[發明專利]一種平面多方向的低頻電磁式振動能量收集裝置

有效

• 申請號: 201910666359.5
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110336443B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 劉偉群;顧雨涵
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 鐘玉巧

本發明公開了一種平面多方向的低頻電磁式振動能量收集裝置，包括上蓋、中部曲面結構和底部的線圈基座；所述線圈基座為頂部開口的空心柱形結構，線圈基座的底部設有7個圓柱形凸臺，用于套入多匝線圈，線圈基座側壁內壁上設有內螺紋；上蓋為底部開口的空心柱形結構，上蓋的側壁內壁上設有內螺紋，上蓋的中部設有向下凸起的上蓋包絡曲面；中部曲面結構為頂部開口的柱形結構，其內部曲面呈w型，中部曲面結構內部曲面內設有沿曲面運動的磁球；中部曲面結構的外壁上分別設有上下兩段外螺紋。本發明可以根據工作環境的需要選擇不同的勢能曲線，從而使得裝置具有不同的工作頻率，增加裝置的工作帶寬，能夠適應于更多的場合。

技術領域

本發明涉及一種能量收集裝置，特別涉及一種平面多方向的低頻電磁式振動能量收集裝置。

背景技術

電磁式能量收集裝置式基于電磁感應設計的，該裝置的兩大核心部件式感應線圈和永磁體，當裝置受到外界激勵時，磁鐵和線圈就會產生相對運動，這就會使得線圈內的磁通量隨時間變化，即產生了感生電壓，即將環境中的振動能量收集轉換為了電能。

電磁式振動能量收集裝置優缺點并存。優點：一般來說無需外加啟動電源，固有頻率低，無需智能材料，能達到較強的機電耦合。缺點：電壓較小難以直接驅動外圍電路，對工作狀態下的外界激勵頻率要求較高，應用場合較為單一。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種可以根據工作環境的需要選擇不同的勢能曲線，從而使得裝置具有不同的工作頻率，增加裝置的工作帶寬，能夠適應于更多的場合的平面多方向的低頻電磁式振動能量收集裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種平面多方向的低頻電磁式振動能量收集裝置，包括上蓋、中部曲面結構和底部的線圈基座；

所述線圈基座為頂部開口的空心柱形結構，線圈基座的底部設有7個圓柱形凸臺，用于套入多匝線圈；7個圓柱形凸臺包括位于線圈基座底部中央的第一線圈凸臺和均勻分布在第一線圈凸臺周圍的6個第二線圈凸臺；所述線圈基座側壁上與第二線圈凸臺相對應的位置設有開孔，線圈基座側壁內壁上設有內螺紋；

所述上蓋為底部開口的空心柱形結構，上蓋的頂部設有多個排氣孔，上蓋的側壁內壁上設有內螺紋，上蓋的中部設有向下凸起的上蓋包絡曲面；

所述中部曲面結構為頂部開口的柱形結構，其內部曲面呈w型，中部曲面結構內部曲面內設有沿曲面運動的磁球；中部曲面結構的外壁上分別設有上下兩段外螺紋，用于分別與線圈基座和上蓋的內螺紋相配合。

進一步地，所述中部曲面結構內部曲面通過以下方式確定：根據所面向的外界的激勵頻率，設勢能曲線方程為y＝-ax²+bx⁴，該曲線即磁球運動時的重力勢能曲線，參數a>0，b>0，且為勢能曲線最低的位置；磁球的重力勢能為0的點設為原點，x＝0且y＝0；

設磁球的質量為m，則磁球在曲線中，受重力作用滾動時的共振頻率為將這一共振頻率值設定為所面向的振動激勵的最大頻率處；將磁球的重心沿著勢能曲線滾動，得到了磁球沿著勢能曲線運動時的上下包絡線；將磁球運動所得的下包絡線繞x＝0中心軸旋轉得到的曲面即為中部曲面。

所述上蓋包絡曲面通過以下方式確定：磁球沿勢能曲線運動時的上下包絡線中的上部包絡線繞x＝0這一中心軸旋轉得到的曲面。

進一步地，所述磁球為直徑10mm以上的釹鐵硼磁球。

進一步地，所述多匝線圈匝數為300匝及以上。

進一步地，所述上蓋采用透明材料制成，方便觀察磁球運動狀態。

本發明的有益效果是：