[發明專利]一種磁懸浮振動俘能電池

在審

• 申請號: 201710450669.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN109150007A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 吳越;劉清華;韋東東;陳全渠;馬文瑞
• 申請（專利權）人: 長春吉威新能源科技發展有限公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種磁懸浮振動俘能電池，包括：電池頂蓋、電池外殼、空心軸、內部彈簧、外部彈簧、底座、兩個相同壓電懸臂梁和四個相同磁性墊圈，其中：所述電池頂蓋和電池外殼組成了電池密封腔；所述壓電懸臂梁、磁性墊圈、內部彈簧和空心軸組成了壓電發電裝模塊；底座和外部彈簧用來感知和傳遞外界振動。當布置該裝置的微機電設備受外界振動時，電池體會發生持續振動，電池體內部壓電發電模塊在內部彈簧及磁性墊圈磁力作用下維持持續振動，提高了能量俘獲效率。該裝置主要用于微機電系統、無線傳感器、智能穿戴設備等領域，具有結構簡單、免維護、壽命長、節能環保、易于集成和環境適應性強等優點。

技術領域

本發明屬于壓電發電領域，具體涉及一種磁懸浮振動俘能電池。

背景技術

隨著微機電系統（MEMS）、無線傳感器網絡技術的發展以及它們在航空航天、海底探測、軍事工業、民用機械、交通等領域的應用。傳統干電池、紐扣電池和鋰電池等存在更換麻煩、使用壽命短、環境適應性差和對環境有污染等缺點，所以不能滿足某些微機電系統和無線傳感器網絡節點的需要。而壓電發電裝置可以將周圍環境振動或人體振動機械能轉化為電能，且壓電發電裝置結構微小、易于集成、無電磁干擾、節能環保且使用壽命長無需維護，因此利用壓電發電設計一種結構簡單、發電量可靠、環境適應性強的微小型壓電自發電電池已十分重要。

發明內容

為了解決目前傳統干電池、紐扣電池和鋰電池等存在更換麻煩、使用壽命短、環境適應性差和對環境有污染的問題，提出了一種磁懸浮振動俘能電池，該壓電自發電裝置由電池頂蓋、電池外殼、空心軸、內部彈簧、外部彈簧、底座、兩個相同壓電懸臂梁和四個相同磁性墊圈組成。其中：所述電池頂蓋和電池外殼組成了電池密封腔；所述壓電懸臂梁、磁性墊圈、內部彈簧和空心軸組成了壓電發電裝模塊；底座和外部彈簧用來感知和傳遞外界振動。當布置該裝置的微機電設備發生振動時，電池體會發生持續晃動，電池內部彈簧在上端壓電發電單元慣性力作用下產生往復變形，兩個壓電發電單元之間由于磁性圓環墊圈之間磁力傳遞振動，實現外界一次振動，激勵電池長時間工作的目的，提高了壓電發電裝置能量俘獲效率。壓電片發出的電能連接到布置于空心軸內部的整流裝置和儲能電容，儲能電容儲存的電能供用電元器件使用。該裝置用于微機電系統、無線傳感器、智能穿戴設備等領域，具有結構簡單、免維護、壽命長、節能環保、易于集成和環境適應性強等優點。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明一種磁懸浮振動俘能紐扣電池，包括：電池頂蓋、電池外殼、空心軸、內部彈簧，其特征在于還包括外部彈簧、兩個相同的壓電懸臂梁、四個相同的磁性圓環墊圈和底座，其中：所述電池頂蓋為圓片形構件，其底面正中布置一圓形沉槽，頂面正中安裝有電極；所述電池外殼為帶底的圓筒形構件，其筒底上表面正中布置一與電池頂蓋上沉槽相同大小圓形沉槽，下表面正中布置有電極；所述電池頂蓋與電池外殼連接組成封閉的電池腔體；所述空心軸間隙配合安裝在電池頂蓋沉槽和電池外殼沉槽上；所述內部彈簧和外部彈簧均為螺旋彈簧；所述壓電懸臂梁由彈性基板、扇形壓電片和質量塊組成，彈性基板由圓環片及圓環片外陣列的若干扇形壓電懸臂梁組成，扇形壓電片對稱粘貼在扇形壓電懸臂梁上下表面，質量塊粘貼在扇形壓電懸臂梁外緣上表面；所述磁性圓環墊圈是圓環形磁鐵構件，磁鐵形式為上半部與下半部為不同極性；所述壓電懸臂梁上下表面均連接一個磁性圓環墊圈組成壓電發電單元；內部彈簧與兩個壓電發電單元依次套在空心軸上，兩個壓電發電單元上共四個磁性圓環墊圈從上到下極性依次為為N/S、N/S、S/N、S/N或S/N、S/N、N/S、N/S；所述內部彈簧下端與電池外殼筒底上表面接觸，上端與壓電發電單元上磁性圓環墊圈接觸；所述底座為一厚圓片形構件，圓片上表面正中布置一圓形沉槽；所述外部彈簧上端與電池外殼筒底下表面正中連接，下端安裝在底座上布置的沉槽中，彈簧高度大于底座上圓形沉槽高度2mm以上。

所述多個壓電發電單元依次套在空心軸上構成疊堆式壓電發電結構。