[发明专利]一种回转运动收集与再利用装置

说明书

一种回转运动收集与再利用装置，该装置主要包括L形板1、托板7、拍板14、凸轮15和收集装置；本发明以超磁致伸缩薄片或压电材料薄片为核心元件，通过阶梯轴带动凸轮的回转，凸轮带动拍板的上下运动，使用超磁致伸缩薄片时，拍板的上下运动带动超磁致伸缩薄片振动，用拾取线圈拾取产生的电能，实现了将回转运动过程产生的振动能量转化为电能输出。且四个超磁致伸缩材料薄片并联连接，产生的电压也会成倍增加。和压电材料相比较，超磁致伸缩材料的机电耦合系数较高，所以有较高的能量转换效率，能达到70%。在室温下，磁致伸缩应变值也很大，因此，较小的振幅也能输出更高的电压。

技术领域

本发明属于振动收集与利用的领域，涉及一种超磁致伸缩薄片材料或压电薄片材料为核心元件的通过吸收振动而产生电能的振动收集装置。

背景技术

超磁致伸缩材料被发现于20世纪70年代，由于大多为稀土构造，又称为稀土超磁致伸缩材料，该材料能够实现机-磁-电间的能量双向转换。磁致伸缩逆效应是指铁磁材料受到外界振动而产生形变的过程中，材料内部的磁通密度将产生变化，再结合法拉第电磁效应即可将变化的磁通密度转换为电能，在此过程中，超磁致伸缩材料实现了机械能向电磁能的转换因此，可以利用超磁致伸缩材料的这种特性，对回转运动中的振动进行收集，该过程不仅可以收集振动产生电能，而且同时可以消耗振动，实现了振动再利用和减振的双重目的。超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料，其具有磁致伸缩系数大、工作频率宽、能量密度高、响应速度快和磁-机转换效率高等优异特性，因此在振动收集与利用过程中具有优异的性能。

1880年，法国物理学家P.居里和J.居里兄弟发现，把重物放在石英晶体上，晶体某些表面会产生电荷，电荷量与压力成比例。这一现象被称为压电效应。压电效应的机理是：具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。

目前尚无有关利用超磁致伸缩材料或压电材料实现对回转运动的收集与再利用的并联式装置的研究。

发明内容

发明目的

为了实现对回转运动机构中的动能进行收集利用，本发明提出一种回转运动收集与再利用装置，一种以超磁致伸缩材料薄片或压电材料为核心元件的振动收集装置，通过凸轮回转运动带动拍板做直线运动，拍打安装有超磁致伸缩材料薄片的托板，缠有拾取线圈的超磁致伸缩材料薄片或压电材料将振动能量收集起来并转换为电能输出。

技术方案

一种回转运动收集与再利用装置，其特征在于：该装置主要包括L形板1、托板7、拍板 14、凸轮15和收集装置；

L形板1为由横板和立板构成的L形结构，凸轮15通过轴承座3设置在L形板1的横板上；

托板7设置在L形板1的立板上，拍板14活动设置在托板7的下方与托板7对应且能相对于托板7做上下动作，当拍板14上升至最高点时与托板7碰撞；

拍板14的底部通过连杆6与凸轮15联动，通过凸轮15的转动带动拍板14上下动作并碰撞拍打托板7；

托板7的上端设置收集装置，所述收集装置为并联超磁致伸缩式回收装置或压电式回收装置；

并联超磁致伸缩式回收装置包括多个回收单元，每个回收单元均由一个超磁致伸缩材料薄片10以及缠绕在该超磁致伸缩材料薄片10上的拾取线圈9构成，多个回收单元为非零的偶数个，多个回收单元平均分成两组或多组，每组中的回收单元之间的拾取线圈9串联，两组或多组串联的拾取线圈9之间并联；当回收单元为两个时，两个拾取线圈9之间直接并联；

压电式回收装置包括压电式材料薄片16以及与该压电式材料薄片16连接的电荷放大器 17。压电式材料薄片上下的导线接入到电荷放大器的输入端。