一种悬锤自激轮式发电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103269181A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103269181103269181A(43)申请公布日2013.08.28(21)申请号201310215432.X(22)申请日2013.05.31(71)申请人浙江师范大学地址321001浙江省金华市迎宾大道688号(72)发明人阚君武刘殿龙王淑云徐海龙曾平(74)专利代理机构吉林长春新纪元专利代理有限责任公司22100代理人魏征骥(51)Int.Cl.H02N2/18(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称一种悬锤自激轮式发电机(57)摘要本发明涉及一种悬锤自激轮式发电机，属于新能源和发电技术领域。左右端盖用螺钉安装在壳体两端，左右端盖底部镶嵌有限位环和轴承；所述端盖与壳体间压接有扇形压电振子，压电振子自由端装有动磁铁；激励盘的转轴置于轴承内圈中，激励盘盘体外边缘上焊接有悬锤，激励盘盘体上镶嵌有定磁铁。优点是利用悬锤的重力作用使激励盘相对其回转中心保持静止，从而使激励盘上的定磁铁与压电振子上的动磁铁产生相对转动，实现压电振子的有效激励并发电，无需外界固定支撑；发电机为独立的部件，使用过程中无需改变叶片结构，且便于安装与维护；压电振子可靠性高、有效速带宽。CN103269181ACN1032698ACN103269181A权利要求书1/1页1.一种悬锤自激轮式发电机，其特征在于：左端盖和右端盖分别通过螺钉安装在壳体的两端，所述左、右端盖底部内侧分别镶嵌有限位环和轴承；在左端盖和壳体之间、以及右端盖和壳体之间均压接有金属基板，所述金属基板与其一侧所粘接的压电晶片构成扇形压电振子，所述压电振子顶靠在限位环的尖点上，所述压电晶片粘接在靠近限位环的一侧，所述压电振子的自由端通过螺钉安装有动磁铁；激励盘的转轴两端分别固定在镶嵌在左端盖及右端盖底部内侧的轴承的内圈中；激励盘的盘体的外边缘上焊接有悬锤，激励盘的盘体上还镶嵌有定磁铁；所述动磁铁及定磁铁的半径相同、且所述各磁铁中心距激励盘回转中心的距离相等；所述动磁铁与定磁铁相邻磁极的极性相同。2.根据权利要求1所述的一种悬锤自激轮式发电机，其特征在于：所述悬锤的重力G应满足：其中R为动磁铁及定磁铁的中心到转轴中心的距离，RG为悬锤的质心到转轴中心的距离，Fy为动磁铁和定磁铁之间产生沿圆周方向的最大排斥力，ηn为盘体一侧的动磁铁数量na与盘体上的定磁铁数量nb的最大公约数，Q<150°为扇形环悬锤的中心角。3.根据权利要求1所述的一种悬锤自激轮式发电机，其特征在于：所述激励盘上圆周方向两相邻定磁铁中心与激励盘转轴中心连线间的夹角Q0应满足：其中：ηF为最小作用力与最大作用力之比，r、R分别为磁铁半径和磁铁中心所对应的回转半径，l为动磁铁与定磁铁间的轴向距离，L为两个动磁铁间的轴向距离，m1、m2分别为动磁铁及定磁铁的磁矩。2CN103269181A说明书1/5页一种悬锤自激轮式发电机技术领域[0001]本发明属于新能源和发电技术领域，具体涉及一种悬锤自激轮式发电机，用于风力发电机叶片监测系统供电。背景技术[0002]叶片是风力发电机接收风能并将其转换成动能的关键部件，决定了发电机总体的可靠性及使用寿命。风力发电机叶片通常工作在较恶劣的环境下，且自身结构尺度、重量及工作载荷等都很大，除了因受雷击和地震等不可抗拒自然灾害损毁外，自然腐蚀、磨损及疲劳应力等造成的叶片损伤也不可避免。生产实践表明，风力发电机运行过程中所发生事故的三分之一是因叶片损伤所引起的，故风机叶片的健康监测势在必行。随着风机叶片长度以及风机总体数量的日益增加，以往依靠人工定期检查并加以维护的方法已无法满足生产需求。因此，人们提出了多种形式的风力发电机叶片健康状态监测方法或技术，如中国专利201210442074.1、200810057405.3、201110397347.0、201210149265.9等，为叶片裂纹、磨损及变形等状态的实时监测提供了有效的手段。但现有自动传感监测系统的供电问题目前尚未得到很好的解决，故难于大范围地推广应用，原因在于：传感监测系统需要安装在叶片上并随叶片转动，无法通过导线提供电能，而采用电池供电时需经常停机更换电池。因此，需开发一种微小型发电装置以满足监测系统的自供电需求。[0003]近年来，为满足各类无线传感监测系统的自供电需求，人们提出了多种微小型振动式压电发电机，因其以薄片型压电振子为换能元件，故结构简单、体积小、集成化高，尤其适于无线传感监测系统自供电，某些类型振动式压电发电机已获得成功应用。为满足旋转体健康监测系统的供电需求，发明人还曾提出了多种基于磁力耦合激励旋转式压电发电机，如中国专利201210