[发明专利]一种涡街激励下的升频压电-电磁复合发电装置

说明书

本发明公开了一种涡街激励下的升频压电‑电磁复合发电装置，为解决当前线性气动压电发电机的俘能频带窄，仅能在共振频率下高效俘获能量且能量密度低的局限。本发明包括矩形容气腔、涡街激励装置、限位轴和矩形线圈，涡街激励装置和限位轴安装在矩形容器腔内，矩形线圈粘接在矩形容器腔内的后端。涡街激励装置在低频高压气体激励下进行高频振动，其末端的磁铁切割矩形线圈实现电磁发电；同时涡街激励装置在运动过程中与限位轴发生碰撞，使得其悬臂梁产生形变，实现压电发电。本发明利用圆柱扰流效应提高了压电元件和磁铁的振动频率，将压电发电与电磁发电相结合，拓宽了发电装置的俘能带宽，提高了能量密度，在气动技术领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种涡街激励下的升频压电-电磁复合发电装置，属于气动技术领域。

背景技术

随着智能制造装备智能化水平要求的不断提高，无线传感技术与气动技术进行了深入融合，将大量无线传感器应用于气动系统，以完成气动系统的自检测与自感知是实现气动系统智能化的重要手段。为气动系统中大量无线传感器持续可靠的供能是保证其正常工作的前提，气动系统中无线传感器的供能方式主要以蓄电池直接供电为主，蓄电池存在使用寿命有限、更换频繁以及污染环境等问题。如何解决采用电源集中供电与化学电池供电方式存在的电磁干扰严重、系统布线复杂、不易维护以及使用寿命短、污染环境等诸多问题，成为制约气动系统智能化发展的关键性技术。

将微能源进行电能转化并存储于蓄电池当中可有效延长蓄电池的使用寿命。在众多的俘能原理中，压电及电磁转换机理由于其较高的机电耦合系数及不需要外接电压源等特点，受到了越来越广泛的关注。同时为了满足气动系统节能、环保、绿色、可持续发展的行业发展需求，气动系统中许多无线传感器功耗已经降低至毫瓦甚至微瓦级水平。因此，利用压电材料对气动系统自身能量进行电能转化，并通过整流电路将电能存储于蓄电池，有望成为一种延长蓄电池使用寿命的新型蓄能方法。

目前俘能装置的发电能量、能量转换效率及输出功率依然十分有限。当前线性气动压电发电装置的俘能频带窄，仅能在谐振频率下具有高的机电转换效率而且能量密度低，然而其谐振频率较高，而气动系统压力变化的频率较低。电磁发电能转换效率相对较高。但对于应用于振动环境中的微型电磁发电，相比压电发电，其电压输出相对较低，并且随着结构体积的减小电压输出显著下降。当前线性气动压电发电装置不能够充分俘获气动系统的压力能，严重地阻碍了自供能技术在为气动系统无线传感器供能领域的应用。所以，针对目前传统供能方式及已研究出的压电发电装置和电磁发电装置所存在的问题，研究开发一种俘能频带宽且能量密度高的发电装置成为必要。

发明内容

为了解决为解决当前线性气动压电发电机的俘能频带窄，仅能在共振频率下高效俘获能量且能量密度低的问题，本发明公开一种涡街激励下的升频压电-电磁复合发电装置。

本发明所采用的技术方案是：

所述一种涡街激励下的升频压电-电磁复合发电装置包括矩形容气腔、涡街激励组件、限位轴和矩形线圈组成，其中涡街激励组件和限位轴固定在矩形容气腔的上下两端面上，矩形线圈通过环氧树脂对称地粘接在矩形容气腔前后两侧面的末端，用于收集变化的磁场能。

所述矩形容气腔设置有腔体、端盖、端盖固定螺钉，所述端盖固定螺钉用于将端盖固定在腔体,以实现端盖与腔体的紧固连接。