[實用新型]基于壓電和磁電復合結(jié)構的能量采集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920010390.9
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN209462281U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 周勇;梁鑫;朱廷玉
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02K35/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 劉傳玉

本實用新型公開了一種基于壓電和磁電復合結(jié)構的能量采集裝置，包含殼體、第一至第四壓電懸臂梁、磁電復合模塊、第一擊打齒輪、第二擊打齒輪、轉(zhuǎn)軸、第一風扇、第二風扇、第一軸承、第二軸承和固定桿。本實用新型通過對壓電材料、磁致伸縮材料的特性研究，充分結(jié)合壓電材料的壓電效應和磁致伸縮材料的磁電效應，能夠?qū)崿F(xiàn)機械能?電能的轉(zhuǎn)化、同時能夠?qū)崿F(xiàn)磁能?電能的能量轉(zhuǎn)化，有效地提高了能量采集和轉(zhuǎn)化效率。

技術領域

本實用新型涉及微機電系統(tǒng)和微能源技術領域，尤其涉及一種基于壓電和磁電復合結(jié)構的能量采集裝置。

背景技術

近年來，化石能源危機和環(huán)境污染問題日益凸顯，能源問題一直是全球備受矚目的熱門問題之一，在能源越來越匱乏的今天，如何利用可再生資源就顯得尤為重要，引發(fā)了國內(nèi)外的廣泛關注。隨著我國和世界新能源戰(zhàn)略的快速推進，在未來的能源系統(tǒng)和能源網(wǎng)絡中，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)將成為主要的能源生產(chǎn)方式。

振動能量是自然界中普遍存在的一種能量，它是可再生能源。因而如何設計振動能量采集裝置，實現(xiàn)高效采集環(huán)境振動能量已成為世界相關人士關注的熱點。

壓電材料是壓電能量采集裝置的重要部分，不同的壓電材料，對其能量采集的效率有很大的影響，現(xiàn)有技術一般能量采集和轉(zhuǎn)化效率有限。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于壓電和磁電復合結(jié)構的能量采集裝置，通過對磁致伸縮材料和壓電纖維復合材料這兩種材料的層合設計，得到磁致伸縮/壓電纖維復合材料，作為能量感知和轉(zhuǎn)換器件，以提升振動能量采集效率。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

基于壓電和磁電復合結(jié)構的能量采集裝置，包含殼體、第一至第四壓電懸臂梁、磁電復合模塊、第一擊打齒輪、第二擊打齒輪、轉(zhuǎn)軸、第一風扇、第二風扇、第一軸承、第二軸承和固定桿；

所述第一至第四壓電懸臂梁均包含固定座和彈性基板；所述彈性基板包含擊打部和形變部，其中，所述形變部一端和所述固定座垂直固連，另一端和所述擊打部的一端固連；且形變部兩側(cè)均設有壓電薄膜；所述擊打部用于被施加外力產(chǎn)生振動后使得形變部發(fā)生形變、進而使得形變部兩側(cè)壓電薄膜變形端產(chǎn)生電勢；

所述磁電復合模塊包含承載座和若干磁電復合板；所述若干磁電復合板均固定在所述承載座上；磁電復合板呈三明治結(jié)構，由上之下依次為磁致伸縮層、壓電層、磁致伸縮層，所述磁致伸縮層由磁致伸縮材料制成，所述壓電層由壓電材料制成；

所述第一擊打齒輪、第二擊打齒輪均包含轉(zhuǎn)盤、若干擊打齒和若干永磁體；所述若干擊打齒沿轉(zhuǎn)盤周邊均勻設置，形成齒輪狀；所述若干永磁體均勻設置在轉(zhuǎn)盤的一個側(cè)面上、呈圓周設置，且相鄰永磁體的磁極相反；所述轉(zhuǎn)盤中心設有用于和所述轉(zhuǎn)軸固定的連接孔；

所述殼體上設有供轉(zhuǎn)軸穿過的第一通孔、第二通孔；所述第一軸承、第二軸承的外圈分別固定設置在所述殼體的第一通孔、第二通孔中，第一軸承、第二軸承的內(nèi)圈均和所述轉(zhuǎn)軸固連，使得所述轉(zhuǎn)軸穿過殼體、兩端在殼體外；

所述第一風扇、第二風扇設置在所述殼體外，第一風扇、第二風扇的轉(zhuǎn)軸分別和所述轉(zhuǎn)軸的兩端同軸固連，用于受風力驅(qū)動帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；

所述第一擊打齒輪、第二擊打齒輪設置在所述殼體內(nèi)，第一擊打齒輪、第二擊打齒輪均通過轉(zhuǎn)盤中心的連接孔和所述轉(zhuǎn)軸固連，使得第一擊打齒輪、第二擊打齒輪平行設置，第一擊打齒輪上的永磁體和第二擊打齒輪上的永磁體一一對應、形成交變磁場；