[实用新型]磁电式振动换能装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及将机械能转化为电能的领域，具体为将振动机械能转换为电能并能给用电设备供电的磁电式振动换能装置。

背景技术

充足的能源供应是现代社会和经济发展的基础，是人类社会进步的基石。然而，随着经济的发展和人日的快速增长使得能源需求日益增加，以煤炭、石油、天然气等化石燃料为卞的常规能源过度开采，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，同时，自然环境也遭受到了严重的污染和破坏，人类面临着能源枯竭和环境保护的双重压力。尤其是自1973年发生石油危机以来，人们对能源危机有了清醒的认识。国际社会对能源和环境问题倾注了越来越多的关注。对我国而言，我国能源工业同样面临着环境保护和社会可持续发展的双重压力。因此，开发利用可再生能源，实现能源工业的可持续发展对我国的发展更加迫切、更有意义。我国是世界上最大的常规能源生产和消费国，如果不改变能源消耗的现状，我国将面临严重的能源危机。

机械能是环境中最为广泛的能源之一，很多环境中都存在着振动，振动能量收集技术是一个新的研究领域，国内外科学家已经注意到收集振动能量作为可行的能源。尤其在电能不足或者经常断电缺电的场合，利用新能源获得电能是目前广泛关注的内容。目前常用的方法是通过太阳能获取电能。但在太阳能不足的场合，如手持式照明设备，处于阴暗位置的无线传感器网络等，利用太阳能获得电能难以发挥作用。因此研究利用其它能量转换方式具有重要意义。

机械振动能转化为电能所采用的方法一般有三种：电磁式，静电式和压电式。

(1)静电式

比利时学者提出了一种静电式振动发电机，结构由梳齿状平面可变电容器振动块对加速度敏感所组成，平面梳状电容是常用来作为电容式加速度传感器敏感元件，其制作的技术较为成熟，用平面IC技术和MEMS深刻蚀技术都可以实现，质量块与可移动电极(电极A)连为一体。当振动块相对于支架的运动引起电容极板距离上的变化改变了电极间的电容，引起电容极板上的电荷通过外电路在动静极板之间的重新分布，从而在外电路上形成电流。

(2)压电式

英国学者提出了一种压电式机械振动发电机，在振动环境中，质量块带动梁及压电薄膜一起振动，其变形使得压电薄膜的上下表面的产生表面电荷，从而在上下两个电极之间产生电势差。由于采用了对称的双层PZT厚膜材料，通过串联可以增大输出的电压和功率。

(3)电磁式

根据法拉第定律，附在振动质量块的下面的线圈在固定磁体产生的磁场中，振动会使通过线圈的磁通量发生变化，产生感应电动势，电磁式振动发电机就是通过磁场将机械能转化为电能。

目前静电式、压电式的能量吸收装置结构复杂，成本高。授权公告号为CN201230270、授权公告日为2009年4月29日、名称为“一种振动能量吸收转换器”的中国实用新型专利公开了一种电磁式换能器，此专利的缺点是将将振动装置外置，换能效果一般、结构复杂，机械寿命短。

发明内容

为克服上述缺点，本实用新型提供了一种结构简单、换能高效、使用寿命长的磁电式振动换能装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁电式振动换能装置，包括圆柱型外壳、线圈、圆柱型磁铁、弹簧、固定底座、输出线、储能元件；其特征在于：线圈设置在圆柱型外壳内，并且紧贴圆柱型外壳的周向内壁；圆柱型磁铁置于线圈内部；弹簧一端设置在圆柱型外壳的上底面和/或下底面；固定底座固定在振动面上；从线圈上下端部引出的输出线连接磁电换能装置和储能元件。

进一步地，所述弹簧是一个，其一端设置在在圆柱型外壳的上底面。

进一步地，所述弹簧的另一端圆柱型磁铁相连。

进一步地，所述弹簧是两个，分别设置在圆柱型外壳的上底面和下底面。

进一步地，所述上下弹簧的另一端可与圆柱型磁铁分离。

本实用新型的有益效果在于：由于线圈紧贴圆柱型外壳内部周围，圆柱型磁铁置于线圈内。根据振动强度，圆柱型磁铁可与弹簧分离，也可与弹簧一端相连。弹簧另一端与圆柱型外壳的底部或顶部连接。当外界产生振动时，圆柱型磁铁上下振动，切割磁感线，产生电能势，通过输出线将产生的电能存储至储能元件中。本实用新型设计的磁电式换能装置结构简单、换能高效，将换能装置封闭于密闭容器中，容易安装、机械寿命长。

附图说明

附图1为本实用新型强振模式结构图。

附图2为本实用新型微小振动模式结构图。

附图标记说明：