[发明专利]一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器

说明书

本发明公开了一种基于单稳态‑多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，以解决当前已有压电俘能器在低频高压气体激励时存在的俘能频带窄、能量收集效率低等技术问题。本发明包括气管连通装置、发电装置组件和旋转驱动组件三部分。其中气管连通装置与发电装置组件通过紧定螺钉进行螺纹连接，旋转驱动组件通过滚珠轴承固定在发电装置组件上。本发明利用旋转驱动组件提高了压电元件在低频高压气体激励下的振动频率，利用旋转驱动组件和发电装置组件之间的非线性磁力产生单稳态和多模态宽频结构，拓宽了俘能频率带宽，显著提高了压电发电装置的能量收集效率和功率，在低功耗电子设备供能技术领域有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，属于低功耗电子设备供能技术领域。

背景技术

在工业生产过程中，常利用气动技术来实现自动化生产与工业控制。气动技术与其他的传动和控制方式相比，其装置价格相对低廉、安装维护简单，使用安全、无污染、高速高效。而且气动控制具有防火、防爆、防潮等功能。因此，气动技术应用广泛在加工、制造等领域中。在气动系统管道内，存在着巨大的能量，尚未有效利用。而气动系统管道内布置有众多传感器，用于监测管道流体的流量、压力等数据。目前传感器较多使用化学电池供电或是外接线路直接供电的方式，化学电池寿命有限，需要定期更换，导致成本增加和环境污染，而直接供电需要布置线路，存在维修相对不便等问题。

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，具有能量转换效率高、清洁无污染及使用寿命长等优势，成为微能源转化与供给技术的研究热点。气动系统中的压缩气体也具有安全清洁可再生等优势。因此，合理利用气动系统中的气体能量，结合压电材料的正压电效应将气体能量转化为电能为气动系统传感器供能，可有效解决外接电路供电带来的布线复杂及电池供电带来的需定期更换、污染环境等问题，对提高工业制造装备技术的智能化水平具有促进作用。目前已经有压电俘能装置应用气动系统管道环境为传感器供能，但其发电供能装置存在能量收集率低，能量收集带宽窄，输出功率小等问题。因此，需研究一种用于气动系统中传感器的新型能源供给技术以解决目前所存在的问题。

发明内容

为解决当前已有压电俘能器在低频高压气体激励时存在的俘能频带窄、能量收集效率低、功率小等技术问题，本发明公开了一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器，为低功耗电子设备提供一种俘能频带宽、能量收集效率高、输出功率大的供能装置。

本发明采用的技术方案是：

所述一种基于单稳态-多模态的旋转式磁力拨动压电俘能器由气管连通装置、发电装置组件和旋转驱动组件组成，所述气管连通装置与发电装置组件通过紧定螺钉Ⅰ进行螺纹连接，所述旋转驱动组件通过滚珠轴承固定在发电装置组件上。

所述气管连通装置设置有沉头孔、紧定螺钉Ⅰ和缺口管壁，所述沉头孔对称分布于气管连通装置上的缺口管壁两侧，其用于与底座上的螺纹孔Ⅱ通过紧定螺钉Ⅰ连接，实现气管连通装置与发电装置组件的固定，所述缺口管壁对称分布于气管连通装置左右两侧。