[發明專利]一體化多源能量采集裝置

有效

• 申請號: 201710724661.2
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107579678B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 邱景;胡振文;昌琦杰;龍奕兵;何星躲
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明公開了一種一體化多源能量采集裝置，屬于能量采集領域，包括在輸電導線上通過懸挑機構設置的磁電換能裝置，懸挑機構由基座、壓緊結構、懸臂梁組成，磁電換能裝置由換能器、異形聚磁結構、永磁體Ⅰ組成，其中，異形聚磁結構套設于輸電導線上，且異形聚磁結構上設置呈相對布置的換能器和永磁體Ⅰ，懸臂梁的一端通過壓緊結構固定在基座上，另一端懸挑于換能器上。本發明使用一個換能器模塊能夠同時實現對低頻(<10Hz)振動和工頻(＝50Hz)磁場能量的采集，并具有易于實現、一體化、結構體積小等特點，相比現有能量采集器，工作效率更高、適應性更強。

技術領域

本發明屬于能量采集技術領域，涉及一種一體化多源能量采集裝置。

背景技術

隨著傳感器技術的發展，傳感器信息獲取技術已經從過去的單一化漸漸向集成化、微型化和網絡化，但就目前的技術水平來說，讓無線傳感器網正常運行并大量投入使用還面臨著許多問題，其中一個最主要的問題就是系統能量供應問題。所以自供能技術應運而生，外界環境中廣泛的存在多種形式的能量，其中包括：振動能、風能、磁能以及太陽能等。自供能技術就是通過物理、化學等方式將這些能量轉換為電能從而為傳感網絡以及低功耗設備供電。

目前自供能技術發展已經較為成熟，但是大部分的能量采集僅僅針對某一種能量源，例如：熱電能、風能、振動能、磁場能以及其他能等。其典型方案如熱電能采集裝置(中國發明專利CN105355773A、CN106020313A等)、風能采集裝置(中國發明專利CN106050570A、CN205725515U等)、振動能采集裝置(中國發明專利CN105305881A、CN105515332A等)、磁場能采集裝置(中國發明專利CN106160575A等)、其他能采集裝置(中國發明專利CN105422374A、CN105897035A等)。上述發明都只針對某一種能量源進行采集，相比復雜的外界環境工作方式比較單一，適用范圍比較局限。

發明內容

有鑒于此，本發明針對現有能量采集器能量源單一、采集效率低、應用場合局限的不足，公開提出了一種一體化多源能量采集裝置。

為達到上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供一種一體化多源能量采集裝置，包括在輸電導線上通過懸挑機構設置的磁電換能裝置，懸挑機構由基座、壓緊結構、懸臂梁組成，磁電換能裝置由換能器、異形聚磁結構、永磁體Ⅰ組成，其中，異形聚磁結構套設于輸電導線上，且異形聚磁結構上設置呈相對布置的換能器和永磁體Ⅰ，懸臂梁的一端通過壓緊結構固定在基座上，另一端懸挑于換能器上。

采用上述方案，當外界有振動發生時，懸臂梁發生受迫振動帶動換能器發生振動，此時由永磁體Ⅰ作用使換能器感受磁場梯度變化，再由磁-機-電原理產生電能。當輸電導線中有工頻的交變電流通過時，其周圍產生交變磁場，在異形聚磁結構和永磁體Ⅰ的作用下，該交變磁場被匯聚至換能器處，該換能器的磁致伸縮材料感受到變化的磁場發生變形并將該形變傳遞給壓電材料，從而輸出電能。當外界振動和輸電導線中的工頻交變電流同時存在時，該裝置一方面受迫振動產生電能輸出，一方面受到交變磁場作用輸出電能。

進一步，所述異形聚磁結構由一扇形環體和一方形環體構成，所述扇形環體背離該方形環體的背離端設有用于置放永磁體Ⅰ的上缺口，所述方形環體背離該扇形環體的背離端設有用于置放換能器的下缺口，所述扇形環體和方形環體的連接處設置有用于輸電導線通過的中心孔，所述中心孔面向上缺口的對應側設有開口，所述輸電導線依次通過上缺口和開口進入到異形聚磁結構的中心孔內。

進一步于，所述方形環體上所設的下缺口呈梯形結構。

進一步，所述扇形環體上所設的上缺口具有在扇形環體徑向上內凹且在扇形環體軸向上貫穿的凹槽。

進一步，所述磁電換能裝置還包括永磁體Ⅱ，所述永磁體Ⅱ為四個，分布于方形環體上的下缺口四周，且相鄰的兩個永磁體Ⅱ的磁極相反。