[實用新型]一種多方向電磁式微振動能量采集裝置

有效

• 申請號: 201720370752.6
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN206611323U
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 楊立新;李聰;李帥;黨彤飛
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及微能量采集技術領域，具體為一種多方向電磁式微振動能量采集裝置。

背景技術

隨著物聯網技術的日漸成熟，無線傳感網絡等嵌入式器件遍布城市各處，而中國首款嵌入式神經網路處理器(NPU)的晶片誕生，標志著物聯網正式進入智能時代。而無線傳感網絡節點及其他嵌入式器件以其低成本、分布式、低功耗和自組織等特點得到了迅速廣泛應用，不僅加速了管網與水利設施智能化，交通設施和能源智能化；還大大推動了政務、交通、城管、環保、市政與安全，辦理市民卡，遠程急救，電子病歷等城市建設項目。但當前物聯網發展遇到了一些技術瓶頸，除了相關節點數量眾多難以維護外，最重要的便是節點的供電問題。傳統的節點供電基本采用化學電源或者直接連接外電源進行供電，但是無線傳感網絡的分布一般是比較復雜或者條件苛刻，有些無線傳感節點一次性植入環境中之后基本無法更換化學電源(類似于汽車輪胎的胎壓傳感裝置)，而自身攜帶的電能是有限的，一旦耗盡，該節點就只能廢棄，這將對整個傳感網絡產生不良影響，造成了資源浪費。因此，最大程度的為無線傳感網絡節點供電成為有效延長節點使用壽命的重要途徑。

當前技術中，延長器件的供電時間最直接的辦法是增加化學電源的容量，但化學電源終究有不能無限的滿足器件供電。而基于微振動能量采集裝置的供電技術，可有效的直接從器件所在的環境中采集廣泛存在的微振動能量轉換為電能供給器件使用。目前國內外研究的振動能量采集裝置按其收集原理，主要可以分成三類：靜電式、壓電式、電磁式。對于靜電式發電機，由于需要外加電壓源或電荷源，限制了其應用，一般研究相對較少，因此沒有很大的研究進展。壓電式能量采集器輸出電壓相對較高，但壓電材料相對比較脆且容易疲勞，且輸出阻抗高。而電磁式振動能量采集裝置是基于法拉第電磁感應定律。當外界發生振動時，磁鐵與線圈發生相對運動致使通過線圈的磁通量發生變化，進行能量轉換。而電磁式能量采集系統輸出電流功率大、對材料沒有硬性要求，同時無需要啟動電壓，經濟效益高以及能適應寬頻等特點，得到了較大發展。但是現階段國內外研制的眾多類型電磁式能量采集裝置主要集中于單一方向的振動能量采集。而器件所在的環境中振動往往非常復雜，具有隨機性、振動方向不確定性，因此無法很好的采集復雜環境中的多方向振動能量。

實用新型內容

本實用新型所解決的技術問題在于提供一種多方向電磁式微振動能量采集裝置，這種采集裝置可有效提高電磁式能量采集裝置對環境中微振動能量的俘獲效率，以方便將其用于無線傳感網絡等微功耗器件供電，來解決上述背景技術中的缺點。

本實用新型所解決的技術問題采用以下技術方案來實現：

一種多方向電磁式微振動能量采集裝置，包括封裝外殼以及成型在封裝外殼內的可調懸臂梁、動磁鐵以及線圈，該可調懸臂梁采用彈簧作為懸臂梁梁體，以保證多方向彎曲程度一致，有效采集環境中多方向振動；所述動磁鐵為橫向充磁磁鐵且與可調懸臂梁的端面相連接；而所述線圈為圓環型線圈繞組，分別安裝在動磁鐵兩側。

作為本實用新型的進一步改進：

所述懸臂梁梁體兩端分別通過可調螺桿固定在封裝外殼上，通過調節螺桿調節彈簧懸臂梁振動的有效長度，從而改變懸臂梁的諧振頻率。

所述動磁鐵可以由單一磁鐵組成，或兩塊以上磁鐵以任意方式組合而成。

所述動磁鐵設置于線圈內部。

所述動磁鐵在固定后與線圈邊緣平齊。

有益效果：本實用新型一種多方向電磁式微振動能量采集裝置，可高效率俘獲復雜環境中多放向振動能量并轉換成為電能。且本實用新型提供的多方向電磁式微振動能量采集裝置加工工藝簡單、環境適應性強，便于規?；瘧谩?/p>

附圖說明

圖1是具體實施1多方向電磁式微振動能量采集裝置的結構示意圖。

圖2是多方向電磁式微振動能量采集裝置的線圈繞組示意圖。

圖3是具體實施2的多方向電磁式微振動能量采集裝置工作原理示意圖。

圖4是具體實施2的多方向電磁式微振動能量采集裝置結構示意圖。

圖5是具體實施2的多方向電磁式微振動能量采集裝置安裝示意圖。

圖6是具體實施2的多方向電磁式微振動能量采集裝置的線圈夾板安裝示意圖。

圖7是多方向電磁式微振動能量采集裝置的具體工作流圖。

圖8是多方向電磁式微振動能量采集裝置在微振動下輸出電壓與外界振動頻率關系圖。