CN105634331B - 一种磁电压电组合发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁电压电组合发电机，包括压电陶瓷片、恒弹性材料制成的基板和可以接受垂直方向振动能量的微型磁电发电机；所述的基板的双面均粘帖有压电陶瓷片，基板一端固定在基座上，另一端安装一只微型磁电发电机，微型磁电发电机、压电陶瓷片与基板形成一个具有悬臂梁结构的微型磁电压电组合发电机本体。该磁电压电组合发电机，利用微型磁电发电机作为压电发电机弹簧振子，形成一个组合式发电机。且压电弹簧振子的固有振动频率等于磁电发电机的固有频率，使磁电发电机一直在谐振状态下发电，达到磁电压电组合发电的高效能。微型磁电发电机的外径与压电陶瓷片的基板宽度尺寸相近或相等，以节约安装空间。
Description
技术领域
本发明是属于绿色能源开发应用领域，同时也属于微型磁电发电机领域和微型压电发电机领域，涉及一种磁电压电组合发电机。
背景技术
压电发电机是依靠压电陶瓷变形来产生电能，陶瓷变形量越大，所输出电流越大。磁电发电机是惯性体位移越大等于线圈切割磁力线越多，也就是输出电流越大。而惯性体位移最大，是当磁电发电机内部的弹性系统处于谐振状态下才能获得。因此现在缺少一种可以将两种原理的发电装置组合在一起，来增加总体发电量的装置。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种特殊结构的磁电压电组合发电机，增加了发电量。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种磁电压电组合发电机，包括压电陶瓷片、恒弹性材料制成的基板和可以接受垂直方向振动能量的微型磁电发电机；所述的基板的双面均粘帖有压电陶瓷片，基板一端固定在基座上，另一端安装一只微型磁电发电机，微型磁电发电机、压电陶瓷片与基板形成一个具有悬臂梁结构的微型磁电压电组合发电机本体。
所述的压电陶瓷片为长方形压电陶瓷片。
所述的基板的双面分别按正负、正正或负负方向粘帖压电陶瓷片。
所述的基板采用铍青铜、锡青铜或弹性钢板制成。
所述的悬臂梁结构的固有振动频率与微型磁电发电机的固有频率相一致。
所述的微型磁电发电机的外径与基板宽度尺寸相近或相等。
所述的微型磁电发电机为钕铁硼磁体发电机。
所述的基座上安装有多组微型磁电压电组合发电机本体，形成多元化组合阵列。
所述的基座上至少安装有8组微型磁电压电组合发电机本体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的磁电压电组合发电机，利用微型磁电发电机作为压电发电机弹簧振子，形成一个组合式发电机。且压电弹簧振子的固有振动频率等于磁电发电机的固有频率，使磁电发电机一直在谐振状态下发电，达到磁电压电组合发电的高效能。微型磁电发电机的外径与压电陶瓷片的基板宽度尺寸相近或相等，以节约安装空间。
附图说明
图1为本发明提供的微型磁电压电组合发电机本体结构示意图；
图2为本发明提供的磁电压电组合发电机的主视图；
图3为本发明提供的磁电压电组合发电机的俯视图。
其中，1为压电陶瓷片；2为基板；3为微型磁电发电机；4为螺钉；5为基座。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1至图3，一种磁电压电组合发电机，包括压电陶瓷片1、恒弹性材料制成的基板2和可以接受垂直方向振动能量的微型磁电发电机3；所述的基板2的双面均粘帖有压电陶瓷片1，基板2一端固定在基座5上，另一端安装一只微型磁电发电机3，微型磁电发电机3、压电陶瓷片1与基板2形成一个具有悬臂梁结构的微型磁电压电组合发电机本体。
所述的压电陶瓷片1为长方形压电陶瓷片。
所述的基板2的双面分别按正负、正正或负负方向粘帖压电陶瓷片1。
所述的基板2采用铍青铜、锡青铜或弹性钢板制成。
所述的悬臂梁结构的固有振动频率与微型磁电发电机的固有频率相一致。
所述的微型磁电发电机3的外径与基板2宽度尺寸相近或相等。
所述的微型磁电发电机3为钕铁硼磁体发电机。
所述的基座5上安装有多组微型磁电压电组合发电机本体，形成多元化组合阵列。
所述的基座5上至少安装有8组微型磁电压电组合发电机本体。
具体的，参见图1，本发明提供的一种实施例：
一种磁电压电组合发电机，是将微型磁电发电机和微型压电发电机从结构上组合在一起，长方形压电陶瓷片1双面粘帖在基板2上，双面粘帖的陶瓷片可以是正负方向粘贴，也可以正正或负负方向粘贴，只是相应的接线方法不同而已。所述基板2是用恒弹性材料制成，可以是铍青铜、锡青铜、弹性钢板等，基板一端固定在基座4上，另一端安装一只微型磁电发电机3作为基板2的负重。所述微型磁电发电机3是一种可以接受垂直方向振动能量的磁电发电机。
微型磁电发电机3、压电陶瓷片1与基板2形成一个悬臂梁结构弹簧系统，其固有频率取决于陶瓷片的厚度、大小尺寸、基板材料和厚度、基板尺寸和弹性系数、弹簧振子的质量(亦即微型磁电发电机3的质量)和安装位置等。
通过精心设计，可以使悬臂梁结构的固有振动频率与微型磁电发电机的固有频率相一致。当悬臂梁结构接收外界振动能量产生振动时，其振动频率为其固有频率，而同时微型磁电发电机3接收悬臂梁的振动形成谐振发电状态。
将压电陶瓷片的发电与磁电发电机的发电融合在一起，构成整个组合发电机的电能输出。再根据实际需要，添加整流、变压、控制以及电池充电电路等后级处理单元，形成一个完整的微型发电机。
利用微型磁电发电机作为压电发电机弹簧振子，形成一个组合式发电机。且压电弹簧振子的固有振动频率等于磁电发电机的固有频率，使磁电发电机一直在谐振发电状态下工作。
需要说明的是，基板2，材料为0.3mm厚铍青铜板，热处理加工。微型磁电发电机3，为振动型磁电发电机。基座5，与拾取振动能量的壳体紧密结合。
另外，参见图2至图3，本发明提供的另一种实施例：
对于微型发电机而言，磁电压电组合方式是一种高效能结构，再将这种高效能结构进行多元化、一体化组合，形成一台小型振动发电机。在这里是在压电陶瓷悬臂梁结构的基础上，利用微型磁电发电机作为它的振子，而这个微型磁电发电机也是一种高效能的钕铁硼磁体发电机，并且磁电发电机的固有频率与该悬臂梁结构的固有频率相一致，使磁电发电机在谐振状态下发电，达到磁电压电组合发电的高效能要求。本结构就是基于这一原理，设计出多元化结构，再加上整流、变压、电能储存控制器等单元，形成一台高效能小型振动发电机系统。
具体的，参见图2至图3，一种多元化磁电压电组合发电机，基板2两面正负粘贴压电陶瓷片1，基板2一端用螺钉4紧固在基座5上。
微型磁电发电机3用螺钉4安装在压电陶瓷片1的基板2的另一端，作为该悬臂梁结构的振子。微型磁电发电机3的外径与压电陶瓷片1的基板2宽度尺寸相近或相等。
精心设计陶瓷片的厚度、基板尺寸和厚度等参数，使悬臂梁结构的固有频率与磁电发电机的固有频率相一致。
基座5用于接收外界振动，悬臂梁结构随之产生振动发电，悬臂梁结构的振动迫使磁电发电机在谐振状态下发电。
将多组(至少8组)微型磁电压电组合发电机安装在同一基座5上，形成多元化组合阵列。
由于悬臂梁结构发电与磁电发电机发电的量级差异，悬臂梁结构发电与磁电发电机发电应分别使用电路对其整流和滤波，再使用加法电路将这两组发电融合在一起输出。根据需要，再配合整流、滤波单元、加上变压单元、电能储存控制器和电能储存介质等单元，形成一台多元化、一体化结构的高效能小型振动发电机系统。
需要说明的是，磁电发电机的固有频率与悬臂梁结构的固有频率相一致，使磁电发电机在谐振状态下发电，达到磁电压电组合发电的高效能。微型磁电发电机的外径与压电陶瓷片的基板宽度尺寸相近或相等，以节约安装空间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种磁电压电组合发电机，其特征在于，包括压电陶瓷片(1)、恒弹性材料制成的基板(2)和可以接受垂直方向振动能量的微型磁电发电机(3)；所述的基板(2)的双面均粘帖有压电陶瓷片(1)，基板(2)一端固定在基座(5)上，另一端安装一只微型磁电发电机(3)，微型磁电发电机(3)、压电陶瓷片(1)与基板(2)形成一个具有悬臂梁结构的微型磁电压电组合发电机本体；所述的基板(2)的双面分别按正负、正正或负负方向粘帖压电陶瓷片(1)；所述的悬臂梁结构的固有振动频率与微型磁电发电机的固有频率相一致；所述的微型磁电发电机(3)的外径与基板(2)宽度尺寸相近或相等。
2.根据权利要求1所述的磁电压电组合发电机，其特征在于，所述的压电陶瓷片(1)为长方形压电陶瓷片。
3.根据权利要求1所述的磁电压电组合发电机，其特征在于，所述的基板(2)采用铍青铜、锡青铜或弹性钢板制成。
4.根据权利要求1所述的磁电压电组合发电机，其特征在于，所述的微型磁电发电机(3)为钕铁硼磁体发电机。
5.根据权利要求1～4任一项所述的磁电压电组合发电机，其特征在于，所述的基座(5)上安装有多组微型磁电压电组合发电机本体，形成多元化组合阵列。
6.根据权利要求5所述的磁电压电组合发电机，其特征在于，所述的基座(5)上至少安装有8组微型磁电压电组合发电机本体。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2153175Y (zh) * | 1993-05-25 | 1994-01-12 | 董成宝 | 弹簧系磁振子往复共振电机 |
| CN201673414U (zh) * | 2010-05-21 | 2010-12-15 | 杭州电子科技大学 | 基于压电材料的梁振动频率控制装置 |
| CN102497133A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 河北工业大学 | 永磁体的电磁振动发电装置及其在振动检测系统中的应用 |
| CN102882344A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 河北工业大学 | 用于小功率电子设备的永磁振动发电装置 |
| CN203243206U (zh) * | 2013-05-29 | 2013-10-16 | 林志苹 | 一种复合振动能量回收装置 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2153175Y (zh) * | 1993-05-25 | 1994-01-12 | 董成宝 | 弹簧系磁振子往复共振电机 |
| CN201673414U (zh) * | 2010-05-21 | 2010-12-15 | 杭州电子科技大学 | 基于压电材料的梁振动频率控制装置 |
| CN102497133A (zh) * | 2011-11-25 | 2012-06-13 | 河北工业大学 | 永磁体的电磁振动发电装置及其在振动检测系统中的应用 |
| CN102882344A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 河北工业大学 | 用于小功率电子设备的永磁振动发电装置 |
| CN203243206U (zh) * | 2013-05-29 | 2013-10-16 | 林志苹 | 一种复合振动能量回收装置 |
| WO2015110093A2 (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-30 | 北京工业大学 | 多模式振动发电机 |
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