[實用新型]一種可變氣隙式磁致伸縮振動能量采集器

有效

• 申請號: 201420401515.8
• 申請日: 2014-07-21
• 公開（公告）號: CN204179967U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 嚴柏平;唐志峰;呂福在;張成明;李立毅;鄧雙
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及一種可變氣隙式磁致伸縮振動能量采集器，具體涉及一種小型便于集成化的可變氣隙長度、高負載振動能量采集器。

背景技術

隨著無線傳感器在傳感器網絡和微機電系統中的廣泛應用，具有使用壽命短、維護費用高、不易于更換、污染環境等缺點的傳統電池，已難以滿足其供電需求。如何高效的從環境中采集能量，實現無線傳感器的自供能技術，是近年來國內外學者研究的熱點問題。振動能量以其存在的普遍性、能量密度高等特點被研究者青睞。同時，振動能量采集器的低成本、小體積結構、長壽命、易集成、不需更換或充電等優點，特別適合為無線傳感器網絡節點供電，對解決無線傳感器網絡節點中化學電池的更換和傳感器的自供能意義重大。

目前的振動能量采集器一般采用壓電材料來設計制作，具有結構體積小，便于集成化的特點，在微機電系統中具有非常好的應用前景。但現有的壓電振動能量采集器存在輸出電功率小、不易于工作在高負載振動環境等不足，且大的電功率輸出與小體積結構、便于集成化相矛盾一直是現有振動能量采集器器件開發中的關鍵問題。磁致伸縮材料具有非常優越的壓磁能量轉換特性，可工作在大應力沖擊及高負載環境，能夠較好的滿足鐵路、公路等大應力振動環境，且磁致伸縮材料的機磁耦合系數大、負載能力強、能量密度高、轉換效率高等優點，特別適合于新型振動能量采集裝置的應用開發。

針對現有的振動能量采集器應用中存在大的電功率輸出與小體積結構、便于集成化相矛盾的問題，探索及開發一種適用于高負載振動環境的小型、易于集成化的大功率、高性能振動能量采集器，為無線傳感器網絡中自供能技術的供電性能、使用壽命及系統穩定性提供保障。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術的不足，提供一種可變氣隙式磁致伸縮振動能量采集器。

一種可變氣隙式磁致伸縮振動能量采集器包括固定支撐結構、鉸鏈位移放大結構、上固定件、磁致伸縮材料、拾取線圈、下旋緊螺釘、氣隙、永磁體、底板；底板左側垂直設有固定支撐結構，底板右側設有一凹槽，在凹槽中垂直放置永磁體，固定支撐結構上端右側設有一凹槽，在凹槽中垂直放置鉸鏈位移放大結構并用螺釘固定，底板中間設有螺紋孔，螺紋孔內設有下旋緊螺釘，鉸鏈位移放大結構與下旋緊螺釘之間從上到下順次設有上固定件、磁致伸縮材料，拾取線圈均勻的繞制在磁致伸縮材料的外表面，磁致伸縮材料的上、下端部分別放置在上固定件和下旋緊螺釘的凹槽內，永磁體的上端面與鉸鏈位移放大結構端部下表面間存在氣隙。

另一種可變氣隙式磁致伸縮振動能量采集器包括永磁體、底板、左固定支撐結構、左鉸鏈位移放大結構、左側上固定件、左磁致伸縮材料、左拾取線圈、左側下旋緊螺釘、左氣隙、右固定支撐結構、右鉸鏈位移放大結構、右側上固定件、右磁致伸縮材料、右拾取線圈、右側下旋緊螺釘、右氣隙；底板左右端分別垂直設有左固定支撐結構、右固定支撐結構，底板中心設有一凹槽，在凹槽中垂直放置永磁體，左固定支撐結構和右固定支撐結構上端內側分別設有一凹槽，在凹槽中分別垂直放置左鉸鏈位移放大結構、右鉸鏈位移放大結構并用螺釘固定，底板凹槽兩側分別設有兩螺紋孔，兩螺紋孔內分別設有左側下旋緊螺釘、右側下旋緊螺釘，左鉸鏈位移放大結構與左側下旋緊螺釘之間從上到下順次設有左側上固定件、左磁致伸縮材料，右鉸鏈位移放大結構與右側下旋緊螺釘之間從上到下順次設有右側上固定件、右磁致伸縮材料，左拾取線圈、右拾取線圈分別均勻的繞制在左磁致伸縮材料、右磁致伸縮材料的外表面，左磁致伸縮材料的上、下端部分別放置在左側上固定件和左側下旋緊螺釘的凹槽內，右磁致伸縮材料的上、下端部分別放置在右側上固定件和右側下旋緊螺釘的凹槽內，永磁體的上端面分別與左鉸鏈位移放大結構、右鉸鏈位移放大結構端部下表面間存在左氣隙、右氣隙。

所述的鉸鏈位移放大結構、上固定件、下旋緊螺釘、底板、左鉸鏈位移放大結構、左側上固定件、左側下旋緊螺釘、右鉸鏈位移放大結構、右側上固定件、右側下旋緊螺釘的材質均采用高導磁特性的10號鋼；固定支撐結構、左固定支撐結構、右固定支撐結構的材質為不導磁的1Cr18Ni9Ti。

所述的永磁體材質為釹鐵硼永磁材料，采用軸向方向充磁，上端為永磁體N極，下端為永磁體S極。

所述的固定支撐結構卡槽與鉸鏈位移放大結構上、下端面間為過渡配合，左固定支撐結構卡槽與左鉸鏈位移放大結構上、下端面間為過渡配合，右固定支撐結構卡槽與右鉸鏈位移放大結構上、下端面間為過渡配合。

所述的下旋緊螺釘與底板之間的螺紋螺距配合為1mm，左側下旋緊螺釘、右側下旋緊螺釘與底板之間的螺紋螺距配合為1mm。