[发明专利]一种旋转激励作用的压电-电磁复合式发电装置

说明书

本发明公布了一种旋转激励作用的压电‑电磁复合式发电装置，包括基座、电磁线圈、压电致动器、激励永磁体、转盘、转轴、挡板、矩形安装槽、圆形安装槽；基座左右两侧连接挡板，电磁线圈与基座上侧连接，压电致动器与基座的矩形安装槽连接，激励永磁体与转盘连接，转盘与转轴连接；工作过程如下：转轴提供给转盘一个角速度，根据正压电效应，压电片弯曲变形，产生一定电量，从而实现了压电发电，此过程为压电发电。尖端永磁体上下振动，从而产生感应电流，此过程为电磁发电。针对传统线性压电俘能结构存在的俘能带宽窄和俘能效率低的问题，本发明提供一种非线性磁机耦合的复合式俘能器，该结构不仅具有较大的工作带宽，同时还具有高的俘能效率。

技术领域

本发明涉及一种旋转激励作用的压电-电磁复合式发电装置，属于新能源和发电技术领域。

背景技术

近些年，随着微电子和微加工技术的发展，大规模无线传感器网络、可移动电子设备、微机电系统(MEMS)等得到快速发展，被广泛应用于环境监测、军事国防、生物医疗、远程控制、抢险救灾以及工农业等诸多领域。现在，普遍的微电子产品使用传统的化学电池进行供电。然而由于化学电池体积大、重量重、使用寿命短、以及废旧电池带来的环境污染等问题极大的影响了微电子产品的广泛使用。

能量收集是将微电子器件工作环境中的自然能量，比如：声能、光能、热能、化学能、生物能、机械能等各种形式的能量收集起来，转化为电子器件可利用的电能，保证其正常工作。其中，振动能在日常生活和工程实际中广泛存在，不易受位置、天气等因素的影响，并且具有较高的能量密度。根据能量转换原理不同，振动俘能器可分为压电式、电磁式、静电式等类型。压电俘能器大多数是以单自由度线性系统为基础，其工作频带非常窄。电磁俘能器的输出电流大,但是输出电压小。

发明内容

针对传统线性压电俘能结构存在的俘能带宽窄和俘能效率低的问题，本发明提供一种非线性磁机耦合的复合式俘能器，该结构不仅具有较大的工作带宽，同时还具有高的俘能效率。

本发明公布了一种旋转激励作用的压电-电磁复合式发电装置，包括基座(1)、电磁线圈(2)、压电致动器(3)、激励永磁体(4)、转盘(5)、转轴(6)、挡板(7)、矩形安装槽(8)、圆形安装槽(9)；基座(1)左右两侧连接挡板(7)，电磁线圈(2)与基座(1)上侧连接，压电致动器(3)与基座(1)的矩形安装槽(8)连接，激励永磁体(4)与转盘(5)连接，转盘(5)与转轴(6)连接；本发明的工作过程如下：转轴(6)提供给转盘(5)一个角速度，使得转盘(5)上面的激振永磁体(4)转动，根据正压电效应，压电片弯曲变形，产生一定电量，从而实现了压电发电，此过程为压电发电。尖端永磁体(3-3)上下振动，穿过它正上方的电磁线圈(2)，再根据电磁感应定律，从而产生感应电流，此过程为电磁发电。

本发明的有益效果是：

1、本发明的这种压电-电磁复合式俘能器，利用压电效应和电磁感应在振动条件下俘能，可产生较大电流和较高电压，有效弥补了压电或电磁单独俘能方式的不足。

2、本发明的这种压电-电磁复合式俘能器，利用永磁铁与两侧磁铁之间的磁力耦合作用使压电俘能结构的振动模态产生变化，使悬臂梁的振幅和振动频率发生变化，从而改变了复合俘能器的发电特性，提高了俘能器的环境适应能力。

3、本发明的这种压电-电磁复合式俘能器，由于永磁铁与感应线圈之间的电磁感应作用，会在线圈中产生感应电流。

4、本发明的这种压电-电磁复合式俘能器，采用压电双晶片和感应线圈共同俘能,做到了在有限空间内两种俘能方式的复合，输出功率比单一压电式俘能器输出功率更高。

附图说明

图1所示为本发明的内部结构示意图。

图2所示为本发明的主视图。

图3所示为本发明的外部结构示意图。