[发明专利]一种压电式矿井提升机旋转过程连续发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电式矿井提升机旋转过程连续发电装置，属于能源和电子技术领域。尤其适用于将振动能量等机械能转化为电能，为旋转监测系统提供电源。

背景技术

目前，旋转设备的结构日益复杂，功能也丰富多样，其安全运行的要求越来越高，因而对旋转设备关键旋转部件进行实时的健康监测受到了广泛的关注和研究。对旋转部件进行监测系统构建时，传统的有线数据传输形式表现出很大的局限性，因而，无线传输技术得到了广泛的应用。但是，基于无线传输的监测系统存在能源连续供给不足的问题。

现有技术中用于解决无线监测系统供电的方法大体可以归结为三种：第一种也是最简单的一种，就是在旋转机构上使用的监测系统中附加一次性电池或者可充电电池。此方法虽然简单，但是需要配置和定期更换电池。第二种是通过电刷外接有线电源，通常实现方式为：旋转体上工作的监测系统设置相应的金属片，外部设置与其配对的电刷，电刷连接外部电源。旋转过程中，电刷始终与金属片接触，实现供电。但是，旋转机械通常工作在相对恶劣和复杂的环境中，电刷会受到油污、灰尘的污染而使系统的供电不稳定。同时，电刷与金属片滑动摩擦，存在磨损情况，需要定期更换。第三种是通过射频磁感应无线供电，外部电源通过线圈将频率信号通过电磁辐射的发射到接收端线圈，再通过频率电流转换实现为在旋转机构上工作的监测系统提供电源。这种供电方式存在一定的电磁辐射，严重时影响监测系统无线信号的有效传输。

申请号为：201210451575.6，公开了一种在旋转机械上为测量传感器供电的自供电装置，所涉及的供电装置不属于上述三种传统的供电方式，其本质是一种通过旋转线圈切割磁力线产生电流的“电动机发电”模式，但是这种自供电方式需要增加一个外部支架支撑固定电磁铁，破环原有的设备基础。申请号为：201310216345.6公开了一种基于压电悬臂梁互激的悬垂式旋转发电机，和专利号为ZL201110274652.0公开的一种对称矿井提升机用旋转压电发电装置，是通过磁力的变化使压电片变形从而实现旋转发电的目的。三个专利公开的文献，其原理是将机械能转化为电磁能，最终通过压电片转化为电能。由于磁场的存在，监测系统通过无线发射传输数据时会受到一定的影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种压电式矿井提升机旋转过程连续发电装置，通过将旋转的机械能转化为电能，从而为安装在旋转上的监测系统提供自发电电源。

技术方案：本发明的压电式矿井提升机旋转过程连续发电装置，包括对称扣合并固定在转轴上的上下基座，上下基座上依次对称间隔设有能量采集模块、整流模块和储能模块，能量采集模块、整流模块和储能模块外部罩扣有固定在基座上的保护罩，所述的能量采集模块包括呈箱体状的压电衬套，压电衬套的内设有质量棒，质量棒周围对称设有与质量棒圆柱面相贴合的四个压电片，四个压电片对称贴合安装在压电衬套中空内圆表面上开设的方形凹槽壁内。

所述的压电片分别包括绝缘填充层、间隔设在绝缘填充层内的多层压电陶瓷和连接多层压电陶瓷的接线端子；所述的上下基座通过螺栓固定在转轴上；所述的绝缘填充层为弹性的绝缘材料。

有益效果：本发明结合压电原理实现将旋转过程中的重力势能，利用压电效应将旋转的机械能转化为电能，可以在不破坏旋转和地基的情况下实现自发电，同时，也不存在电磁场对监测系统无线传输的干扰。由于所设置的能量采集模块、整流模块和储能模块对称安装，不会破坏原有旋转的平衡。上下两能量采集模块上都包含有四个压电片，充分利用了旋转过程中的机械能，提高了发电量，实现了转轴整周旋转过程中的不间断。利用能量采集模块将提升机转轴旋转过程中的重力势能、振动能量等机械能连续不断地转化为电能后经整流模块和储能模块进行存储，实现为旋转监测系统提供电源，无电磁场对无线传输的干扰，不需要安装支撑支架，使用方便，维护成本低，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明装置的侧面剖视图；

图2是本发明装置的端部剖视图；

图3是本发明装置的压电片断面串联结构示意图；

图4是本发明装置的压电片断面并联结构示意图。

图中：1-能量采集模块，2-整流模块，3-储能模块，4-上下基座，5-保护罩，6-转轴，7-质量棒，8a、8b、8c、8d-压电片，9-压电衬套，10-压电陶瓷，11-接线端子，12-绝缘填充层，13-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：