[發明專利]一種磁懸浮式免摩擦振動能量采集裝置

有效

• 申請號: 201710324575.2
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN106953495B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 張進;張秋菊;陳海衛
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02N15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種磁懸浮式免摩擦振動能量采集裝置，該裝置由外殼腔體和懸浮磁子兩個部分組成。其中，懸浮磁子為組合式永磁鐵形式，其上下面和側面均有磁極；外殼腔體側面繞有發電線圈。懸浮磁子置于外殼腔體內部，懸浮磁子上下表面的磁極與外殼腔體上下蓋上固定磁體的磁極同名相對，根據同名磁極相斥的原理，懸浮磁子懸浮在外殼腔體的內部。外殼腔體的壁上嵌有陣列式側向固定磁鐵，側向固定磁鐵指向外殼腔體內表面的磁極與懸浮磁子側面的磁極相同，同名磁極相斥，避免了懸浮磁子與外殼腔體內表面的摩擦。當能量采集裝置處于振動環境中，其內部懸浮磁子相對于外殼腔體振動，外殼腔體上的發電線圈切割磁力線，產生電動勢，實現機械能到電能的轉化。

技術領域

本發明屬于新能源領域，具體涉及一種磁懸浮式免摩擦振動能量采集裝置。

技術背景

隨著科技的發展，人們正在利用和開發新能源設備，以滿足低碳生活的需求。在工程實際和日常生活中，機械振動是非常普遍的，如車輛的晃動，機床和刀具的振動，行走時的顛簸等。振動能量由于普遍存在于周圍環境中，可以為能量采集器提供方便而又充足的能量來源。振動能量采集器可以把系統周圍的機械振動能轉化為電能。

根據振動能量轉換的物理原理，振動能量采集器主要分為三種形式：靜電式、壓電式和電磁式。其中，電磁式振動能量采集器的工作原理是法拉第電磁感應定律。典型的電磁式振動能量采集器由彈簧、永磁體和感應線圈組成，永磁體連接在彈簧上面，在外界振源的作用下上下振動，使得感應線圈中磁通量隨時間不斷變化，在線圈兩端產生感應電動勢，從而將環境中的機械振動能轉化為電能。這類裝置中，彈簧本身對振動起緩沖作用，消耗一部分振動能，降低能量轉換的效率。此外，基于磁懸浮的能量采集器(M.P.S.Santos,etal.Sci.Rep.6,18579(2016))，所選永磁鐵為軸向充磁，雖然避免了彈簧結構的使用，但磁鐵在振動時會與內腔壁發生摩擦，無法充分利用振動能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一款磁懸浮式免摩擦振動能量采集裝置。

所述能量采集裝置包括外殼腔體和懸浮磁子兩個部分。

外殼腔體由腔體5、上蓋2和下蓋6組成，構成封閉結構。其中，腔體5的外壁繞制多股銅線圈4；上蓋2的內側固設徑向充磁的上固定磁鐵8，下蓋6的內側固設徑向充磁的下固定磁鐵14。懸浮磁子采用組合形式，由徑向充磁的上懸浮磁鐵9、輻射型充磁的輻射充磁磁鐵11和徑向充磁的下懸浮磁鐵13。

上懸浮磁鐵9、輻射充磁磁鐵11和下懸浮磁鐵13組合安裝于磁鐵固定塊12；其中，輻射充磁磁鐵11套在磁鐵固定塊12的外側，上懸浮磁鐵9和下懸浮磁鐵13分別固定在磁鐵固定塊12的兩端。

懸浮磁子利用同名磁極相斥的原理，懸浮在外殼腔體的內部。其中，上固定磁鐵8與上懸浮磁鐵9同名磁極相斥；下懸浮磁鐵13與下固定磁鐵14同名磁極相斥；為避免懸浮磁子與腔體5的內壁發生摩擦，腔體5增設側向固定磁鐵10與輻射充磁磁鐵11同名磁極相斥。

所述磁懸浮式免摩擦振動能量采集裝置的優點在于：

①利用永磁鐵同名磁極相斥的原理，保證裝置內腔中的磁鐵同極相對。尤其是懸浮磁子使用輻射充磁磁鐵與腔體壁上的側向固定磁鐵同名磁極相斥，與腔壁之間不發生摩擦，有效避免能量損耗。

②多股銅線圈繞組繞制在腔體的外壁，線圈繞組均設置在磁力線密集處。充分有效地利用裝置的閑置空間，增設發電線圈。裝置結構緊湊，能量轉換效率高。

③磁鐵的安裝均采用緊固螺栓連接，避免了現有技術中膠水粘連等不可靠因素的存在，排除磁鐵受排斥力飛出的可能，保證裝置使用中的安全性。

附圖說明

圖1是所述能量采集裝置的軸測圖。

圖2是所述能量采集裝置的剖視圖。

圖3是所述能量采集裝置上(或下)固定磁鐵磁極示意圖。