[发明专利]基于磁相变合金-热释电材料的热能收集器

说明书

本发明属于热能收集领域，具体涉及一种基于磁相变合金‑热释电材料的热能收集器。一种基于磁相变合金‑热释电材料的热能收集器，所述热能收集器包括固定台，热释电片，磁相变合金片，永磁体，悬梁臂，加热台；所述悬梁臂一端下方设置固定台并固定在固定台上，悬梁臂另一端下表面粘有热释电片，热释电片下方粘有磁相变合金片，磁相变合金片下方放置加热台，所述永磁体悬置于热释电片上方。本发明实现的基本前提是热释电材料的温度能发生瞬间的大幅度变化，通过利用悬梁臂和悬梁臂末端粘接反铁磁‑铁磁相变合金实现往复运动，同时在合金片上粘接热释电材料，利用合金良好的导热性，使得热释电材料出现快速的温度变化，从而实现热能到电能的转换。

技术领域

本发明属于热能收集领域，具体涉及一种基于磁相变合金-热释电材料的热能收集器。

背景技术

热能收集器可以代替一些传统电池为传感器持续供电，在废热、自然热收集等领域具有很高的应用价值。目前常用的热能收集器利用的是材料的热电性、热释电性、热弹性和热磁性，而这些类型的热能收集器存在工艺复杂、成本较高、适用条件受限等一系列问题，为了克服这些问题，将磁性材料和热能收集器相联系开始受到人们的关注。

目前现有利用磁性材料制作热能收集器的技术正在不断提高，在2011年R.D.James等人通过加热Ni₄₅Co₅Mn₄₀Sn₁₀合金直接利用线圈将热能转换为电能，利用的是法拉第电磁感应定律，其峰值电压可以达到0.6mV。但是该热能收集器存在一些问题，只能单次转换热能，不能重复转换，同时也受到线圈匝数和磁场强度影响。

为了克服只能单次转换热能，在2015年Marcel Gueltig等人利用悬梁臂结构，在悬梁臂末端粘接Ni_50.4Co_3.7Mn_32.8In_13.1和在其周围缠绕线圈来实现不断重复的将热能转换为电能。但是小型器件的能量收集效率受切割磁感线运动速度，线圈匝数，磁通量大小的限制，转换效率低。人们为了克服这些问题和更好的利用磁性材料，发现基于材料热释电效应效应的热能收集技术是一种高效的热能利用方式，那么如何将热释电材料和磁性材料相联系起来开始受到人们的关注。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于磁相变合金-热释电材料的热能收集器，以实现热能到电能的持续转换。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于磁相变合金-热释电材料的热能收集器，所述热能收集器包括固定台，热释电片，磁相变合金片，永磁体，悬梁臂，加热台；

所述悬梁臂一端下方设置固定台并固定在固定台上，悬梁臂另一端下表面粘有热释电片，热释电片下方粘有磁相变合金片，磁相变合金片下方放置加热台，所述永磁体悬置于热释电片上方。

所述热释电片通过环氧树脂粘接在悬梁臂上，热释电片通过环氧树脂粘接磁相变合金片。

所述的磁相变合金片的材质为反铁磁-铁磁相变合金，在温度升高时发生弱磁马氏体到铁磁奥氏体的磁性相变，合金的相变温度在40℃到200℃之间。

所述热释电片的材质为热释电材料，选自单晶材料、金属氧化物陶瓷及薄膜材料或高分子有机聚合物及其复合材料。

所述热释电片的材质为压电单晶。

所述悬梁臂的材料为柔性聚合物。

所述柔性聚合物为聚酰亚胺。

所述永磁体距离悬梁臂上表面5-20mm，永磁体)的尺寸为50～1000mm×20～50mm×5～10mm，永磁体周围磁场强度在1000Oe以上。

所述永磁体采用支架悬置，永磁体在支架上的位置可调，从而实现永磁体高度可调。