一种压电式振动能量回收装置

一种压电式振动能量回收装置
[技术领域]
[0001]
本实用新型涉及振动能量回收领域，提供一种压电式振动能量回收装置，该能量回收装置结构简单，实施方便。
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背景技术：
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[0002]
随着人类社会的进步，工农业耗能日益增加，地球上的一次能源越来越少，人们对能量的回收利用越来越重视。振动能量是一种可回收的清洁能源，一直以来振动能量基本都是通过使用阻尼元件将其耗散掉，对其实施回收利用的较少。已有的振动能量回收装置在结构上都比较复杂，而且不易于实施，如专利文献cn 111853146 a提出了一种固有频率可调型馈能减振装置，该装置因为安装在汽车悬架的阻尼器中，使阻尼器的长度变长，占用了汽车阻尼器的行程，因而导致其内部丝杠的有效行程较短，转化的旋转能量很有限。专利文献cn112260582 a提出了一种磁悬浮压电式振动能量采集装置，该装置虽能回收微小振动产生的能量，但因其在压电层上端设置锥盘作为挤压装置，且缺少限位元件，故当该能量采集装置受到外部较大冲击时，会损坏压电层。
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技术实现要素：
]
[0003]
针对上述技术背景，本实用新型提供一种结构简单、实施方便的压电式振动能量回收装置。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案如下：一种压电式振动能量回收装置，包括上连接头、推杆、套筒盖和套筒，其特征在于所述上连接头上加工有上限位环；所述套筒的一端加工有下连接头，另一端通过螺纹副与所述套筒盖连接，套筒的内壁等间距固定安装了具有导磁能力的磁环；所述推杆穿过所述套筒盖插入所述套筒内，推杆的一端通过螺纹副与所述上连接头连接，另一端通过螺纹副与卡盘连接；所述卡盘上均匀加工有4至 8个用于固定压电陶瓷和金属弹片的卡槽以及径向螺钉孔；所述金属弹片的一侧端部安装了与所述磁环的磁极同名相对的磁铁块，另一侧贴合在所述压电陶瓷上；所述压电陶瓷的表面镀有银电极，与导线连接；所述金属弹片与所述压电陶瓷通过螺钉被固定在所述卡盘的卡槽内。所述上连接头和下连接头分别与处于相对运动中的两个运动体连接；当振动发生时，两个运动体发生相对运动，所述推杆就在所述套筒内做往复运动，推杆下端的所述磁铁块与套筒内安装的所述磁环周期性地相对，由于磁铁间排斥力的作用，将激发所述金属弹片带着所述压电陶瓷一起颤振弯曲，继而引起压电能量；此压电能量通过与所述压电陶瓷银电极相连的所述导线输送至外部储能系统，从而实现振动能量的回收。
[0005]
本实用新型的有益效果在于：所提出的压电式振动能量回收装置结构简单，实施方便。整个回收装置不承受较大的外载荷，也不会对常规的振动阻尼力产生干扰，仅通过磁铁块与磁环间周期性的非接触式颤振将振动能量转变成压电能量加以回收。此外，所提出的压电式振动能量回收装置实施起来很方便，只需将上连接头与下连接头分别与振动引发的两个相对运动体连接即可。
[附图说明]
[0006]
图1为本实用新型的示意图。
[0007]
图2为推杆的示意图。
[0008]
图3为卡盘的示意图。
[0009]
图4为套筒的示意图。
[0010]
图5为本实用新型的内部结构剖视图。
[0011]
图6为图5的局部结构放大图。
[0012]
图7为图6的a
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a剖视图。
[0013]
附图中：1
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上连接头；2
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上限位环；3
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推杆；4
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橡胶圈；5
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套筒盖；6
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套筒； 7
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下限位环；8
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卡盘；9
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压电陶瓷；10
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金属弹片；11
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磁铁块；12
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磁环；13
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导线； 14
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下连接头；15
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导线通道；16
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螺钉；17
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卡槽；18
‑
径向螺钉孔。
[具体实施方式]
[0014]
下面将结合附图实例对本实用新型的技术方案做进一步详细说明。
[0015]
参见图1至图7，一种压电式振动能量回收装置，包括上连接头1、推杆3、套筒盖 5和套筒6，套筒6的一端加工有下连接头14，另一端通过螺纹副与套筒盖5连接，套筒6 的内壁等间距固定安装了具有导磁能力的磁环12；推杆3穿过套筒盖5插入套筒6内，推杆 3的一端通过螺纹副与上连接头1连接，另一端通过螺纹副与卡盘8连接；卡盘8上均匀加工有4至8个用于固定压电陶瓷9和金属弹片10的卡槽17以及径向螺钉孔18；金属弹片10 的一侧端部安装了与磁环12的磁极同名相对的磁铁块11，另一侧贴合在压电陶瓷9上；压电陶瓷9的表面镀有银电极，与导线13连接；金属弹片10与压电陶瓷9通过螺钉16被固定在卡盘8的卡槽17内。
[0016]
本实用新型使用时，上连接头1和下连接头14分别与处于相对运动中的两个运动体连接；当振动发生时，两个运动体发生相对运动，推杆3就在套筒6内做往复运动，推杆3 上的磁铁块11与套筒6内安装的磁环12周期性地相对，由于磁铁间排斥力的作用，将激发金属弹片10带着压电陶瓷9一起颤振弯曲，继而引起压电能量；此压电能量通过与压电陶瓷 9银电极相连的导线13输送至外部储能系统，从而实现振动能量的回收。
[0017]
优选地，为防止在大振动行程时本实用新型装置受到冲击破坏，在上连接头1上加工有上限位环2，在推杆3上靠近卡盘8的那一段加工有下限位环7，并且在套筒盖5的两端都装有橡胶圈4。
[0018]
优选地，为将压电能量通过导线输送至外部储能系统，在推杆3内部开有导线通道 15，导线13通过导线通道15引出。
[0019]
以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可做出多种改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种压电式振动能量回收装置，包括上连接头(1)、推杆(3)、套筒盖(5)和套筒(6)，其特征在于套筒(6)的一端加工有下连接头(14)，另一端通过螺纹副与套筒盖(5)连接，套筒(6)的内壁等间距固定安装了具有导磁能力的磁环(12)；推杆(3)穿过套筒盖(5)插入套筒(6)内，推杆(3)的一端通过螺纹副与上连接头(1)连接，另一端通过螺纹副与卡盘(8)连接；卡盘(8)上均匀加工有4至8个用于固定压电陶瓷(9)和金属弹片(10)的卡槽(17)以及径向螺钉孔(18)；金属弹片(10)的一侧端部安装了与磁环(12)的磁极同名相对的磁铁块(11)，另一侧贴合在压电陶瓷(9)上；压电陶瓷(9)的表面镀有银电极，与导线(13)连接；金属弹片(10)与压电陶瓷(9)通过螺钉(16)被固定在卡盘(8)的卡槽(17)内。2.根据权利要求1所述的一种压电式振动能量回收装置，其特征在于：在上连接头(1)上加工有上限位环(2)，在推杆(3)上靠近卡盘(8)的那一段加工有下限位环(7)，并且在套筒盖(5)的两端都装有橡胶圈(4)。3.根据权利要求1所述的一种压电式振动能量回收装置，其特征在于：在推杆(3)内部开有导线通道(15)，导线(13)通过导线通道(15)引出。

技术总结
本实用新型公开了一种压电式振动能量回收装置；包括加工有上限位环的上连接头、两端都装有橡胶圈的套筒盖、套筒和推杆，套筒的一端加工有下连接头，另一端与套筒盖连接，套筒内壁等间距固定安装了磁环；推杆穿过套筒盖插入套筒内，推杆两端分别与上连接头和卡盘连接，在推杆上靠近卡盘的那一段加工有下限位环；卡盘上均匀加工有4至8个固定压电陶瓷和金属弹片的卡槽以及径向螺钉孔。使用时，上连接头和下连接头分别与处于相对运动中的两个运动体连接，推杆在套筒内做往复运动，推杆上的磁铁块与套筒内的磁环由于同名磁极相对而周期性地产生排斥力，激发金属弹片带着压电陶瓷一起颤振弯曲，从而引起压电能量，并通过导线输送至外部储能系统。输送至外部储能系统。输送至外部储能系统。


技术研发人员：徐晓美 蔡浩浩 王雨婷 秦勇杰
受保护的技术使用者：南京林业大学
技术研发日：2021.02.23
技术公布日：2021/12/10