CN215010079U - 一种基于新型压电材料的能量回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于新型压电材料的能量回收装置，包括支座、主轮盘、副轮盘、副轮盘支座、皮带、连杆转轴、连杆、连杆连接螺栓、撞锤、滑轨、滑轨支座和磁致伸缩模块，所述磁致伸缩模块顶部设有压杆，所述磁致伸缩模块的四块储能电池对称安装在内层外壳的斜边上，四根磁致伸缩棒由高强度螺栓连接，从而组成一平行四边形结构；磁致伸缩棒上有励磁线圈包覆。本实用新型可以对重力势能进行回收，同时提高能源回收效率。本装置采用平行四边形的组合式磁致伸缩棒结构，可使磁致伸缩棒结构可以实现三向的位移输出，提高对材料的挤压效率，从而提高结构的发电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能量回收装置，特别设计一种基于新型压电材料的，具有新式能量回收方式的能量回收装置。
背景技术
能量回收装置，是将一种形式的能量进行收集和储存为另一种形式的能量的装置。此类装置有多种类型，诸如光电式、机械式、生化式等，应用此类装置可以加强对于能源的利用效率，尤其是在现在这样一个化石能源即将枯竭、温室效应加剧的环境下，能量回收装置将会有巨大的应用前景。
然而，在现在的机械类能源回收装置中，由于机械机构本身的限制，一般的机械式的能源回收装置的效率都不是很高。并且在这一领域，很少有对重力势能此类能量的回收，而重力势能在平时生活中是十分常见的，如下降时的电梯、下落重物时的起重机等。
为了优化此问题，设计一种机械结构可以对重力势能进行回收，同时提高能源回收效率。
实用新型内容
本实用新型对传统机械式能源回收装置的优化，着重于重力势能的回收，并且利用新型压电材料来提高能源回收效率。本实用新型是基于磁致伸缩材料的相关力学效应，以磁致伸缩材料为主要材料的能源回收装置。
本实用新型的技术方案是：一种基于新型压电材料的能量回收装置，包括支座、主轮盘、副轮盘、副轮盘支座、皮带、连杆转轴、连杆、连杆连接螺栓、撞锤、滑轨、滑轨支座和磁致伸缩模块，所述主轮盘通过皮带与副轮盘相连，副轮盘固定在副轮盘支座上，副轮盘上设有偏心连杆转轴，连杆转轴连接连杆，连杆另一端通过连杆连接螺栓与撞锤转动连接，撞锤一端位于直线滑轨内可沿滑轨直线移动，滑轨位于滑轨支座上；所述磁致伸缩模块顶部设有伸出的压杆，所述压杆的头部位于滑轨内与撞锤相对；所述磁致伸缩模块通过固定螺栓固定在底座上。
优选地，所述磁致伸缩模块处于一个铝合金制的外壳当中，在内部，设置有一对称八边形的内层外壳，所述磁致伸缩模块顶部设有压杆，所述压杆位于外壳上边的中心，其位移方向受到压杆导轨的限制；所述磁致伸缩模块的储能电池，磁致伸缩棒，支撑柱，缓冲压簧都沿外壳对称分布；四块储能电池对称安装在内层外壳的斜边上，四根磁致伸缩棒由高强度螺栓连接，从而组成一平行四边形结构；磁致伸缩棒上有励磁线圈包覆；螺栓处还连接了沿着平行四边形节点连线设置的支撑柱；支撑柱的活动范围受到支撑柱导轨内部的滑槽和支撑柱阻尼簧的牵拉限制，支撑柱阻尼簧的分布方向与支撑柱一致，支撑柱阻尼簧由阻尼簧支撑块所固定，这三部分经焊接相连；四个缓冲压簧垂直于磁致伸缩棒连接处切线方向上的内层外壳上；磁致伸缩棒连接处Ⅰ位于压杆的下端，当结构中压杆受到向下的力时，就会磁致伸缩棒连接处Ⅰ向下运动，同时带动磁致伸缩棒连接处Ⅱ、磁致伸缩棒连接处Ⅲ和磁致伸缩棒连接处Ⅳ分别向左、向右、向下运动；进而使得对应的支撑柱和对应的缓冲压簧对其相对应的磁致伸缩棒连接处产生相反方向的力。
本实用新型基于新型压电材料的能量回收装置可以对重力势能进行回收，同时提高能源回收效率。不同一般类型的柱式压电材料，本装置采用平行四边形的组合式磁致伸缩棒结构。传统的棒状压电材料只能输出单向位移，而利用平行四边形的位移特点，可使磁致伸缩棒结构可以实现三向的位移输出，提高对材料的挤压效率，从而提高结构的发电效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型基于新型压电材料的能量回收装置的结构示意图。
图2是磁致伸缩模块的结构示意图。
图3是本实用新型基于新型压电材料的能量回收装置的能量转化图。
图中：1-底座2-固定螺栓3-外壳4-磁致伸缩模块5-压杆6-滑轨7- 滑轨支座8-撞锤9-连杆连接螺栓10-连杆11-连杆转轴12-副轮盘支座13-副轮盘14-皮带15-主轮盘16-传动机构17-支座21-压杆22- 外壳23、31、36、46-储能电池24-内层外壳25、29、39、43-磁致伸缩棒26、30、38、45-励磁线圈27、34、47、48-缓冲压簧28、 33、37、41-磁致伸缩棒连接转轴32、49、50、51-支撑柱35-压杆导轨 40-支撑柱导轨42-阻尼簧支撑块44-支撑柱阻尼簧。
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型公开了一种基于新型压电材料的能量回收装置，此装置回收重力势能时，都是结合相关机械结构。当重力带动原装置的转轴或是轮盘转动时，将能源回收装置的传动部分与其相连接，使其带动传动部分输出位移，然后将位移传递到压电材料上，从而将其转化成电能储存和使用。
本装置采用的压电材料是磁致伸缩材料。磁致伸缩材料是一类具有电磁能/机械能相互转换功能的材料，由于它们能量密度高、耦合系数大，具有传感和驱动功能，因而作为智能材料或相应器件在智能材料领域得到了越来越广泛的应用和发展。
利用磁致伸缩材料的逆磁致伸缩效应，就可以将机械位移转化为电能，且此类材料的电能转化效率优异，可大大提高能源回收的效率。
本装置是安装在有重力驱动过程的机械结构上的，利用皮带或是轮盘与其转动机构相连，当有重力驱动时，带动装置中副转盘13和其连杆10，使与之连接的撞锤8撞击磁致伸缩模块的压杆5，将位移传递到磁致伸缩模块的压杆21中，经过压杆21的传导和弹簧34的缓冲，将力传导到磁致伸缩结构上。由于磁致伸缩结构是平行四边形结构，故顶端受到挤压时，其余三个磁致伸缩棒转轴节点会产生与其节点切线方向垂直的位移，进而进一步挤压磁致伸缩棒材，产生形变，同时带动磁致伸缩棒连接转轴支撑柱结构32、 49、50、51的拉伸和压缩。与磁致伸缩棒材四边平行方向有励磁线圈26、 30、38、45包覆，从而可利用逆磁致伸缩效应来产生电能。产生后的电能储存在固定在内层外壳24的电池23、31、36、46中。
磁致伸缩模块是整个装置的核心部件。整个装置处于一个铝合金制的外壳22当中。在内部，还设置有一对称八边形的内层外壳24。结构中的储能电池23、31、36、46，磁致伸缩棒25、29、39、43，支撑柱32、49、50、 51，缓冲压簧27、34、47、48都沿外壳对称分布。四块储能电池对称安装在内层外壳的斜边上。四根磁致伸缩棒由高强度螺栓连接，从而组成一平行四边形结构。磁致伸缩棒上有励磁线圈26、30、38、45包覆。螺栓处还连接了沿着平行四边形节点连线设置的支撑柱。支撑柱的活动范围受到支撑柱导轨40内部的滑槽和支撑柱阻尼簧44的牵拉限制，支撑柱阻尼簧的分布方向与支撑柱一致，支撑柱阻尼簧由阻尼簧支撑块42所固定，这三部分经焊接相连。四个缓冲压簧垂直于磁致伸缩棒连接处切线方向上的内层外壳上，弹簧的材质为合金钢。顶部的压杆位于外壳上边的中心，其位移方向受到压杆导轨35的限制。当结构中压杆21受到向下的力时，就会磁致伸缩棒连接处Ⅰ37向下运动，同时带动磁致伸缩棒连接处Ⅱ28、磁致伸缩棒连接处Ⅲ41 和磁致伸缩棒连接处Ⅳ33分别向左、向右、向下运动。进而使得对应的支撑柱和对应的缓冲压簧对其相对应的磁致伸缩棒连接处产生相反方向的力。
模块中阻尼簧支撑块42和支撑柱阻尼簧44是对磁致伸缩结构的形变进行增阻，从而进一步提高位移输入的最大限度。而缓冲压簧27、34、47、48 是对磁致伸缩棒的转轴连接处起到保护和缓冲的部分。针对磁致伸缩棒材的部分也进行了特别的优化。不同一般类型的柱式压电材料，本装置采用平行四边形的组合式磁致伸缩棒结构。传统的棒状压电材料只能输出单向位移，而利用平行四边形的位移特点，可使磁致伸缩棒结构可以实现三向的位移输出，提高对材料的挤压效率，从而提高结构的发电效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于新型压电材料的能量回收装置，其特征在于，包括支座(17)、主轮盘(15)、副轮盘(13)、副轮盘支座(12)、皮带(14)、连杆转轴(11)、连杆(10)、连杆连接螺栓(9)、撞锤(8)、滑轨(6)、滑轨支座(7)和磁致伸缩模块，所述主轮盘(15)通过皮带(14)与副轮盘(13)相连，副轮盘(13)固定在副轮盘支座(12)上，副轮盘(13)上设有偏心连杆转轴(11)，连杆转轴(11)连接连杆(10)，连杆(10)另一端通过连杆连接螺栓(9)与撞锤(8)转动连接，撞锤(8)一端位于直线滑轨(6)内可沿滑轨(6)直线移动，滑轨(6)位于滑轨支座(7)上；所述磁致伸缩模块顶部设有伸出的压杆(21)，所述压杆(21)的头部位于滑轨(6)内与撞锤(8)相对；所述磁致伸缩模块通过固定螺栓(2)固定在底座(1)上。
2.根据权利要求1所述的基于新型压电材料的能量回收装置，其特征在于，所述磁致伸缩模块处于一个铝合金制的外壳(22)当中，在内部，设置有一对称八边形的内层外壳(24)，所述磁致伸缩模块设有位于外壳(22)上边的中心的压杆(21)，其位移方向受到压杆导轨(35)的限制；所述磁致伸缩模块设有沿内层 外壳(24)对称分布的储能电池(23、31、36、46)，磁致伸缩棒(25、29、39、43)，支撑柱(32、49、50、51)，缓冲压簧(27、34、47、48)；四块储能电池对称安装在内层外壳(2 4)的斜边上，四根磁致伸缩棒由高强度螺栓连接，从而组成一平行四边形结构；磁致伸缩棒上有励磁线圈(26、30、38、45)包覆；螺栓处还连接了沿着平行四边形节点连线设置的支撑柱；支撑柱的活动范围受到支撑柱导轨(40)内部的滑槽和支撑柱阻尼簧(44)的牵拉限制，支撑柱阻尼簧(44)的分布方向与支撑柱一致，支撑柱阻尼簧由阻尼簧支撑块(42)所固定，这三部分经焊接相连；四个缓冲压簧垂直于磁致伸缩棒连接处切线方向上的内层外壳(24)上；磁致伸缩棒连接处Ⅰ(37)位于压杆(21)的下端。
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| CN112769352A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-07 | 兰州理工大学 | 一种基于新型压电材料的能量回收装置 |
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