專利名稱：共振頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及基于振動(dòng)的能量收集器(power harvester)。更具體的說(shuō)，本發(fā)明 涉及可用于工業(yè)過(guò)程控制和監(jiān)控系統(tǒng)中的頻率可調(diào)的振動(dòng)能量收集器。
背景技術(shù)：
過(guò)程變送器或現(xiàn)場(chǎng)裝置用于監(jiān)控過(guò)程參數(shù)，諸如用于監(jiān)控工業(yè)過(guò)程中的過(guò)程液體 的壓力、溫度、流速和水平。舉例來(lái)說(shuō)，通常在制造和工業(yè)設(shè)施中多個(gè)位置處采用過(guò)程變送 器，以監(jiān)控多個(gè)過(guò)程參數(shù)。另外，過(guò)程變送器用于諸如跨國(guó)管線的隔離的現(xiàn)場(chǎng)位置。過(guò)程變 送器通常集成在控制系統(tǒng)內(nèi)，這樣過(guò)程參數(shù)或過(guò)程流體可例如使用過(guò)程控制回路操縱。過(guò)程變送器包括響應(yīng)于過(guò)程參數(shù)的物理變化而產(chǎn)生電輸出的傳感器。舉例來(lái)說(shuō)， 電容壓力換能器或壓阻壓力換能器產(chǎn)生電輸出以作為過(guò)程流體壓力的參數(shù)。每個(gè)過(guò)程變送 器也包括變送器電子裝置，其用于接收并處理傳感元件的電輸出，以使得可在本地或遠(yuǎn)程 控制變送器和過(guò)程參數(shù)。本地監(jiān)控的變送器包括諸如IXD屏幕的顯示器，所述顯示器示出 了過(guò)程變送器位置處的電輸出。遠(yuǎn)程監(jiān)控的變送器包括將電輸出經(jīng)過(guò)控制回路或網(wǎng)絡(luò)傳輸 到中央監(jiān)控位置(諸如控制室)的電子裝置。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)正快速成為優(yōu)選的用于遠(yuǎn)程監(jiān)控變送器的系統(tǒng)。然而，每個(gè)變 送器必須由長(zhǎng)壽命電池供電，這是因?yàn)闊o(wú)法從控制回路獲得電力，且諸如120V交流設(shè)施的 電力輸出端通常不位于危險(xiǎn)區(qū)域附近或不被允許進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，而變送器為避免引發(fā)過(guò)高 的安裝費(fèi)用就安置在上述危險(xiǎn)區(qū)域中。在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)變送器必須能夠向它自身 以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的其他裝置發(fā)送(route)消息。消息從節(jié)點(diǎn)跳躍到節(jié)點(diǎn)而穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)的概念 是有利的，因?yàn)榭墒褂玫凸β蔙F無(wú)線電，而且網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可跨過(guò)較大物理區(qū)域。因而，無(wú)線網(wǎng) 狀網(wǎng)絡(luò)的電力需求低，且可從低功率的能量提取(scavenge)裝置生成電力。舉例來(lái)說(shuō)，已 使用將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電勢(shì)能的振動(dòng)能量收集器作為這些控制系統(tǒng)的電力生成裝置。然 而，這些能量收集器產(chǎn)生的電力取決于可用的振動(dòng)源，上述可用振動(dòng)源通常導(dǎo)致小且無(wú)規(guī) 律的電源。另外，由于控制系統(tǒng)和變送器的電子裝置變得更為復(fù)雜，這些裝置的電力需求也 增加了。為了增加可用的電源，因而必須堆疊若干能量收集裝置，這有時(shí)會(huì)不當(dāng)?shù)卦黾犹幚?監(jiān)控和控制系統(tǒng)的費(fèi)用。因此，需要一種更有效且更低廉的能量收集裝置，上述能量收集裝 置尤其用于工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)一種共振頻率振動(dòng)能量收集器，其可用于工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中。共振 頻率振動(dòng)能量收集器包括細(xì)長(zhǎng)體、第一振動(dòng)能量收集器裝置和配重。細(xì)長(zhǎng)體包括第一端、第 二端以及延伸穿過(guò)細(xì)長(zhǎng)體的在第一端與第二端間的至少一部分的內(nèi)部通道。細(xì)長(zhǎng)體的第二 端用于與振動(dòng)源相連，以使得第一端懸臂狀外伸(cantilever)。第一振動(dòng)能量收集器裝置 附接在細(xì)長(zhǎng)體的第一端附近。配重連接至內(nèi)部通道以調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)體的共振頻率。


圖1示出了使用本發(fā)明的頻率可調(diào)節(jié)的振動(dòng)能量收集器的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)。圖2示出了圖1中的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器的第一實(shí)施例的透視圖。圖3示出了圖2中的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器的橫截面圖。圖4示出了圖1中的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器的第二實(shí)施例的透視圖。圖5示出了圖4中的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了過(guò)程控制或監(jiān)控系統(tǒng)10，其包括壓力變送器12、控制室14、無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 16、過(guò)程流體管道或管線18和共振頻率可調(diào)節(jié)的振動(dòng)能量收集器20。壓力變送器12包括 用于感測(cè)管線18內(nèi)的過(guò)程流體壓力水平的壓力傳感器22以及變送器電路24，所述變送器 電路24用于將壓力傳感器22生成的電信號(hào)利用天線25經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)16發(fā)送到控制室14， 或者發(fā)送到本地顯示器26，或者既發(fā)送到控制室14又發(fā)送到本地顯示器26。壓力變送器 12通過(guò)諸如法蘭28和歧管30的各種連接裝置與管線18連接，上述連接裝置可實(shí)現(xiàn)變送 器12的液壓系統(tǒng)32與管線18的孔板34任一側(cè)之間的流體連接。同樣，壓力傳感器22能 夠感測(cè)孔板34兩端的過(guò)程流體的壓力差，從而提供對(duì)流動(dòng)的測(cè)量?？刂剖?4從變送器12 接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到變送器12。變送器電路24包括用于調(diào)整傳感器22輸出的組件。 基于從電路24和變送器12接收到的被處理的壓力信號(hào)，控制室14能夠通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)16 或另一控制回路調(diào)節(jié)過(guò)程參數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，控制室14可通過(guò)調(diào)節(jié)合適的閥而調(diào)節(jié)通過(guò)管線 18的過(guò)程流體流動(dòng)。變送器電路24包括諸如收發(fā)器的無(wú)線通信組件，這樣，壓力變送器12 能夠使用可應(yīng)用的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)上工作。利用共振頻率可調(diào)節(jié)的振動(dòng)能量 收集器20，用于經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)16通信并對(duì)電子裝置24供電的電力被輸送到變送器12。能量 收集器20包括細(xì)長(zhǎng)體36、蓋38和電力電纜40，上述電力電纜40將能量收集器20連接到 變送器12內(nèi)的變送器電路24。管線18內(nèi)的過(guò)程流體流動(dòng)，或管線18與諸如電機(jī)或泵等其他振動(dòng)裝置間的連接， 會(huì)導(dǎo)致管線18以及變送器12振動(dòng)。能量收集器20安裝在管線18上，且包括用于將管線 18的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電力的機(jī)械能收集裝置。在其他實(shí)施例中，能量收集器20直接安裝至過(guò)程 變送器12。管線18在控制系統(tǒng)10工作過(guò)程中受到正和負(fù)振動(dòng)力V+和V-(以及其他三維 力)，這在管線18振動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致收集器20在X和Y方向(以及其他方向)上的小的且本 地的位移。收集器20的本地位移在本質(zhì)上是振動(dòng)性的，導(dǎo)致收集器20會(huì)以某一頻率震動(dòng)。 因此，收集器20的機(jī)械能收集裝置會(huì)遭受重復(fù)的小位移，而上述位移被轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。收 集器20也包括用于調(diào)節(jié)它的機(jī)械特征以引發(fā)它到共振的構(gòu)件。在共振中，收集器20傾向 于以引發(fā)能量收集裝置的最大本地位移的頻率振動(dòng)。因此，能量收集裝置更有效地得以捕 獲來(lái)自管線18的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電能。圖2示出了共振頻率可調(diào)節(jié)的振動(dòng)能量收集器20的第一實(shí)施例，其中蓋38被移 除而露出了能量收集器20的組件。能量收集器20包括細(xì)長(zhǎng)體36、能量收集器裝置42和 44、配重46、基座50和電路52。細(xì)長(zhǎng)體36包括第一端54、第二端56、中跨部分58、收集器 開(kāi)口 61和63以及電路開(kāi)口 60和62。細(xì)長(zhǎng)體36的第二端56與基座50相連，基座50包括 將收集器20連接至管線18、變送器12或另一振動(dòng)源的法蘭?；?0優(yōu)選包括用于容納螺紋緊固件或其他一些用于安裝收集器20的構(gòu)件的凹口 64A-64D?；?0可由任何足夠硬 以將來(lái)自振動(dòng)源的振動(dòng)有效傳輸?shù)郊?xì)長(zhǎng)體36的材料制成，諸如金屬、塑料或復(fù)合材料?；?座50通過(guò)螺紋緊固件附接至細(xì)長(zhǎng)體36。細(xì)長(zhǎng)體36包括在第二端56從基座50大致垂直延伸的梁體，這樣第一端54懸臂 狀外伸(cantilever)。在所示的實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)體36包括方形梁體，但是在其他實(shí)施例中， 細(xì)長(zhǎng)體36可以是圓形、矩形或一些其他橫截面形狀。第一端54、第二端56和中跨部分58 包括圓形的內(nèi)部通路65，這樣配重46和其他振動(dòng)改變特征可整合在細(xì)長(zhǎng)體36中。方形細(xì) 長(zhǎng)體36的每個(gè)面優(yōu)選包括兩個(gè)開(kāi)口，例如開(kāi)口 60和61或開(kāi)口 62和63，上述開(kāi)口與細(xì)長(zhǎng) 體36的通路65相交，以容納振動(dòng)收集器裝置或任何相關(guān)電子裝置。開(kāi)口 61和63容納能 量收集器裝置42和44，開(kāi)口 60容納電路52。在每個(gè)開(kāi)口的任一端設(shè)置螺釘孔，以使得能 量收集器裝置或電子裝置可安裝在細(xì)長(zhǎng)體36上。舉例來(lái)說(shuō)，螺釘66插入孔68中，這樣，其 上附有電路52的印刷電路板70可齊平地安裝在細(xì)長(zhǎng)體36上，而電路52位于細(xì)長(zhǎng)體36內(nèi) 部。同樣，收集器裝置42通過(guò)螺釘71安裝在細(xì)長(zhǎng)體36上。收集器裝置42在每端安裝有 多個(gè)螺釘71，以確保收集器裝置42相對(duì)于細(xì)長(zhǎng)體36固定，使得收集器裝置42和第一端54 一起振動(dòng)。能量收集器裝置42懸掛在開(kāi)口 61上，能量收集器裝置44懸掛在開(kāi)口 63上，這樣， 當(dāng)收集器20在安裝到管線18(圖1)或其他一些這種振動(dòng)源上而振動(dòng)時(shí)，上述收集器裝置 能夠自由彎曲進(jìn)和彎曲出細(xì)長(zhǎng)體36。能量收集裝置42和44包括將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝 置。在一個(gè)實(shí)施例中，裝置42和44包括壓電能量收集裝置?？缮藤?gòu)得到適當(dāng)?shù)膲弘娔芰渴?集裝置，諸如從麻省梅德福德(Medford)的麥德科技公司(Mide Technology Corporation) 購(gòu)得。在另一個(gè)實(shí)施例中，裝置42和44包括電磁收集裝置?？缮藤?gòu)得到適當(dāng)?shù)碾姶拍芰?收集裝置，諸如從英格蘭南安普頓的佩爾皮圖姆有限公司(Perpetuum Limited)購(gòu)得。另 外，適當(dāng)?shù)恼駝?dòng)電力能量裝置可從本申請(qǐng)的當(dāng)前受讓人獲得。電路52包括連接電路52與 變送器12(圖1)的電力電纜40以及連接電路52與能量收集裝置42的輸入電纜72。電路 52和印刷電路板70包括用于處理能量收集裝置的輸出的電子器件，例如整流器、電容和直 流或交流轉(zhuǎn)換器。能量收集器裝置42和44安裝在細(xì)長(zhǎng)體36的相鄰面上，這樣，它們可相對(duì)彼此成 90度并置。因此，能量收集器裝置42可構(gòu)造成(例如)沿X方向收集細(xì)長(zhǎng)體36的振動(dòng)能 量，而能量收集器裝置44可構(gòu)造成(例如)沿Y方向收集細(xì)長(zhǎng)體35的振動(dòng)能量。然而，能 量收集裝置42和44可構(gòu)造成沿其他方向(諸如Z方向)或相同方向收集能量。在其他實(shí) 施例中，能量收集裝置42和44都構(gòu)造成沿相同方向收集能量，而使得可增大沿一個(gè)方向上 的能量收集。能量收集裝置42和44的輸出，可于在電路52處轉(zhuǎn)換成交流或直流電之前堆 疊起來(lái)。用于調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)體機(jī)械特征的構(gòu)件，諸如配重46，可以被調(diào)整以引發(fā)細(xì)長(zhǎng)體36沿所 需方向上的共振頻率振動(dòng)，從而增大能量收集器裝置42和44的輸出。因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)體36在基座50處懸臂狀外伸，所以來(lái)自振動(dòng)源的第二端56的運(yùn)動(dòng)會(huì)傳 輸給第一端54。第一端54的運(yùn)動(dòng)或偏轉(zhuǎn)直接與振動(dòng)源振動(dòng)的頻率以及細(xì)長(zhǎng)體36的固有頻 率相關(guān)。第一端54的運(yùn)動(dòng)由細(xì)長(zhǎng)體36的長(zhǎng)度、在振動(dòng)過(guò)程中施加至細(xì)長(zhǎng)體36的合力、細(xì) 長(zhǎng)體36的彈性和細(xì)長(zhǎng)體36的質(zhì)量控制。這些參數(shù)可變更或操縱以改變細(xì)長(zhǎng)體36的固有 頻率，從而引發(fā)細(xì)長(zhǎng)體36的共振頻率振動(dòng)。本發(fā)明的能量收集器20，在圖2至圖5所示的它的多個(gè)實(shí)施例中，包括用于調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)體36的振動(dòng)頻率的特征。圖2示出了具有配重46的 細(xì)長(zhǎng)體36，該配重46在細(xì)長(zhǎng)體36內(nèi)在通路65處附接至第一端54。在內(nèi)部通路65內(nèi)包括 附加內(nèi)部特征以進(jìn)一步調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)體36的振動(dòng)頻率，這在圖3的橫截面中更好地得以說(shuō)明。圖3示出了沿圖2的3-3截面獲得的共振頻率可調(diào)節(jié)的振動(dòng)能量收集器20的橫截 面圖。在此實(shí)施例中，能量收集器20包括振動(dòng)能的能量收集器裝置42、配重46、細(xì)長(zhǎng)體36、 基座50、電路52、緊固件73、調(diào)節(jié)配重74A和74B以及配重75。細(xì)長(zhǎng)體36包括第一端54、 第二端56和中跨部分58。第二端56利用緊固件73與基座50相連?；?0在凹口 64A 和64C處安裝至振動(dòng)源，諸如管線18(圖1)。振動(dòng)源的運(yùn)動(dòng)經(jīng)基座50傳輸?shù)降诙?6、中 跨部分58和第一端54。相應(yīng)地，第一端54在振動(dòng)源的頻率下遭受擺動(dòng)位移。配重46以及 調(diào)節(jié)配重74A和74B被調(diào)節(jié)以調(diào)整細(xì)長(zhǎng)體36的固有頻率以與振動(dòng)源的頻率相匹配，使得細(xì) 長(zhǎng)體36發(fā)生共振。第一端54位于通路65的一端，且包括用于容納配重46的螺紋鉆孔。配重46通 過(guò)(例如)螺紋螺母76固定到第一端54，該螺紋螺母76將配重46鎖定在通路65中。配 重46安置在細(xì)長(zhǎng)體36距基座50和振動(dòng)源最遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端處，以增大第一端54在振動(dòng)過(guò)程中 的位移。如下式(1)可見(jiàn)，一致的、懸臂狀外伸的梁體的偏轉(zhuǎn)d與梁體長(zhǎng)度1和施加至梁體 自由端的力F成正比，其中E是梁體的彈性模量，I是梁體的慣性矩。
權(quán)利要求
一種共振頻率振動(dòng)能量收集器，包括細(xì)長(zhǎng)體，具有第一端；第二端，其用于與振動(dòng)源相連，從而第一端懸臂狀外伸；和內(nèi)部通道，其延伸通過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)體的在所述第一端與所述第二端間的至少一部分；第一振動(dòng)能量收集器裝置，其附接在所述細(xì)長(zhǎng)體的所述第一端附近；和配重，其連接到所述內(nèi)部通道以調(diào)節(jié)所述細(xì)長(zhǎng)體的共振頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述配重利用螺紋 緊固件連接到所述內(nèi)部通道，以使得第一配重位于所述細(xì)長(zhǎng)體外面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述配重包括細(xì)長(zhǎng) 的帶螺紋圓柱體，其用于在所述內(nèi)部通道中的橫向螺紋接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)帶螺紋圓 柱體從所述內(nèi)部通道延伸以增大所述細(xì)長(zhǎng)體的總長(zhǎng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)帶螺紋圓 柱體還包括分度標(biāo)記。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述配重包括第一 螺紋固定螺釘，其用于在所述內(nèi)部通道中的橫向螺紋接合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述螺紋固定螺釘 凹陷在所述內(nèi)部通道中，以調(diào)節(jié)所述細(xì)長(zhǎng)體的中跨質(zhì)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，還包括凹陷在所述內(nèi)部通道中的 第二帶螺紋圓盤(pán)，其中所述第一帶螺紋圓盤(pán)和所述第二帶螺紋圓盤(pán)鄰接以調(diào)節(jié)所述細(xì)長(zhǎng)體 的應(yīng)變。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，還包括第二振動(dòng)能量收集器裝 置，其附接在所述細(xì)長(zhǎng)體的所述第一端附近。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述第一振動(dòng)能量 收集器裝置沿著所述細(xì)長(zhǎng)體對(duì)準(zhǔn)以在第一方向上收集能量，所述第二振動(dòng)能量收集器裝置 沿著所述細(xì)長(zhǎng)體對(duì)準(zhǔn)以在第二方向上收集能量。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述第一振動(dòng)能量 收集器裝置和所述第二振動(dòng)能量收集器裝置對(duì)準(zhǔn)，從而在所述細(xì)長(zhǎng)體的一個(gè)振動(dòng)方向上收 集言旨量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，還包括在所述細(xì)長(zhǎng)體中的開(kāi)口， 所述開(kāi)口在所述第一振動(dòng)能量收集器裝置附近。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述第一振動(dòng)能 量收集器裝置在所述開(kāi)口上方懸臂狀外伸，且包括位于所述第一振動(dòng)能量收集器裝置的自 由端的配重。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，還包括機(jī)械止擋件，以限制所 述懸臂狀外伸的振動(dòng)能量收集器裝置的移動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，從所述第一端到所 述第二端，所述細(xì)長(zhǎng)體的密度改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述第一振動(dòng)能量 收集器裝置包括電磁或壓電發(fā)生器。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，還包括在所述細(xì)長(zhǎng)體中的開(kāi)口， 其用于容納電路同時(shí)允許所述配重橫穿細(xì)長(zhǎng)體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的共振頻率振動(dòng)能量收集器，其特征在于 所述共振頻率振動(dòng)能量收集器還包括位于所述開(kāi)口內(nèi)的收集器電路；和第一電纜，其用于連接所述第一振動(dòng)能量收集器裝置與所述收集器電路；且 所述振動(dòng)源包括具有管道和過(guò)程變送器的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，其中所述過(guò)程變送器包括傳感器，其用于感測(cè)所述管道中的過(guò)程流體的參數(shù)并用于生成作為所述感測(cè)到的參數(shù) 的函數(shù)的傳感器信號(hào)；變送器電子裝置，其與所述傳感器相連，其中所述變送器電子裝置調(diào)節(jié)所述傳感器信 號(hào)以產(chǎn)生表示所述感測(cè)到的參數(shù)的變送器輸出；和電力電纜，其將所述收集器電路連接至所述變送器電子裝置。
19.一種頻率可調(diào)節(jié)的振動(dòng)能量收集器，包括 基座，其連接至振動(dòng)源；梁體，包括第一端，其與所述基座相連； 第二端，其具有開(kāi)口 ；細(xì)長(zhǎng)中空中跨部分，其在所述基座與所述開(kāi)口之間延伸； 第一振動(dòng)能量收集器裝置，與所述第二端相比，其更靠近所述第一端附接；和 第一質(zhì)量塊，其可調(diào)節(jié)地位于所述細(xì)長(zhǎng)中空中跨部分中以調(diào)節(jié)所述梁體的振動(dòng)屬性。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述質(zhì)量塊包 括細(xì)長(zhǎng)的帶螺紋圓柱體，用于在所述中空中跨部分中的橫向螺紋接合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述細(xì)長(zhǎng)的帶 螺紋圓柱體從所述中空中跨部分延伸以增大所述梁體的總長(zhǎng)度。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述質(zhì)量塊包 括第一帶螺紋圓盤(pán)，其用于在所述中空中跨部分中的橫向螺紋接合。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述帶螺紋圓 盤(pán)凹陷在所述中空中跨部分內(nèi)以調(diào)節(jié)所述梁體的中跨質(zhì)量。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，還包括凹陷在所述中空中跨 部分內(nèi)的第二帶螺紋圓盤(pán)，其中所述第一帶螺紋圓盤(pán)與所述第二帶螺紋圓盤(pán)鄰接以調(diào)節(jié)所 述梁體的應(yīng)變。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，還包括，與所述梁體的第二 端相比，更靠近所述第一端附接的第二振動(dòng)能量收集器裝置，其中所述第一振動(dòng)能量收集 器裝置沿所述梁體對(duì)準(zhǔn)以在第一方向上收集能量，所述第二振動(dòng)能量收集器裝置沿所述梁 體對(duì)準(zhǔn)以在第二方向上收集能量。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述第一振動(dòng)能量收集器裝置沿所述中空中跨部分在開(kāi)口上方懸臂狀外伸，且包括位于所述第一振動(dòng)能 量收集器裝置的自由端的配重。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，從所述第一端 到所述第二端，所述梁體的密度改變。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的頻率可調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集器，其特征在于，所述第一振動(dòng) 能量收集器裝置包括電磁或壓電發(fā)生器。
29.一種用于調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集裝置的頻率的方法，所述方法包括 在梁體第一端附近安裝振動(dòng)能量收集器裝置；將所述梁體第二端安裝至振動(dòng)源，從而所述振動(dòng)能量收集器從所述振動(dòng)源懸臂狀外伸；沿所述梁體長(zhǎng)度調(diào)節(jié)第一質(zhì)量塊的位置，直至所述梁體共振。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集裝置的頻率的方法，其特征在于， 所述沿所述梁體長(zhǎng)度調(diào)節(jié)第一質(zhì)量塊的位置的步驟包括延伸所述第一質(zhì)量塊越過(guò)所述梁 體的所述第一端。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的用于調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集裝置的頻率的方法，其特征在于， 所述沿所述梁體長(zhǎng)度調(diào)節(jié)所述第一質(zhì)量塊的所述位置的步驟包括使所述第一質(zhì)量塊凹陷 在所述梁體內(nèi)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的用于調(diào)節(jié)振動(dòng)能量收集裝置的頻率的方法，還包括步驟 調(diào)節(jié)第二質(zhì)量塊在所述梁體內(nèi)的位置以使得它與所述第一質(zhì)量塊鄰接而導(dǎo)致所述梁體應(yīng) 變改變的步驟。
全文摘要
本申請(qǐng)公開(kāi)一種共振頻率振動(dòng)能量收集器(20)包括細(xì)長(zhǎng)體(36)、第一振動(dòng)能量收集器裝置(42)和配重(46)。細(xì)長(zhǎng)體(36)包括第一端(54)、第二端(56)以及延伸穿過(guò)細(xì)長(zhǎng)體(36)的第一端(54)與第二端(56)間的至少一部分的內(nèi)部通道(65)。細(xì)長(zhǎng)體的第二端(56)用于與振動(dòng)源(18)相連，以使得第一端(54)懸臂狀外伸。第一振動(dòng)能量收集器裝置(42)附接在細(xì)長(zhǎng)體的第一端(54)附近，且配重(46)被連接到內(nèi)部通道(65)以調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)體(36)的共振頻率。
文檔編號(hào)H01L41/053GK101939861SQ200980104439
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月6日
發(fā)明者盧良駒, 羅伯特·海德克 申請(qǐng)人:羅斯蒙德公司