专利名称：应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件的制作方法
应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件技术领域
本发明是利用应力变磁导与压电效应设计制备的一种新型环保微振发电器件，通 过外界机械振动产生的应力振(波)动作用在铁磁-铁电复合材料上而达到发电的目的。 属于磁电子学技术领域。
背景技术：
磁性材料从其功能上讲，分为软磁材料和硬磁材料两大类。软磁材料的剩磁及矫 顽力均很低，故易于去磁，适用于需要反复磁化的场合。磁体的磁导率通常受到材料内应力 的强烈影响。施加外力可改变内应力，从而改变磁体中的磁序，进而改变磁体的磁导率，形 成应力变磁导。当应力持续波动(振动)时，磁导率亦持续改变，进而磁体内的磁通量持续 变化，形成电磁感应。感应电压或电流可从磁体上的探测线圈中获得。
压电材料受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心 不再重合，导致晶体极化序发生变化，及端面压电的变化。
将磁体探测线圈上获得的感生电压与压电体端电压串联或并联形成应力微振发 电器件。
应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件将磁性磁料与压电材料按一定的 方式组成复合材料，这样的铁磁-铁电复合材料置于振动应力环境中时，由于应力的波动 (振动)，在输出端可获得的电压远大于单独的磁性材料或压电材料在振动应力环境产生 的电压。这样的发电器件要求(1)持续的外应力变化，⑵应力变磁导效应足够强，⑶压 电效应足够大，(4)振动频率超过某个下限值，如f ^ 30Hz。发明内容
要解决的技术问题
直接将机械振动能量转化成电能。
为解决技术问题采取的技术方案
在嵌入压电材料的异型、具有封闭磁路，且磁导率经过优化的磁体上绕制探测线 圈，线圈与压电体两端面焊接出的接线连接，组成输出端，并将其按特定方式封装固定，形 成应力变磁导与压电效应复合应力微振发电器件。将其置于应力振动环境中，将振动应力 作用在该器件的特定方向上，从而得到持续可靠的电流。
有益效果
本发明可将机械振动散失的能量重新利用起来，对环境无任何污染，只需在一定 的振动环境中就可自行发电，其结构简单、成本低廉，适用范围广。感应电压(流)的大小 受到材料性质、探测线圈的圈数、应力振动频率及幅度、以及负载的影响。对高为8毫米、外 直径15毫米，厚3毫米，相对磁导率为10000的环状磁芯，以及长为9毫米，宽为8毫米，厚 为3毫米的压电体，如果应力振动频率为50Hz左右可得开路电压约400 500mV。
附图是应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件的结构简图，其中1、异型 磁体2、感应线圈3、压电体4、输出端5、外壳。具体实施方案
如图所示，选择适当的异型磁体制成磁芯，在异型磁体(1)上绕制探测线圈0)， 选取压电体(3)，在其两端面焊接出接线后，将压电体按特定的方位嵌入异型磁体(1)，并 用树脂将其固定，再将线圈与接线按一定的连接方式连接，组成输出端(4)，将组合好的系 统按图中所示方位固定在特定的外壳(5)中，在外壳上施加满足条件的应力振动(波动)， 在输出端(4)中将获得感应电压(电流)。实现微振发电，将振动能转变成电能。
权利要求
1.应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件是利用应力变磁导与压电效应设计 制备的一种环保发电器件。该装置通过所处应力环境的振动(或波动)使复合材料的内应 力产生同步的振动(或波动)，使磁性材料发生应力变磁导及压电体发生压电效应，两者相 互耦合作用，从而将振动能转化为电能。其特征主要有以下几个部分组成(1)异型磁体， (2)探测线圈，(3)压电体，(4)输出端，(5)外壳。
2.按权利要求书1所述的是利用应力变磁导与压电效应设计制备的一种复合应力微 振发电器件。其特征在于将嵌有压电体且具有闭合磁路的异型磁体复合材料置于应力 下，并使应力波(振)动，磁环中的磁序将发生变化引起磁导的变化，在线圈中将产生感应 电压，同时压电体在应力作用发生形变，使电极化序发生变化，压电体表面的电压也随之变 化，二者相互作用，相互耦合，从而在输出端获得较大的电流(压)。为使应力有效传导于磁 芯及压电体的某特定部位，并保证电流传输的可靠性，须将器件按一定方式封装固定在特 定的外壳内。这样的发电器件由于是将机械振动散失的能量重新利用起来，故属于能源的 二次利用。其工作不需要任何形式的额外能源，对环境无任何污染，具有广泛的应用前景。
全文摘要
应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件是在绕有探测线圈的、异型、具有封闭磁路的、且具有优化磁导率的软磁体中，嵌入具有压电效应的铁电材料，组成铁电-铁磁复合材料，并将其按一定方式封装在外壳中，当将其置于振动应力环境中，磁体与压电体受到特定方向的应力振动(波动)后，且振动频率超过某个下限值，如f≥30Hz时，可从探测线圈中测得感应电压(流)，从而将机械振动能量转变成电能。附图是应力变磁导/压电效应复合应力微振发电器件的结构简图，其中1、异型磁体 2、感应线圈 3、压电体 4、输出端 5、外壳。
文档编号H02N2/18GK102035430SQ20091018254
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者张宁, 张红英, 罗小彬 申请人:张宁, 张红英, 罗小彬