[實用新型]一種微型電磁式低頻振動發電機

有效

• 申請號: 201220305151.4
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN202696443U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 何青;宋博;杜冬梅
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本實用新型屬于微型發電設備領域，特別涉及一種微型電磁式低頻振動發電機。

背景技術

隨著低功耗無線傳感器網絡和微機電系統的迅速發展，供電問題正成為其進一步發展的一個很大障礙。傳統的電化學電池供電方式存在著壽命短、需要經常更換、存儲能量有限等缺點，并且在某些條件下更換電池過程復雜，成本很高或根本就不可能實現更換。另外在設備監測與故障診斷的應用中，電池電量用完并且又無法及時更換會造成嚴重的后果針對上述這些問題，必須尋找一些新的電源替代傳統電池。收集周圍環境中的能量并轉換成電能是一種代替傳統供電方式的有效方式。目前用于能量采集的能量源主要有三種電磁輻射能（太陽能），熱能和機械能。良好的陽光下，太陽能表現出優越的性能，但是在陰天或室內，太陽能效率極低。熱梯度較大的條件下，熱能也可以被采集，但是在低溫或小溫差條件下，尤其是在微小尺度下，熱電轉換效率極低。相比而言環境中的各種強度和不同頻率的機械振動能，具有更好的應用前景。電磁發電是一項較成熟的技術，電磁式振動能量采集器其特點為，結結構相對簡單，可實現微型化，感測頻率高，無需驅動電源，可應用于各種惡劣環境，具有很好的前景。目前國內關于電磁式振動發電機的專利發明不斷涌現，然而部分專利發明結構復雜，不易實現微型化，或是固有頻率偏高且不可調，或是拾振系統彈性系數大，振動時彈簧磁鐵相對位移較小，尤其當環境頻率與發電機固有頻率不匹配時，能量收集效率急劇下降

實用新型內容

本實用新型的目的是針對目前國內電磁式振動發電機的不斷涌現，然而部分產品結構復雜，不易實現微型化，或是固有頻率偏高且不可調，或是拾振系統彈性系數大，振動時彈簧磁鐵相對位移較小，尤其當環境頻率與發電機固有頻率不匹配時，能量收集效率急劇下降的不足，提出一種微型電磁式低頻振動發電機，其特征在于，懸臂梁2-1固定在支撐基座4-2上，四個磁鐵2-2粘貼在懸臂梁2-1上面和下面，且上下極性相反，質量塊2-3分上下兩塊緊貼于磁鐵后面的懸臂梁末端，懸臂梁2-1，磁鐵2-2和質量塊2-3一起組成電磁發電機的拾振系統；圓形電感線圈3-1安裝在四塊磁鐵2-2之間，通過3-2導線和3-3導線輸出并由基座4-1支撐；?3-2導線和3-3導線，基座4-1，支撐基座4-2固定在基板1上；

所述懸臂梁由鈹青銅彈簧片制成，做成雙懸臂梁結構，下端分別固定在兩根支撐基座4-2上。

所述雙懸臂梁結構為雙“L”字形、內翻雙勾、外翻雙勾、變形∏字或開口“口”字形。

所述拾振系統在外界激勵振動時，發生變形，磁鐵與線圈發生相對運動，電感線圈3-1磁通量發生改變，根據法拉第電磁感應定律產生電磁發電，由3-2導線和3-3導線輸出交流電，通過后續的調節電路，將電能輸送到儲能元件或直接供電。

所述后續的調節電路包括整流濾波電路和開關裝置。

本發明的有益效果是相比其它懸臂梁電磁發電機，該電磁發電機提出新型雙懸臂梁結構具有較低的一階固有頻率，以及較小的彈性系數，更適合實際應用，提高了輸出能量密度，支撐基座位置可以移動，以此調節兩彈性臂的長度，可以適當改變拾振系統的固有頻率，擴大了振動發電機的工作頻率范圍，以適應振動頻率變化的環境，保證電磁發電機具有較高的發電能力。

附圖說明

圖1為電磁式低頻振動發電機結構示意圖。

圖2為圖1的俯視圖。

圖3-圖7為雙懸臂梁結構形狀示意圖。

具體實施方式

本實用新型提出一種微型電磁式低頻振動發電機。下面結合附圖對本實用新型予以說明。

圖1、圖2所示為電磁式低頻振動發電機結構示意圖。圖中，懸臂梁2-1固定在支撐基座4-2上，該懸臂梁由鈹青銅彈簧片制成，做成雙懸臂梁結構，下端分別固定在兩根支撐基座4-2上。四個磁鐵2-2粘貼在懸臂梁2-1的上面和下面，且上下極性相反，質量塊2-3分上下兩塊緊貼于磁鐵后面的懸臂梁末端，懸臂梁2-1，磁鐵2-2和質量塊2-3一起組成電磁發電機的拾振系統；圓形電感線圈3-1安裝在四塊磁鐵2-2之間，通過3-2導線和3-3導線輸出并由基座4-1支撐；3-2導線和3-3導線，基座4-1，支撐基座4-2固定在基板1上；

上述雙懸臂梁結構為雙“L”字形（如圖2所示）、內翻雙勾（如圖5、圖7所示）、外翻雙勾（如圖3所示）、變形∏字（如圖4所示）或開口“口”字形（如圖6所示）。