[发明专利]一种磁路开关式悬臂梁结构压电-电磁复合振动发电装置

说明书

本发明涉及能量采集领域，具体涉及一种磁路开关式悬臂梁结构压电‑电磁复合振动发电装置，包括：底座、底板、支架、永磁体、固定架、悬臂梁、压电片、重物、线圈柱、线圈；底座上设有凹槽，底板固定在凹槽内，支架固定在底座上，永磁体贯穿支架，悬臂梁的固定端通过固定架固定在支架的顶部，永磁体连接底板和悬臂梁，压电片设置在悬臂梁的固定端附近，重物固定在悬臂梁的自由端附近，线圈柱竖直地固定在底板上，线圈围绕线圈柱，悬臂梁、底板、线圈柱均为软磁性材料。本发明主体使用软磁材料，通过悬臂梁上下震荡实现磁回路的通断，充分结合了压电片发电和电磁感应发电，提高了装置的发电效率，在振动能量收集领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及能量采集领域，具体涉及一种磁路开关式悬臂梁结构压电-电磁复合振动发电装置。

背景技术

随着物联网时代的快速发展，无线传感网络和低功耗电子设备得到了广泛的应用。传统为这些设备提供电能的方式主要有两种，即电池和外接电源线。对于电池的使用，会大大增加这些设备的维护成本，尤其是对于多节点的无线传感网络；外接电源线容易出现线路故障等问题，更会限制传感节点的移动，使其应用效果大大降低。因此，周围环境能量采集在物联网时代有着举足轻重的作用，它能为处于不同环境的节点提供持续稳定的能量输出。

在工业生产中，大型设备工作时都会产生较大的振动能量，通过振动能量收集装置将这些振动能量收集起来，并用来给设备关键部位传感节点供电，实时监控设备关键部位工作状况，提高了设备的安全性和生产效率。这些应用在一些特殊的工作环境，例如煤矿等恶劣应用环境下，能够有效为传感器、处理电路以及无线传输电路等供电，从而有效避免人工维护、线路故障等问题，从而显得非常重要。

现有的悬臂梁结构压电-电磁复合振动发电装置，原理基本都是通过悬臂梁振动实现线圈和磁铁的相对位移，从而感应出电压。这种方式的缺点是电磁发电效率低，而主要靠压电发电无法获得更多能量进行供电。

发明内容

为解决以上问题，提高电磁发电效率，本发明提供了一种磁路开关式悬臂梁结构压电-电磁复合振动发电装置，包括：底座、底板、支架、永磁体、固定架、悬臂梁、压电片、重物、线圈柱、线圈；底座上设有凹槽，底板固定在凹槽内，支架固定在底座上，永磁体贯穿支架，悬臂梁的固定端通过固定架固定在支架的顶部，永磁体连接底板和悬臂梁，压电片设置在悬臂梁的固定端附近，重物固定在悬臂梁的自由端附近，线圈柱竖直地固定在底板上，线圈围绕线圈柱，悬臂梁、底板、线圈柱均为软磁性材料。

更进一步地，底板的方向和悬臂梁的方向平行。

更进一步地，底板的长度小于悬臂梁的长度。

更进一步地，底板上沿设有螺口，线圈柱设置在螺口内。

更进一步地，螺口为五个，五个螺口沿底板长度方向分布。

更进一步地，线圈柱不与压电片接触。

更进一步地，压电片包括第一压电片和第二压电片，第一压电片设置在悬臂梁的上表面，第二压电片设置在悬臂梁的下表面。

更进一步地，底座、支架、固定架均为非铁磁材料。

更进一步地，在永磁体与底板的接触处，底板的面积大于永磁体的面积。

更进一步地，在永磁体与悬臂梁的接触处，悬臂梁的面积大于永磁体的面积。