[发明专利]一种四边同步摆动双模式宽频发电装置

摘要

本发明公开了一种四边同步摆动双模式宽频发电装置，由固定机架、压电梁摆动机构和电磁感应发电装置组成。在较小空间内安装四组压电直梁以及压电L型梁，充分利用了有限的工作空间，缩小了工作面积，符合微机电系统的发展。压电L型梁由水平梁和竖直梁组成，实现两个方向的振动，使压电悬臂梁的动力学行为更丰富，提高系统的发电效率。压电直梁与压电L型梁的两部分长度不同，有效地采集不同摆动频率的能量，拓宽了有效工作频宽。相邻的压电直梁、压电L型梁与电磁感应发电装置组成了四组双模式压电电磁复合发电结构，有效地提高了发电性能，本发明可以采集环境中以转动形式输入的能量，现可应用在风力发电，水力发电和自行车自供电等领域。

主权项

1.一种四边同步摆动双模式宽频发电装置，其特征在于：该装置由固定机架、压电梁摆动机构和电磁感应发电装置(7)构成；所述固定机架由底座(1)、升降支撑架(29)、电磁感应发电装置支撑架(12)和中心磁铁固定平台(30)构成；所述升降支撑架(29)由齿轮轴(3)和输入轴(31)两部分构成，齿轮轴(3)由升降平台(10)和底部平台连接件(11)构成，底部平台连接件(11)分别安装在底座(1)的四个边角处；升降平台(10)通过螺栓固定在底部平台连接件(11)上；升降平台(10)和底部平台连接件(11)上均有第一通槽，通过第一通槽调节升降平台(10)与底座(1)和升降平台(10)与中心磁铁(22)之间的距离，以便安装不同尺寸的压电悬臂梁和调节压电悬臂梁的摆动幅度；输入轴(31)由转动轴支撑平台(13)和转动轴升降平台(14)构成，转动轴支撑平台(13)通过螺栓固定在转动轴升降平台(14)上；转动轴支撑平台(13)和转动轴升降平台(14)上均有第二通槽，通过第二通槽调节转动轴升降平台(14)与底座(1)之间的距离；底部平台连接件(11)与底座(1)之间以及转动轴支撑平台(13)与底座(1)之间均由螺栓固定；升降平台(10)、转动轴升降平台(14)与轴承(9)之间均由螺栓连接；所述电磁感应发电装置支撑架(12)由套筒压片(15)、套筒升降支架(16)和电磁感应发电装置固定支架(17)构成；电磁感应发电装置固定支架(17)与底座(1)之间由螺栓固定；套筒升降支架(16)和电磁感应发电装置固定支架(17)均有第三通槽并且由螺栓连接固定，套筒升降支架(16)可以在电磁感应发电装置固定支架(17)上滑动，保持弹簧末端磁铁(21)与直梁末端磁铁(26)和L梁磁铁a(27)的高度相同；套筒升降支架(16)与套筒压片(15)之间由螺栓连接并夹紧套筒(19)；所述中心磁铁固定平台(30)与底座(1)之间由螺栓固定；通过增加垫片调节中心磁铁(22)的高度；压电梁摆动机构由曲柄摇杆机构(2)、压电梁组件、轴承(9)以及齿轮组件构成；所述的曲柄摇杆机构(2)由曲柄(32)、连杆(33)和摇杆(34)构成；曲柄(32)与齿轮轴(3)连接，摇杆(34)与输入轴(31)连接，曲柄(32)与连杆(33)的一端以及连杆(33)的另一端和摇杆(34)均由螺栓和螺栓套筒(35)连接；曲柄摇杆机构(2)将输入轴(31)的转动转化为齿轮轴(3)的摆动，从而使压电悬臂梁振动发电；所述压电梁组件由压电梁夹具、直压电梁(6)、L型压电梁(5)和永久磁铁构成；所述压电梁夹具由压电梁夹具上夹板(23)、压电梁夹具下夹板(24)和压电梁夹片(25)构成；所述压电梁夹具上夹板(23)和压电梁夹具下夹板(24)由螺栓连接并固定在齿轮轴(3)上，压电梁夹具上夹板(23)和压电梁夹具下夹板(24)能够和齿轮轴(3)一起摆动；压电梁夹片(25)与压电梁夹具下夹板(24)之间由螺栓连接，用来夹持压电悬臂梁；所述永久磁铁包括直梁末端磁铁(26)、L梁磁铁a(27)和L梁磁铁b(28)；永久磁铁与压电悬臂梁粘接在一起，降低压电悬臂梁的固有频率并且增大压电悬臂梁的振幅，提高系统的发电能力；所述轴承(9)连接齿轮轴(3)与输入轴(31)，有效地减小齿轮轴(3)与输入轴(31)转动时的阻力，减少能量损耗；轴承(9)与升降平台(10)和转动轴升降平台(14)之间由螺栓连接；所述齿轮组件由齿轮轴(3)和锥齿轮(4)构成；齿轮轴(3)与锥齿轮(4)之间由键连接，齿轮轴(3)通过轴承(9)安装在升降平台(10)上；与曲柄(32)连接的四个齿轮轴(3)均随曲柄(32)摆动；所述电磁感应发电装置(7)由线圈(18)、套筒(19)、弹簧(20)和弹簧末端磁铁(21)构成；套筒(19)通过套筒压片(15)固定在套筒升降支架(16)上；弹簧(20)的中间部位固定在套筒(19)的内壁；弹簧末端磁铁(21)与弹簧(20)的两末端粘接固定；弹簧末端磁铁(21)受到直梁末端磁铁(26)和L梁磁铁a(27)的排斥作用，在套筒(19)内部做往复运动，穿过线圈(18)的磁通量不断变化，从而产生感应电动势。