[发明专利]一种新型振动能量采集器

说明书

技术领域

本发明属于振动能量采集转换领域，振动是一种普遍存在的能源形式，广泛的存在于各种生产和生活设备中，采集环境中的振动能量尤为重要，本发明具体地涉及一种新型振动能量采集器。

背景技术

近年来无线传感网络基于其低成本、安装简便等优点，被广泛的应用于工业传感中，例如：环境健康监控和传输系统等。通常无线传感网络中的传感器通过电池供能，但任何电池的寿命都有限，且废弃后会对环境造成污染，尤其在大规模无线传感网络中，传感器数万计，逐个更换电池是不切实际的。振动是一种普遍的能源形式，广泛的存在于各种生产和生活设备中，因此采集环境中的振动能量为无线传感网络供能提供了一个重要的研究向。振动能量采集器将振动能量转换为电能，它有多种转换方式：电磁、静电、压电和磁电等。相对于其它转换方式，磁电式振动能量采集器具有体积小，输出电压高等优点。

近年研究表明，Terfenol-D与PZT复合的磁电（ME）换能器的磁电电压系数较大，其复合方式多采用粘合剂，但粘合剂极大的影响了转换效率，从而限制了其输出功率；且粘合剂存在老化问题，极大影响了换能器的使用寿命。

现有振动能量采集器输出电压低、输出功率不高、使用寿命不长等；具体参考中国发明专利，专利号为201410085832.8，其公开了一种振动能量采集器，其包括静电单元、压电单元和储能电路，三者构成串联回路，在外振动激励下，压电单元中的质量块带动静电单元中的可动金属片发生弯曲形变，从而同时引起压电单元中压电片的形变及静电单元的静电电容的变化，静电单元以压电片形变产生的交流电压为预充电电源，在预充电完成后，与压电片形变产生的交流电压一起将电能输出至储能电路。参考中国发明专利，专利号为201010143838.8，其公开了一种非谐振非接触式的振动能量采集器,其特征在于所述的能量采集器由感应外界振动的质量块和产生电能的弹簧发电系统组成。质量块感应外界振动,通过质量块与弹簧发电系统之间的排斥力将能量传递给弹簧,驱动弹簧振动,通过电磁效应产生电能。在此能量采集器的工作过程中,弹簧发电系统不需要与外界振动发生谐振,因而可以在低的频率范围内工作,发电功率受外界振动频率影响小;质量块不与弹簧发电系统发生接触,因而器件的可靠性好。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供了基于非粘合剂复合的磁电换能器，一种新型振动能量采集器，采用非粘合剂复合的磁电换能器可提高采集器的转换效率和使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明一种新型振动能量采集器包括底座、悬臂梁、磁电换能器和磁路机构四部分，其结构特点是：底座上部设置磁电换能器、磁路机构和悬臂梁，底座上部最左端固定安装磁电换能器，然后磁电换能器的右端依次连接磁路机构，磁路机构的右端再与悬臂梁连接，最后悬臂梁固定在底座上部的最右端。

进一步地，所述底座与外部振动源相连接，底座支撑和稳固其上面的各个装置。

作为本发明的一种优选方案，所述磁路机构安置在悬臂梁的自由端共同组成主振机构。

作为本发明的另一种优选方案，所述磁电换能器放置在磁路机构的产生磁场的几何中心处。

本发明的有益效果：本发明基于非粘合剂复合的磁电换能器，一种新型的振动能量采集器，结合换能器的磁电电压系数得到理论电压输出通过增加换能器的个数以及改进能量采集器参数等来进一步提高输出功率，来满足低频振动能量采集应用。

附图说明

图1是本发明一种新型的振动能量采集器结构示意图。

其中，1为底座、2为悬臂梁、3为磁路机构、4为磁电换能器。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种新型的振动能量采集器结构示意图。图中，包括底座1、悬臂梁2、磁电换能器4和磁路机构3四部分，其结构特点是：底座1上部设置磁电换能器4、磁路机构3和悬臂梁2，底座1上部最左端固定安装磁电换能器4，然后磁电换能器4的右端依次连接磁路机构3，磁路机构3的右端再与悬臂梁2连接，最后悬臂梁2固定在底座1上部的最右端。

振动能量采集器由悬臂梁1、磁电换能器4和外部磁路构成，通过机-磁-电转换方式，将机械能最终转换为电能。