一種寬頻帶復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于新能源和發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻帶復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。支撐座固定在轉(zhuǎn)軸上，支撐座一端連接有軸承端蓋；定軸安裝在支撐座和軸承端蓋間；定軸上套有多組扇形件；一對定磁鐵對稱安裝在扇形板和扇頸上，另有一對線圈對稱安裝在扇形板左右兩側(cè)孔中；支撐座內(nèi)壁上固定有多個輪型盤；輪型盤的固定孔兩側(cè)固定有多組壓電振子；動磁鐵安裝在壓電振子的中心部；發(fā)電機(jī)安裝時，保證扇形件上定磁鐵所受附加轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反。特色與優(yōu)勢：發(fā)電機(jī)安裝于軸端，便于設(shè)備的安裝和維護(hù)；實(shí)現(xiàn)壓電和電磁同步激勵發(fā)電，結(jié)構(gòu)緊湊、頻帶寬、適用于勻速/高速環(huán)境；通過磁鐵配置，實(shí)現(xiàn)扇形件上附加轉(zhuǎn)矩平衡，提高發(fā)電穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種寬頻帶復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源和發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻帶復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，用于無固定支撐旋轉(zhuǎn)體的健康監(jiān)測系統(tǒng)供電。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)化學(xué)電池因能量有限、其使用時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無線傳感監(jiān)測系統(tǒng)的壽命等缺點(diǎn)不能滿足使用需求；同時電池含有重金屬，廢舊電池也會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。鑒于化學(xué)電池造成的嚴(yán)重環(huán)境污染和目前無線傳感器節(jié)點(diǎn)等微功率無線系統(tǒng)傳統(tǒng)供電系統(tǒng)存在的種種弊端，越來越多的研究者開始關(guān)注能夠?qū)⒆匀画h(huán)境中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的微型發(fā)電機(jī)，并將其作為一種替代能源為微電子產(chǎn)品供能。
[0003]常見的發(fā)電方式主要有:壓電式、電磁式和靜電式。壓電和電磁發(fā)電裝置均具有結(jié)構(gòu)簡單、容易加工、無需外部電源的特點(diǎn)，而靜電式需要提供外部電源。因此，壓電和電磁微型發(fā)電系統(tǒng)更適合作為微電子產(chǎn)品的電源。然而，由于壓電發(fā)電裝置輸出高電壓、低電流而電磁發(fā)電裝置輸出低電壓、高電流，導(dǎo)致兩種發(fā)電裝置在較寬頻帶工作時難以滿足微電子器件對電壓與電流的供能需求。為有效的改善傳統(tǒng)發(fā)電裝置的發(fā)電性能，一種新型的能量密度大、便于微型化等特點(diǎn)的復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)亟待需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有微型發(fā)電機(jī)單一工作機(jī)制頻帶寬度有限的問題，為旋轉(zhuǎn)體的自供電傳感檢測(如直升機(jī)螺旋槳、高速列車、汽車鉆主軸等的自供電傳感監(jiān)測)提供有效的技術(shù)手段，本實(shí)用新型提出一種寬頻帶復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型采用的實(shí)施方案是:支撐座通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸上，支撐座底壁上對稱鑲嵌有兩對輔助磁鐵，極性配置相同；支撐座一端通過螺釘連接有軸承端蓋，所述軸承端蓋底壁上對稱鑲嵌有兩對輔助磁鐵，極性配置相同；支撐座和軸承端蓋上都安裝有軸承;定軸通過所述的軸承安裝在支撐座和軸承端蓋之間；所述定軸的花鍵上套有多組扇形件，扇形件由扇形板、連接套和扇頸組成，連接套的中部開有鍵槽;一對定磁鐵對稱安裝在扇形板和扇頸的小孔中，兩定磁鐵極性配置相反，另有一對線圈對稱安裝在扇形板左右兩側(cè)孔中；支撐座通過內(nèi)壁上開設(shè)的鍵槽固定有多個輪型盤；輪型盤平面上設(shè)有通孔和固定孔，外圈設(shè)有導(dǎo)向平鍵;所述輪型盤的固定孔兩側(cè)通過螺釘固定有多組壓電振子，所述的壓電振子由圓形金屬基板和壓電陶瓷粘接而成;動磁鐵通過螺釘安裝在所述壓電振子的中心部，同一輪型盤的固定孔兩側(cè)的動磁鐵磁極配置方向相反，固定孔相同側(cè)磁極配置方向相同。
[0005]發(fā)電機(jī)安裝時，需要保證扇形件上定磁鐵所受附加轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反，減少擺動，始終保持扇形板受重力處于下方，各磁鐵配置需滿足:左側(cè)動磁鐵和左側(cè)輔助磁鐵的磁極配置相同，右側(cè)動磁鐵和右側(cè)輔助磁鐵的磁極配置相同，扇形件上的兩定磁鐵磁極配置相反。
[0006]工作過程中，支撐座隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，帶動輪型盤上的壓電振子相對地面轉(zhuǎn)動;扇形件通過定軸與地面保持相對靜止，位于扇形件上的定磁鐵和線圈與地面亦相對靜止;定磁鐵與相鄰的動磁鐵產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，從而激勵壓電振子產(chǎn)生變形，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；同時，線圈在動磁鐵和兩側(cè)輔助磁鐵的共同作用下，內(nèi)部磁通量交替改變產(chǎn)生感應(yīng)電流;因發(fā)電機(jī)固定在轉(zhuǎn)軸的軸端上且隨其轉(zhuǎn)動，便于將所生成的電能直接供給隨轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的傳感監(jiān)測系統(tǒng)。
[0007]本實(shí)用新型優(yōu)勢在于:①發(fā)電機(jī)可安裝于旋轉(zhuǎn)體軸端，便于設(shè)備的安裝和維護(hù)，不用改變旋轉(zhuǎn)體原有的內(nèi)部結(jié)構(gòu);②實(shí)現(xiàn)壓電和電磁同步激勵發(fā)電，結(jié)構(gòu)簡單/緊湊、頻帶寬、可靠性高、無沖擊/噪音、且適合于勻速/高速工作環(huán)境下的監(jiān)測系統(tǒng);③通過磁鐵配置，實(shí)現(xiàn)扇形件所受附加轉(zhuǎn)矩平衡，避免過大擺動，提高發(fā)電穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型一個較佳實(shí)施例中發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理簡圖；
[0009]圖2是圖1的A-A剖面圖；
[0010]圖3是圖1的I部的放大視圖；
[0011]圖4是本實(shí)用新型一個較佳實(shí)施例中輪型盤的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5是圖4的B-B剖面圖；
[0013]圖6是本實(shí)用新型一個較佳實(shí)施例中扇形件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖7是圖6的C-C剖面圖；
【具體實(shí)施方式】
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[0015]本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】:支撐座I通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸S上，支撐座I底壁上對稱鑲嵌有兩對輔助磁鐵3，極性配置相同；支撐座I 一端通過螺釘連接有軸承端蓋2，所述軸承端蓋2底壁上對稱鑲嵌有兩對輔助磁鐵3’，極性配置相同；支撐座I和軸承端蓋2上都安裝有軸承4;定軸5通過所述的軸承4安裝在支撐座I和軸承端蓋2之間；所述定軸5的花鍵上套有多組扇形件6，扇形件6由扇形板601、連接套602和扇頸603組成，連接套602的中部開有鍵槽;一對定磁鐵7和7’對稱安裝在扇形板601和扇頸603的小孔中，兩定磁鐵7和7’極性配置相反，另有一對線圈8對稱安裝在扇形板601左右兩側(cè)孔中；支撐座I通過內(nèi)壁上開設(shè)的鍵槽固定有多個輪型盤9 ；輪型盤9平面上設(shè)有通孔901和固定孔902，外圈設(shè)有導(dǎo)向平鍵903 ；所述輪型盤9的固定孔902兩側(cè)通過螺釘固定有多組壓電振子10，所述的壓電振子10由圓形金屬基板m和壓電陶瓷P粘接而成;動磁鐵11和11’通過螺釘安裝在所述壓電振子10的中心部，同一輪型盤9的固定孔902兩側(cè)的動磁鐵11和11’磁極配置方向相反，固定孔902相同側(cè)磁極配置方向相同。
[0016]發(fā)電機(jī)安裝時，需要保證扇形件6上定磁鐵7和7’所受附加轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反，減少擺動，始終保持扇形板601受重力處于下方，各磁鐵配置需滿足:左側(cè)動磁鐵11和左側(cè)輔助磁鐵3的磁極配置相同，右側(cè)動磁鐵11’和右側(cè)輔助磁鐵3 ’的磁極配置相同，扇形件6上的兩定磁鐵7和7 ’磁極配置相反。
[0017]工作過程中，支撐座I隨轉(zhuǎn)軸S旋轉(zhuǎn)，帶動輪型盤9上的壓電振子10相對地面轉(zhuǎn)動；扇形件6通過定軸5與地面保持相對靜止，位于扇形件6上的定磁鐵7及7’和線圈8與地面亦相對靜止;定磁鐵7及7’與相鄰的動磁鐵11及11’產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，從而激勵壓電振子10產(chǎn)生變形，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能；同時，線圈8在動磁鐵11及11’和兩側(cè)輔助磁鐵3及3’的共同作用下，內(nèi)部磁通量交替改變產(chǎn)生感應(yīng)電流；因發(fā)電機(jī)固定在轉(zhuǎn)軸S的軸端上且隨其轉(zhuǎn)動，便于將所生成的電能直接供給隨轉(zhuǎn)軸S旋轉(zhuǎn)的傳感監(jiān)測系統(tǒng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬頻帶復(fù)合式旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)，其特征在于:支撐座通過螺釘固定在轉(zhuǎn)軸上，支撐座底壁上對稱鑲嵌有兩對輔助磁鐵，極性配置相同；支撐座一端通過螺釘連接有軸承端蓋，所述軸承端蓋底壁上對稱鑲嵌有兩對輔助磁鐵，極性配置相同；支撐座和軸承端蓋上都安裝有軸承;定軸通過所述的軸承安裝在支撐座和軸承端蓋之間；所述定軸的花鍵上套有多組扇形件，扇形件由扇形板、連接套和扇頸組成，連接套的中部開有鍵槽;一對定磁鐵對稱安裝在扇形板和扇頸的小孔中，兩定磁鐵極性配置相反，另有一對線圈對稱安裝在扇形板左右兩側(cè)孔中；支撐座通過內(nèi)壁上開設(shè)的鍵槽固定有多個輪型盤;輪型盤平面上設(shè)有通孔和固定孔，外圈設(shè)有導(dǎo)向平鍵;所述輪型盤的固定孔兩側(cè)通過螺釘固定有多組壓電振子，所述的壓電振子由圓形金屬基板和壓電陶瓷粘接而成;動磁鐵通過螺釘安裝在所述壓電振子的中心部，同一輪型盤的固定孔兩側(cè)的動磁鐵磁極配置方向相反，固定孔相同側(cè)磁極配置方向相同；發(fā)電機(jī)安裝時，保證扇形件上定磁鐵所受附加轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反，減少擺動，始終保持扇形板受重力處于下方，各磁鐵配置需滿足:左側(cè)動磁鐵和左側(cè)輔助磁鐵的磁極配置相同，右側(cè)動磁鐵和右側(cè)輔助磁鐵的磁極配置相同，扇形件上的兩定磁鐵磁極配置相反。
【文檔編號】H02N2/18GK205430094SQ201620296999
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】朱雅娜, 富佳偉
【申請人】浙江師范大學(xué)