动激励下压电梁可以进行多方向的摆动，增加了压电片的利用效率，使得振动机构具备多自由度状态，增加了压电片的极化现象，提高了俘能装置的能量收集率。

9、2.本实用新型通过设置八组振动机构，解决了单个振动机构俘能效果低的问题，提高了振动能量的收集效率，通过设置磁体，使得压电梁振动幅度加大，并且可以有效切割磁感线，通过设置弹簧圈，拓宽了压点机构的位移方向，更好的切割磁感线，并将移位后的振动机构快速复原，增加了俘能效果和结构稳定性。

技术特征：

1.一种压磁复合旋转振动俘能装置，包括下壳体(1)、侧壳体(2)、线圈(3)、振动机构(10)、中心轴柱(12)和转子(11)，其特征在于：所述下壳体(1)四周固定连接有侧壳体(2)，所述侧壳体(2)内周固定连接有线圈(3)，所述下壳体(1)正中心固定连接有中心轴柱(12)，所述中心轴柱(12)顶端活动套设有转子(11)，所述转子(11)外圈设置有安装孔，所述转子(11)通过安装孔间隙装配有振动机构(10)；

2.根据权利要求1所述的一种压磁复合旋转振动俘能装置，其特征是：所述安装孔和线圈(3)均设置有八组，且均匀分布，所述振动机构(10)设置有八组，且以45°角安装于转子(11)上。

3.根据权利要求1所述的一种压磁复合旋转振动俘能装置，其特征是：所述支撑柱(8)、弹簧圈(9)和夹板(7)轴线相重合。

4.根据权利要求1所述的一种压磁复合旋转振动俘能装置，其特征是：所述压电梁(5)采用厚度为0.5mm的黄铜片，所述磁体(4)采用铷铁硼材料，所述压电片(6)型号为pzt-5h，尺寸为长25mm×宽12mm×厚0.2mm，所述下壳体(1)和侧壳体(2)均采用厚度3mm的亚克力薄板。

技术总结
本技术通过中心轴柱与转子的配合，使整个振动俘能装置可以装配在旋转振动激励上，增加了装置对不同振动源的适配性，通过夹板、压电梁、磁体和线圈的配合，利用压电梁振动过程中带动磁体对线圈进行切割磁感线运动，使得装置不但能进行压电俘能，还能进行切割磁感线获取能量，提高了装置能量获取效率，通过多组振动机构均匀安装于转子，能够使得俘能装置的俘能效率和发电量呈线性增加，大大提高了俘能装置的发电量，通过转子、弹簧体和支撑柱的配合，使得俘能装置在旋转振动激励下压电梁可以进行多方向的摆动，增加了压电片的利用效率，使得振动机构具备多自由度状态，增加了压电片的极化现象，提高了俘能装置的能量收集率。

技术研发人员：徐子梁,张志豪
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：20221214
技术公布日：2024/1/12