[发明专利]磁力式多稳态介电弹性体换能器

说明书

一种磁力式多稳态介电弹性体换能器，包括：上介电弹性体膜、下介电弹性体膜、移动杆和移动磁铁，其中：上介电弹性体膜两端分别连有上底膜夹板和上顶膜夹板，下介电弹性体膜的两端分别连有下底膜夹板和下顶膜夹板，上顶膜夹板和下顶膜夹板通过移动磁铁相连，上底膜夹板和下底膜夹板之间设有环形磁铁阵列；移动杆中部固定于移动磁铁中心处且同时位于环形磁铁阵列的内环中心，其上端穿过上顶膜夹板、上介电弹性体膜和上底膜夹板，其下端穿过下顶膜夹板、下介电弹性体膜和下底膜夹板，本发明保持稳态而无能耗，在外界电场激励下，完成稳态间的过度，同时实现电能到机械能的转变，在外界机械振动的激励下，可以实现机械能到电能的转换。

技术领域

本发明涉及的是一种换能器领域的技术，具体是一种磁力式多稳态介电弹性体换能器。

背景技术

随着传统能源的不断消耗，低能耗和高能量密度的新型换能技术受到越来越多的关注。压电陶瓷材料在高频、小应变信号下电能转换效率较高，但是对潮流运动等低频、较大变形能量源形式，耦合效率及发电能力较低，而且材料本身脆性影响了工作寿命。

发明内容

本发明针对现有技术主要是通过屈曲梁本身双稳态结构再结合介电弹性体固有特性实现的，只能实现两个稳态且只能完成电能到机械能的转变的缺陷，提出一种磁力式多稳态介电弹性体换能器，能够实现多个稳态，而且通过增减磁铁阵列数量可以改变稳态的数量以满足不同使用情况。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：上介电弹性体膜、下介电弹性体膜、移动杆和移动磁铁，其中：上介电弹性体膜两端分别与上底膜夹板和上顶膜夹板相连，下介电弹性体膜的两端分别与下底膜夹板和下顶膜夹板相连，上顶膜夹板和下顶膜夹板通过移动磁铁相连，上底膜夹板和下底膜夹板之间设有环形磁铁阵列；移动杆中部固定于移动磁铁中心处且同时位于环形磁铁阵列的内环中心，其上端穿过上顶膜夹板、上介电弹性体膜和上底膜夹板，其下端穿过下顶膜夹板、下介电弹性体膜和下底膜夹板。

所述的上介电弹性体膜和下介电弹性体膜都为圆锥形。

所述的上介电弹性体膜和下介电弹性体膜的介电常数为5。

所述的环形磁铁阵列包括四块均匀环布的圆形固定磁铁，固定磁铁轴向两面由磁铁夹板固定，其径向由磁铁安装板固定。

所述的上底膜夹板和下底膜夹板之间设有一组环形磁铁阵列，环形磁铁阵列与上底膜夹板和下底膜夹板之间分别通过上驱动支架和下驱动支架相连。

所述的上底膜夹板和下底膜夹板之间设有上环形磁铁阵列和下环形磁铁阵列，两组环形磁铁阵列之间通过连接支架相连，上底膜夹板与上环形磁铁阵列之间通过上驱动支架相连，下底膜夹板与下环形磁铁阵列通过下驱动支架相连。

技术效果

与现有技术相比，本发明利用磁铁的斥力和介电弹性体膜的拉力平衡保持稳态而无能耗，在外界电场激励下，完成稳态间的过度，同时实现电能到机械能的转变，在外界机械振动的激励下，可以实现机械能到电能的转换，利用本身不具有双稳态的磁铁斥力，结合介电弹性体固有特性，可以实现多个稳态，而且通过增减磁铁阵列数量可以改变稳态的数量以满足不同使用情况。

附图说明

图1为双稳态换能器立体示意图；

图2为双稳态换能器处于稳态一剖面图；

图3为双稳态换能器处于稳态二剖面图；

图4为环形磁铁阵列俯视图；

图5为三稳态换能器立体示意图；

图6为三稳态换能器处于稳态一剖面图；

图7为三稳态换能器处于稳态二剖面图；

图8为三稳态换能器处于稳态三剖面图；