[发明专利]一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器

说明书

本发明公开了一种电磁‑压电‑磁致伸缩复合式微能源能量采集器，包括端盖、固定圆柱磁铁、线圈支架底座、磁感应线圈、线圈支架盖、磁电换能装置、强磁悬浮圆柱磁铁、中间壳体、半圆空腔、螺柱和螺纹槽，所述强磁悬浮圆柱磁铁的上下两侧对称设置有线圈支架盖，所述线圈支架盖的一侧依次设置有磁感应线圈、线圈支架底座、固定圆柱磁铁和端盖，所述固定圆柱磁铁固定在所述端盖的凹槽内，所述线圈支架底座固定在所述端盖上，所述磁感应线圈放于线圈支架底座内，所述线圈支架盖的一侧中心处制备有螺柱，所述螺柱的中央开设有半圆空腔，所述半圆空腔的内部插入有磁电换能装置，所述线圈支架底座的中心处开设有螺纹槽，所述螺纹槽与螺柱为配合结构，所述中间壳体通过螺纹固定在上下两个端盖之间。本发明，通过采用电磁‑压电‑磁致伸缩复合的能量采集方式，克服了单一微能量采集结构的缺点，通过优势互补实现了宽频带的能量采集，有利于提高微能源能量采集效率、提高微能量转换率和器件的输出功率，值得推广使用。

技术领域

本发明涉及微能源能量采集器领域，具体为一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器。

背景技术

能源是能够提供能量的资源。化石燃料的急剧消耗导致了能源危机的出现，所以微能源能量的采集和利用受到了人们的关注。振动能量是环境中普遍存在的一种微能源，采集环境中的振动能量实现自供电技术是一种理想且有效的解决方案。因此，微能源能量采集器作为振动能量采集和转换的载体成为了研究热点。

目前振动能量采集器主要有压电式、电磁式和摩擦式。压电式能量采集器一般采用悬臂梁结构，在大振幅的振动激励下，悬臂会发生大幅度的变形并产生较大应力，在反复振动下会造成机械疲劳和损坏，导致采集器寿命缩短，无法满足长期工作的需要；电磁式能量采集器灵敏度低，需要较大的机械能输入，对于低频的微弱振动响应效果差，且输出功率低；摩擦式能量采集器的内阻较大，且需要为它设计专用的能量转换的匹配电路，这限制了它的实际应用。单一形式的振动能量采集方式存在着一定的局限性，采集能量的频带窄，不能达到对环境振动能量的高效采集，大量能量以形变、热量等形式耗散。为了解决环境振动能量的高效采集问题，将性能互补的能量采集单元集成在一个器件上是一种有效的解决途径。基于此，本发明采用了一种新型的电磁-压电-磁致伸缩复合式器件结构，实现多种能量采集方式集成，它将大幅度提高采集效率，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器，包括端盖、固定圆柱磁铁、线圈支架底座、磁感应线圈、线圈支架盖、磁电换能装置、强磁悬浮圆柱磁铁、中间壳体、半圆空腔、螺柱和螺纹槽，所述强磁悬浮圆柱磁铁的上下两侧对称设置有线圈支架盖，所述线圈支架盖的一侧依次设置有磁感应线圈、线圈支架底座、固定圆柱磁铁和端盖，所述固定圆柱磁铁固定在所述端盖的凹槽内，所述线圈支架底座固定在所述端盖上，所述磁感应线圈放于线圈支架底座内，所述线圈支架盖的一侧中心处制备有螺柱，所述螺柱的中央开设有半圆空腔，所述半圆空腔的内部插入有磁电换能装置，所述磁电换能装置由压电层、第一超磁致伸缩层和第二超磁致伸缩层组成，所述压电层放于所述第一超磁致伸缩层与第二超磁致伸缩层的内部之间，并用环氧树脂固定，所述线圈支架底座的中心处开设有螺纹槽，所述螺纹槽与螺柱为配合结构，所述中间壳体通过螺纹固定在上下两个端盖之间。

根据上述技术方案，所述固定圆柱磁铁由端盖和线圈支架底座固定。

根据上述技术方案，所述磁电换能装置是通过环氧树脂胶粘结于半圆空腔内的一侧。

根据上述技术方案，上下两个所述固定圆柱磁铁的磁极放置的方向是相同的，中间的所述强磁悬浮圆柱磁铁的磁极需要与上下两个所述固定圆柱磁铁的磁极相同。

根据上述技术方案，所述强磁悬浮圆柱磁铁悬浮在所述中间壳体的内部。

根据上述技术方案，所述半圆空腔的外径内壁上制备有辐条。