掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，包括铁硅铝软磁材料外壳，铁硅铝软磁材料外壳内部通过悬臂梁的方式设置有机电换能材料，铁硅铝软磁材料外壳的两端分别设有钕铁硼双侧镜像封装永磁体。本发明专利技术解决了现有能量转换装置存在的转换效率较低的问题。低的问题。低的问题。

【技术实现步骤摘要】
掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置


[0001]本专利技术属于磁电能量转换
，涉及一种掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置。

技术介绍

[0002]在我国大力发展可再生能源的当下，具有使用寿命短、维护费用高、不易于更换、污染环境等缺点的传统能源电池已难以满足供电需求。随着绿色能源的不断发展，磁能等现实环境中微能量的回收与再利用引起众多学者的关注。经测量，在110kV电力变压器内部，中压绕组泄漏磁场最高可达1.79mT，中高压绕组之间的气隙磁场为0.86mT，110kV高压输电线路周围的泄漏磁场为2.97μT。因此，探索该能量的二次利用，既可以减弱磁场对设备产生的危害，又能解决部分装置的能量来源问题。
[0003]机电换能材料作为磁电换能系统的核心组成部分，可实现磁能至电能的转换，并由该系统进行能量存储及后期再利用。而由高导电率溅射层/机电耦合层/高导电率溅射层构成的MIM三层聚合结构可通过涡旋电流诱导的洛伦兹力矩实现磁电耦合。目前，具有高机电转换效率的磁电能量转换装置主要基于ZnO，PZT，BaTiO3等材料，但这些无机材料的加工成本较高、脆性较大，难以承受太大的形变，很大程度上限制了磁电能量转换装置的柔性化发展。而以P(VDF
‑
TrFE)为代表的有机柔性材料，具有良好的柔韧性和耐腐蚀性，但导电性能较差致使其发电效率不足。因此，如何优化材料、器件参数及拓扑结构，提升装置的能量输出效率是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，解决现有能量转换装置存在的转换效率较低的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，包括铁硅铝软磁材料外壳，铁硅铝软磁材料外壳内部通过悬臂梁的方式设置有机电换能材料，铁硅铝软磁材料外壳的两端分别设有钕铁硼双侧镜像封装永磁体。
[0006]本专利技术的特点还在于：
[0007]钕铁硼双侧镜像封装永磁体可提供稳定的直流磁场。
[0008]铁硅铝软磁材料外壳包括开口朝下设置U形的上支架，上支架的相对两个开口端分别设有外接板，上支架的底部连接有底座。
[0009]上支架的外壁包覆有环氧树脂涂层。
[0010]每个外接板的中心处开设有通孔，通孔的边框处通过支撑架与钕铁硼双侧镜像封装永磁体连接。
[0011]上支架内从上至下依次水平设有若干个连杆，每个连杆上通过悬臂梁悬挂有机电换能材料。
[0012]位于同一根连杆上的各机电换能材料串联连接，相邻两根连杆上的各机电换能材
料并联连接。
[0013]机电换能材料采用0.5wt％Fe3O4超顺磁纳米颗粒对P(VDF
‑
TrFE)薄膜进行改性获得。
[0014]本专利技术的有益效果如下：
[0015]1.采用Fe3O4超顺磁纳米颗粒对P(VDF
‑
TrFE)薄膜进行改性后，改善了P(VDF
‑
TrFE)薄膜的导电性能较差、磁电转换效率较低的问题，且材料的磁电耦合系数较P(VDF
‑
TrFE)提高了17.5％，并通过有效的能量转换电路实现为储能设备持续充电。
[0016]2.采用钕铁硼双侧镜像封装永磁体的方式可提供稳定场域分布均匀的直流磁场，达到洛伦兹力矩的增强效果，最大发挥磁电转换效能，提高装置的工作效率。该结构的工作温度最高可达150℃，可适应变压器内部高温的环境。表面包覆的环氧树脂有效提高了钕铁硼双侧镜像封装永磁体的耐腐蚀性，可在恶劣环境中长期使用。
[0017]3.采用的阵列式安装结构，将多个机电换能材料以串并联混合连接方式固定在框架结构上，提高了空间的利用率，解决了负载与阵列阻抗不匹配导致不能获得最大输出效率的问题。
附图说明
[0018]图1是本专利技术掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置的立体结构示意图；
[0019]图2是本专利技术掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置中包覆环氧树脂油漆涂层的铁硅铝软磁材料外壳爆炸示意图；
[0020]图3是本专利技术掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置中钕铁硼双侧镜像封装永磁体组件立体结构安装示意图；
[0021]图4是本专利技术掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置以悬臂梁方式安装的结构示意图；
[0022]图5是不同机电换能材料的性能比较图；
[0023]图6是本专利技术掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置中机电换能材料的性能测试图。
[0024]图中，1.钕铁硼双侧镜像封装永磁体；
[0025]2.铁硅铝软磁材料外壳，2
‑
1.上支架，2
‑
2.外接板，2
‑
3.底座；
[0026]3.机电换能材料，4.连杆，5.螺栓，6.支撑架，7.通孔。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0028]本专利技术提供了一种掺杂超顺磁纳米Fe3O4的P(VDF
‑
TrFE)磁电能量转换装置，如图1所示，包括铁硅铝软磁材料外壳2，铁硅铝软磁材料外壳2两端分别连接有钕铁硼双侧镜像封装永磁体1；
[0029]如图2所示，包覆有环氧树脂的铁硅铝软磁材料外壳2包括上支架2
‑
1，两块外接板2
‑
2和底座2
‑
3。两块外接板2
‑
2的底部与底座2
‑
3连接，且两块外接板2
‑
2顶部一侧与上支架2
‑
1固定连接。
[0030]如图3所示，每个外接板2
‑
2的中心处开设有通孔7，通孔7的边框处通过支撑架6连接钕铁硼双侧镜像封装永磁体1；钕铁硼双侧镜像封装永磁体1紧密卡在通孔7处，以防止杂质污染装置内部。钕铁硼双侧镜像封装永磁体1透过通孔7暴露在铁硅铝软磁材料外壳2外部；通过钕铁硼双侧镜像封装永磁体1可提供稳定的直流磁场，改善设备的能量转换效率。钕铁硼双侧镜像封装永磁体1表面包覆有环氧树脂涂层，有效提高了钕铁硼双侧镜像封装永磁体1的使用寿命；铁硅铝软磁材料具有低磁导率、低功耗的特点，同时使用环氧树脂涂层使得该磁电能量转换装置可在恶劣环境中长期使用；
[0031]参见图4，上支架2
‑
1内设有若干排连杆4，本专利技术以两个连杆4为例，若干个机电换能材料3以悬臂梁方式垂直悬挂在连杆4上，位于同一根连杆4上的各机电换能材料3串联连接，相邻两根连杆4上的各机电换能材料3并联连接，连杆4通过螺栓5连接在上支架2
‑
1的边框上。本专利技术将三个悬臂梁设定为一组，组内采用串联方式，组间利用并联方式连接，可有效避免因个别材料的损坏而影响整体电能的输出，又同时解决了负载与阵列阻抗不匹配而导致不能获得最大输出效率的问题。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，其特征在于：包括铁硅铝软磁材料外壳(2)，铁硅铝软磁材料外壳(2)内部通过悬臂梁的方式设置有机电换能材料(3)，铁硅铝软磁材料外壳(2)的两端分别设有钕铁硼双侧镜像封装永磁体(1)。2.根据权利要求1所述的掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，其特征在于：所述钕铁硼双侧镜像封装永磁体(1)可提供稳定的直流磁场。3.根据权利要求2所述的掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，其特征在于：所述铁硅铝软磁材料外壳(2)包括开口朝下设置U形的上支架(2
‑
1)，上支架(2
‑
1)的相对两个开口端分别设有外接板(2
‑
2)，上支架(2
‑
1)的底部连接有底座(2
‑
3)。4.根据权利要求3所述的掺杂超顺磁纳米四氧化三铁的磁电能量转换装置，其特征在于：所述上支架(2
‑
1)的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：张嘉伟，韩涛，徐征，葛祥，魏晓飞，苏斌，李程，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：