[实用新型]一种复合振动能量回收装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及能量收集装置领域，尤其是涉及到一种复合振动能量回收装置。

背景技术

能源是社会和经济发展的源动力，能源满足了现代信息化社会的需求。

如果没有能源，汽车将发动不了、网络将瘫痪，甚至连做饭都成为问题。应该看到，传统的石油、煤等能源是不可再生资源，如何节约能源、进行能量的回收是摆在人们面前的一个重要的课题。

在日常生活中，振动是无处不见的，人走路要振动、汽车在跑的时候要振动、机器在工作的时候要振动等等。回收这些振动的能量，用来给一些低功耗的系统供电是节约能源的一种重要的方式。总所周知，压电材料或者铁电材料在受到压力的作用会产生电荷，即压电效应，利用压电效应即可实现振动能量的回收。在实际的能量回收过程中，压电能量回收装置需要工作在谐振频率附近，这样才能发生最大的形变，输出更多的电荷，提高能量回收的效率。然而，实际环境中的振动频率往往是随机变化的，比如：汽车跑的时候的振动、机械设备的振动，其频率都是变化的。因此，现有的压电能量回收装置的能量回收效率并不高，通过结构的设计，结合多种能量转换方式，提升振动能量的回收效率具有重要的意义。

发明内容

针对目前压电能量回收装置的回收效率低的问题，本实用新型提供一种复合振动能量回收装置，该装置利用压电和电磁感应两种方式进行能量回收，且压电工作模式的工作频率随外界环境的振动频率的变化而变化，做到了变频的特点。因此，本实用新型能够大大提高能量回收的效率。

为了实现上述的目的，本实用新型所采取的技术方案为，一种复合振动能量回收装置，包括基座、悬臂梁、第一组能量回收片、质量块、线圈、第二组能量回收片、球形外壳、永磁体、填充物，其中，悬臂梁固定在基座上，两个第一组能量回收片分别安装在悬臂梁的上面和下面；质量块为中空的结构，安装在悬臂梁的前端；永磁体位于球形外壳内，永磁体与球形外壳之间填充有填充物，球形外壳位于质量块的内部；线圈绕在质量块的外面；两个第二组能量回收片分别安装在质量块内部的侧壁上。

所述的第一组能量回收片和第二组能量回收片为压电块体材料或者铁电块体材料，通过环氧树脂粘结在悬臂梁的上面和下面；

所述的第一组能量回收片和第二组能量回收片为压电薄膜或者铁电薄膜，通过磁控溅射、脉冲激光沉积或者溶胶-凝胶的方法沉积在悬臂梁的上面和下面；

所述的第一组能量回收片和第二组能量回收片为有机铁电材料，铆接在悬臂梁的上面和下面；

所述的填充物为固体粉末、有机聚合物或胶体。

当外界发生振动的时候，球形外壳在质量块内部滚动，进而带动永磁体进行滚动，这导致了线圈内的磁通量发生变化，感应出电压；此外，球形外壳撞击第二组能量回收片，通过压电效应也能够进行能量回收；另外一方面，悬臂梁发生振动，第一组能量回收片同样能进行能量回收。值得注意的是，当球形外壳滚动的时候，其效果相当于改变了质量块的有效质量，进而能够自动的进行变频。因此，通过复合压电和电磁感应两种方式进行能量回收，且压电工作模式能够做到自动变频，本实用新型能够大大提高能量回收的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1基座、2悬臂梁、3第一组能量回收片、4质量块、5线圈、6第二组能量回收片、7球形外壳、8永磁体、9填充物。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图，基座1、悬臂梁2、第一组能量回收片3、质量块4、线圈5、第二组能量回收片6、球形外壳7、永磁体8、填充物9，其中，悬臂梁2固定在基座1上，两个第一组能量回收片3分别安装在悬臂梁2的上面和下面；质量块4为中空的结构，安装在悬臂梁2的前端；永磁体8位于球形外壳7内，永磁体8与球形外壳7之间填充有填充物9，球形外壳7位于质量块4的内部；线圈5绕在质量块4的外面；两个第二组能量回收片6分别安装在质量块4内部的侧壁上。

所述的第一组能量回收片3和第二组能量回收片6为压电块体材料或者铁电块体材料，在本实施例中可以选择为PVDF，通过环氧树脂粘结在悬臂梁2的上面和下面；

所述的第一组能量回收片3和第二组能量回收片6为压电薄膜或者铁电薄膜，通过磁控溅射、脉冲激光沉积或者溶胶-凝胶的方法沉积在悬臂梁2的上面和下面，在本实施例中可以采用溶胶-凝胶的方法在悬臂梁2上沉积PVDF；

所述的第一组能量回收片3和第二组能量回收片6为有机铁电材料，比如：PVDF，铆接在悬臂梁2的上面和下面；