[发明专利]一种永磁体和超磁致伸缩棒联合采能的振动能量回收装置

说明书

本发明涉及一种永磁体和超磁致伸缩棒联合采能的振动能量回收装置，包括管形外壳、上盖、下盖、柱形永磁体、拉簧、超磁致伸缩棒、设有外螺纹的伸缩棒护套、设有外螺纹的预紧螺盖和不使用线圈骨架的线圈；本发明的永磁体和超磁致伸缩棒可同时采集振动能量，永磁体在运动过程中的撞击力可产生更大应变，有利于产生更多位移，有效地增大了整个装置的能量密度，使装置输出更大电能，且能适应更多频率的振源；本发明采用弹簧‑质量块结构形式，无需安装在固定的两个零部件之间，只需固定在振动界面即可采集振源振动能量。

技术领域

本发明属于清洁绿色能源利用技术领域，涉及一种永磁体和超磁致伸缩棒联合采能的振动能量回收装置。

背景技术

振动是自然环境和人类生活中都普遍存在的现象，其中蕴含的振动能量几乎是一种无处不在的清洁能源。振动能较风能和太阳能无地域采集限制，较热能具有可观的能量转化效率，若采用适当的装置利用这些能源，对于人类缓解传统化石能源日益匮乏的压力具有重大意义。同时，振动能量会带来噪声污染和能源浪费，加速设备损耗，而利用振动能量回收装置在采集能量的同时还能为振动提供阻力，既提高了能源利用率，也减少了振动的不良影响。振动能量回收即指利用特定的振动能量回收系统将振动能源转化为可用能量的技术。而且依据能量转化方式的不同，振动能量回收可大致分为静电式、永磁式、压电式和磁致伸缩式四种，有时采用两者结合的组合形式。

电磁式（又称永磁式）振动能量回收装置在机电领域已经有广泛应用。该类型能量回收装置基于法拉第电磁感应定律，当外部振动引起采集线圈和永磁体之间相对移动时，导体内部磁通量变化而产生感应电动势。电磁式振动能量回收技术成熟，低频振动回收效果要优于压电式装置，且不同体积的电磁式结构可满足不同的功率驱动需求。然而总体来看，该类型能量回收装置的能量密度较低，使用效果并不理想。

磁致伸缩材料是一种智能磁性材料，在外界磁场作用下，该材料会发生形变，实现机械输出。磁致伸缩振动能量回收技术基于材料的逆磁致伸缩效应，即材料承受外力发生变形时，内部磁化强度发生变化，采用电导体如线圈检测该磁特性变化即可输出电动势。对比压电陶瓷材料及传统磁性材料Ni、Co，磁致伸缩材料具有室温下磁致伸缩应变大、能量密度大、响应速度快、负载能力强、输出力大、磁机耦合系数大、居里点温度高等性能优势，将超磁致伸缩材料用于能量回收，可实现振动能量回收系统的大功率输出和长时间稳定工作。

偏置磁场、预紧力等因素对材料的输出具有一定影响，由于对线圈和偏置磁场的需求，装置体积较大而整体能量密度较低，设计的合理的磁路以提高装置能量密度对提升装置实用性至关重要，单纯的电磁式能量回收装置也具有此问题。此外，棒式装置工作时需恰好夹在有相对位移的两个部件之间，必须发生相对形变才能回收能量，部分环境难以满足此安装条件。如何调整装置结构，充分利用偏置磁体和超磁致伸缩材料进行回收能量，且能适应任意振动环境十分重要。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种永磁体和超磁致伸缩棒联合采能的振动能量回收装置，它能克服当前电磁式及超磁致伸缩式能量回收装置的能量密度低、不能回收多种频率振源振动能量的缺陷，并能利用永磁体和超磁致伸缩棒联合采能，将高能量密度的振动能量回收，同时能适应任意频率振源。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种永磁体和超磁致伸缩棒联合采能的振动能量回收装置，包括管形外壳、上盖、下盖、柱形永磁体、拉簧、超磁致伸缩棒、设有外螺纹的伸缩棒护套、设有外螺纹的预紧螺盖和不使用线圈骨架的线圈；

在管形外壳的上下两端分别设有外螺纹，在上盖和下盖上分别设有内螺纹，上盖和下盖分别与管形外壳螺纹连接；在上盖和下盖上设有对称的线圈上卡槽和线圈下卡槽；线圈由上盖和下盖夹紧定位；

所述柱形永磁体通过拉簧吊挂在上盖底面的中心，且柱形永磁体位于线圈内；