[发明专利]一种机械式振动能量采集模块

说明书

本发明公开了一种机械式振动能量采集模块，齿条或者驱动齿轮直接受到振动产生的压力推力以及振动物体的弹性力，使驱动齿轮在齿条上转动并发生上下的相对位移，驱动齿轮从而驱动主轴转动输入机械能，由单向轴承控制两个驱动齿轮在转动过程中只能在一个方向上给主轴传递力矩，使得主轴在复杂振动的往复运动过程中保持一个方向转动，并通过变速箱加速后驱动发电机，发电机高速运转输出电能。本发明依靠振动的驱动力工作，摆脱了振动加速度以及频率限制，能在低频振动下实现高功率输出，且特殊的机械结构提升了机械能的传输效率，可用于大功率的监测等系统使用，适用范围广。

技术领域

本发明属于能量采集设备技术领域，具体涉及一种机械式振动能量采集模块。

背景技术

传统的振动能量采集模块(如压电陶瓷和振动线圈)是由振动所产生的加速度驱动从而实现能量转化的，其振动部分的质量(惯性)决定了输入机械能的上限，由于其质量较小，最大输出功率仅为数十毫瓦。在低频振动下，例如铁轨振动等，由于加速度较小，这一类现有振动能量采集模块的输出功率往往会降低至1mw以下，无法将其将其输出能量提供于监测及其它系统使用。还有其它振动能量采集模块，如采用压电换能器的压电式振动能量采集，将很小的振动或应变差转换为电能，但这类压电式振动能量采集器件的输出功率仅为数毫瓦，只能驱动低功率的器件，无法用于大功率的监测等系统使用。

发明内容

本发明的目的在于：解决目前振动能量采集模块针对低频振动的能量采集的输出功率过低，只能驱动低功率的器件，无法用于大功率的监测等系统使用，适用范围小的问题，提出了一种机械式振动能量采集模块。

本发明采用的技术方案如下：

一种机械式振动能量采集模块，包括：同轴安装在主轴上的第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，且第一驱动齿轮和第二驱动齿轮与主轴之间设置有单向轴承，第一驱动齿轮和第二驱动齿轮的一侧的分别契合设置有第一齿条和第二齿条，第一齿条和第二齿条方向相对设置，第一驱动齿轮和第二驱动齿轮由振动驱动其分别在第一齿条和第二齿条上转动并发生上下的相对位移，主轴由单向轴承、第一驱动齿轮和第二驱动齿轮共同驱动并保持单向转动，主轴上还安装有用于对主轴转动加速的变速箱，变速箱的输出轴连接发电机，发电机由变速箱的输出轴转动驱动发电。

进一步，所述发电机上还设置有用于使发电机连续驱动的飞轮。

进一步，所述发电机采用内置飞轮的发电机。

进一步，所述变速箱采用机械加速装置。

进一步，所述变速箱采用加速行星齿轮箱。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，齿条或者驱动齿轮直接受到振动产生的压力推力以及振动物体的弹性力，使驱动齿轮在齿条上转动并发生上下的相对位移，驱动齿轮从而驱动主轴转动输入机械能，由单向轴承控制两个驱动齿轮在转动过程中只能在一个方向上给主轴传递力矩，使得主轴在复杂振动的往复运动过程中保持一个方向转动，并通过变速箱加速后驱动发电机，发电机高速运转输出电能，本发明采用由低频振动产生的较大压力推力以及振动物体的较大弹性力来驱动，可使机械式振动能量采集模块获得高功率的机械能输入，依靠振动的驱动力工作，摆脱了振动加速度以及频率限制，能在低频振动下实现高功率输出，且特殊的机械结构提升了机械能的传输效率，电机能在振动的复杂运动驱动下输出高达数十瓦的稳定电能，约为传统能量采集模块的一千倍，可用于大功率的监测等系统使用，适用范围广。且机械式结构，易于定制，可以适应于各种路段全覆盖，能够适应各类恶劣环境，具备较长适应寿命且量产成本低，易于量产和广泛应用。

2、本发明中，发电机上还设置有用于使发电机连续驱动的飞轮或者直接采用内置飞轮的发电机，在一些振动能量并不连续的情况下，可以通过飞轮让发电机连续驱动，以便于发电机更加平稳的运行输出更加稳定的电能，提升能量转化效率。