CN208285188U - 一种振动式磁电俘能器 - Google Patents
一种振动式磁电俘能器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208285188U CN208285188U CN201820871900.7U CN201820871900U CN208285188U CN 208285188 U CN208285188 U CN 208285188U CN 201820871900 U CN201820871900 U CN 201820871900U CN 208285188 U CN208285188 U CN 208285188U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- permanent magnet
- magnetoelectricity
- bead
- energy accumulator
- oscillatory type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本实用新型涉及新能源与发电技术领域，目的在于提供可将外部环境的振动能量转换为电能的一种振动式磁电俘能器，包括：磁屏蔽盒1；固定在磁屏蔽盒1上底面的上永磁铁2；固定在磁屏蔽盒1下表面的下永磁铁7；大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6；所述大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6依次嵌套，大磁环4位于最外侧，小磁环6位于最内侧；磁性支撑件3，所述磁性支撑件3穿过小磁环6与上永磁铁2和下永磁铁7连接；以及，与所述环状磁电结构5连接的电极引线9。本实用新型公开的一种振动式的磁电俘能器可以接收外部环境的振动激励，将外部环境振动的机械能转换为电能输出，对外部电子设备进行供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源与发电技术领域，特别涉及一种振动式磁电俘能器。
背景技术
目前，随着微机电系统技术和集成电路封装技术的不断发展进步，各类电子器件也逐步朝着小型化、易携带、低功耗的目标发展，越来越多的应用于兵器制造、信息通讯、智能装备、生物医学等领域，发展前景广阔。然而，现今微机电系统的主要供能方式仍是化学电池，传统的化学电池存在着诸多局限，例如电池体积大，无法在有限的空间内安置；供电时长有限，当电量耗尽后需要进行更换或充电；废弃的化学电池不易回收再利用，会造成极大的环境污染。这些因素极大的限制了微机电系统的发展和应用，因此需要设计一种新型的供电技术来为微机电系统的稳定运行供能。
振动作为物体机械能的典型表现形式之一，广泛的存在于各类物体的运动过程中，是一种绿色无污染的能源。利用外界振动获取能量并进行转换存储是解决一些低功耗器件供能问题的有效途径。因此，现阶段许多专家学者积极致力于微机电系统的自供能研究，而磁电俘能器由于其具有结构简单、不易受干扰、易于小型化和集成化等优点得到了极大地关注，并能广泛的应用于各类自供能器件中。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种可将外部环境的振动能量转换为电能，对一些微机电系统进行电能供给的振动式磁电俘能器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种振动式磁电俘能器，包括：磁屏蔽盒1；固定在磁屏蔽盒1上底面的上永磁铁2；固定在磁屏蔽盒1下表面的下永磁铁7；大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6；所述大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6依次嵌套，大磁环4位于最外侧，小磁环6位于最内侧；磁性支撑件3，所述磁性支撑件3穿过小磁环6与上永磁铁2和下永磁铁7连接；以及，与所述环状磁电结构5连接的电极引线9。
进一步地，所述环状磁电结构5包括：上层、下层和中间层，层与层之间采用环氧树脂银胶粘贴固定，所述中间层上下表面镀有金属膜8，金属膜8与电极引线9连接；所述上层和下层均为磁致伸缩材料介质，中间层为压电材料介质。
进一步地，所述磁致伸缩材料介质为金属玻璃，所述压电材料介质为压电陶瓷。
进一步地，所述金属膜8为铜质薄膜。
进一步地，所述上永磁铁2和下永磁铁7均采用焊接方式固定在磁屏蔽盒1内。
进一步地，所述下永磁铁7的磁力大于上永磁铁2。
本实用新型中，下永磁铁7的磁力大于上永磁铁2，是为了克服大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6的重力作用，避免位于磁性支撑件3外的大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6过于靠近下永磁铁7造成整个装置能量的不平衡。
进一步地，所述大磁环4和小磁环6均为永磁铁。
进一步地，所述大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6依次嵌套，环与环之间粘贴固定。
进一步地，所述上永磁铁2南极朝下、北极朝上；所述大磁环4南极朝上、北极朝下；所述下永磁铁7北极朝上、南极朝下；所述小磁环6内壁和磁性支撑件3外侧均为南极。
进一步地，所述上永磁铁2北极朝下、南极朝上；所述大磁环4北极朝上、南极朝下；所述下永磁铁7南极朝上、北极朝下；所述小磁环6内壁和磁性支撑件3外侧均为北极。
本实用新型的有益效果：本实用新型公开的一种振动式磁电俘能器可以接收外部环境的振动激励，将外部环境振动的机械能转换为电能输出，对外部电子设备进行供电，外部环境的振动强度越大、频率越高转换获得的电能越多，与传统化学电池相比，本实用新型具有以下优点：（1）提供的是一种绿色能源，不会产生化学污染；（2）适用范围广，振动条件下都可使用；（3）操作简单，无需定期更换，维护成本低；（4）可以将任何频率下的振动转换成电能，不存在频率限制，克服了传统压电俘能器对低频振动能量收集效率低的不足；（5）具有小型化的特点，方便集成在器件中，或通过连接相关集成电路，可以实现为微机电系统供电，解决了传统化学电池因体积过大无法与微机电系统兼容的问题。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型整体结构剖面图；
图3为本实用新型实施例中大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6结构示意图；
图4为本实用新型实施例中环状磁电结构5侧视图；
图5为本实用新型实施例正弦激励下的电势输出图；
其中，1-磁屏蔽盒、2-上永磁铁、3-磁性支撑件、4-大磁环、5-环状磁电结构、6-小磁环、7-下永磁铁、8-金属膜、9-电极引线。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。
本实施例公开的一种振动式磁电俘能器，如图1、2所示，包括磁屏蔽盒1、上永磁铁2、磁性支撑件3、大磁环4、环状磁电结构5、小磁环6、下永磁铁7、金属膜8以及电极引线9。上永磁铁2和下永磁铁7分别固定于磁屏蔽盒1内壁的顶部和底部，采用焊接方式固定；磁性支撑件3为磁棒，材料为永磁铁，一端连接上永磁铁2，一端连接下永磁铁7，磁棒的高度大于大磁环4、环状磁电结构5以及小磁环6的高度。大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6依次嵌套，大磁环4和小磁环6材料也均为永磁铁；大磁环4位于最外侧，小磁环6位于最内侧；磁棒穿过小磁环6与上永磁铁2和下永磁铁7连接。如图3、4所示，环状磁电结构5包括：上下两层和中间层，层与层之间粘贴固定，所述中间层上下表面镀有金属膜8，金属膜8与电极引线9连接；所述上下两层为磁致伸缩材料介质，中间层为压电材料介质；磁致伸缩材料介质选用金属玻璃，压电材料介质选用压电陶瓷，压电陶瓷上下表面镀有金属膜8，金属膜8为圆环状，材料为铜。电极引线9与金属膜8连接。
上永磁铁2南极朝下、北极朝上，下永磁铁7北极朝上、南极朝下，大磁环4南极朝上、北极朝下，小磁环6内壁和磁棒外侧均为南极。根据异性相吸，同性相斥的原理，当所处环境未产生振动时，大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6处于静止悬浮状态。此外还可将上永磁铁2北极朝下、南极朝上，大磁环4北极朝上、南极朝下，下永磁铁7南极朝上、北极朝下；小磁环6内壁和磁性支撑件3外侧均为北极，也能达到同样的效果。
本实施例公开的一种振动式磁电俘能器的工作过程为：当磁电俘能器所处环境发生振动时，大磁环4、环状磁电结构5和小磁环6在外界振动激励的作用下产生振动，其悬浮静止状态发生改变并向上永磁铁2或下永磁铁7方向运动，环状磁电结构5所处的磁通密度随之变化，压电陶瓷上下表面产生电荷，通过金属膜8和电极引线9将电信号输出，由于磁体同性相斥的原理，振动结束后磁环又回到起始位置，呈现悬浮静止状态。
如图5所示，在理想状态下，当振动激励是频率1赫兹的正弦信号时，环状磁电结构5输出正弦的电信号，图中横轴为时间（单位秒），纵轴为环状磁电结构5的输出电势（单位伏特），该图表征了四个周期正弦振动激励作用下的输出电势。
以上所述实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (10)
1.一种振动式磁电俘能器，其特征在于，包括：
磁屏蔽盒(1)；
固定在磁屏蔽盒(1)上底面的上永磁铁(2)；
固定在磁屏蔽盒(1)下表面的下永磁铁(7)；
大磁环(4)、环状磁电结构(5)和小磁环(6)；
所述大磁环(4)、环状磁电结构(5)和小磁环(6)依次嵌套，大磁环(4)位于最外侧，小磁环(6)位于最内侧；
磁性支撑件(3)，所述磁性支撑件(3)穿过小磁环(6)与上永磁铁(2)和下永磁铁(7)连接；以及
与所述环状磁电结构(5)连接的电极引线(9)。
2.如权利要求1所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述环状磁电结构(5)包括：上层、下层和中间层，层与层之间粘贴固定，所述中间层上下表面镀有金属膜(8)，金属膜(8)与电极引线(9)连接；所述上层和下层均为磁致伸缩材料介质，中间层为压电材料介质。
3.如权利要求2所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述磁致伸缩材料介质为金属玻璃，所述压电材料介质为压电陶瓷。
4.如权利要求2或3所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述金属膜(8)为铜质薄膜。
5.如权利要求1所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述上永磁铁(2)和下永磁铁(7)均采用焊接方式固定在磁屏蔽盒(1)内。
6.如权利要求5所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述下永磁铁(7)的磁力大于上永磁铁(2)。
7.如权利要求1所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述大磁环(4)和小磁环(6)均为永磁铁。
8.如权利要求1所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述大磁环(4)、环状磁电结构(5)和小磁环(6)依次嵌套，环与环之间采用环氧树脂粘贴固定。
9.如权利要求1所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述上永磁铁(2)南极朝下、北极朝上；所述大磁环(4)南极朝上、北极朝下；所述下永磁铁(7)北极朝上、南极朝下；所述小磁环(6)内壁和磁性支撑件(3)外侧均为南极。
10.如权利要求1所述的一种振动式磁电俘能器，其特征在于：所述上永磁铁(2)北极朝下、南极朝上；所述大磁环(4)北极朝上、南极朝下；所述下永磁铁(7)南极朝上、北极朝下；所述小磁环(6)内壁和磁性支撑件(3)外侧均为北极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820871900.7U CN208285188U (zh) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 一种振动式磁电俘能器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820871900.7U CN208285188U (zh) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 一种振动式磁电俘能器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208285188U true CN208285188U (zh) | 2018-12-25 |
Family
ID=64705950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820871900.7U Expired - Fee Related CN208285188U (zh) | 2018-06-06 | 2018-06-06 | 一种振动式磁电俘能器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208285188U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109639088A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-16 | 吕梁学院 | 一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器 |
| CN113851291A (zh) * | 2021-11-04 | 2021-12-28 | 西安电子科技大学 | 一种自偏磁电电流传感装置及其制作方法 |
-
2018
- 2018-06-06 CN CN201820871900.7U patent/CN208285188U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109639088A (zh) * | 2019-01-16 | 2019-04-16 | 吕梁学院 | 一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器 |
| CN109639088B (zh) * | 2019-01-16 | 2021-03-23 | 吕梁学院 | 一种电磁-压电-磁致伸缩复合式微能源能量采集器 |
| CN113851291A (zh) * | 2021-11-04 | 2021-12-28 | 西安电子科技大学 | 一种自偏磁电电流传感装置及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102594203B (zh) | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 | |
| CN108777554B (zh) | 一种振动式磁电俘能器 | |
| CN101814860B (zh) | 基于压电效应和电磁感应现象的振动驱动式复合微电源 | |
| CN104836478A (zh) | 一种压电-电磁复合式低频宽带俘能器 | |
| CN208285188U (zh) | 一种振动式磁电俘能器 | |
| CN112821708B (zh) | 双稳态电磁-压电混合振动能量收集器及自供电感知系统 | |
| CN207278411U (zh) | 一种利用波浪能的复合发电装置 | |
| CN204258662U (zh) | 打桩机式压电发电装置 | |
| CN206922664U (zh) | 一种磁悬浮振动俘能电池 | |
| CN202524321U (zh) | 纵振横摆式低频大振幅压电悬臂梁发电装置 | |
| CN113315408B (zh) | 面向限域空间的高度集成复合式振动能量转化模块 | |
| CN106787593B (zh) | 一种电磁式非线性谐振升频振动能量采集装置 | |
| CN110336442A (zh) | 一种磁电压电复合微能源采集器 | |
| CN101783615A (zh) | 基于海浪能捕获的海上仪器仪表供电装置 | |
| CN107863904A (zh) | 双稳态压电—电磁复合能量收集结构 | |
| CN109889096A (zh) | 光伏-压电-电磁复合式俘能器 | |
| CN102694452A (zh) | 基于mems的振动能量采集器 | |
| CN106374777A (zh) | 一种s型压电悬臂梁振动能量采集器 | |
| CN202663271U (zh) | 基于mems的振动能量采集器 | |
| CN106558907A (zh) | 一种终端充电装置和终端 | |
| CN101710744A (zh) | 一种纳米发电机 | |
| CN105337470B (zh) | 一种振动能量收集装置 | |
| CN202524322U (zh) | 一种纵横复合激励式压电俘能器 | |
| CN111049425B (zh) | 以液体作为俘能介质的低频多方向振动能量收集装置 | |
| CN111525837A (zh) | 一种单梁阵列式压电-电磁复合式振动能量收集装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20181225 Termination date: 20190606 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |