[發明專利]一種電磁振動能量收集器

在審

• 申請號: 202010089912.6
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111245295A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 李孟委;郝飛帆;張瑞
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京惠智天成知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11681
• 代理人: 劉瑩瑩

一種電磁振動能量收集器，包括：下基板，所述下基板提供支撐基礎；上基板，所述上基板設置在下基板上；所述上基板包括但不限于為方形，所述上基板面向所述下基板一側具有方形凹槽，所述方形凹槽內設置有磁鐵陣列；所述下基板包括：支撐框體、內質量塊、蛇形線圈和運動組件，所述內質量塊設置在所述支撐框體內側，所述支撐框體內側的邊角處設置所述運動組件與所述內質量塊連接，所述蛇形線圈設置在所述內質量塊上。本發明的電磁振動能量收集器，結構緊湊，適合器件的微型化；電磁式振動能量收集器的能量收集效率高、器件的可靠性高和使用壽命長、可批量生產且可與智能控制系統集成，可采用MEMS技術制備。

技術領域

本發明涉及一種電磁振動能量收集器，屬微能源技術相關領域。

背景技術

能量收集器可拾取環境能量(如輻射、溫差、振動等)并轉化為電能為系統供電。與傳統的電化學電池比較，能量收集器具有經濟、環保且理論上無壽命限制等優點，因此符合能源的未來發展趨勢，非常適合于為物聯網、可穿戴設備等新興領域提供電能。太陽能、電磁輻射、溫差、振動等都是可拾取的環境能源，與其它環境能源相比，振動是一種分布廣泛的能量源，因此，振動能量收集器具有廣闊的發展和應用前景。

振動能量是自然界中最普遍存在的一種能量,收集的方式包括壓電式、電磁式靜電式等。在各種類型的振動能量收集器中，基于法拉第電磁感應原理的電磁式振動能量收集器的發展最為成熟。電磁式式能量收集器一般采用懸臂梁結構,與其他方式的收集方式相比,具有相當簡單的結構,能量密度高,可采用微機械(MEMS)加工工藝制作等優點,成為近年能量收集器領域的熱點。

目前大部分基于電磁效應的振動能量收集器都存在著一些缺點:現有的電能量收集器輸出電壓/功率率過低,難以滿足能量存儲及驅動器件的要求；體積大、功耗高、成本高、不易批量化生產、靈敏度低、抗過載能力弱、動態范圍小和不可集成，難以嵌入電子、信息與智能控制系統中。

基于這些問題，有必要提供一種新的電磁式振動能量收集器，以有效改善電磁式振動能量收集器的能量收集效率、器件的可靠性和使用壽命以及縮小體積、可批量生產且可與智能控制系統集成。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了

一種電磁振動能量收集器，包括：

下基板，所述下基板提供支撐基礎；

上基板，所述上基板設置在下基板上；

所述上基板包括但不限于為方形，所述上基板面向所述下基板一側具有方形凹槽，所述方形凹槽內設置有磁鐵陣列；

所述下基板包括：支撐框體、內質量塊、蛇形線圈和運動組件，所述內質量塊設置在所述支撐框體內側，所述支撐框體內側的邊角處設置所述運動組件與所述內質量塊連接，所述蛇形線圈設置在所述內質量塊上。

可選地，所述上基板上的磁鐵陣列由多個磁體沿X方向平行排列組成，所述磁鐵陣列中的磁體S極、N極相間排列，所述的磁鐵陣列對應所述蛇形線圈的位置并位于所述蛇形線圈上方。

可選地，所述蛇形線圈呈蛇形彎折狀，為回折型結構，所述蛇形線圈沿Y軸設置，所述蛇形線圈的彎折處沿X軸方向設置。

可選地，所述運動組件包括：第一運動機構，第二運動機構，第三運動機構和第四運動機構，所述第一運動機構，第二運動機構，第三運動機構，第四運動機構分別設置在所述支撐框體內側的邊角處。

可選地，相鄰的所述第一運動機構，第二運動機構，第三運動機構，第四運動機構相互對稱的設置在支撐框體內側，所述第一運動機構，第二運動機構，第三運動機構，第四運動機構布置方向相互平行，均沿Y軸方向設置。