所述的壓電陶瓷材料4主要由上電極8、壓電片9、下電極10組成。所述的上電極8、壓電片9形狀相同，在電陶瓷材料4上的上電極8、壓電片9中間部分留有間隙。壓電陶瓷材料4均有左壓電片上電極引線11、右壓電片上電極引線12引出，分別作為輸出電能的正負(fù)兩極。
[0034]所述的壓電俘能部分和電磁俘能部分共用殼體1、基底梁5、上永磁體3、下永磁體7、錐形永磁體6。
[0035]所述的壓電俘能部分包括壓電陶瓷材料4、基底梁5、上永磁體3、下永磁體7、錐形永磁體6、左壓電片上電極引線11、右壓電片上電極引線12。所述的上永磁體3、下永磁體7和錐形永磁體6在電磁俘能部分作為質(zhì)量塊使用。
[0036]所述的電磁俘能部分包括線圈2、上永磁體3、下永磁體7、錐形永磁體6。上永磁體3、下永磁體7和錐形永磁體6在電磁俘能部分用于產(chǎn)生電磁發(fā)電所需磁場(chǎng)。
[0037]已有技術(shù)中基底梁5形狀為矩形，為提高壓電俘能部分發(fā)電量，在上永磁體3、下永磁體7與殼體I之間基底梁5矩形部分兩側(cè)分別采用三角形鏤空。即在上永磁體3、下永磁體7與殼體I之間基底梁5形狀為兩端等寬，中間較窄的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。采用上述形狀的基底梁5在體積參數(shù)不變的條件下能夠提高對(duì)外輸出功率。
[0038]本實(shí)施例公開的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器水平放置工作效果最優(yōu)。
[0039]本實(shí)施例公開的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器包括壓電俘能部分和電磁俘能部分。壓電-電磁復(fù)合式俘能器輸出端與整流電橋及儲(chǔ)能部分連接，能夠?qū)㈦娔軆?chǔ)存并對(duì)外供能。
[0040]所述的整流電橋由二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成，能夠?qū)弘?電磁復(fù)合式俘能器輸出的交流電流變?yōu)橹绷麟娏?。所述的?chǔ)能部分包括電容C和電阻R。
[0041]交變的電流通過二極管Dl、D2、D3、D4構(gòu)成的整流電橋后，變?yōu)橹绷麟娏?，通過電容C將電能存儲(chǔ)并對(duì)外供能。
[0042]本發(fā)明公開的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器的工作過程為:
[0043]如圖1、2、3所示，振動(dòng)狀態(tài)下，對(duì)于壓電俘能部分，殼體I上下振動(dòng)，帶動(dòng)基底梁5及壓電陶瓷材料4上下振動(dòng)，對(duì)于壓電結(jié)構(gòu)，由于壓電陶瓷材料4在振動(dòng)環(huán)境下，其表面上電極8和下電極10會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的正負(fù)電荷，每側(cè)振動(dòng)產(chǎn)生的電荷通過左壓電片上電極引線
11、右壓電片上電極引線12引出。
[0044]對(duì)于電磁俘能部分，基底梁5上下振動(dòng)，帶動(dòng)上永磁體3、下永磁體7及錐形永磁體6上下振動(dòng)，垂直于殼體I的上線圈2切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流。
[0045]如圖4所示，壓電-電磁復(fù)合式俘能器的壓電俘能部分和電磁俘能部分的輸出端與整流電橋及儲(chǔ)能部分連接，能夠?qū)㈦娔軆?chǔ)存并對(duì)外供能。
[0046]以上所述的具體描述，對(duì)發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:包括殼體(I)、線圈(2)、上永磁體(3)、壓電陶瓷材料(4)、基底梁(5)、錐形永磁體(6)、下永磁體(7)、上電極(8)、壓電片(9)、下電極(10)、左壓電片上電極引線(11)、右壓電片上電極引線(12);殼體⑴內(nèi)壁兩側(cè)對(duì)稱分布有線圈(2)，線圈(2)垂直于殼體(I)底面，線圈(2)與殼體(I)固定連接，并使線圈(2)中心與錐形永磁體(6)尖部位置垂直相對(duì)，線圈(2)與錐形永磁體(6)尖部位置之間留有間隙；錐形永磁體(6)底部分別對(duì)稱固定于上永磁體(3)、下永磁體(7)側(cè)面，基底梁(5)中間部分夾于上永磁體(3)、下永磁體(7)之間，基底梁(5)長度方向兩側(cè)與殼體(I)垂直固定連接；所述的上永磁鐵(3)、下永磁鐵(7)及錐形永磁體(6)充磁方向一致，且均沿錐形永磁體(6)軸線方向，并使錐形永磁體(6)軸線垂直于線圈(2)表面；在基底梁(5)上黏貼壓電陶瓷材料(4)，并使基底梁(5)與壓電陶瓷材料(4)形狀相同；所述的壓電陶瓷材料(4主要由上電極(8)、壓電片(9)、下電極(10)組成；所述的上電極(8)、壓電片(9)形狀相同，在電陶瓷材料⑷上的上電極(8)、壓電片(9)中間部分留有間隙；壓電陶瓷材料⑷均有左壓電片上電極引線(11)、右壓電片上電極引線(12)引出，分別作為輸出電能的正負(fù)兩極； 所述的壓電俘能部分和電磁俘能部分共用殼體(I)、基底梁(5)、上永磁體(3)、下永磁體(7)、錐形永磁體(6); 所述的壓電俘能部分包括壓電陶瓷材料(4)、基底梁(5)、上永磁體(3)、下永磁體(7)、錐形永磁體(6)、左壓電片上電極引線(11)、右壓電片上電極引線(12);所述的上永磁體(3)、下永磁體(7)和錐形永磁體(6)在電磁俘能部分作為質(zhì)量塊使用； 所述的電磁俘能部分包括線圈(2)、上永磁體(3)、下永磁體(7)、錐形永磁體￠);上永磁體(3)、下永磁體(7)和錐形永磁體(6)在電磁俘能部分用于產(chǎn)生電磁發(fā)電所需磁場(chǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:在上永磁體(3)、下永磁體(7)與殼體⑴之間基底梁(5)矩形部分兩側(cè)分別采用三角形鏤空；即在上永磁體(3)、下永磁體(7)與殼體⑴之間基底梁(5)形狀為兩端等寬，中間較窄的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器水平放置工作效果最優(yōu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器輸出端與整流電橋及儲(chǔ)能部分連接，能夠?qū)㈦娔軆?chǔ)存將并對(duì)外供能。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:所述的整流電橋由二極管Dl、D2、D3、D4構(gòu)成，能夠?qū)弘?電磁復(fù)合式俘能器輸出的交流電流變?yōu)橹绷麟娏?；所述的?chǔ)能部分包括電容C和電阻R ; 交變的電流通過二極管D1、D2、D3、D4構(gòu)成的整流電橋后，變?yōu)橹绷麟娏鳎ㄟ^電容C將電能存儲(chǔ)并對(duì)外供能。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，能夠解決傳統(tǒng)電源需要定期更換等維護(hù)不便的問題。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:微型化后與相關(guān)電路、傳感器集成在一起工作，能夠避免電池供能體積較大、無法與MEMS工藝兼容、線路連接復(fù)雜等問題。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，其特征在于:適用于配備日常生活振動(dòng)環(huán)境及石油地下勘探、采礦等惡劣環(huán)境下的能源供應(yīng)，亦可作為應(yīng)急備用能源。
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種壓電-電磁復(fù)合式俘能器，涉及環(huán)境振動(dòng)條件下提高輸出功率的壓電-電磁復(fù)合式俘能器，屬于新能源和發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括殼體、線圈、上永磁體、壓電陶瓷材料、基底梁、錐形永磁體、下永磁體、上電極、壓電片、下電極、左壓電片上電極引線、右壓電片上電極引線。壓電俘能部分和電磁俘能部分共用殼體、基底梁、上永磁體、下永磁體、錐形永磁體。本發(fā)明具有綠色無污染、能量密度大、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、操作控制方便、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明可克服常規(guī)能源工藝兼容性差、能量密度低、線路連接復(fù)雜、維護(hù)不便等問題。本發(fā)明可用于配備日常生活振動(dòng)環(huán)境及石油地下勘探、采礦等惡劣環(huán)境下的能源供應(yīng)，亦可作為應(yīng)急備用能源。
【IPC分類】H02K35/00, H02N2/18
【公開號(hào)】CN105141181
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510644296
【發(fā)明人】張廣義, 高世橋, 劉海鵬, 武麗森, 董新博, 陳林雄
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月8日