[發(fā)明專利]一種磁旋擺碰撞式電磁振動能量俘獲裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210054945.6
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114400858A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉;胡志鑫;衛(wèi)洪濤;衛(wèi)榮漢
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02K5/04;H02K1/12;H02K1/18;H02K1/34
• 代理公司: 鄭州德勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41128
• 代理人: 蘇志洋

本發(fā)明提供了一種磁旋擺碰撞式電磁振動能量俘獲裝置，包括中心固定磁鐵、運動磁鐵、兩塊限位擋板和若干線圈；中心固定磁鐵為圓環(huán)狀，運動磁鐵為圓柱狀或圓環(huán)狀，運動磁鐵與中心固定磁鐵之間為吸引力，運動磁鐵的運動軌道為環(huán)繞中心固定磁鐵的環(huán)形軌道；兩塊限位擋板固定于運動軌道的對稱位置處，限位擋板用于限制運動磁鐵的運動行程，線圈分布于運動軌道下方并對應(yīng)運動磁鐵的運動軌跡設(shè)置，可在運動磁鐵的運動過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈外接電流引出端口。裝置可水平放置，可豎直放置，在不同情況下可實現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)特點，使系統(tǒng)具有不同的共振頻帶，以適應(yīng)不同的環(huán)境振動頻率、提高能量俘獲效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁式振動能量收集技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種磁旋擺碰撞式電磁振動能量俘獲裝置。

背景技術(shù)

近年來，大量的便攜式和嵌入式電子設(shè)備被應(yīng)用到人們的日常生活中，如手環(huán)、步態(tài)監(jiān)測器、心臟起搏器、藥泵等，這些設(shè)備能監(jiān)測或維持人們的日常健康狀態(tài)。然而，目前該類便攜式和嵌入式電子設(shè)備仍采用化學(xué)電池或鋰電池進行供電，需要定期更換或充電以維持正常工作。隨著技術(shù)的日益成熟，從設(shè)備工作的周圍環(huán)境中獲取能量的振動能量俘獲技術(shù)受到了人們的關(guān)注，其可將環(huán)境中的振動能量轉(zhuǎn)換為電能以為低功耗設(shè)備供電。電磁式振動能量俘獲結(jié)構(gòu)簡單、輸出功率較大，在實際應(yīng)用中更加受到關(guān)注。合理設(shè)計電磁式振動能量俘獲裝置，并將其能量轉(zhuǎn)換模塊和能量存儲模塊集成，可形成一套完整的供電系統(tǒng)，以為低功耗的電子設(shè)備進行供電，避免定期充電給人們帶來的不便。

環(huán)境中的結(jié)構(gòu)振動具有一定的隨機性和多變性，而人體運動中產(chǎn)生的振動又具有低頻率的特點，目前已存在的電磁振動能量俘獲裝置多具有固定的頻率和較窄的響應(yīng)頻帶，只能在較窄的頻率范圍內(nèi)響應(yīng)，不能根據(jù)具體的環(huán)境振動及人體運動特點調(diào)整其固有頻率以滿足現(xiàn)實需求。

為了解決以上存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種可實現(xiàn)單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)特點、具有不同共振頻帶、能夠適應(yīng)不同的環(huán)境振動頻率、提高俘能效率的磁旋擺碰撞式電磁振動能量俘獲裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種磁旋擺碰撞式電磁振動能量俘獲裝置，包括中心固定磁鐵、運動磁鐵、兩塊限位擋板和線圈；

所述中心固定磁鐵為圓環(huán)狀，所述運動磁鐵為圓柱狀或圓環(huán)狀，所述運動磁鐵與中心固定磁鐵之間為吸引力，所述運動磁鐵的運動軌道為環(huán)繞中心固定磁鐵的環(huán)形軌道，所述運動磁鐵可圍繞所述中心固定磁鐵在運動軌道上轉(zhuǎn)動；

兩塊所述限位擋板固定于運動軌道的對稱位置處用于限制運動磁鐵的運動行程，所述線圈分布于運動軌道下方并對應(yīng)運動磁鐵的運動軌跡設(shè)置，以便運動磁鐵在運動過程中在線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所述線圈外接電流引出端口。

基上所述，所述中心固定磁鐵、運動磁鐵的厚度相等。

基上所述，還包括基座，所述基座的底盤上對應(yīng)中心固定磁鐵設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，所述基座的底盤上對應(yīng)線圈設(shè)置有固定框，所述固定框和線圈形成限制運動磁鐵轉(zhuǎn)動的底部限位面。

基上所述，所述基座的上方安裝有頂蓋，所述頂蓋扣合在所述基座上，所述頂蓋的內(nèi)表面形成限制運動磁鐵轉(zhuǎn)動的頂部限位面。

基上所述，所述基座的底盤上對應(yīng)中心固定磁鐵設(shè)置環(huán)形凸臺，所述頂蓋上對應(yīng)環(huán)形凸臺的內(nèi)孔設(shè)置圓柱凸臺。

基上所述，所述基座的側(cè)壁上設(shè)置有孔，所述線圈的外接線通過孔穿出。

基上所述，所述限位擋板的位置可調(diào)。

基上所述，所述基座上對應(yīng)運動磁鐵的運動軌跡和固定框的空余位置設(shè)置補充限位面結(jié)構(gòu)，所述補充限位面結(jié)構(gòu)構(gòu)成運動軌道的底部限位面的一部分。

基上所述，當(dāng)所述運動磁鐵與所述限位擋板發(fā)生碰撞時，兩者之間為彈性力。