[實用新型]彈簧式機電轉換模塊

有效

• 申請號: 201320141439.7
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN203352410U
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張平;張秋平;沈新秀
• 申請（專利權）人: 湖南科技學院
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02K35/04;H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及新能源領域，特別涉及一種彈簧結構的振動能多途徑組合發電裝置。?

背景技術

振動是一種廣泛存在的現象，特別是在汽車、飛機、橋梁或大型機械等多種場合中。振動能量采集就是采集機械、車輛、樓宇以及如橋梁等其它建筑架構產生的一般機械振動能，并將其轉換為電能，無需布線和電池，就可驅動傳感器或者其他電路裝置的一種能量采集技術。?

具有振動能量采集功能的小型傳感器可安裝到車門、電動馬達基座等狹小空間中，還可安裝到大型機械、建筑物或橋梁等場合中。傳感器在這里無需電池、電源線路或通信布線即可進行工作，而且能夠在不需要維護的情況下無限期工作。因此，該技術尤其適合需要長使用壽命、高溫運行或者人員難以接近的應用中。?

將振動能轉化為電能的方式一般有電磁式、壓電式和靜電式三種。現有方案都側重通過其中一種方式實現振動能到電能的轉換，故轉換效率相對有限。?

發明內容

本實用新型的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種同時使用正壓電效應和電磁感應原理實現振動能裝換的發電裝置。?

本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現：?

一種彈簧式機電轉換模塊，它包括彈簧、壓電材料、線圈和永磁鐵；所述彈簧的一端為固定端，另一端為自由端，所述自由端產生與彈簧伸縮方向一致的?運動；所述彈簧式機電轉換模塊包括壓電式和電磁感應式兩個發電單元，壓電式發電單元利用壓電材料的正壓電效應，將彈簧振動動能轉化成電能，電磁感應式發電單元利用線圈和永磁鐵的相對運動實現電磁感應發電輸出；所述的壓電材料涂覆在彈簧螺旋體伸縮方向的上下表面。?

作為本方案的進一步優化，所述的永磁鐵與彈簧的自由端相連，隨自由端一起做與彈簧伸縮方向一致的運動；所述線圈位置固定，位于永磁鐵的磁場范圍之內；永磁鐵隨彈簧自由端一起運動時，線圈中的磁感應強度發生變化，從而輸出電能。?

作為本方案的進一步優化，所述的線圈與彈簧的自由端相連，隨自由端一起做與彈簧伸縮方向一致的運動；所述永磁鐵位置固定；所述的線圈位于永磁鐵的磁場范圍之內；線圈隨彈簧自由端一起運動時，線圈中的磁感應強度發生變化，從而輸出電能。?

作為本方案的進一步優化，所述的永磁鐵是條形磁鐵，從線圈中央穿過。?

作為本方案的進一步優化，所述的永磁鐵是U型磁鐵，線圈的一部分位于磁鐵的U型空隙中。?

作為本方案的進一步優化，本實用新型還包括兩個整流電路，壓電材料的電能輸出端和線圈的電能輸出端分別連接在整流電路的輸入端。?

本發明結構設計巧妙，在同一套彈簧系統中實現了兩種振動能量轉化方式的組合應用，極大的提高了能量的轉化效率。?

附圖說明

圖1為彈簧式機電轉換模塊結構示意圖。?

圖2為永磁鐵固定的組合發電裝置實施例1結構示意圖。?

圖3為永磁鐵固定的組合發電裝置實施例2結構示意圖。?

圖4為線圈固定的組合發電裝置實施例1結構示意圖。?

圖5為線圈固定的組合發電裝置實施例2結構示意圖。?

圖6為彈簧及壓電材料部位放大效果圖。?

圖7為截取彈簧及壓電材料部位的一個片段放大后效果圖。?

其中，(1)壓電發電單元(2)電磁感應發電單元(3)電源管理單元。?

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。?

一種彈簧式機電轉換模塊，包括彈簧、壓電材料、線圈和永磁鐵；所述彈簧的一端為固定端，另一端為自由端，自由端產生與彈簧伸縮方向一致的運動。?

如圖1所示，所述彈簧結構發電裝置包括壓電式和電磁感應式兩個發電單元，壓電式發電單元利用壓電材料的正壓電效應，將彈簧振動動能轉化成電能，電磁感應式發電單元利用線圈和永磁鐵的相對運動實現電磁感應發電輸出；所述的壓電材料涂覆在彈簧上下表面。?

圖2、3、4、5所示，為彈簧組合發電裝置的實施例。所述的發電裝置均包含一個彈簧，彈簧通常是由形狀規則的彈性材料構成，形狀可以與普通彈簧相同，彈簧采用高彈性模量的材料，要求具有很好的彈性振動效果和較低的阻尼內耗，同時還要求許用應變較大，塑性小，機械品質因素高。?

彈簧的一端為固定端。彈簧的另一端為自由端，所述的自由端可產生與彈簧伸縮方向一致的運動，外界產生的與彈簧伸縮方向一致的振動將被彈簧捕獲，傳遞到彈簧結構的振動能發電系統。?