一种磁性液体振动能量收集装置和收集方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种磁性液体振动能量收集装置和收集方法，主要涉及磁性液体振动能量转换技术领域。包括中空的圆柱形磁性液体容器和管状连接装置，所述磁性液体容器的上表面与下表面分别设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽内设置有贯穿磁性液体容器上表面的进料口，所述进料口处设置有与其插拔配合的塞子，所述塞子的上部设置有第一永磁铁，所述第二凹槽内设置有第二永磁铁，所述磁性液体容器的表面侧壁上缠绕有绝缘铜线，所述连接装置的底部内壁上设置有环形卡槽，所述磁性液体容器放置于连接装置内部。本发明专利技术的有益效果在于：将多频悬臂梁上的压电材料与磁性液体装置相结合，使得装置不仅大幅拓宽装置工作频带，而且显著提升收集效率。提升收集效率。提升收集效率。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性液体振动能量收集装置和收集方法


[0001]本专利技术涉及磁性液体振动能量转换
，具体是一种磁性液体振动能量收集装置和收集方法。

技术介绍

[0002]随着MEMS技术和低功耗技术的迅速发展，无线传感网络和小型便携式电子终端的使用量不断增加，给能源供给带来了更高的要求。目前，大部分的传感器网络节点、低功耗器件、生物医学可穿戴器件、微电子机械系统传感器和高铁地铁故障检测系统等只能通过市电供电或电池供电。但市电供电不仅需要消耗大量人力物力，而且还难以管理和维修，而传统电池的使用时间短、对环境有污染且难以回收。因此，需要开发一种专门的供电电源，它不仅能够适应无线传感网络、高铁地铁故障检测系统和多种低功耗产品的环境，还需要能够独立、持久且长时间免维护地连续运行。例如，目前在工业生产中，对能源管理的要求也越来越高。通过采用无线传感器网络和智能节能系统，可以实现能源的高效利用和减少浪费。而这些传感器和设备的能源供应也需要一个稳定的、可靠的电源来保证长期运行。因此，研发一种高效的、低功耗的供电电源对于提高能源利用效率和保护环境都具有重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种磁性液体振动能量收集装置和收集方法，它能实现由不同厚度的悬臂梁组成悬臂梁阵列，拓宽了磁性液体振动能量收集器的工作频带。
[0004]本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0005]主体结构包括中空的圆柱形磁性液体容器和管状连接装置，所述磁性液体容器的上表面与下表面分别设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽内设置有贯穿磁性液体容器上表面的进料口，所述进料口处设置有与其插拔配合的塞子，所述塞子的上部设置有第一永磁铁，所述第二凹槽内设置有第二永磁铁，所述磁性液体容器的表面侧壁上缠绕有绝缘铜线，所述连接装置的底部内壁上设置有环形卡槽，所述磁性液体容器放置于连接装置内部。
[0006]优选的，所述连接装置的外侧壁上设置有连接板，所述连接板的末端设置有防松动扣，所述防松动扣为方形环状结构，所述防松动扣的两个对称侧壁上贯穿的设置有通槽所述通槽内设置有长条状的紧固板。
[0007]优选的，所述防松动扣上的通槽末端连接有悬梁臂，所述悬梁臂为长条状的65MN弹簧钢结构。
[0008]优选的，所述悬梁臂的末端设置有压电薄膜，所述压电薄膜的末端连接有振动台架，所述振动台架为圆柱形结构。
[0009]一种磁性液体振动能量收集方法，包括以下步骤：
[0010]S1：振动台接受外部振动激励；
[0011]S2：振动台将外部振动激励分别传递至悬梁臂和压电薄膜使其形变；
[0012]S3：悬梁臂将外部振动激励传递至磁性液体容器引起磁性液体表面晃动；
[0013]S4：磁性液体晃动产生磁通量，进而在绝缘铜线中产生感应电势；
[0014]S5：收集感应电势。
[0015]优选的，所述步骤S1
‑
S2具体为：受到外部振动激励后，能量首先传递到振动台圆柱梁，再传递到不同厚度的悬臂梁，使其产生形变，进而压电薄膜形变产生正负电荷分离，进而影响压电材料表面的电荷走向，完成从机械能到电能的转化。
[0016]优选的，所述步骤S3
‑
S4具体为：悬臂梁连接装置将振动激励传递到磁性液体装置，引起液体表面晃动，磁性颗粒磁矩沿外磁场方向排列，晃动液体运动改变磁性颗粒排列方向，产生变化的磁通量，绕在圆柱形外壳周围的线圈中产生感应电动势，达到液态磁性液体的模态频率时，发生共振现象，激发水平和旋转的大振幅表面波，感应电动势最大。
[0017]对比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
[0018]1、多频性：采用由不同厚度的悬臂梁组成的悬臂梁阵列，每个悬臂梁代表一个不同的谐振频率，从而拓宽了磁性液体振动能量收集器的工作频带。
[0019]2、协同性：每个悬臂梁末端都装有磁性液体装置，当一个悬臂梁振动时，通过磁性液体装置中的永磁铁与相邻悬臂梁上磁性液体装置的永磁铁相互排斥，从而可以影响到多个悬臂梁的振动，进而增加了能量收集的工作带宽。
[0020]3、多产电性：采用磁性液体装置代替永磁铁，使得每个悬臂梁可以通过压电薄膜和磁性液体装置双重产生电能。这种设计使得原本不能产生电能的永磁铁也能够产生电能，从而实现了多稳态性的能量收集。
[0021]4、多稳态性：在相同的外部激励下，不同的悬梁臂能够通过远离振动台架一端的永磁体间相互排斥、振动，从而使不同的悬梁臂产生相对运动，进而使得悬梁臂的动态响应不同，在此情况下，此磁性液体振动能量收集装置的输出电压会显著提升。
[0022]5、高效性：磁性液体可以响应更多的振动模式，并且具有较高的能量密度和机械柔韧性，因此磁性液体振动能量收集器可以实现较高的能量转换效率。
[0023]6、适应性和可控性：该装置可以在较低的振幅下产生可观的电能输出，具有较好的适应性和可控性。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的主视图。
[0025]图2是本专利技术的局部结构分解图。
[0026]图3是本专利技术的工作状态示意图。
[0027]图4是本专利技术的方法流程图。
[0028]附图中所示标号：
[0029]1、连接装置；2、第一永磁铁；3、防松动扣；4、悬梁臂；5、振动台架；6、紧固板；7、塞子；8、进料口；9、磁性液体容器；10、第二永磁铁。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术
而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
[0031]在本专利技术中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本专利技术各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本专利技术中任一部件或元件，不能理解为对本专利技术的限制。
[0032]本专利技术中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本专利技术中的具体含义，不能理解为对本专利技术的限制。
[0033]本专利技术所述是一种磁性液体振动能量收集装置，包括中空的圆柱形磁性液体容器9和管状连接装置1，所述磁性液体容器9的上表面与下表面分别设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽内设置有贯穿磁性液体容器9上表面的进料口8，所述进料口8处设置有与其插拔配合的塞子7，确保了在振动过程中容器内部的磁性液体不会溢出，所述塞子7的上部设置有第一永磁铁2，所述第二凹槽内设置有第二永磁铁8，所述磁性液体容器9的表面侧壁上缠绕有绝缘铜线，所述连接装置1的底部内壁上设置有环形卡槽，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性液体振动能量收集装置，其特征在于，包括中空的圆柱形磁性液体容器(9)和管状连接装置(1)，所述磁性液体容器(9)的上表面与下表面分别设置有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽内设置有贯穿磁性液体容器(9)上表面的进料口(8)，所述进料口(8)处设置有与其插拔配合的塞子(7)，所述塞子(7)的上部设置有第一永磁铁(2)，所述第二凹槽内设置有第二永磁铁(10)，所述磁性液体容器(9)的表面侧壁上缠绕有绝缘铜线，所述连接装置(1)的底部内壁上设置有环形卡槽，所述磁性液体容器(9)放置于连接装置(1)内部。2.根据权利要求1所述一种磁性液体振动能量收集装置，其特征在于，所述连接装置(1)的外侧壁上设置有连接板，所述连接板的末端设置有防松动扣(3)，所述防松动扣(3)为方形环状结构，所述防松动扣(3)的两个对称侧壁上贯穿的设置有通槽所述通槽内设置有长条状的紧固板(6)。3.根据权利要求2所述一种磁性液体振动能量收集装置，其特征在于，所述防松动扣(3)上的通槽末端连接有悬梁臂(4)，所述悬梁臂(4)为长条状的不同厚度的65MN弹簧钢结构。4.根据权利要求3所述一种磁性液体振动能量收集装置，其特征在于，所述悬梁臂(4)的末端设置有压电薄膜，所述压电薄膜的末端连接有振动台架(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仁明，曹正鑫，侯明冬，李光叶，
申请(专利权)人：山东交通学院，
类型：发明
国别省市：