一种多方向超低频振动能量收集器
阅读：688发布：2023-01-03
专利汇可以提供一种多方向超低频振动能量收集器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种多方向的超低频振动 能量 收集器，涉及振动 能量收集 技术领域，能够利用非线性振动理论实现升频转换，避免了传统 弹簧 质量 结构无法获得较低固有 频率 的劣势。本发明包括：万向 联轴器 (1)，所述万向联轴器(1)顶部固定于 基础 结构 框架 ；压电弹簧结构，所述压电弹簧结构由位移放大机构(2)、装配质量 块 (3)和压电叠堆(4)构成，柔性 铰链 (5)和质量块(6)；所述万向联轴器(1)底部与位移放大机构(2)顶部固定；所述柔性铰链(5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)。，下面是一种多方向超低频振动能量收集器专利的具体信息内容。
1.一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于，包括：万向联轴器(1)，所述万向联轴器(1)顶部固定于基础结构框架；压电弹簧结构，所述压电弹簧结构由位移放大机构(2)、装配质量块(3)和压电叠堆(4)构成，柔性铰链(5)和质量块(6)；所述万向联轴器(1)底部与位移放大机构(2)顶部固定；所述柔性铰链(5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)。
2.根据权利要求1所述的一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于：所述万向联轴器(1)是十字万向联轴器或者球笼式万向联轴器。
3.根据权利要求1所述的一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于，所述万向联轴器(1)底部与位移放大机构(2)顶部固定，包括采用焊接或者紧固螺钉固定，使接触面完全接触且不发生相对滑动。
4.根据权利要求1所述的一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于，所述柔性铰链(5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)包括：采用焊接或者紧固螺钉连接。
5.根据权利要求1所述的一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于，所述压电弹簧结构伸长或压缩方向与所述压电弹簧结构中心对称轴一致，一端指向所述万向联轴器(1)，另一端指向所述柔性铰链(5)几何中心。
6.根据权利要求1所述的一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于，在装配完成的初始状态，所述压电叠堆(4)处于受压状态。
7.根据权利要求1所述的一种多方向的超低频振动能量收集器，其特征在于，在所述一种多方向的超低频振动能量收集器下方固定永磁体材料，所述质量块(6)由导磁材料制作。
一种多方向超低频振动能量收集器
技术领域
背景技术
[0002] 环境能量收集技术是一种将周围环境中某种或几种能量源通过一定的方式转化为电能的技术。该技术可以替代传统化学电池给微功耗独立装置供电，具有非常重要的应用前景。典型的应用如汽车胎压监测装置，通过环境能量自供给技术可以免去频繁更换电池的烦恼；还比如超大规模无线传感器网络，若采用电池供电技术几乎每天都有更换电池的维护项目，导致了超高的维护费用，更别说传感器节点布置在危险区域、结构内部等人员不方便进入的场合；另外还有一些长期水下潜伏或海洋观察的智能设备，若采用环境能量收集技术可以更进一步地扩展设备功能，避免功耗的限制要求。由于大量的废旧电池还会给环境带来严重负担，该技术的推广和使用也符合目前人类所倡导的绿色生活的价值观。
[0003] 由于自然环境中振动能量无处不在且有着相当可观的能量密度，利用集成有压电材料的机电耦合结构将振动能转化为电能具有较高的应用价值和前景。机电耦合结构，又称压电振荡器结构，一般由集成有压电元件的振荡结构组成，外界环境中的振动加速度作用于振荡结构上，使其发生受迫振动，进而会出现交变的应力，再利用压电元件的正压电效应产生交变的电能。
[0004] 由于目前出现的振荡结构大多含有1个自由度，即只有1个受迫振动方向，因此对环境振动方向非常敏感。一旦激励加速度方向与结构受迫振动方向互相垂直，则再大的加速度也无法引起结构振动。另外，目前广泛采用的压电振动能量收集器的设计思路是：使结构固有频率去匹配环境振动源功率谱的峰值频率，进而让结构产生大幅振荡，并转换为振动机械能。采用该设计思路的缺点是：一旦环境振源的峰值频率比较低，机电耦合结构在低频激励下，产生的电能幅值大、周期长，极大地增加了后续电路的电能提取难度。另外若峰值频率特别低，比如人体运动引入的振动能，频率低于1Hz，海洋环境中的波动能，频率在1Hz附近，通过一般思路设计的压电振荡器结构将十分脆弱(刚度低，质量大)。目前业内已发展出了升频式机电耦合结构来避免上述问题，但同时机电耦合结构又出现了能量耗散、疲劳寿命低等一系列新问题。
发明内容
[0005] 本发明实施例所要解决的技术问题是在满足性能要求的基础上设计简单的振动能量收集器结构，使其运行稳定可靠、加工使用成本低，重点解决结构如何能够收集多方向振动能及高效率收集超低频振动能。现有技术中，多方向振动能量收集器研究较少，本发明实施例创造性地借助传统的弹簧摆结构，实现在多个方向施加激励，结构中的“弹簧”均能实现伸长、压缩变形，即发生所谓的伸缩“振荡”；同时创造性地将压电叠堆器件和微位移放大机构设计成压电弹簧，进而利用压电材料的正压电效应产生交变电能；另外弹簧摆结构摆动方向的固有频率仅与重力加速度和摆长有关，与结构的等效刚度和质量无关，因此该振荡器结构创造性地在实现低固有频率的同时避免了上述结构脆弱性问题。最后，目前低频振动能量收集多采用冲击加速度式升频的设计方案，即利用低频环境激励在振荡器结构上周期性地产生冲击加速度，振荡器结构本身的一阶固有频率较高，因而在冲击加速度作用过后，振荡器会在其固有频率处发生高频有阻尼振荡，输出频率成分较高的交变电能，但冲击加速度多利用机械碰撞实现，频率转换过程中会产生噪声、热等能量损失，还会严重降低结构疲劳寿命，本发明将主要利用非线性振动理论中实现升频转换，即通过非线性手段在低频激励下产生高频输出，缓减了上述问题。
[0006] 本发明的实施例提供一种多方向超低频振动能量收集器，本身的固有频率低，大约在3Hz以内，却不会带来低刚度、超重质量问题；能够回收三维空间内任意方向的振动能，其中水平方向的振动还能实现升频转换，进一步提高能量收集效率、本发明实施例在提高低频振动能量收集效率的同时还能避免能量耗散、结构疲劳寿命低的新问题。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0008] 第一方面，本发明的实施例提供一种多方向超低频振动能量收集器，包括：万向联轴器(1)，所述万向联轴器(1)顶部固定于基础结构框架；压电弹簧结构，所述压电弹簧结构由位移放大机构(2)、装配质量块(3)和压电叠堆(4) 构成；柔性铰链(5)和质量块(6)；所述万向联轴器(1)底部与位移放大机构(2)顶部固定；所述柔性铰链(5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)。
[0009] 作为一种实施方式，所述万向联轴器(1)是十字万向联轴器或者球笼式万向联轴器。
[0011] 作为一种实施方式，所述柔性铰链(5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)包括，采用焊接或者紧固螺钉连接。
[0012] 作为一种实施方式，所述压电弹簧结构伸长、压缩方向与所述压电弹簧结构中心对称轴一致，一端指向所述万向联轴器(1)，另一端指向所述柔性铰链 (5)几何中心。
[0013] 作为一种实施方式，在装配完成的初始状态，所述压电叠堆(4)处于受压状态。
[0014] 作为一种实施方式，在所述一种多方向的超低频振动能量收集器下方固定永磁体材料，所述质量块(6)由导磁材料制作。
[0015] 本发明实施例提供的一种多方向超低频振动能量收集器，利用非线性弹簧摆原理将低频摆动转换为压电弹簧的高频伸缩振荡，进而利用正压电效应将机械能转化为电能。本发明实施例能够将超低的振动频率转换成相对较高的输出交流电频率，具有升频转换效率高、能量损失小等优点。另外能够在不减弱等效刚度或加重等效质量的情况下获得极低的固有摆动频率，从工作原理上确保了结构的可靠性及疲劳寿命。本发明提供的多方向超低频振动能量收集器零部件结构简单、装配容易，极大地提高了产品生产效率、工作稳定性及寿命，同时也大大降低了生产成本。
附图说明
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0017] 图1(a)为本发明实施例提供的一种多方向超低频压电振动能量收集器的结构示意图，图1(b)本发明实施例提供的一种多方向超低频压电振动能量收集器的结构三维示意图；
[0018] 图2(a)为本发明实施例提供的压电弹簧结构的主视图，图2(b)为本发明实施例提供的压电弹簧结构的俯视图；
[0019] 图3(a)为本发明实施例提供的一种多方向超低频压电振动能量收集器的结构改进示意图，图3(b)为本发明实施例提供的一种多方向超低频压电振动能量收集器的结构改进三维示意图；
[0020] 图4(a)为本发明实施例设计压电振动能量收集器的沿重力方向激励等效模型示意图，图4(b)为本发明实施例设计压电振动能量收集器的沿水平方向激励等效模型示意图；
[0022] 图6为本发明实施例提供的摆动固有频率调节示意图。
具体实施方式
[0023] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0024] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0025] 本发明实施例所要解决的技术问题是在满足性能要求的基础上设计简单的振动能量收集器结构，使其运行稳定可靠、加工使用成本低，重点解决结构如何能够收集多方向振动能及高效率收集超低频振动能。现有技术中，多方向振动能量收集器研究较少，本发明实施例创造性地借助传统的弹簧摆结构，实现在多个方向施加激励，结构中的“弹簧”均能实现伸长、压缩变形，即发生所谓的伸缩“振荡”；同时创造性地将压电叠堆器件和微位移放大机构设计成压电弹簧，进而利用压电材料的正压电效应产生交变电能；另外弹簧摆结构摆动方向的固有频率仅与重力加速度和摆长有关，与结构的等效刚度和质量无关，因此本发明实施例的振荡器结构创造性地在实现低固有频率的同时避免了上述结构脆弱性问题。最后，目前低频振动能量收集多采用冲击加速度式升频的设计方案，即利用低频环境激励在振荡器结构上周期性地产生冲击加速度，振荡器结构本身的一阶固有频率较高，因而在冲击加速度作用过后，振荡器会在其固有频率处发时高频有阻尼振荡，输出频率成分较高的交变电能，但冲击加速度多利用机械碰撞实现，频率转换过程中会产生噪声、热等能量损失，还会严重降低结构疲劳寿命，本发明将主要利用非线性振动理论中实现升频转换，即通过非线性手段在低频激励下产生高频输出，巧妙地避免了上述问题。
[0026] 本发明的实施例提供一种多方向超低频振动能量收集器，本身的固有频率低，大约在3Hz以内，却不会带来低刚度、超重质量问题；能够回收三维空间内任意方向的振动能，其中水平方向的振动还能实现升频转换，进一步提高能量收集效率、本发明实施例在提高低频振动能量收集效率的同时还能避免能量耗散、结构疲劳寿命低的新问题。
[0027] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
[0028] 第一方面，本发明的实施例提供一种多方向超低频振动能量收集器，如图1 (a)所示，包括：万向联轴器(1)，所述万向联轴器(1)顶部固定于基础结构框架，所述万向联轴(1)用于增加所述能量收集器结构摆动自由度。所述万向联轴器(1)顶部固定于基础结构框架，所述基础结构框架承受外界振动源激励，进而带动本实施例所述的多方向超低频振动能量收集器振荡。
[0029] 压电弹簧结构，如图2所示，所述压电弹簧结构由位移放大机构(2)、装配质量块(3)和压电叠堆(4)构成，在压电振动能量收集领域，所述压电弹簧结构能够直接将弹簧伸缩机械能转化为电能。
[0030] 柔性铰链(5)和质量块(6)，所述柔性铰链(5)可以避免所述能量收集器在摆动过程中，给压电弹簧结构增加无效的弯矩，确保质量块中心对称轴始终沿重力方向，在保持压电发电结构机电耦合系数不变的情况下提升了装置工作的稳定性。所述质量块(6)用于增加振荡器结构的等效质量。
[0031] 所述万向联轴器(1)底部与位移放大机构(2)顶部固定；所述柔性铰链 (5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)。
[0032] 作为一种实施方式，所述万向联轴器(1)是十字万向联轴器或者球笼式万向联轴器。
[0033] 作为一种实施方式，所述万向联轴器(1)底部与所述位移放大机构(2) 顶部固定，包括采用焊接或者紧固螺钉固定，使接触面完全接触且不发生相对滑动。
[0034] 作为一种实施方式，所述柔性铰链(5)分别连接所述移放大机构(2)和所述质量块(6)包括，采用焊接或者紧固螺钉连接。
[0035] 所述位移放大机构(2)与所述万向联轴器(1)和所述柔性铰链(5)的装配方式等效于增加位移放大机构(2)上、下接触面的厚度，即增加了接触面刚度，因此机构在伸缩运动时，接触面不易发生弯曲变形，避免了能量损失，提高了传动效率。
[0036] 作为一种实施方式，所述压电弹簧结构伸长、压缩方向与所述压电弹簧结构中心对称轴一致，一端指向所述万向联轴器(1)，另一端指向所述柔性铰链 (5)几何中心。
[0037] 作为一种实施方式，在装配完成的初始状态，所述压电叠堆(4)处于受压状态，确保压电弹簧结构能够出现可压缩状态，进而确保所述位移放大机构(2) 在伸缩振荡时，所述压电叠堆(4)均有电压输出。
[0038] 优选地，如图1(a)所示，本发明实施例万向联轴器(1)是结构最为简单紧凑、使用成本低、市场使用量大的十字轴式十字万向联轴器。十字万向联轴器(1)规定了结构在水平面内互相垂直的两个摆动方向，根据力的正交分解原理，水平面内任一方向的振动能均能够引起结构的摆动，进而引起位移放大结构(2)的伸缩振荡。位移放大机构(2)的伸缩振荡能够驱动压电叠堆(4)产生周期性的伸缩变形，通过压电材料的正压电效应产生交变的电压。由于选择结构简单的十字轴式万向联轴器，在装配时，联轴器部分要除去毛刺，清洗所述十字轴式万向联轴器所有零件，保证相对轴承孔的中心线应在水平面上，允许误差不得超过1度。为保证联轴器关节转动灵活，应定期润滑万向联轴器(1)。
[0039] 由于十字轴式万向联轴器限制了结构摆动方向，虽然根据力的正交分解原理，水平面内任一方向的振动能均能够引起结构的摆动，但效率小于摆动方向与水平振动方向一致的情况。为进一步提升装置振动能量收集效率，本发明的另一个实施例采用结构较为复杂的球笼式万向联轴器，如图3(a)所示。球笼式万向联轴器能够实现完全等速传动，抑制由于转速和转矩变化对相关联设备所产生的各种冲击等不良影响。由于球笼式万向联轴器具有结构复杂等缺点，在振动能量收集器产品化设计时，可结合具体情况综合考虑做出取舍。
[0040] 以上所描述的十字万向联轴器和球笼式万向联轴器，仅为本发明实施例举例说明使用，本发明可以使用万向联轴器，其使用方式参照十字万向联轴器。
[0041] 本发明实施例提供的多方向超低频振动能量收集器可以简化成弹簧摆结构，所述弹簧摆结构有2个自由度：弹簧摆动和伸缩振动。
[0042] 由于可以简化成弹簧摆结构，因此在理论上可简化为二自由度系统：频率为ω1的摆动和频率为ω2的弹簧伸缩振动。其中ω1理论上仅与重力加速度g 和弹簧初始摆长l0有关，ω2理论上仅与弹簧等效刚度k和质量块(6)的质量M 有关。因此对于水平方向的振动源，其主要引发振荡器结构的摆动，要求摆动频率ω1与振动源频率接近，仅需通过改变摆长l0实现固有频率与超低激励频率匹配，避免了传统通过减弱结构等效刚度或加重等效质量来降低固有频率的劣势：结构脆弱易坏，难以微型化等。另外弹簧摆结构在动力学理论中可以等效为平方非线性系统，因此当ω2＝2ω1时，上述两个自由度的振动可以通过二次非线性因素发生耦合，进而发生内共振现象。具体地，主要表现为：集中质量在外界激励下，起初作频率为ω1的弹簧摆动，通过二次非线性因素激起频率为ω2的伸缩振动。在内共振条件下弹簧伸缩振荡频率ω2仍然偏低，但位移放大机构(2)能够显著降低弹簧的等效刚度，因此该设计方案能够通过参数的合理配置实现。若弹簧伸缩振荡频率ω2远大于2倍的ω1摆动频率，在该非线性振荡系统中，弹簧仍可能发生高频振荡，这种情况下可以通过合理优化压电弹簧结构，在伸缩振幅较低的情况下，同样可获得较高的发电效率。
[0043] 本发明实施例可以收集三维空间内任一方向的振动能，由于结构自身存在固有频率、阻尼等影响振荡系统动态特性的重要参数，因此能量收集器会且仅在振动频率上有所选择。假设本实施例在初始状态下压电弹簧中心对称轴与重力方向一致，则三维空间内任一方向的振动能可以分解成2个方向：沿重力方向和沿水平方向。对于沿重力方向的振动加速度，该激励直接引起弹簧的伸缩振动，当激励加速度频率接近或等于ω2时，伸缩振幅最大，发电效率最高；对于处于水平方向的振动加速度，由于万向联轴器的存在，其可以尽可能多地收集水平面内的任一方向振动能。水平激励直接引起弹簧的摆动，由于非线性现象的存在，低频摆动能激发弹簧的高频伸缩振动，进而产生高频交变电能，当激励加速度频率接近或等于ω1时，摆动振幅最剧烈，伸缩振幅也最大。由于ω1理论上仅与重力加速度g和弹簧初始摆长l0有关，因此超低的固有频率不会直接降低结构的等效刚度或提高等效质量，增加了结构工作的可靠性。以1：2内共振为例，此时弹簧伸缩振幅最大，最易产生较高的伸缩振动能用于发电，并且输出电压频率提升了2倍。根据相关学者的研究结论，对于压电振动能量收集器，在其它条件不变的情况下，其发电功率与结构振荡频率的3次方成正比关系；若输出频率增加2倍，其输出功率至多将增加8倍，极大地提高了振动能量收集效率。
[0044] 在上述实施例中，多方向超低频振动能量收集器主要通过利用二自由度平方非线性系统的内共振现象，实现振动频率的升频转换，进而产生高频的交流电压。二自由度平方非线性系统可等效成如图4(a)和图4(b)所示的弹簧摆模型，有弹簧的伸缩及摆动两个自由度。根据非线性振动力学理论，要求弹簧的伸缩振荡频率ω2等于弹簧摆动振荡频率ω1的两倍，即ω2＝2ω1。当外界振动频率接近或等于弹簧摆动频率ω1时，结构将发生大幅受迫摆动。由于弹性力中二次非线性项因素的存在，弹簧将在其伸缩频率ω2处发生大幅伸缩振荡，此振荡将会由正压电效应产生交变的电压，输出电压频率为ω2，恰巧等于激振频率的两倍。由于压电振动能量收集器的回收功率跟振动频率的三次方成正比关系，该升频效应将极大地增加振动能量收集器的回收功率。若伸缩振荡频率ω2无法低至2ω1，则在相同激励条件下，弹簧摆各个自由度的振幅会大大降低，但由于最终输出交流电频率获得了提高，压电弹簧也可以通过提高结构刚度来增加机电耦合系数，因此最终振荡器结构的压电发电功率并不会明显降低。图5给出了多方向超低频压电振动能量收集器，在模拟水平方向激振力作用下，振荡器结构的摆角及弹簧伸缩振荡变形波形图，左侧摆动频率与伸缩频率为1：2，右侧为1：3。综上，1：2内共振参数设计并不是本发明所述实施例的充分必要条件。
[0045] 作为一种实施方式，如图6所示，在所述一种多方向的超低频振动能量收集器下方固定永磁体材料，所述质量块(6)由导磁材料制作。
[0046] 本发明实施例提供的多方向的超低频振动能量收集器的摆动频率ω1理论上仅与重力加速度g和弹簧初始摆长l0有关，ω2理论上仅与弹簧等效刚度k和质量块(6)的质量M有关。因此对于水平方向的低频振动源，所设计的能量收集器仅需通过改变摆长l0即可实现固有频率与超低激励频率匹配。而传统的振荡器设计一般通过减弱结构等效刚度和/或加重结构等效质量来降低自身的固有频率，使其与激励频率匹配。该方法往往会导致结构关键部位承受的应力过大，易损坏或者疲劳寿命低，还有难以微型化等缺点。
[0047] 进一步地，本发明实施例提供的多方向的超低频振动能量收集器的结构固有频率可以通过调节等效重力加速度值改变，为微调结构摆动固有频率，使其能够与水平方向振动源的频率变化相匹配，还可在振荡器结构下方固定有永磁体材料，如图6所示。振荡器结构中质量块(6)由导磁材料制作，此时永磁体对质量块(6)产生的吸引力等效增加的重力加速度g的值，间距d越小，结构摆动固有频率越高。相比于改变摆长l0来调节摆动固有频率，所述实施方式具有易实现、易调节、调节范围相对较宽等优势。
[0048] 更进一步地，对于沿重力方向的振动能，其主要通过频率匹配效应即共振现象直接实现弹簧的伸缩振荡，由于弹簧的伸缩振荡频率为ω2，因此对于沿重力方向的振动源，该压电振荡器结构主要收集频率接近或等于ω2的振动能量。综上所述，本发明所述的多方向超低频振动能量收集器，能够有效地收集水平方向振动能，辅助收集沿重力方向的振动能。
[0049] 本发明实施例提供的一种多方向超低频振动能量收集器，利用非线性弹簧摆原理将低频摆动转换为压电弹簧的高频伸缩振荡，进而利用正压电效应将机械能转化为电能。本发明实施例能够将超低的振动频率转换成相对较高的输出交流电频率，具有升频转换效率高、能量损失小等优点。另外能够在不减弱等效刚度或加重等效质量的情况下获得极低的固有摆动频率，从工作原理上确保了结构的可靠性及疲劳寿命。本发明提供的多方向超低频振动能量收集器零部件结构简单、装配容易，极大地提高了产品生产效率、工作稳定性及寿命，同时也大大降低了生产成本。
[0050] 本发明实施例结构简单可靠，具有极大的应用前景。考虑到装置的工作寿命、稳定性等问题，在具体实施时可简单增加一保护装置，如立方体结构的封装保护，防止出现冲击、倒置等极端情况地影响。
[0051] 本发明实施例提供的一种多方向超低频振动能量收集器，利用非线性弹簧摆原理将低频摆动转换为压电弹簧的高频伸缩振荡，进而利用正压电效应将机械能转化为电能。本发明实施例能够将超低的振动频率转换成相对较高的输出交流电频率，具有升频转换效率高、能量损失小等优点。另外能够在不减弱等效刚度或加重等效质量的情况下获得极低的固有摆动频率，从工作原理上确保了结构的可靠性及疲劳寿命。本发明提供的多方向超低频振动能量收集器零部件结构简单、装配容易，极大地提高了产品生产效率、工作稳定性及寿命，同时也大大降低了生产成本。
[0052] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0053] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
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