磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器及其方法。振動能量采集器的底板左、右側(cè)垂直放置左永磁體、右永磁體，底板上固定有左L型固定支撐結(jié)構(gòu)、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)，底板中心設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有下旋緊螺釘，左L型固定支撐結(jié)構(gòu)，右L型固定支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)從上到下設(shè)有工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)下端、磁致伸縮材料、下固定件、碟簧，拾取線圈均勻繞制在磁致伸縮材料外表面，碟簧疊放在下固定件的下凸臺上，左永磁體、右永磁體上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上端的下表面間存在左氣隙、右氣隙。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊，便于小型微型化，具有壓磁-電磁復(fù)合發(fā)電特色，可應(yīng)用于高負(fù)載振動環(huán)境下的振動能量采集。
【專利說明】磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器及其方法，具體涉及一種小型便于集成化的磁致伸縮-電磁復(fù)合式、高負(fù)載振動能量采集器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線傳感器在傳感器網(wǎng)絡(luò)和微機(jī)電系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，具有使用壽命短、維護(hù)費(fèi)用高、不易于更換、污染環(huán)境等缺點(diǎn)的傳統(tǒng)電池，已難以滿足其供電需求。如何高效的從環(huán)境中采集能量，實(shí)現(xiàn)無線傳感器的自供能技術(shù)，是近年來國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。振動能量以其存在的普遍性、能量密度高等特點(diǎn)被研究者青睞。同時(shí)，振動能量采集器的低成本、小體積結(jié)構(gòu)、長壽命、易集成、不需更換或充電等優(yōu)點(diǎn)，特別適合為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電，對解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中化學(xué)電池的更換和傳感器的自供能意義重大。
[0003]目前的振動能量采集器一般采用壓電材料來設(shè)計(jì)制作，具有結(jié)構(gòu)體積小，便于集成化的特點(diǎn)，在微機(jī)電系統(tǒng)中具有非常好的應(yīng)用前景。但現(xiàn)有的壓電振動能量采集器存在輸出電功率小、不易于工作在高負(fù)載振動環(huán)境等不足，且大的電功率輸出與小體積結(jié)構(gòu)、便于集成化相矛盾一直是現(xiàn)有振動能量采集器器件開發(fā)中的關(guān)鍵問題。磁致伸縮材料具有非常優(yōu)越的壓磁能量轉(zhuǎn)換特性，可工作在大應(yīng)力沖擊及高負(fù)載環(huán)境，能夠較好的滿足鐵路、公路等大應(yīng)力振動環(huán)境，且磁致伸縮材料的機(jī)磁耦合系數(shù)大、負(fù)載能力強(qiáng)、能量密度高、轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于新型振動能量采集裝置的應(yīng)用開發(fā)。
[0004]針對現(xiàn)有的振動能量采集器應(yīng)用中存在大的電功率輸出與小體積結(jié)構(gòu)、便于集成化相矛盾的問題，探索及開發(fā)一種適用于高負(fù)載振動環(huán)境的小型、易于集成化的大功率、高性能振動能量采集器，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中自供能技術(shù)的供電性能、使用壽命及系統(tǒng)穩(wěn)定性提供保障。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器及其方法。
[0006]磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器包括左L型固定支撐結(jié)構(gòu)、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)、工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)、磁致伸縮材料、拾取線圈、下固定件、碟簧、下旋緊螺釘、左氣隙、右氣隙、左永磁體、右永磁體、底板；底板左、右側(cè)分別設(shè)有一凹槽，在凹槽中垂直放置左永磁體、右永磁體，底板上固定有左L型固定支撐結(jié)構(gòu)、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)，底板中心設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有下旋緊螺釘，左L型固定支撐結(jié)構(gòu)，右L型固定支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)從上到下設(shè)有工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)下端、磁致伸縮材料、下固定件、碟簧，拾取線圈均勻的繞制在磁致伸縮材料的外表面，磁致伸縮材料的上、下端部分別放置在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)下端下表面和下固定件的凹槽內(nèi)，碟簧疊放在下固定件的下凸臺上，左永磁體、右永磁體的上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上端的下表面間存在左氣隙、右氣隙。
[0007]所述的工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)、下固定件、下旋緊螺釘和底板的材質(zhì)均采用高導(dǎo)磁特性的10號鋼；左L型固定支撐結(jié)構(gòu)、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為不導(dǎo)磁的lCrl8Ni9Ti0
[0008]所述的下固定件采用階梯式結(jié)構(gòu)，與下旋緊螺釘、底板接觸區(qū)域選用間隙配合；下固定件下端面與下旋緊螺釘凹槽面間具有5-6mm的結(jié)構(gòu)調(diào)整間距。
[0009]所述的下旋緊螺釘與底板之間的螺紋螺距配合為1mm。
[0010]所述的左永磁體、右永磁體材質(zhì)為釹鐵硼永磁材料，采用軸向方向充磁,左永磁體和右永磁體上端均為N極，下端均為S極；左永磁體、右永磁體的上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上端的下表面間的左氣隙、右氣隙長度為4-5_。
[0011]所述的左永磁體、右永磁體材質(zhì)為釹鐵硼永磁材料，采用軸向方向充磁,左永磁體的上端為N極，下端為S極，右永磁體的上端為S極，下端為N極；左永磁體的上端面與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上端的下表面間的左氣隙長度為4-5mm，右永磁體的上端面與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上端的下表面間的右氣隙長度為8-1 Omm。
[0012]采集器的磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集方法包括:旋轉(zhuǎn)下旋緊螺釘擠壓碟簧發(fā)生形變，可調(diào)整磁致伸縮材料工作的預(yù)壓應(yīng)力，調(diào)節(jié)左氣隙和右氣隙的長度，可調(diào)整磁致伸縮材料工作的預(yù)加偏置磁場，可根據(jù)環(huán)境振源特點(diǎn)調(diào)整磁致伸縮材料的預(yù)加載荷工作點(diǎn)；振源作用在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上表面的左側(cè)、中間、右側(cè)時(shí)，工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)將發(fā)生向下的位移形變或角度偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致磁致伸縮材料中壓應(yīng)力和左氣隙、右氣隙的長度發(fā)生改變，磁致伸縮材料中壓應(yīng)力的改變將產(chǎn)生壓磁效應(yīng)，左氣隙和右氣隙長度的改變將使磁致伸縮材料內(nèi)磁場強(qiáng)度發(fā)生改變，產(chǎn)生壓磁發(fā)電-電磁發(fā)電的復(fù)合發(fā)電效果；當(dāng)右永磁體采取上端N極，下端S極的充磁方式時(shí)，能量采集器在結(jié)構(gòu)和采集效果上具有對稱性，左永磁體、右永磁體為磁致伸縮材料提供同向且幅值相等的偏置磁場，振源作用使工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)時(shí)，左氣隙和右氣隙的長度將發(fā)生一增一減變化，破壞了結(jié)構(gòu)上的對稱性，使得左永磁體、右永磁體作用在磁致伸縮材料內(nèi)磁場變化的效果相反，磁致伸縮材料內(nèi)應(yīng)力變化與兩部分磁場變化的疊加可實(shí)現(xiàn)多種性能的壓磁-電磁發(fā)電效果；當(dāng)右永磁體采取上端S極，下端N極的充磁方式時(shí)，左永磁體、右永磁體為磁致伸縮材料提供相反的偏置磁場，能量采集器在結(jié)構(gòu)和采集效果上具有非對稱特點(diǎn)，其中左永磁體為磁致伸縮材料提供主偏置磁場，右永磁體對主偏置磁場有削減作用，由于左氣隙與右氣隙的有效長度不相等，振源作用在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)上表面時(shí)，左氣隙和右氣隙的長度將發(fā)生變化，當(dāng)左氣隙長度小于右氣隙長度時(shí)，左永磁體依舊提供主磁場，當(dāng)左氣隙長度大于右氣隙長度時(shí)，右永磁體對磁致伸縮材料合成磁場的貢獻(xiàn)將大于左永磁體，從而實(shí)現(xiàn)磁致伸縮材料內(nèi)合成磁場的正、反方向更替，可實(shí)現(xiàn)正、負(fù)信號交替的電功率輸出。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
I)本發(fā)明采用壓磁發(fā)電與電磁發(fā)電相結(jié)合，通過裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境振源作用下磁致伸縮材料內(nèi)壓應(yīng)力和磁場強(qiáng)度的同時(shí)改變，且采用鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)與可變氣隙結(jié)構(gòu)相集合，大大提高環(huán)境振動能量的采集及轉(zhuǎn)換效率，具有大功率電能輸出的能量采集特點(diǎn)。
[0014]2)本發(fā)明采用磁致伸縮材料來設(shè)計(jì)制作換能器，該換能器可工作在高負(fù)載的振動環(huán)境，具有高性能、高可靠性特點(diǎn)；同時(shí)，該結(jié)構(gòu)下的磁致伸縮換能器具有預(yù)壓應(yīng)力、氣隙長度可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，可滿足寬振動頻率、負(fù)載應(yīng)力環(huán)境下高性能振動能量的采集需求。
[0015]3)本發(fā)明在保證較大電功率輸出的前提下，具有結(jié)構(gòu)體積小，組裝部件少，易于拆卸、更換部件等特點(diǎn)，對解決現(xiàn)有振動能量采集器中大的電功率輸出與小體積結(jié)構(gòu)、便于集成化相矛盾的問題非常有意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是對稱式磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器主剖視圖；
圖2是非對稱式磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器主剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器包括左L型固定支撐結(jié)構(gòu)1、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)2、工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3、磁致伸縮材料4、拾取線圈5、下固定件
6、碟簧7、下旋緊螺釘8、左氣隙9、右氣隙10、左永磁體11、右永磁體12、底板13 ;底板13左、右側(cè)分別設(shè)有一凹槽，在凹槽中垂直放置左永磁體11、右永磁體12，底板10上固定有左L型固定支撐結(jié)構(gòu)1、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)2，底板13中心設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有下旋緊螺釘8，左L型固定支撐結(jié)構(gòu)1，右L型固定支撐結(jié)構(gòu)2內(nèi)從上到下設(shè)有工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3下端、磁致伸縮材料4、下固定件6、碟簧7，拾取線圈5均勻的繞制在磁致伸縮材料4的外表面，磁致伸縮材料4的上、下端部分別放置在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)2下端下表面和下固定件6的凹槽內(nèi)，碟簧7疊放在下固定件6的下凸臺上，左永磁體11、右永磁體12的上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3上端的下表面間存在左氣隙9、右氣隙10。
[0018]所述的工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3、下固定件6、下旋緊螺釘8和底板13的材質(zhì)均采用高導(dǎo)磁特性的10號鋼；左L型固定支撐結(jié)構(gòu)1、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)2的材質(zhì)為不導(dǎo)磁的 lCrl8Ni9Ti。
[0019]所述的下固定件6采用階梯式結(jié)構(gòu)，與下旋緊螺釘8、底板13接觸區(qū)域選用間隙配合；下固定件6下端面與下旋緊螺釘8凹槽面間具有5-6mm的結(jié)構(gòu)調(diào)整間距。
[0020]所述的下旋緊螺釘8與底板13之間的螺紋螺距配合為1mm。
[0021 ] 所述的左永磁體11、右永磁體12材質(zhì)為釹鐵硼永磁材料，采用軸向方向充磁，左永磁體11和右永磁體12上端均為N極，下端均為S極，如圖1所示；左永磁體11、右永磁體12的上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3上端的下表面間的左氣隙9、右氣隙10長度為4_5mm。
[0022]所述的左永磁體11、右永磁體12材質(zhì)為釹鐵硼永磁材料，采用軸向方向充磁，左永磁體11的上端為N極，下端為S極，右永磁體12的上端為S極，下端為N極，如圖2所示；左永磁體11的上端面與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3上端的下表面間的左氣隙9長度為4_5mm,右永磁體12的上端面與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3上端的下表面間的右氣隙10長度為8-10_。
[0023]采集器的磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集方法包括:旋轉(zhuǎn)下旋緊螺釘8擠壓碟簧7發(fā)生形變，可調(diào)整磁致伸縮材料4工作的預(yù)壓應(yīng)力，調(diào)節(jié)左氣隙9和右氣隙10的長度，可調(diào)整磁致伸縮材料4工作的預(yù)加偏置磁場，可根據(jù)環(huán)境振源特點(diǎn)調(diào)整磁致伸縮材料4的預(yù)加載荷工作點(diǎn)；振源作用在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3上表面的左側(cè)、中間、右側(cè)時(shí)，工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3將發(fā)生向下的位移形變或角度偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致磁致伸縮材料4中壓應(yīng)力和左氣隙9、右氣隙10的長度發(fā)生改變，磁致伸縮材料4中壓應(yīng)力的改變將產(chǎn)生壓磁效應(yīng)，左氣隙9和右氣隙10長度的改變將使磁致伸縮材料4內(nèi)磁場強(qiáng)度發(fā)生改變，產(chǎn)生壓磁發(fā)電-電磁發(fā)電的復(fù)合發(fā)電效果；當(dāng)右永磁體12采取上端N極，下端S極的充磁方式時(shí)，能量采集器在結(jié)構(gòu)和采集效果上具有對稱性，左永磁體11、右永磁體12為磁致伸縮材料4提供同向且幅值相等的偏置磁場，振源作用使工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)時(shí)，左氣隙9和右氣隙10的長度將發(fā)生一增一減變化，破壞了結(jié)構(gòu)上的對稱性，使得左永磁體
11、右永磁體12作用在磁致伸縮材料4內(nèi)磁場變化的效果相反，磁致伸縮材料4內(nèi)應(yīng)力變化與兩部分磁場變化的疊加可實(shí)現(xiàn)多種性能的壓磁-電磁發(fā)電效果；當(dāng)右永磁體12采取上端S極，下端N極的充磁方式時(shí)，左永磁體11、右永磁體12為磁致伸縮材料4提供相反的偏置磁場，能量采集器在結(jié)構(gòu)和采集效果上具有非對稱特點(diǎn)，其中左永磁體11為磁致伸縮材料4提供主偏置磁場,右永磁體12對主偏置磁場有削減作用，由于左氣隙9與右氣隙10的有效長度不相等，振源作用在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)3上表面時(shí)，左氣隙9和右氣隙10的長度將發(fā)生變化，當(dāng)左氣隙9長度小于右氣隙10長度時(shí),左永磁體11依舊提供主磁場，當(dāng)左氣隙9長度大于右氣隙10長度時(shí),右永磁體12對磁致伸縮材料4合成磁場的貢獻(xiàn)將大于左永磁體11，從而實(shí)現(xiàn)磁致伸縮材料4內(nèi)合成磁場的正、反方向更替，可實(shí)現(xiàn)正、負(fù)信號交替的電功率輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器，其特征在于包括左L型固定支撐結(jié)構(gòu)(I)、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)(2)、工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)、磁致伸縮材料(4)、拾取線圈(5)、下固定件(6)、碟簧(7)、下旋緊螺釘(8)、左氣隙(9)、右氣隙(10)、左永磁體(11)、右永磁體(12 )、底板(13 );底板(13 )左、右側(cè)分別設(shè)有一凹槽，在凹槽中垂直放置左永磁體(11)、右永磁體(12),底板(13)上固定有左L型固定支撐結(jié)構(gòu)(I)、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)(2)，底板(13)中心設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有下旋緊螺釘(8)，左L型固定支撐結(jié)構(gòu)(1)，右L型固定支撐結(jié)構(gòu)(2)內(nèi)從上到下設(shè)有工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)下端、磁致伸縮材料(4)、下固定件(6)、碟簧(7)，拾取線圈(5)均勻的繞制在磁致伸縮材料(4)的外表面，磁致伸縮材料(4)的上、下端部分別放置在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(2)下端下表面和下固定件(6)的凹槽內(nèi)，碟簧(7)疊放在下固定件(6)的下凸臺上，左永磁體(11)、右永磁體(12)的上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)上端的下表面間存在左氣隙(9)、右氣隙(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器，其特征在于:所述的工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)、下固定件(6)、下旋緊螺釘(8)和底板(13)的材質(zhì)均采用高導(dǎo)磁特性的10號鋼；左L型固定支撐結(jié)構(gòu)(I )、右L型固定支撐結(jié)構(gòu)(2)的材質(zhì)為不導(dǎo)磁的 lCrl8Ni9Ti。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器，其特征在于:所述的下固定件(6)采用階梯式結(jié)構(gòu)，與下旋緊螺釘(8)、底板(13)接觸區(qū)域選用間隙配合；下固定件(6)下端面與下旋緊螺釘(8)凹槽面間具有5-6mm的結(jié)構(gòu)調(diào)整間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器，其特征在于:所述的下旋緊螺釘(8)與底板(13)之間的螺紋螺距配合為1mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器，其特征在于:所述的左永磁體(11)、右永磁體(12 )材質(zhì)為釹鐵硼永磁材料，米用軸向方向充磁，左永磁體(11)和右永磁體(12)上端均為N極，下端均為S極；左永磁體(11)、右永磁體(12)的上端面分別與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)上端的下表面間的左氣隙(9)、右氣隙(10)長度為 4_5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集器，其特征在于:所述的左永磁體(11)、右永磁體(12)材質(zhì)為釹鐵硼永磁材料,米用軸向方向充磁，左永磁體(11)的上端為N極，下端為S極，右永磁體(12)的上端為S極，下端為N極；左永磁體(11)的上端面與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)上端的下表面間的左氣隙(9)長度為4-5mm，右永磁體(12)的上端面與工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)上端的下表面間的右氣隙(10)長度為8-10_。
7.一種使用如權(quán)利要求1所述采集器的磁致伸縮-電磁復(fù)合式振動能量采集方法，其特征在于包括:旋轉(zhuǎn)下旋緊螺釘(8)擠壓碟簧(7)發(fā)生形變，可調(diào)整磁致伸縮材料(4)工作的預(yù)壓應(yīng)力，調(diào)節(jié)左氣隙(9)和右氣隙(10)的長度，可調(diào)整磁致伸縮材料(4)工作的預(yù)加偏置磁場，可根據(jù)環(huán)境振源特點(diǎn)調(diào)整磁致伸縮材料(4)的預(yù)加載荷工作點(diǎn)；振源作用在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)上表面的左側(cè)、中間、右側(cè)時(shí)，工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)將發(fā)生向下的位移形變或角度偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致磁致伸縮材料(4)中壓應(yīng)力和左氣隙(9)、右氣隙(10)的長度發(fā)生改變，磁致伸縮材料(4)中壓應(yīng)力的改變將產(chǎn)生壓磁效應(yīng)，左氣隙(9)和右氣隙(10)長度的改變將使磁致伸縮材料(4)內(nèi)磁場強(qiáng)度發(fā)生改變，產(chǎn)生壓磁發(fā)電-電磁發(fā)電的復(fù)合發(fā)電效果；當(dāng)右永磁體(12)采取上端N極，下端S極的充磁方式時(shí)，能量采集器在結(jié)構(gòu)和采集效果上具有對稱性，左永磁體(11)、右永磁體(12)為磁致伸縮材料(4)提供同向且幅值相等的偏置磁場，振源作用使工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)時(shí)，左氣隙(9)和右氣隙(10)的長度將發(fā)生一增一減變化，破壞了結(jié)構(gòu)上的對稱性，使得左永磁體(11)、右永磁體(12)作用在磁致伸縮材料(4)內(nèi)磁場變化的效果相反，磁致伸縮材料(4)內(nèi)應(yīng)力變化與兩部分磁場變化的疊加可實(shí)現(xiàn)多種性能的壓磁-電磁發(fā)電效果；當(dāng)右永磁體(12)采取上端S極，下端N極的充磁方式時(shí)，左永磁體(11)、右永磁體(12)為磁致伸縮材料(4)提供相反的偏置磁場，能量采集器在結(jié)構(gòu)和采集效果上具有非對稱特點(diǎn)，其中左永磁體(11)為磁致伸縮材料(4)提供主偏置磁場，右永磁體(12)對主偏置磁場有削減作用，由于左氣隙(9)與右氣隙(10)的有效長度不相等，振源作用在工字型鉸鏈位移放大結(jié)構(gòu)(3)上表面時(shí)，左氣隙(9)和右氣隙(10)的長度將發(fā)生變化，當(dāng)左氣隙(9)長度小于右氣隙(10)長度時(shí)，左永磁體(11)依舊提供主磁場，當(dāng)左氣隙(9)長度大于右氣隙(10)長度時(shí),右永磁體(12)對磁致伸縮材料(4)合成磁場的貢獻(xiàn)將大于左永磁體(11)，從而實(shí)現(xiàn)磁致伸縮材料(4)內(nèi)合成磁場的正、反方向更替,可實(shí)現(xiàn)正、負(fù)信號交替的電功率輸出。
【文檔編號】H02N2/18GK104184364SQ201410346464
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】嚴(yán)柏平, 唐志峰, 呂福在, 張成明, 李立毅, 鄧雙 申請人:浙江大學(xué)