小能源系統(tǒng)技術(shù)方案

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種小能源系統(tǒng)，包括：能量汲取裝置，質(zhì)量球，該質(zhì)量球通過平衡彈簧設(shè)于底盤上，所述質(zhì)量球上設(shè)有固定繩，所述固定繩一端與所述底盤連接；以及驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)；儲(chǔ)能裝置，其與驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)連接，用于貯存振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)能；控制裝置，其與儲(chǔ)能裝置連接，用于控制儲(chǔ)能裝置中能量的輸出量；變速裝置，其與控制裝置連接，用于將儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)的能量輸出；電能轉(zhuǎn)化裝置，其與變速裝置連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)振動(dòng)能量采集系統(tǒng)，質(zhì)量球可以靈敏的捕獲每個(gè)方向速度改變帶來的位置變化產(chǎn)生的機(jī)械能；通過改變固定繩長(zhǎng)短改變汲取部分的固有頻率；汲取的振動(dòng)能量，并以大于輸入端的功率輸出一定時(shí)間穩(wěn)定的電能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及能量采集領(lǐng)域，特別涉及一種小能源系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
有些系統(tǒng)更換電源困難或者在偏遠(yuǎn)地區(qū)不容易到達(dá)，每更換一次電源都需要很大成本，例如嵌入到橋梁混凝土內(nèi)部的無線傳感器節(jié)點(diǎn)、植入到野生動(dòng)物體內(nèi)的GPS全球定位系統(tǒng)；有的系統(tǒng)更換電源比較危險(xiǎn)，人為更換電源可能發(fā)生意外，而當(dāng)前依然沒有電池可以在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)電子元件，為之提供電源。從周圍環(huán)境中汲取能量，作為能量源，并轉(zhuǎn)化為電能，驅(qū)動(dòng)電子元件，有廣闊的前景。動(dòng)物行走，車輛運(yùn)行，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，海水波濤起伏等等現(xiàn)象都存在振動(dòng)，而傳感器等微小設(shè)備使用功率越來小，使得從環(huán)境汲取振動(dòng)能量、存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)化為電能，作為微小設(shè)備傳感器的能源成為可能。公開于該
技術(shù)介紹
部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本技術(shù)的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種小能源系統(tǒng)，通過采集環(huán)境中的振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)能，以機(jī)械能的方式存儲(chǔ)能量，而后以有序的振動(dòng)輸出能量，并作用于電能轉(zhuǎn)化裝置上，獲得有序穩(wěn)定的電能輸出，以利用環(huán)境中的振動(dòng)能量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)提供了一種小能源系統(tǒng)，包括：能量汲取裝置，其包括：質(zhì)量球，該質(zhì)量球通過平衡彈簧設(shè)于底盤上，所述質(zhì)量球上設(shè)有固定繩，所述固定繩一端與所述底盤連接；以及驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)，其包括棘爪以及與其相配合的棘輪，所述棘爪可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)于所述底盤上，所述固定r>繩另一端與所述棘爪連接，所述棘爪與振動(dòng)彈簧連接，所述振動(dòng)彈簧設(shè)于所述底盤上，通過所述固定繩的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述棘爪運(yùn)動(dòng)，所述棘爪驅(qū)動(dòng)所述棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述振動(dòng)彈簧的恢復(fù)運(yùn)動(dòng)使所述棘爪回位；儲(chǔ)能裝置，其與所述驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)連接，用于貯存振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)能；控制裝置，其與所述儲(chǔ)能裝置連接，用于控制所述儲(chǔ)能裝置中能量的儲(chǔ)存、釋放以及釋放速度；變速裝置，其與所述控制裝置連接，用于將所述儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)的能量輸出；以及電能轉(zhuǎn)化裝置，其與所述變速裝置連接，用以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述儲(chǔ)能裝置包括：發(fā)條輸入軸；發(fā)條輸入齒輪，其設(shè)于所述發(fā)條輸入軸上，并于所述驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)中的輸出齒輪相嚙合傳動(dòng)；發(fā)條盒，其設(shè)于輸出軸上，所述發(fā)條盒內(nèi)的發(fā)條與所述發(fā)條輸入軸連接；以及發(fā)條輸出齒輪，其與所述發(fā)條盒連接，通過所述發(fā)條盒驅(qū)動(dòng)所述發(fā)條輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，所述輸出齒輪驅(qū)動(dòng)所述發(fā)條輸入齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)所述發(fā)條輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)給所述發(fā)條盒中的發(fā)條儲(chǔ)能。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述控制裝置包括：不完全齒輪，其設(shè)于所述發(fā)條輸入軸上；銷齒輪，其與所述不完全齒輪相嚙合，所述銷齒輪上設(shè)有凸出的銷；活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)包括活塞桿，該活塞桿端部設(shè)于所述活塞桿呈垂直狀的伸出桿，所述銷與所述伸出桿一端相互配合以驅(qū)動(dòng)所述活塞桿運(yùn)動(dòng)；控制棘輪機(jī)構(gòu)，其包括控制棘輪以及與其相互配合的控制棘爪，所述控制棘輪與所述發(fā)條輸出齒輪和所述發(fā)條盒同軸連接，所述控制棘爪上端部設(shè)有卡槽，所述伸出桿的另一端與所述卡槽相互配合以控制所述控制棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)所述控制棘輪與所述控制棘爪相互脫離時(shí)，所述發(fā)條輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，所述銷轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)前離開所述活塞桿的伸出桿，所述不完全齒輪與所述銷齒輪的齒數(shù)比等于所述發(fā)條輸入軸從發(fā)條在所述發(fā)條盒內(nèi)自由狀態(tài)到上滿勁時(shí)所轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，所述活塞桿回位時(shí)間等于發(fā)條在所述發(fā)條盒內(nèi)自由狀態(tài)所用的時(shí)間。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述控制棘爪的下端設(shè)有磁塊，所述磁塊設(shè)于兩個(gè)定位件之間，所述兩個(gè)定位桿上設(shè)有與所述磁塊相互配合的磁塊。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述活塞機(jī)構(gòu)包括：活塞缸；活塞桿，該活塞桿端部設(shè)有活塞，所述活塞設(shè)于所述活塞缸內(nèi)，所述活塞與活塞缸壁形成的空間為復(fù)原腔，所述活塞上設(shè)有阻尼孔；回位彈簧，其設(shè)于所述活塞缸內(nèi)，所述回位彈簧一端與所述活塞連接；以及浮動(dòng)活塞，其設(shè)于所述活塞缸內(nèi)，所述浮動(dòng)活塞設(shè)于所述回位彈簧的另一端，所述活塞和所述浮動(dòng)活塞以及所述活塞缸壁形成的空間為壓縮腔，所述壓縮腔內(nèi)充填有液體，所述壓縮腔與所述復(fù)原腔相通，所述浮動(dòng)活塞頂端與所述活塞缸壁形成的空間為浮動(dòng)氣室。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述發(fā)條輸出齒輪通過第一變速齒輪機(jī)構(gòu)與擒縱機(jī)構(gòu)連接，所述擒縱機(jī)構(gòu)的輸入齒輪與所述第一變速齒輪機(jī)構(gòu)中的輸出齒輪相互嚙合。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述變速裝置包括：第二變速齒輪機(jī)構(gòu)，其包括輸出齒輪和輸入齒輪，所述第二變速齒輪機(jī)構(gòu)中的輸入齒輪與所述第一變速齒輪機(jī)構(gòu)中的輸出齒輪相互嚙合；超越機(jī)構(gòu)，其包括飛輪、飛輪輸入齒輪以及飛輪輸出齒輪，所述飛輪與飛輪輸入齒輪的配合為所述超越機(jī)構(gòu)，所述飛輪輸入齒輪與所述第二變速齒輪機(jī)構(gòu)中的輸出齒輪相互嚙合；以及曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其包括曲柄變速齒輪以及與其相互嚙合的曲柄齒輪，所述曲柄變速齒輪與所述飛輪輸出齒輪相互嚙合，所述曲柄齒輪通過連桿與所述電能轉(zhuǎn)化裝置連接。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述電能轉(zhuǎn)化裝置為壓電片。優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)為雙動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下有益效果：(1)本技術(shù)的小能源系統(tǒng)，質(zhì)量球可以靈敏的捕獲每個(gè)方向速度改變帶來的位置變化產(chǎn)生的機(jī)械能；不依靠電池以純機(jī)械辦法，存儲(chǔ)能量，與使用電池相比顯著延長(zhǎng)了系統(tǒng)的使用壽命；汲取無序雜亂的振動(dòng)能量，并可以以大于輸入端的功率輸出一定時(shí)間穩(wěn)定的電能。(2)發(fā)條在儲(chǔ)能釋放的過程中，質(zhì)量球可繼續(xù)汲取振動(dòng)能給發(fā)條儲(chǔ)能，即儲(chǔ)能可與釋能同時(shí)進(jìn)行。銷推動(dòng)控制棘爪釋放發(fā)條盒儲(chǔ)能之后，控制裝置部分回到初位置重新開始，儲(chǔ)能可與釋能同時(shí)進(jìn)行也不會(huì)造成控制失效。附圖說明圖1是根據(jù)本技術(shù)的小能源系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)本技術(shù)的小能源系統(tǒng)中活塞機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本技術(shù)的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本技術(shù)的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。如圖1至圖2所示，根據(jù)本技術(shù)具體實(shí)施方式的一種小能源系統(tǒng)，包括：能量汲取裝置1，其包括：質(zhì)量球11，該質(zhì)量球11通過平衡彈簧12設(shè)于底盤13的箱體上，固定繩14穿過質(zhì)量球11，即將質(zhì)量球11是固定于固定繩14上，固定繩14一端固定在箱體上。環(huán)境振動(dòng)帶動(dòng)底盤13振動(dòng)，從而改變質(zhì)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種小能源系統(tǒng)，其特征在于，包括：能量汲取裝置，其包括：質(zhì)量球，該質(zhì)量球通過平衡彈簧設(shè)于底盤上，所述質(zhì)量球上設(shè)有固定繩，所述固定繩一端與所述底盤連接；以及驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)，其包括棘爪以及與其相配合的棘輪，所述棘爪可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)于所述底盤上，所述固定繩另一端與所述棘爪連接，所述棘爪與振動(dòng)彈簧連接，所述振動(dòng)彈簧設(shè)于所述底盤上，通過所述固定繩的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述棘爪運(yùn)動(dòng)，所述棘爪驅(qū)動(dòng)所述棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述振動(dòng)彈簧的恢復(fù)運(yùn)動(dòng)使所述棘爪回位；儲(chǔ)能裝置，其與所述驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)連接，用于貯存振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)能；控制裝置，其與所述儲(chǔ)能裝置連接，用于控制所述儲(chǔ)能裝置中能量的儲(chǔ)存、釋放以及釋放速度；變速裝置，其與所述控制裝置連接，用于將所述儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)的能量輸出；以及電能轉(zhuǎn)化裝置，其與所述變速裝置連接，用以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種小能源系統(tǒng)，其特征在于，包括：
能量汲取裝置，其包括：
質(zhì)量球，該質(zhì)量球通過平衡彈簧設(shè)于底盤上，所述質(zhì)量球上設(shè)有固
定繩，所述固定繩一端與所述底盤連接；以及
驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)，其包括棘爪以及與其相配合的棘輪，所述棘爪可轉(zhuǎn)
動(dòng)的設(shè)于所述底盤上，所述固定繩另一端與所述棘爪連接，所述棘爪與振動(dòng)
彈簧連接，所述振動(dòng)彈簧設(shè)于所述底盤上，通過所述固定繩的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述
棘爪運(yùn)動(dòng)，所述棘爪驅(qū)動(dòng)所述棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所述振動(dòng)彈簧的恢復(fù)運(yùn)動(dòng)使所述棘
爪回位；
儲(chǔ)能裝置，其與所述驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)連接，用于貯存振動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)能；
控制裝置，其與所述儲(chǔ)能裝置連接，用于控制所述儲(chǔ)能裝置中能量的儲(chǔ)
存、釋放以及釋放速度；
變速裝置，其與所述控制裝置連接，用于將所述儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)的能量輸
出；以及
電能轉(zhuǎn)化裝置，其與所述變速裝置連接，用以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小能源系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置包括：
發(fā)條輸入軸；
發(fā)條輸入齒輪，其設(shè)于所述發(fā)條輸入軸上，并與所述驅(qū)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)中的
輸出齒輪相嚙合傳動(dòng)；
發(fā)條盒，其設(shè)于輸出軸上，所述發(fā)條盒內(nèi)的發(fā)條與所述發(fā)條輸入軸連接；
以及
發(fā)條輸出齒輪，其與所述發(fā)條盒連接，通過所述發(fā)條盒驅(qū)動(dòng)所述發(fā)條輸

\t出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，所述輸出齒輪驅(qū)動(dòng)所述發(fā)條輸入齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)所
述發(fā)條輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)給所述發(fā)條盒中的發(fā)條儲(chǔ)能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小能源系統(tǒng)，其特征在于，所述控制裝置包括：
不完全齒輪，其設(shè)于所述發(fā)條輸入軸上；
銷齒輪，其與所述不完全齒輪相嚙合，所述銷齒輪上設(shè)有凸出的銷；
活塞機(jī)構(gòu)，該活塞機(jī)構(gòu)包括活塞桿，該活塞桿端部設(shè)于所述活塞桿呈垂
直狀的伸出桿，所述銷與所述伸出桿一端相互配合以驅(qū)動(dòng)所述活塞桿運(yùn)動(dòng)；
以及
控制棘輪機(jī)構(gòu)，其包括控制棘輪以及與其相互配合的控制棘爪，所述控
制棘輪與所述發(fā)條輸出齒輪同軸連接，所述控制棘爪上端部設(shè)有卡槽，所述
伸出桿的另一端與所述卡槽相互配合以控制所述控制棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)所述控
制棘輪與所述控制棘爪...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張建成，余觀亮，吳懿苗，肖山峰，鄧文高，李進(jìn)威，雷黎，宋加坡，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣西大學(xué)，
類型：新型
國(guó)別省市：廣西;45