一种转轮自激式圆形压电振子发电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106411176A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610459616.4(22)申请日2016.06.15(71)申请人浙江师范大学地址321004浙江省金华市迎宾大道688号浙江师范大学(72)发明人张忠华文欢程光明阚君武王淑云(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种转轮自激式圆形压电振子发电机(57)摘要本发明涉及一种转轮自激式圆形压电振子发电机，属压电发电领域。齿轮轴置于盘体中心孔内，盘体一侧设有沉腔及导孔、另一侧设有滑道；滑道端部经装有侧板，侧板齿轮轴相连；侧板上设有沉腔和导孔；盘体沉腔和侧板沉腔内装有压电振子，压电振子的中心处安装有受激磁铁，受激磁铁置于盘体或侧板导孔内；两侧镶嵌有激励磁铁的圆柱形激励器置于填充有润滑油的滑道内；激励器数量大于1时，相邻激励器间可装有隔离器。优势特色：无需外界固定支撑、结构简单、激励器所受转动力小、激励时间易调整、有效转速范围大；压电振子的结构参数合理、发电量大；压电晶片承受压应力激励、可靠性高；可作为标准件用于悬臂轴齿轮及多齿轮共轴场合。CN106411176ACN106411176A权利要求书1/1页1.一种转轮自激式圆形压电振子发电机，其特征在于：齿轮轴置于盘体中心孔内，盘体一侧设有盘体沉腔及盘体导孔、另一侧设有滑道；滑道端部经螺钉安装有侧板，侧板经螺钉与齿轮轴相连，侧板上设有侧板沉腔和侧板导孔，盘体导孔和侧板导孔均为盲孔；盘体沉腔和侧板沉腔内都通过螺钉和端盖安装有压电振子，压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成；压电振子中心处安装有受激磁铁，受激磁铁置于盘体导孔内或侧板导孔内；圆柱形的激励器置于填充有润滑油的滑道内，激励器两侧均镶嵌有激励磁铁；激励器数量大于1时，两圆周方向相邻激励器间可安装有非铁磁性材料的隔离器；当激励器一侧压电振子数量和激励器数量都大于1时，两相邻激励器圆心与盘体回转中心连线间夹角和两相邻压电振子中心与盘体中心连线间的夹角之间不能互为整数倍；当轴向相邻的受激磁铁和激励磁铁同性磁极靠近安装时，压电晶片靠近滑道一侧安装；当轴向相邻的受激磁铁和激励磁铁的异性磁极靠近安装时，金属基板靠近滑道一侧安装；金属基板为0.2mm厚的铍青铜、压电晶片d2为0.3mm厚的PZT4；压电振子一次弯曲变形生成的电压Vg和电能Eg分别为和式中F为受激磁铁与激励磁铁之间的最大轴向作用力，Rm为金属基板有效半径，Rp为压电晶片的半径；Rm给定时，合理的Rp由求得。2CN106411176A说明书1/3页一种转轮自激式圆形压电振子发电机技术领域[0001]本发明属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种转轮自激式圆形压电振子发电机，用于风电齿轮箱等电力旋转设施监测系统供电。背景技术[0002]齿轮箱是风力发电机组的关键部件，其功能是传输动力。风力发电机正常运转时，风轮的转速较低、致使发电机效率较低，故需通过齿轮箱增速以提高发电能力及效率。由于风电齿轮箱工作在变速变载荷环境下，故易发生故障；此外，风电齿轮箱出现故障时维修困难、且成本高，风电齿轮箱运行及维护成本可高达总体运行成本的30％。因此，人们提出了多种形式的齿轮箱状态实时监测系统与方法，以期实时获得齿轮箱的各相关参数、及时发现并解决问题，从而降低设备损坏程度及维修成本。目前，风电齿轮箱监测的要素包括齿轮、轴承及轮轴等运动部件的载荷、振动及温度等诸多方面。[0003]对于齿轮及轴的监测而言，理想的方法是将各类传感监测系统安装在齿轮或轴上或靠近齿轮或轴安装，从而实现其运行状态的直接在线监测；但这种监测方案因无法为传感监测系统的提供可靠、充足的电力供应而难于推广应用，原因在于：①齿轮和轴处于旋转运动状态，无法通过电缆供电；②如采用电池供电，因电池使用寿命有限而需经常更换，当电池电量不足而未及时更换时将无法实现有效的监测；③远离轴承座的悬臂轴及其端部齿轮以及多个齿轮共轴时，都无法通过旋转齿轮或轴与固定支撑间相对运动构造微小型发电机。限于风电齿轮箱齿轮及轴的监测系统能源供应问题，目前实际中还无法实现真正意义上的实时在线监测。发明内容[0004]针对风电齿轮箱监测系统供电方面所存在的问题，本发明提出一种转轮自激式圆形压电振子发电机。本发明采用的实施方案是：齿轮轴置于盘体中心孔内，盘体一侧设有盘体沉腔及盘体导孔、另一侧设有滑道；滑道端部经螺钉安装有侧板，侧板经螺钉与齿轮轴相连，侧板上设有侧板沉腔和侧板导孔；盘体导孔和侧板导孔均为盲孔；盘体沉腔和侧板沉腔内都通过螺钉和端盖安装有压电振子，压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成；压电振子中心处安装有受激磁铁，受激磁铁置于盘体导孔内或侧板导孔内