[实用新型]一种旋转式压电俘能器

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源技术领域，特别是涉及到一种旋转式压电俘能器。

背景技术

微电子器件工作需要能量，传统方法是通过携带电池供能。由于电池的使用周期短、质能比高、有时受环境限制而更换困难，这在很大程度上制约了微电子的发展。

因此直接从环境中俘能为微电子网络节点供电成为很好的替代供能方式。压电俘能装置具有：结构简单，能量密度大，易于微型化，高机电转换效率，无电磁干扰，清洁环保，易于制作，环境适应性强等优点，相较于其他方式具有更广的应用前景。

目前己有的关于压电能量收集装置的基本结构的研究主要集中在压电悬臂梁结构和用于路面振动能量收集、能承载较大应力的钱型结构，但这两种结构都不能直接用于旋转机械能的收集。为了俘获旋转机械能，有人在悬臂梁结构的基础上借助其他机械结构提出了用于旋转机械能收集的压电发电装置，将压电悬臂梁阵列按周向安装，通过碰撞或者悬磁激励的方式将旋转机械能转化为悬臂梁阵列的振动能，进而转换成电能。这种旋转式压电发电机本身结构比较复杂，在设计时为了避免悬臂梁振幅超过压电陶瓷的承受范围以致产生脆性断裂，还要考虑安装限位器，这就增加了设计的难度和装置的体积，不利于提高装置的能量密度、拓宽装置的应用范围。所以人们提出了旋转式压电圆盘俘能器如公布号CN106026775A，但需要对系统额外施加激励才能使压电片在旋转的同时发生弯曲变形而产生能量并进行能量回收，这本身就需要消耗能量。

实用新型内容

本实用新型目的在于弥补现有压电俘能结构不能直接将旋转机械能转换为电能的不足，提出了一种更为简单直接的旋转式压电俘能器。

本实用新型采用如下的技术方案：一种旋转式压电俘能器，其特征是：包括导杆、质量块、主动齿轮、执行机构及机架，所述导杆下端与固定基板通过轴承固定连接，导杆上端与质量块法兰连接；所述主动齿轮套设在导杆上并通过定位销钉与导杆固定连接，主动齿轮随导杆一起转动；所述执行机构包括被动齿轮、活塞轴及压电俘能器，所述被动齿轮套设在活塞轴上，并通过螺钉固定在活塞轴上，被动齿轮与主动齿轮相互啮合构成伞齿轮副；所述活塞轴为阶梯轴，活塞轴上设置有螺纹，活塞轴的两端通过轴承与机架连接；所述压电俘能器装配在活塞轴上，压电俘能器底部固定在机架上，压电俘能器与活塞轴连接处设置有密封圈，压电俘能器包括主壳体、壳罩一、活塞一、调节弹簧一、壳罩二、活塞二、调节弹簧二、第一压电圆形复合板、第二压电圆形复合板、蝶形弹簧、拉簧、隔套、第一配重块及第二配重块，所述壳罩一和壳罩二通过螺钉与主壳体连接，并在连接处压接密封圈，沿着活塞轴轴向壳罩一和壳罩二分别位于主壳体两侧；所述活塞一位于壳罩一内部，其将壳罩一分为两个腔室，活塞一套设在活塞轴上并通过花键与活塞轴连接，活塞一沿活塞轴的轴向进行移动；所述活塞二位于壳罩二内部，其将壳罩二分为两个腔室，活塞二套设在活塞轴上并通过花键与活塞轴连接，活塞二沿活塞轴的轴向进行移动；所述调节弹簧一位于活塞一和主壳体之间，并套在活塞轴上；所述调节弹簧二位于主壳体和活塞二之间，并套在活塞轴上，第一压电圆形复合板和第二压电圆形复合板置于主壳体内部，第一压电圆形复合板和第二压电圆形复合板通过螺母固定在活塞轴上，第一压电圆形复合板和第二压电圆形复合板结构一致，由压电陶瓷板和金属基板通过导电胶粘合而成；所述蝶形弹簧一端抵靠在活塞轴的台阶上，另一端抵靠在第一压电圆形复合板上；所述隔套设置在第一压电圆形复合板和第二压电圆形复合板之间及第二压电圆形复合板与活塞轴的台阶之间，并套设在活塞轴上；所述第一配重块固定在第一压电圆形复合板端部；所述第二配重块固定在第二压电圆形复合板的端部；所述拉簧一端与第一配重块固定连接，另一端与第二配重块固定连接，拉簧数量为四个，四个拉簧在同一圆周上均布。

优选的，所述执行机构的数量为两个，且两个执行机构以导杆为对称轴呈对称布置。

进一步，所述机架螺钉固定在固定基板上。

进一步，旋转式压电俘能器还包括蓄能器，所述蓄能器通过管道与壳罩一及壳罩二内部连通，并在管道上安装有阀门。

进一步，旋转式压电俘能器还包括储能和供能单元，储能和供能单元通过导线与压电俘能器连接。

通过上述设计本实用新型能带来以下有益效果：本实用新型提供的旋转式压电俘能器弥补了现有压电俘能结构不能直接将旋转机械能转换为电能的不足，结构简单，设计安装方便，便于实现有限体积的较大能量的输出，提高能量密度，且装置的激励容易实现，特别适合应用于旋转机械能的能量收集。

附图说明