一种多模式振动发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多模式振动发电装置，可有效的将压电发电与电磁发电相结合，属于绿色能源利用领域。
【背景技术】
[0002]随着科技的进步以及对于新能源的不断探索，压电发电技术作为一项新能源技术，正日益获得人们的关注。传统的电池供电方式存在着寿命短、需要经常更换、储存能量有限等缺点，而且在某些条件下更换电池过程复杂，也会污染环境。将自然环境中振动形式的机械能转化为电能，既可以避免污染环境，又可以有效的为低功耗用电器供电。电磁发电是通过导线切割磁感线产生电能，这是一种非常经典的发电方式，将电磁发电与压电发电结合可有效增加系统的机电转换效率。因此，利用两种发电方式的结合是很有必要的，可以增大其发电量、拓宽其有效工作频域。
[0003]多模式压电发电结构能够充分的将自然环境中的振动能量加以利用，其应用性非常强，国内外关于压电发电的专利相对较少，关于双稳态压电发电与线圈切割磁感线发电相结合增强发电能力的专利暂时还无人申请。中国专利(公开号CN104377993A)公开了一种自动调参压电发电结构，该发明通过增加弹簧，使得压电悬臂梁在振动过程中，两个永久磁铁之间的距离能够自由调节，极大的的提高了发电效果。中国专利(公开号CN101764531A)公开了一种多工作模态压电发电机，将工作在拉伸与压缩模态以及工作在冲击模态的压电元件集成在压电发电机的不同部位。当发电机上下振动时，压电片或因敲击或因拉伸和压缩而产生电能。美国专利(公开号W02010151738A3)公开了一种双稳态压电悬臂梁发电装置，有效拓宽了悬臂梁的共振频带，但带宽拓展的程度并不是很大。
【发明内容】
[0004]为了有效的增加振动形式的机械能与电能之间的转换效率，本发明提供了一种多模式振动发电装置，将压电发电与电磁发电相结合，二者相互补充，相互促进。在外激励作用下，压电梁发生形变产生电能。在压电梁振动的过程中，两块永久磁铁均产生运动，使得线圈切割磁感线产生电能。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种多模式振动发电装置，该装置包括双稳态压电悬臂梁、附属结构；双稳态压电悬臂梁包括引线1、压电层2、基层3、支架14、线圈15、永久磁铁18 ;附属结构包括线圈116、弹簧7、永久磁铁119、支架IIlO ;所述双稳态压电悬臂梁的一端固定，压电层2粘贴在基层3的一端，引线I从压电层2上表面以及基层3表面分别引出；所述双稳态压电悬臂梁的另一端为自由端，自由端粘贴有永久磁铁18，与永久磁铁18相对放置的是永久磁铁119，永久磁铁18与永久磁铁119相互排斥；永久磁铁119与弹簧7的一端连接且通过水平放置的弹簧7支撑，弹簧7另一端固定。
[0006]所述永久磁铁18与永久磁铁119之间存在一定间隙，能够使得双稳态压电悬臂梁在小激励振动下保持双稳态运动。
[0007]所述永久磁铁18的外侧套有支架14，支架14的外侧缠有线圈15 ;所述永久磁铁119的外侧套有支架1110，支架IIlO的外侧缠有线圈116 ；
[0008]所述支架14、支架IIlO的一端固定，另一端自由。
[0009]所述线圈15缠绕在支架14的表面，采用多层缠绕的方式，从支架14的一端绕支架14表面缠绕，到达支架14的另一端后再朝着原来的一端缠绕，如此往复；所述线圈IIlO缠绕在支架IIlO的表面，采用多层缠绕的方式，从支架IIlO的一端绕支架IIlO表面缠绕，到达支架IIlO的另一端后再朝着原来的一端缠绕，如此往复。
[0010]所述支架14与永久磁铁18之间存在一定间隙，支架IIlO与永久磁铁119之间存在一定间隙。
[0011 ] 所述压电层2的材料为PZT或极化后的PVDF。
[0012]所述基层3的材料为铜、钢、铝、铝合金其中的一种。
[0013]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0014]本装置将双稳态压电发电与电磁发电相互补充，能够充分利用两块永久磁铁的运动产生额外电能，本发明在工作过程中可以时时自动调节双稳态运动程度以及切割磁感线程度，能够有效促进机电转换效率，增强发电能力。
【附图说明】
[0015]图1是发明的结构示意图；
[0016]图中:
[0017]1-引线2-压电层3-基层
[0018]4-支架I5-线圈I6-线圈II
[0019]7-弹簧8-永久磁铁I 9-永久磁铁II
[0020]10-支架 II
【具体实施方式】
[0021]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细地描述。
[0022]如图1所示，一种多模式振动发电装置，该装置包括双稳态压电悬臂梁、附属结构；双稳态压电悬臂梁包括引线1、压电层2、基层3、支架14、线圈15、永久磁铁18 ;附属结构包括线圈116、弹簧7、永久磁铁119、支架II10 ;所述双稳态压电悬臂梁的一端固定，压电层2粘贴在基层3的一端，引线I从压电层2上表面以及基层3表面分别引出；所述双稳态压电悬臂梁的另一端为自由端，自由端粘贴有永久磁铁18，与永久磁铁18相对放置的是永久磁铁119，永久磁铁18与永久磁铁119相互排斥；永久磁铁119与弹簧7的一端连接且通过水平放置的弹簧7支撑，弹簧7另一端固定。
[0023]所述永久磁铁18与永久磁铁119之间存在一定间隙，能够使得双稳态压电悬臂梁在小激励振动下保持双稳态运动。
[0024]所述永久磁铁18的外侧套有支架14，支架14的外侧缠有线圈15 ;所述永久磁铁119的外侧套有支架1110，支架IIlO的外侧缠有线圈116 ；
[0025]所述支架14、支架IIlO的一端固定，另一端自由。
[0026]所述线圈15缠绕在支架14的表面，采用多层缠绕的方式，从支架14的一端绕支架14表面缠绕，到达支架14的另一端后再朝着原来的一端缠绕，如此往复；所述线圈IIlO缠绕在支架IIlO的表面，采用多层缠绕的方式，从支架IIlO的一端绕支架IIlO表面缠绕，到达支架IIlO的另一端后再朝着原来的一端缠绕，如此往复。
[0027]所述支架14与永久磁铁18之间存在一定间隙，支架IIlO与永久磁铁119之间存在一定间隙。
[0028]所述压电层2的材料为PZT或极化后的PVDF。
[0029]所述基层3的材料为铜、钢、铝、铝合金其中的一种。
[0030]尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范畴。
【主权项】
1.一种多模式振动发电装置，其特征在于:该装置包括双稳态压电悬臂梁、附属结构；双稳态压电悬臂梁包括引线(1)、压电层(2)、基层(3)、支架I (4)、线圈I (5)、永久磁铁1(8);附属结构包括线圈II (6)、弹簧(7)、永久磁铁II (9)、支架II (10);所述双稳态压电悬臂梁的一端固定，压电层⑵粘贴在基层⑶的一端，引线⑴从压电层⑵上表面以及基层(3)表面分别引出；所述双稳态压电悬臂梁的另一端为自由端，自由端粘贴有永久磁铁I (8)，与永久磁铁I (8)相对放置的是永久磁铁II (9)，永久磁铁I (8)与永久磁铁II (9)相互排斥；永久磁铁11(9)与弹簧(7)的一端连接且通过水平放置的弹簧(7)支撑，弹簧(7)另一端固定; 所述永久磁铁I (8)与永久磁铁II (9)之间存在一定间隙，能够使得双稳态压电悬臂梁在小激励振动下保持双稳态运动； 所述永久磁铁I (8)的外侧套有支架I (4)，支架I (4)的外侧缠有线圈I (5);所述永久磁铁11(9)的外侧套有支架II (10)，支架II(1)的外侧缠有线圈11(6)； 所述支架I (4)、支架II (10)的一端固定，另一端自由。
2.根据权利要求1所述的一种多模式振动发电装置，其特征在于:所述线圈1(5)缠绕在支架I (4)的表面，采用多层缠绕的方式，从支架1(4)的一端绕支架I (4)表面缠绕，到达支架1(4)的另一端后再朝着原来的一端缠绕，如此往复；所述线圈II(1)缠绕在支架II(1)的表面，采用多层缠绕的方式，从支架II(1)的一端绕支架II(1)表面缠绕，到达支架II(1)的另一端后再朝着原来的一端缠绕，如此往复。
3.根据权利要求1所述的一种多模式振动发电装置，其特征在于:所述支架I(4)与永久磁铁I (8)之间存在一定间隙，支架II(1)与永久磁铁II (9)之间存在一定间隙。
4.根据权利要求1所述的一种多模式振动发电装置，其特征在于:所述压电层(2)的材料为PZT或极化后的PVDF。
5.根据权利要求1所述的一种多模式振动发电装置，其特征在于:所述基层(3)的材料为铜、钢、铝、铝合金其中的一种。
【专利摘要】一种多模式振动发电装置，该装置包括双稳态压电悬臂梁、附属结构；所述双稳态压电悬臂梁一端固定，压电层粘贴在基层的根部，引线从压电层上表面以及基层表面分别引出。所述双稳态压电悬臂梁自由端粘贴一个永久磁铁I，与永久磁铁I相对放置的是永久磁铁II，永久磁铁I与永久磁铁II相互排斥，永久磁铁II通过水平放置的弹簧支撑，弹簧另一端固定。在永久磁铁I和永久磁铁II外侧分别套上支架和线圈，支架为固定放置，线圈缠绕在支架上。本发明有效的将压电发电与电磁发电相结合，大大提高了结构整体的机电转换效率，极大的增强了系统发电能力。
【IPC分类】H02K35-02, H02N2-18
【公开号】CN104821743
【申请号】CN201510191784
【发明人】姚明辉, 李印波, 张伟
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月22日
【公告号】WO2015110093A2