[发明专利]基于共振的四路并列式异步转化振动能量采集器

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动能量采集装置，具体涉及一种基于共振的四路并列式异步转化振动能量采集器，可不主动消耗能源，通过系统自身与振动环境发生共振来实现环境振动能量的采集，属于机械振动、能源再利用、振动发电等技术领域。

背景技术

振动无处不在，如车辆抖动，隧道桥梁的振动甚至娱乐器械的来回运动都是振动的表现，振动能是环境中普遍存在的一种能量源形式。目前对环境中振动能量的采集利用多集中在无线电等微电子领域，采集功率小、应用范围较窄，而地铁、桥梁、隧道等大型结构体的振动蕴含着的强大能量却很少被人们利用。现有一些通过悬臂梁与外界环境谐振来获取环境振动能量的发明专利还存在谐振频率过高、采集效率低下的问题，一些利用膜片泵拾取振动能量的发明专利也还存在采集效率低、制造成本高、难以实现空间大范围组网采集等不足。为解决目前振动能量采集的上述问题，本发明提出了一种基于共振原理的新型振动能量采集装置。本装置从原理上实现了振动能量的高效采集且对被采集物体的振动频率要求较低，其输出端可以直接对外做功，也可与普通发电机串联实现振动能量的进一步存储和再利用。此外，多个该种采集器还可与液压系统组合建立多频段、大范围的网络化采集系统，实现振动能量的最大化采集利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于共振的四路并列式异步转化振动能量采集器，该采集器以环境中宏观结构体的振动为动力源(如地铁路基，隧道的振动等)，通过采集器的共振系统与外界振源发生共振，从而获得大幅度的往返运动，再通过换向机构将往返运动转化为连续周转运动，最后通过输出系统将四路并列的异步转动整合为输出端的一路高速转动。该能量采集器是基于两自由度系统的共振原理实现能量采集的，采集效率高、效果明显。振动能量采集器的输出端经四路并列异步输入整合后可以实现连续高速整周转动，故可以直接带负载工作，也可以将输出端与普通发电机相联实现振动能量的转化和存储。此外，多个该种采集器可与液压系统联合组网，形成三维空间内多频段、高效能的振动能量采集网络系统。

该基于共振的四路并列式异步转化振动能量采集器主要由共振系统、换向系统、输出系统三部分组成。

(1)共振系统：共振系统由四组沿圆周均布的共振机构并列组成，四组共振机构结构完全相同，如图6。转动支座A101、A106分别通过螺栓与第一层安装板B120紧固联接。螺纹轴A102依次穿过转动支座A101、A106，并通过弹性垫圈和六角螺母与转动支座A101、A106紧固。螺纹轴A102中部通过深沟球轴承与增力连杆A130配合联接。增力连杆A130通过深沟球轴承与主弹簧振子A126一侧的小轴联接。主弹簧振子A126另一侧的小轴通过深沟球轴承与增力连杆A111配合联接。辅助弹簧振子A131和滑块座A124分别穿过主弹簧振子上下端的细长轴，并通过弹簧A132和A133与主弹簧振子A126联接。滑块座A124通过螺钉与滑块A125紧固。滑块A125通过下端的燕尾槽与导轨A107形成滑动副。导轨A107通过螺钉与第二层安装板B118紧固。增力连杆A111、滑块座A135与滑块轴A117(见图3)通过深沟球轴承配合联接。滑块A118通过螺钉紧固在滑块轴A117(见图3)端面的法兰上。滑块A118通过下端燕尾槽与导轨A119形成滑动副。导轨A119通过螺栓与摆动臂A120紧固。滑块座A135通过螺钉与滑块A134紧固。滑块A134通过下端的燕尾槽与导轨A116形成滑动副。导轨A116通过螺栓与第一层安装板B120紧固。第一层安装板B120通过多个底板支座B119以螺栓联接与第二层安装板B118紧固，构成采集器的整体支架。