[发明专利]基于车轮旋转运动的磁力拨动式压电-电磁复合发电机

说明书

本发明公开了基于车轮旋转运动的磁力拨动式压电‑电磁复合发电机，以解决现有的胎压传感器供能装置使用寿命短、俘能频率带宽窄、输出功率小等问题。本发明包括驱动组件、发电组件、电磁发电组件和外壳四部分。驱动组件固定在外壳内，发电组件通过螺纹连接固定在外壳上，电磁发电组件粘接在外壳内。本发明利用了磁铁间的非线性力产生了非线性刚度效应，能够拓宽压电元件的能量俘获频率带宽，由于本发明中利用了磁铁间作用力的非接触特性，能够降低装置的磨损程度、增长装置的使用寿命，本发明通过将电磁感应现象与正压电效应复合的原理增大了装置的输出功率，在振动能量俘获技术领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及基于车轮旋转运动的磁力拨动式压电-电磁复合发电机，属于振动能量俘获技术领域。

背景技术

随着公路的发展和汽车性能的不断提高，汽车的行驶速度越来越快，特别是汽车拥有量的迅速增加，交通越来越拥挤，事故更为频繁，汽车的安全性就变得尤为重要。汽车轮胎压力异常，极容易导致意外事故的发生。在恶性交通事故中，由爆胎引起的车祸所占比例非常高，而胎压不足是引起爆胎的重要原因之一，由此说明了胎压监测系统的重要性。当前为胎压传感器供能方式主要为化学电池供电，化学电池供电方式存在电池使用寿命有限、需定期更换以及环境污染等不足。

利用压电材料的正压电效应俘获环境微能源转化为电能的环境能源收集技术，由于具有能量转换效率高、清洁无污染、可有效解决电池供电带来的需定期更换、污染环境等问题的优势，成为微能源转化与供给技术的研究热点。但是传统的基于压电发电的汽车振动能量收集装置普遍存在使用寿命短、俘能频率带宽窄、输出功率小等问题，限制了压电发电机在汽车领域的发展与应用。因此，需要研究一种用于胎压监测系统传感器供能的新型能源供给技术来解决目前存在的问题。

发明内容

为解决现有的胎压传感器供能装置使用寿命短、俘能频率带宽窄、输出功率小等问题，本发明公开基于车轮旋转运动的磁力拨动式压电-电磁复合发电机。

本发明所采用的技术方案是：

所述基于车轮旋转运动的磁力拨动式压电-电磁复合发电机由驱动组件、发电组件、电磁发电组件和外壳组成。驱动组件固定在外壳内，发电组件通过螺纹连接固定在外壳上，电磁发电组件粘接在外壳内。

所述驱动组件由凸轮、主旋转轴、副旋转轴、旋转梁、固定套、轴承和紧固螺钉I组成，其中凸轮固定在主旋转轴的两侧端部位置，副旋转轴对称布置在主旋转轴两侧，通过螺纹连接固定，旋转梁与主旋转轴的凹槽二配合连接，固定套与旋转梁配合，通过紧固螺钉I进行固定，轴承对称布置在驱动组件两侧，与副旋转轴配合连接。

所述凸轮设有圆形通孔，圆形通孔的圆心与凸轮的圆心不重合，其与主旋转轴上的凸轴配合连接，所述凸轮在圆形通孔内侧设置有凹槽一，其与主旋转轴两侧端部的凸起进行配合固定，凸轮外轮廓与发电组件的滑动杆的上端面贴合，用于控制其轴向运动，进而调控磁力变化；所述主旋转轴用于带动凸轮做旋转运动，其两侧设置有凸轴，用以和圆形通孔配合连接，在凸轴端部设置有螺纹孔I，其与副旋转轴上的外螺纹螺纹连接，所述凸轴上设置有凸起，其与凸轮的凹槽一配合固定，所述主旋转轴中间位置设有凹槽二，其与旋转梁配合固定；所述副旋转轴一侧端部设有外螺纹，其与主旋转轴上的螺纹孔I进行螺纹连接，所述副旋转轴外轮廓上设有轴肩，其与轴承配合连接，用于限定轴承的轴向运动；所述旋转梁包括通孔一和方形磁铁，所述通孔一均匀布置在旋转梁的固定端，其与固定套上的通孔二配合，通过紧固螺钉I进行固定，所述方形磁铁粘接在旋转梁自由端的两侧，在旋转梁运动时，改变线圈内磁通量的大小从而实现电能的转化；所述固定套设置有安装孔，其与主旋转轴配合，所述固定套设有通孔二，通孔二分布在固定套的一侧端面上，固定套的另一侧端面设置有螺纹孔II，通孔二、螺纹孔II与旋转梁的通孔一通过紧固螺钉I固定在主旋转轴上；所述轴承与副旋转轴上的轴肩配合连接，限定驱动组件的轴向位移。