[发明专利]磁致伸缩薄膜式轮胎振动发电装置

说明书

技术领域

本发明属于磁致伸缩振动发电领域，特别涉及一种以超磁致伸缩薄膜为核心元件的通过吸收振动而产生电能的磁致伸缩发电装置。

背景技术

在汽车中涉及到许多微型电子设备,传统供电方式是利用电池供电，但是电池存在寿命有限,需要定时的更换、而且受尺寸的限制等弊端，使其不能满足系统长时间工作的需要，更不能满足迅速发展的集成电路的需求。为了解决这些问题,研究替代能量源成为当务之急。在汽车运行过程中，存在丰富的持续或间歇性的振动，例如轮胎行驶中的颠簸振动、汽车内部发动机的振动等。以利用汽车运行过程中的振动产生电能的发电方式替代电池为电子设备供电，可以解决小功率电子设备供电问题。

1842 年焦耳发现在磁场作用下铁磁材料被磁化时，其长度和体积均会发生微小的变化，移除外磁场后,它又恢复到原来的长度和体积，这种现象称为磁致伸缩现象，也称焦耳效应；在此之后，维拉里又发现了铁磁材料发生形变后会导致材料磁化状态也发生改变，该现象被称为逆磁致伸缩现象，也称为维拉里效应。这两种现象表明铁磁体材料的形变与磁化状态之间有着密切的关系

超磁致伸缩材料具有机械能与电磁能间的双向可逆换能效应，利用超磁致伸缩材料所具有的受力作用后发生磁致伸缩逆效应的特性，对汽车轮胎中的振动能量进行收集，将振动机械能转化为变化的磁能，再结合线圈的法拉第电磁效应，可以实现将振动机械能转换为电能的发电过程。目前针对汽车振动能量收集装置的研究，主要是应用压电材料来实现微型电路的能量供给。例如在2005年仪表技术与传感器第8期3-10页发表的基于压电的车载传感器自供电技术研究中提出了，利用压电技术对振动能量进行收集，设计压电式振动能量收集系统以用来解决微功耗传感器供能问题。在2015年苏州市职业大学学报第26卷第3期发表的基于压电材料的车辆振动能量收集提出了，将压电材料用于车辆振动能量收集，用来直接供电或进行储存。但是目前尚无有关利用超磁致伸缩薄膜材料实现汽车轮胎振动能量收集的研究。

发明内容

发明目的

针对现有的压电式振动发电装置的不足，发明一种以超磁致伸缩薄膜为核心元件，以两块条形磁铁为超磁致伸缩薄膜提供预磁化磁场，用拾取线圈拾取产生的电能的磁致伸缩薄膜式轮胎振动发电装置，达到将轮胎行进时产生的振动能量转化为电能的目的。

技术方案

一种磁致伸缩薄膜式轮胎振动发电装置，该装置整体结构为对称结构，包括外壳，其特征在于：外壳的上端安装有端盖，外壳底端内部以及端盖的内部均安装有条形磁铁，条形磁铁上端安装有薄膜压片，超磁致伸缩薄膜安装固定在薄膜压片的内孔中，超磁致伸缩薄膜的自由端安装固定摆动块；线圈骨架安装在外壳内腔中，线圈骨架上绕有拾取线圈。

外壳整体为对称结构，外壳内部设有矩形阶梯槽，在外壳的较窄侧面沿长度方向设有拱形凹槽，在较宽侧面上沿外壳宽度方向打有矩形通孔；在另一较窄侧面轴线上打有圆柱形导线孔，内部的拾取线圈通过该导线孔与外界相连；在外壳的顶端沿周向打有四个螺纹孔；在较宽侧面中心线上打有螺纹通孔，通孔穿过外壳底端内部较小的矩形槽；条形磁铁为矩形，条形磁铁安装在较小的矩形槽内部并且条形磁铁的底面与较小的矩形槽底面接触。

薄膜压片整体为矩形环，中心设有矩形通孔；在薄膜压片轴线上沿高度方向打有完全贯穿的螺纹孔；薄膜压片安装在外壳底端内部的矩形槽中，且薄膜压片的较宽面与安装在外壳底端内部的条形磁铁的上端面接触。

超磁致伸缩薄膜为矩形，一端在中心线上纵向打有一个螺纹孔，另一端纵向打有一对对称螺纹孔；超磁致伸缩薄膜打有一个螺纹孔的一端安装在薄膜压片内部的矩形通孔中，并且与该螺纹孔相邻的右侧面与条形磁铁上端面接触。

外壳双头螺柱依次穿过外壳较宽侧面上的螺纹孔、薄膜压片侧面上完全贯穿的螺纹孔和超磁致伸缩薄膜上沿中心线打有的一个螺纹孔，由外壳螺母在外壳双头螺柱两端紧固。

线圈骨架整体为对称结构，线圈骨架在中心处沿轴向打有矩形通孔，在线圈骨架的左端面上开有矩形槽，线圈骨架外侧缠绕有拾取线圈；线圈骨架中心处的矩形通孔穿过超磁致伸缩薄膜安装在外壳内部，并且右端面与外壳内的矩形阶梯槽的阶梯面接触。

摆动块为矩形，其长度与超磁致伸缩薄膜的宽度一致并且沿与中心线对称的高度方向打有一对螺纹孔；两块摆动块分别安装在超磁致伸缩薄膜的上端面和下端面上并且摆动块上的一对螺纹孔与超磁致伸缩薄膜上的一对螺纹孔同轴线对齐；摆动块通过摆动块双头螺柱和摆动块螺母与超磁致伸缩薄膜连接紧固。