[发明专利]一种基于压电叠堆和电磁感应的振动能量收集装置

说明书

本发明公开了一种基于压电叠堆和电磁感应的振动能量收集装置，装置由下至上依次为装置底座、装置框架、振幅放大机构和能量收集机构，振幅放大机构包括压电装置、磁铁阵列一和磁铁阵列二，所述能量收集机构包括悬臂梁、磁铁阵列三、磁铁阵列四和电感应线圈，相较于其他能量收集装置，本装置有对振动的利用更加充分，能够获得更多的输出能量的优点。

技术领域

本发明涉及能量收集技术领域，特别是涉及一种基于压电叠堆和电磁感应的振动能量收集装置。

背景技术

随着微机电技术、微电子技术、嵌入式技术以及无线通信技术的快速发展，低功耗的电子器件大量的出现，但是这些器件严重依赖外部电能的供应。目前常用的供能方式为化学电池供能，但是化学电池的寿命有限，严重制约了器件发挥其自身的性能。考虑到器件的低功耗特性，从器件周边环境中提取能量为器件供电是一个理想的可替代方案。环境中所蕴含的能量主要有太阳能、风能、潮汐能、机械振动能均能够被转换为电能，其中机械振动能是一种广泛存在于自然界中的能源。利用电磁感应原理、压电效应、静电感应原理以及摩擦生电原理可以将振动能转化为电能。目前，国内外学者研制了大量的振动能量收集器，但是普遍存在着工作带宽窄、输出功率(电压)低或者结构复杂的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于压电叠堆和电磁感应的振动能量收集装置，以解决上述现有技术存在的问题，结构小巧，输出功率高，具有力放大和位移放大特性，可以实现较高的能量输出功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于压电叠堆和电磁感应的振动能量收集装置，包括装置底座、装置框架、振幅放大机构和能量收集机构，所述装置框架设置于所述底座的顶部，所述能量收集机构和振幅放大机构设置于所述装置框架的内部，所述振幅放大机构包括压电装置，磁铁阵列一和磁铁阵列二，所述压电装置顶部连接所述装置框架的顶板，所述压电装置底部连接磁铁阵列一，所述磁铁阵列二连接所述装置框架的底板，所述磁铁阵列一和所述磁铁阵列二的磁铁直接留有间隙，所述磁铁阵列一和所述磁铁阵列二中的各磁铁的N极和S极交替排布，且所述磁铁阵列一中的N极和所述磁铁阵列二中的S极相对，所述磁铁阵列一中的S极和所述磁铁阵列二中的N极相对；

所述能量收集机构包括悬臂梁、磁铁阵列三、磁铁阵列四和电感应线圈，所述悬臂梁横向设置，并位于所述压电装置和所述磁铁阵列一之间，所述悬臂梁的两端分别连接所述磁铁阵列三和磁铁阵列四，所述磁铁阵列三和磁铁阵列四中的各个磁铁N极和S极交替排布，与所述磁铁阵列三和所述磁铁阵列四相对的所述装置框架的两内侧壁上设置所述电感应线圈。

优选地，所述压电装置包括外壳和设置于外壳内的压电材料，所述压电装置的外壳顶部通过螺钉与所述装置框架的顶板连接。

优选地，所述磁铁阵列一和所述磁铁阵列二均设置于支撑框架内，所述磁铁阵列一的支撑框架通过螺钉连接所述压电装置的外壳的底端，所述磁铁阵列二的支撑框架通过螺钉连接所述装置框架的底板。

优选地，所述磁铁阵列三和所述磁铁阵列四均设置于支撑框架内，且所述悬臂梁的两端分别连接所述磁铁阵列三的支撑框架和所述磁铁阵列四的支撑框架。

优选地，所述磁铁阵列三和所述磁铁阵列四的支撑框架的内侧设置插接部，所述悬臂梁的两端插接在所述插接部上。

优选地，所述装置框架通过螺钉固定在所述装置底座上。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：