【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于發電，特別涉及一種利用沖擊能量發電方法及裝置。
技術介紹
1、沖壓機床、打樁機、貨運鐵路機車、載重卡車等設備運行時，會對其各部件、底座及地面產生較強烈的沖擊力，這些能量通過機械振動的形式傳播，產生較強烈的噪聲，并轉換為熱能，耗散至周圍環境中。上述設備往往采用較厚重的結構件來應對工作時的強烈沖擊。若能在一定程度上回收上述沖擊能量，并轉換為電能輸出，不僅將產生一些減振降噪的效果，緩解沖擊力對各部件的潛在損傷，也有助于設備的輕量化和緊湊化。此外，由振動能量轉換而來的電壓或電流，也可作為一種振動傳感信號，用于監控設備的運行狀態。
2、沖擊能量具有運動行程短，作用時間短、瞬時力值高的特點。傳統的發電裝置基于感應線圈在磁場中的相對運動產生的動生電動勢，要求驅動力能夠產生較大的運動行程，因此難以直接用于沖擊能量的收集。目前壓力發電有下列幾種常見的技術方案。一種是利用杠桿、齒輪等機械結構放大感應線圈相對磁場的位移，基于動生電動勢的原理，實現電壓的輸出。由于運動機構自身的慣性，此類裝置對于瞬時作用力的響應速度慢，對沖擊能量的傳導效率較低。另一種壓力發電的技術方案是基于陶瓷、聚合物等材料的壓電效應。該方案雖然不依賴于運動行程，但壓電材料的力學承載能力相對較低，在瞬時強力沖擊的作用下有較高的損壞概率。此外，基于磁致伸縮材料的磁晶各向異性系數隨單軸壓力變化的性質，也可實現壓力發電，但常見的磁致伸縮合金如td-dy-fe合金、fe-ga合金等，不僅含有大量高價金屬元素，其性能高度依賴于特定的晶粒排列方式，因此材料的制備成本較高，
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種利用沖擊能量發電方法，利用各向同性的壓強變化驅動壓力敏感型磁性復合材料的磁性相變，使其磁通密度發生變化；所述壓力敏感型磁性復合材料包括磁性金屬間化合物mn-co-si-ge與固態壓強傳導媒介。
2、優選地，所述磁性金屬間化合物的化學式為mncosi1-xgex，其中x的取值范圍為0～0.25，具有反鐵磁和亞鐵磁兩種磁性狀態。
3、優選地，所述磁性金屬間化合物在壓強高于預設條件下的初始磁導率和磁化強度高于壓強低于預設條件下的初始磁導率和磁化強度，該磁學性能隨壓強條件的變化是可逆的。
4、優選地，所述固態壓強傳導媒介包括銦或錫或鋁等主族金屬單質及其合金。
5、優選地，所述固態壓強傳導媒介包括石蠟或固態油脂或聚合物或氮化硼粉末。
6、基于上述目的，本專利技術還提供了一種利用沖擊能量發電裝置，其為實現上述發電方法的發電裝置，該發電裝置為將壓力敏感型磁性復合材料裝填于承壓腔體中，并可由活塞部件對其施加單軸方向的沖擊力。
7、優選地，所述承壓腔體的側壁包括導磁組件和無磁組件，其中，導磁組件作為一對磁極，為承壓腔體內的壓強敏感型磁性復合材料提供垂直于外界施壓方向的磁場。
8、優選地，所述承壓腔體與一只纏繞有感應線圈的磁芯在磁路結構上相互并聯，形成兩個支路，當所述承壓腔體所在支路的磁通增加時，感應線圈中的磁通隨之減少；反之亦然。
9、優選地，設置可調的間隙，用于調節感應線圈所在支路的磁阻，使承壓腔體所在支路與感應線圈所在支路的磁通密度分布平衡。
10、優選地，采用永磁體為兩個支路提供磁通勢。
11、該裝置的發電過程如下。常壓條件下，所述磁性金屬間化合物的磁導率和飽和磁化強度相對較低，所述承壓腔體的磁阻較大，因此大部分磁通流經感應線圈支路；高壓條件下，所述磁性金屬間化合物的磁導率和飽和磁化強度相對較高，所述承壓腔體的磁阻較低，部分磁通從感應線圈支路轉移至壓力腔體所在的支路。可見，在沖擊力的作用下，即外界壓力的快速施加和撤除的過程中，感應線圈中的磁通也隨之快速減少和增加，進而輸出一組電壓脈沖，實現沖擊能量到電能的轉換。
12、與現有技術相比，本專利技術至少包括以下有益效果：本專利技術采用的磁性金屬間化合物mn-co-si-ge，是一種對外界壓強變化較敏感的磁相變合金材料。對其施壓，可驅動其從反鐵磁態向鐵磁態轉變，當壓強的變化撤除后，上述轉變可恢復。
13、本專利技術采用了在壓力作用下具有一定的流動性、延展性或形變能力的固態材料作為壓力傳導媒介，可將活塞裝置施加的軸向沖擊力轉變成均勻分布的壓強變化，并從各個方向傳導至合金顆粒。
14、本專利技術的壓強敏感型磁性材料和感應線圈分別位于兩個相互并聯的磁通支路。由外界壓力的變化來驅動磁通在兩個支路中的轉移，實現感應線圈中的磁通變化。
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1.一種利用沖擊能量發電方法，其特征在于，利用各向同性的壓強變化驅動壓力敏感型磁性復合材料的磁性相變，使其磁通密度發生變化；所述壓力敏感型磁性復合材料包括磁性金屬間化合物Mn-Co-Si-Ge與固態壓強傳導媒介。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性金屬間化合物的化學式為MnCoSi1-xGeX，其中x的取值范圍為0～0.25，具有反鐵磁和亞鐵磁兩種磁性狀態。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性金屬間化合物在壓強高于預設條件下的初始磁導率和磁化強度高于壓強低于預設條件下的初始磁導率和磁化強度，該磁學性能隨壓強條件的變化是可逆的。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固態壓強傳導媒介包括主族金屬單質及其合金。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固態壓強傳導媒介包括石蠟或固態油脂或聚合物或氮化硼粉末。
6.一種利用沖擊能量發電裝置，其特征在于，其為實現權利要求1-5之一所述發電方法的發電裝置，該發電裝置為將壓力敏感型磁性復合材料裝填于承壓腔體中，并可由活塞部件對其施加單軸方
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述承壓腔體的側壁包括導磁組件和無磁組件，其中，導磁組件作為一對磁極，為承壓腔體內的壓強敏感型磁性復合材料提供垂直于外界施壓方向的磁場。
8.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述承壓腔體與一只纏繞有感應線圈的磁芯在磁路結構上相互并聯，形成兩個支路，當所述承壓腔體所在支路的磁通增加時，感應線圈中的磁通隨之減少；反之亦然。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，設置可調的間隙，用于調節感應線圈所在支路的磁阻，使承壓腔體所在支路與感應線圈所在支路的磁通密度分布平衡。
10.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，采用永磁體為兩個支路提供磁通勢。
...【技術特征摘要】
1.一種利用沖擊能量發電方法，其特征在于，利用各向同性的壓強變化驅動壓力敏感型磁性復合材料的磁性相變，使其磁通密度發生變化；所述壓力敏感型磁性復合材料包括磁性金屬間化合物mn-co-si-ge與固態壓強傳導媒介。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性金屬間化合物的化學式為mncosi1-xgex，其中x的取值范圍為0～0.25，具有反鐵磁和亞鐵磁兩種磁性狀態。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁性金屬間化合物在壓強高于預設條件下的初始磁導率和磁化強度高于壓強低于預設條件下的初始磁導率和磁化強度，該磁學性能隨壓強條件的變化是可逆的。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固態壓強傳導媒介包括主族金屬單質及其合金。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固態壓強傳導媒介包括石蠟或固態油脂或聚合物或氮化硼粉末。
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