[發明專利]一種全方位多層電磁式能量收集裝置

在審

• 申請號: 202310278043.5
• 申請日: 2023-03-21
• 公開（公告）號: CN116488422A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 曲志剛;王曉鵬;安陽;黃明昆;張珂;劉英男;付云坤;陳傳賢;陳若嚴;張全鵬
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 栗改

本發明提出了一種全方位多層電磁式能量收集裝置，包括基底和至少兩個能量收集器組，能量收集器組與基底固定連接，能量收集器組包括至少兩個由上到下依次設置的能量收集器，能量收集器通過至少兩個懸梁臂固定連接，相鄰兩個能量收集器間設置有縫隙，最底層的能量收集器底部與基底固定連接，基底內部設置有至少兩個整流傳輸模塊，能量收集器與整流傳輸模塊對應連接。本發明利用受到較小的力即可發生位移與滾動，靈敏度較高，降低能量收集過程中機械能的損失。本發明設置多個能量收集器組，當能量收集裝置受到外力發生位移、滾動時，多個能量收集組可同時作用，將收集到的機械能轉化為電能，有效提升了能量收集的效率。

技術領域

本發明涉及電磁能量收集的技術領域，尤其涉及一種全方位多層電磁式能量收集裝置。

背景技術

近年來，電子設備正向著微型化、無線化、便攜化迅速發展。目前，大多數電子設備或者器件通常由傳統的化學電池供電，存在壽命有限，需要定期更換，環境污染大等缺點。針對這一需求，能量收集技術為解決這類問題提供了可行有效的方案。電磁感應作為主要的環境能量收集技術之一，具有內阻小，輸出電流大，穩定性好，不需要額外的驅動電源與功能材料的優點。現有的電磁式俘能結構主要有直線運動型，旋轉運動型。但二者僅能對自身運動的一維方向與二維平面方向的機械能進行捕捉收集，無法拓展到更多方向，導致收集環境能量不充分。

例如申請號為CN111130297A的發明專利，公開了一種流體能量收集裝置，包括外殼，外殼內連接彈性膜片，彈性膜片為流體經過的管道，在彈性膜片外壁上安裝永磁體，永磁體對應安裝有線圈，永磁體固定在彈性膜片的外壁上可形成供線圈切割的磁感線，線圈固定在外殼的內壁上，線圈通過導線連接外部整流電路，整流電路連接儲能電路。該結構具有結構簡單，維修方便，使用壽命長等特點，但該結構無法從多方向收集能量，能量轉化效率較低。

發明內容

針對現有的電磁式能量收集裝置無法從多個方向收集環境中的機械能以及空間利用率低下的技術問題，本發明提出一種全方位多層電磁式能量收集裝置，實現外界多方向機械能向電能轉換，進而提升輸出能量密度。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種全方位多層電磁式能量收集裝置，包括基底和至少兩個能量收集器組，能量收集器組與基底固定連接，能量收集器組包括至少兩個間隔設置的能量收集器，能量收集器通過至少兩個懸梁臂固定連接，相鄰兩個能量收集器間設置有縫隙，最底層的能量收集器底部與基底固定連接，基底內部設置有至少兩個整流傳輸模塊，能量收集器與整流傳輸模塊對應連接。

所述基底為多面體基底，多面體基底的每一面均設置有能量收集器組。

所述能量收集器包括殼體、永磁體和線圈，永磁體和線圈設置在殼體內部，線圈固定設置在殼體底部，殼體頂部固定設置有端蓋。

所述殼體由兩個從上到下依次設置的上層圓柱體與下層圓柱體組成，上層圓柱體與下層圓柱體均為空心圓柱體，上層圓柱體與下層圓柱體的圓心設置在同一直線上，線圈固定設置在下層圓柱體內，永磁體活動設置在上層圓柱體內。

所述線圈頂面與上層圓柱體底面設置在同一水平面上。

所述上層圓柱體的高度大于永磁體高度。

所述線圈通過至少兩根引線與整流傳輸模塊相連接，引線設置在懸梁臂的凹槽內。

使用方法為：當受到外力作用時，能量收集器組和基底發生位移、翻滾，能量收集器將機械能轉換為電能，實現能量收集。

所述能量收集器將機械能轉化為感應電流的方法為：當基底滾動時，永磁體由于力的作用與線圈發生相對運動產生感應電流，從而將機械能轉換為電能。