CN206992986U - 基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，包括输入顶杆、输出杆、超磁致伸缩棒、壳体及磁性记忆合金棒；所述的壳体包括上壳体和下壳体，上壳体的顶部设有顶盖，上壳体通过中间盖与下壳体连接，下壳体的底部设有底盖；上壳体和下壳体内分别设有圆筒形的永磁体及线圈，上壳体和下壳体内的线圈通过外接电路连接；磁性记忆合金棒位于上壳体内的线圈的中心处，超磁致伸缩棒位于下壳体内线圈的中心处；输入顶杆与超磁致伸缩棒下端接触；输出杆与磁性记忆合金棒上端接触，输出杆上的凸缘与顶盖之间设有弹簧。本实用新型结构简单紧凑，不需外接电源，节约了能源，就有工作稳定可靠的优点。

Description

基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器

技术领域

本实用新型涉及一种驱动器，特别是涉及一种基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器。

背景技术

机械振动能是环境中最为普遍存在的一种能量形式，相比于太阳能和热能，机械振动能量具有持续、稳定和能量密度高等优点，而且对振动能量的收集利用不会对环境造成污染。因此，对振动能量进行收集并利用具有广阔的应用前景。

目前，利用超磁致伸缩材料和磁性记忆合金的特性研制设计的驱动器具有诸多优点，但需外加电源，可供电持续性难以保证。因此，研制结构简单紧凑，易于微型化，不需外接电源及工作稳定可靠等特点的驱动器具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种不需外界电源，且工作稳定可靠的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，包括输入顶杆、输出杆、超磁致伸缩棒、壳体及磁性记忆合金棒；所述的壳体包括上壳体和下壳体，上壳体；所述的上壳体的顶部设有顶盖，上壳体下端通过中间盖与下壳体上端连接，下壳体的底部设有底盖；所述的上壳体和下壳体内分别设有圆筒形的永磁体及线圈，线圈位于圆筒形的永磁体内，上壳体和下壳体内的线圈通过外接电路连接；所述的磁性记忆合金棒位于上壳体内的线圈的中心处，超磁致伸缩棒位于下壳体内线圈的中心处，磁性记忆合金棒与超磁致伸缩棒同轴；所述的输入顶杆穿过底盖与超磁致伸缩棒下端接触；所述的输出杆穿过顶盖与磁性记忆合金棒上端接触，输出杆上设有凸缘，凸缘与顶盖之间设有弹簧。

上述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器中，所述的上壳体上部设有隔板，圆筒形的永磁体及线圈位于隔板下方，所述的输出杆下端穿过顶盖和隔板与磁性记忆合金棒上端接触，输出杆上设有凸缘，凸缘位于顶盖和隔板之间，凸缘与顶盖和隔板之间分别设有弹簧。

上述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器中，所述的弹簧采用的是碟形弹簧，碟形弹簧呈螺旋状。

上述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器中，还包括柔性铰链，所述的输入顶杆下端与柔性铰链连接；柔性铰链通过螺钉固定在基座上；所述的柔性铰链上设有配重，配重和基座位于输入顶杆的两侧。

上述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器中，所述壳体、顶盖、中间盖、底盖、输入顶杆和输出杆均采用非导磁性材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型采用了超磁致伸缩振动能量收集器将周围的振动能量转换为电能，为驱动器提供电能；本实用新型利用自身震动产生的能量进行驱动，无需外部电能的输入，节约了能源；

（2）本实用新型的柔性铰链机构利用弹性材料微小变形及其自回复的特性，消除了传动过程中的空程和机械摩擦，具有较高的传动效率、稳定性和运动灵敏度。

（3）本实用新型在上壳体内设有磁控形状记忆合金棒，利用磁控形状记忆合金棒的超弹性和磁性形状记忆效应，能够自动复位，且具有响应频率高、性能较稳定等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型包括柔性铰链1、配重块2、输入顶杆4、底盖5、中端盖12、顶盖16、下壳体11-1、上壳体11-2、碟形弹簧9-1、碟形弹簧9-2、碟形弹簧9-3、线圈8-1、线圈8-2、线圈骨架7-1、线圈骨架7-2、超磁致伸缩棒10、磁性记忆合金棒13、永磁铁6-1、永磁铁6-2、输出杆17、导线14-1、导线14-2和外部电路15，所述的壳体包括上壳体11-2和下壳体11-1，上壳体11-2的顶部设有顶盖16，上壳体11-2下端通过中间盖与下壳体11-1上端连接，下壳体11-1的底部设有底盖5。所述的下壳体11-1和上壳体11-2内分别设有圆筒形的永磁铁6-1、永磁铁6-2及线圈8-1、线圈8-2，线圈8-1、线圈8-2分别缠绕在线圈骨架7-1、线圈骨架7-2上，线圈8-1、线圈8-2位于永磁铁6-1、永磁铁6-2内。线圈8-1、线圈8-2分别通过导线14-1、导线14-2和外部电路15连接。所述的磁性记忆合金棒13位于上壳体11-2内的线圈8-2的中心处，超磁致伸缩棒10位于下壳体11-1内线圈8-1的中心处，磁性记忆合金棒13与超磁致伸缩棒10同轴，超磁致伸缩棒10的上端与中间盖12底部接触，所述的磁性记忆合金棒13的下端与中间盖12顶部接触。所述的上壳体11-2上部设有隔板，永磁体6-2及线圈8-2位于隔板下方，所述的输出杆17下端穿过顶盖16和隔板与磁性记忆合金棒13上端接触，输出杆17上设有凸缘，凸缘位于顶盖16和隔板之间，凸缘与顶盖16和隔板之间分别设有碟形弹簧9-3和碟形弹簧9-2。所述的输入顶杆4穿过底盖5，输入顶杆4上端与超磁致伸缩棒10下端之间设有碟形弹簧9-1。所述的输入顶杆4下端与柔性铰链1连接，柔性铰链1通过螺钉3-1固定在基座19上。所述的柔性铰链1上设有配重2，配重2和基座19位于输入顶杆4的两侧。所述壳体、顶盖16、中间盖12、底盖5、输入顶杆4和输出杆17均采用非导磁性材料制成。

本实用新型的柔性铰链1、配重块2、碟形弹簧9-1和输入顶杆4组成了振动收集模块，配重块2到柔性铰链的节点20的距离与输入顶杆4到柔性铰的链节点20的距离比为N：1，从而将压力放大N倍作用在输入顶杆4上，起到压力放大的作用。所述振动收集模块是由柔性铰链1进行振动能量的收集，柔性铰链机构通过螺钉3-1连接固定在基座19上，安装和更换非常方便。柔性铰链1利用弹性材料微小变形及其自回复的特性，消除了传动过程中的空程和机械摩擦，具有较高的传动效率、稳定性和运动灵敏度，特别适合收集微小的振动。所述振动收集模块采用碟形弹簧9-1为输入顶杆提供回复力，碟形弹簧9-1刚度大，能以小变形承受大载荷，实现低行程高补偿力的效果。

本实用新型的功能部件为超磁致伸缩棒10，当超磁致伸缩棒10发生变形时，超磁致伸缩棒10的磁化强度发生变化，由电磁感应定律可知，周围磁场的变化会使闭合线圈8-1内产生感应电动势，通过导线14-1将线圈8-1上的电能引到外接电路15进行储存，达到能量收集的目的。本实用新型的振动收集模块和能量转换模块分别位于下壳体11-1的外部和内部，整个装置结构紧凑，安装方便。

本实用新型通过螺栓3-2固定在振动源上，振动源工作时，配重2由于惯性会产生振动，柔性铰链1将振动传递给输入顶杆4，同时放大了输入顶杆4作用于超磁致伸缩棒10的压力，超磁致伸缩棒10受到周期性的压力而产生伸缩变形。由超磁致伸缩材料的维拉里效应，形状变化会使超磁致伸缩棒10的磁化强度发生变化，又由电磁感应定律，变化的磁场使闭合线圈8-1产生感应电动势。通过下壳体上的导线孔18-1，用导线14-1将线圈8-1上的电能引到外部电路15，为驱动器提供电能。

所述驱动器的功能材料为磁性记忆合金棒13，当导线14-2将外部电路15中的能量通过导线孔18-2接入线圈8-2，从而在上壳体11-2内部产生磁场变化，导致磁性记忆合金棒13发生伸缩变形，通过输出杆17作用到外部结构上，输出杆17与顶盖16和上壳体11-2凸块之间设有碟形弹簧9-3、9-2，通过顶盖16与碟形弹簧9-3、9-2对磁性记忆合金棒13进行预紧。

Claims (6)

1.一种基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，其特征是：包括输入顶杆、输出杆、超磁致伸缩棒、壳体及磁性记忆合金棒；所述的壳体包括上壳体和下壳体，上壳体的顶部设有顶盖，上壳体下端通过中间盖与下壳体上端连接，下壳体的底部设有底盖；所述的上壳体和下壳体内分别设有圆筒形的永磁体及线圈，线圈位于圆筒形的永磁体内，上壳体和下壳体内的线圈通过外接电路连接；所述的磁性记忆合金棒位于上壳体内的线圈的中心处，超磁致伸缩棒位于下壳体内线圈的中心处，磁性记忆合金棒与超磁致伸缩棒同轴；所述的输入顶杆穿过底盖与超磁致伸缩棒下端接触；所述的输出杆穿过顶盖与磁性记忆合金棒上端接触，输出杆上设有凸缘，凸缘与顶盖之间设有弹簧。

2.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，其特征在于：所述的上壳体上部设有隔板，圆筒形的永磁体及线圈位于隔板下方，所述的输出杆下端穿过顶盖和隔板与磁性记忆合金棒上端接触，输出杆上设有凸缘，凸缘位于顶盖和隔板之间，凸缘与顶盖和隔板之间分别设有弹簧。

3.根据权利要求1所述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，其特征在于：所述的输入顶杆的上端与超磁致伸缩棒下端之间设有弹簧。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，其特征在于：所述的弹簧采用的是碟形弹簧，碟形弹簧呈螺旋状。

5.根据权利要求1、2或3所述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，其特征在于：还包括柔性铰链，所述的输入顶杆下端与柔性铰链连接；柔性铰链机构通过螺钉固定在基座上；所述的柔性铰链上设有配重，配重和基座位于输入顶杆的两侧。

6.根据权利要求1、2或3所述的基于超磁致伸缩振动能量收集器的驱动器，其特征在于：所述壳体、顶盖、中间盖、底盖、输入顶杆和输出杆均采用非导磁性材料制成。