[發明專利]截斷式電磁振動發電裝置

有效

• 申請號: 202011239946.5
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112491239B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 張端;孫蔚
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02K44/08
• 分類號: H02K44/08;H02K35/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種截斷式電磁振動發電裝置，包括永磁體、磁軛、感應線圈、磁流管、磁流體和振動粒，所述永磁體為硬磁材料制成，設左邊為N極，右邊為S極，所述永磁體兩極處各連接一個完全相同的磁軛，分別成為左磁軛和右磁軛，各磁軛均為良好導磁的軟磁材料制成，各磁軛上有淺盲孔用于安放永磁體纏繞感應線圈，以及設有纏繞感應線圈的軸，并各設有個安裝磁流管的安裝短軸；所述磁流管為非磁材料制成，所述磁流管兩端各有安裝孔，安裝于兩磁軛的安裝軸上，所述磁流管中部為空腔，磁流管空腔內有可導磁的磁流體，磁流管空腔內還有若干振動粒，振動粒均為非磁材料。本發明既具備閉合磁路又無需顧慮定位力，同時結構簡單易于加工。

技術領域

本發明涉及發電裝置，尤其是一種電磁式振動發電裝置。

背景技術

自然環境中低頻振動無處不在，如人和動物走動時產生上下振動、汽車顛簸、樹枝隨風搖擺、海浪波動等，如果把上述振動產生的能量收集起來，替代電池為一些低功耗設備如微型傳感器網絡節點或物聯網節點供電，既減少電池造成的環境污染又突破了電池壽命對上述節點造成的使用壽命限制。

一般認為，對低頻振動進行能量收集時，電磁式振動能量收集技術較壓電式及靜電式更為適合。然而，目前電磁式振動能量收集技術仍有以下問題待改進：

1.現有大量文獻討論的電磁式振動發電裝置中，未實現閉合磁路(早期研究可見“Beeby S P,Torah R N,Tudor M J,et al.A micro electromagnetic generator forvibration energy harvesting[J].Journal of Micromechanics andmicroengineering,2007,17(7):1257.即：Beeby S P,Torah R N,Tudor M J等.一種用于振動能量收集的微電磁式發電裝置.微機械與微工程期刊,2007,17(7):1257.”，近期研究可見“Aldawood G,Nguyen H T,Bardaweel H.High power density spring-assistednonlinear electromagnetic vibration energy harvester for low base-accelerations[J].Applied Energy,2019,253:113546.即：Aldawood G,Nguyen H T,Bardaweel H.用于低基礎加速度的高功率密度彈簧輔助非線性電磁振動能量收集裝置.應用能源,2019,253:113546.”，綜述性文章可見“Carneiro P,dos Santos M P S,RodriguesA,et al.Electromagnetic energy harvesting using magnetic levitationarchitectures:A review[J].Applied Energy,2020,260:114191.即：Carneiro P,dosSantos M P S,Rodrigues A等.綜述：具有磁懸浮結構的電磁能量收集.應用能源,2020,260:114191.”)，即磁力線在空氣等磁阻很大的介質穿越較長距離，必然降低磁感應強度，對提高發電功率極為不利，反之，如果實現閉合磁路則將大幅提高能量收集功率。

2.針對上述問題，有人研究了具有閉合磁路的電磁式振動發電裝置。例如申請號為201510247482.5的發明專利“一種振動能量收集裝置”，以及申請號為201510246013.1的發明專利“滾動振子直線振動能量收集裝置”。這些設計的問題在于：閉合磁路會產生很大定位力，于是采用對稱磁軛結構以平衡振子的定位力，結構過于復雜，特別是對磁軛上齒的加工精度要求很高，閉合磁路中振子與磁軛間的磁力很大，齒尺寸誤差的結果是定位力無法完全平衡，造成低質量的振子運動不靈活甚至無法運動，嚴重影響能量收集效率。

針對以上存在的問題，研究一種結構簡單，對加工精度要求很低，無定位力干擾，同時具備閉合磁路的磁振動發電裝置，能為RFID標簽等物聯網節點、傳感器節點、以及其他低功耗信息設備提供可靠環保的能源。

發明內容