一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器，包括能量轉換裝置、導軌、質量塊、驅動磁鐵，所述質量塊裝配在導軌上，驅動磁鐵固定在質量塊上，能量轉換裝置設在質量塊固定驅動磁鐵的一側，其特征在于，所述能量轉換裝置固定在可調平臺上，所述可調平臺能夠調節能量轉換裝置與驅動磁鐵之間的距離。本發明通過旋動可調平臺的旋鈕調節能量轉換裝置與被動磁鐵間的距離，從而調節驅動磁鐵和被動磁鐵間作用力的大小，使被動磁鐵的振動幅度發生變化，從而達到調節發電功率的目的。
【專利說明】一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器
【技術領域】
[0001]本發明屬于電學領域，尤其是一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器。
【背景技術】
[0002]隨著電子產品的不斷可便攜化，微型化以及低功耗通訊標準的發展，無線傳感網絡和微機電系統成為了國內外的研究熱點。通常情況下，這些設備都是依靠傳統的電池或電力線來提供能量。電池通常為鎳氫電池、鋰聚合物電池等。傳統的電池存在不能連續供能的缺點，電池壽命有限，使用一段時間后需要更換或者充電，對于放置在氣候惡劣或者遙遠地區的無線傳感器而言，這是個嚴重的制約條件。而電力線造價昂貴，維護困難，在有些環境中根本無法使用電線。能量收集器可以把環境中存在的太陽能、熱能和振動能轉換成電能，替代電池成為一種連續的供能方式，正受到越來越廣泛的重視。本發明中所述的能量收集器是把環境中廣泛存在的振動能轉化為電能，應用范圍廣，操作方便，相比太陽能和熱能具有很大優勢。
[0003]國內外對振動式能量收集器的研究基于電磁式、壓電式、電容式這三種形式，雖然取得一些成績，但是普遍存在發電功率單一，工作頻率受限的缺點，綜上所述本發明提出一種新型電磁式振動能量收集器，不僅能產生電能，并且能夠實現在一定范圍內調節發電功率的作用。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器。
[0005]本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
[0006]一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器，包括能量轉換裝置、導軌、質量塊、驅動磁鐵，所述質量塊裝配在導軌上，驅動磁鐵固定在質量塊上，能量轉換裝置設在質量塊固定驅動磁鐵的一側，其特征在于，所述能量轉換裝置固定在可調平臺上，所述可調平臺能夠調節能量轉換裝置與驅動磁鐵之間的距離。
[0007]優選地，所述能量轉換裝置、驅動磁鐵、可調平臺均為多個，多個驅動磁鐵均固定在質量塊上，多個能量轉換裝置及可調平臺均分別設在與多個驅動磁鐵相對的位置。
[0008]優選地，所述能量轉換裝置、驅動磁鐵、可調平臺均為兩個，兩個驅動磁鐵分別固定在質量塊上相對的兩個側面上，兩個能量轉換裝置及可調平臺均分別設在質量塊設有驅動磁鐵的兩側。
[0009]優選地，所述質量塊上鑲嵌有滾珠，所述滾珠與導軌的滑槽點接觸。
[0010]優選地，滾珠的材質為鋼，導軌的材質為鋁。
[0011]優選地，所述能量轉換裝置由線圈、置于線圈內的被動磁鐵、位于被動磁鐵與驅動磁鐵之間且固定在被動磁鐵一端的鈹銅簧片構成。
[0012]優選地，所述驅動磁鐵、被動磁鐵均為釹鐵硼磁鐵。[0013]本發明中，所述驅動磁鐵、被動磁鐵可為同名磁極或異名磁極，當外界產生振動時，導軌上的質量塊感受振動，并沿著導軌的滑槽在振動方向上運動，當驅動磁鐵和被動磁鐵距離最近時，兩者之間的作用力最大，使得被動磁鐵產生移動，當質量塊遠離該最接近的位置時，驅動磁鐵和被動磁鐵之間的作用力消失，被動磁鐵回復原位，在這一過程中，能量轉換裝置發生電磁感應，把振動能轉換為電能。由于導軌的長度有限，質量塊在導軌上往復運動，能量轉換裝置周期性產生電能。
[0014]通過旋動可調平臺的旋鈕調節能量轉換裝置(即驅動磁鐵)與被動磁鐵間的距離，從而調節驅動磁鐵和被動磁鐵間作用力的大小，使被動磁鐵的振動幅度發生變化，從而達到調節發電功率的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明所述發電功率可調的電磁式振動能量收集器在初始狀態的結構圖。
[0016]圖2為所述電磁式振動能量收集器的質量塊與能量轉換裝置距離最近時的狀態圖。
[0017]圖3為所述電磁式振動能量收集器的質量塊運動到滑軌頂端的狀態圖。
[0018]圖4為所述能量轉換裝置的結構示意圖。
[0019]圖5為LX40-L手動可調平臺的結構示意圖。
[0020]圖6為所述質量塊與導軌配合位置的剖面圖。
[0021]附圖標記說明如下:
[0022]1-可調平臺；2_質量塊；3_驅動磁鐵；4_能量轉換裝置；5_導軌；6_被動磁鐵；7-被銅簧片；8_線圈；9_滾珠。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。
[0024]圖1所示為本發明所述發電功率可調的電磁式振動能量收集器的一種實施例。所述發電功率可調的電磁式振動能量收集器，包括兩個能量轉換裝置4、導軌5、質量塊2、兩個驅動磁鐵3，所述質量塊2裝配在導軌5上，兩個驅動磁鐵3分別固定在質量塊2相對的兩個側面上，兩個能量轉換裝置4對稱的設置在質量塊2的兩側、分別與兩個驅動磁鐵3相對。所述能量轉換裝置4固定在可調平臺I上，所述可調平臺I能夠調節能量轉換裝置4與驅動磁鐵3之間的距離。根據彈簧-質量振動模型的工作原理:振幅越大，產生的電能越大。當能量轉換裝置4與驅動磁鐵3之間的距離小時，被動磁鐵6與驅動磁鐵3的作用力大，被動磁鐵6的振幅大，此時產生的電能大。當調整能量轉換裝置4與驅動磁鐵3之間的距離時，被動磁鐵6與驅動磁鐵3的作用力隨距離變化而變化，從而產生的電能能力發生變化，達到調整所述電磁式振動能量收集器的發電功率的目的。
[0025]如圖4所示，本實施例中所述的能量轉換裝置4由線圈8、置于線圈8內的被動磁鐵6、位于被動磁鐵6與驅動磁鐵3之間且固定在被動磁鐵6 —端的鈹銅簧片7構成。所述驅動磁鐵3、被動磁鐵6可以為同名磁極或異名磁極。鈹銅簧片7的彈性系數高達130GPa，以鈹銅簧片7代替普通的彈簧，可以縮小能量轉換裝置4的體積，并且轉換效率高。所述質量塊2與導軌5的配合采用點接觸，如圖6所示，具體的，在質量塊2上鑲嵌有滾珠9，滾珠9與導軌5的滑槽點接觸，變滑動摩擦為滾動摩擦。滾珠9的材質為鋼，導軌5的材質為鋁，兩者的滾動摩擦系數μ =0.005，降低了在運動過程中所受的摩擦力，縮短了發電周期。
[0026]具體地，質量塊2選用20X20X14mm3的銅塊，質量塊2上驅動磁鐵3選用6 X 6 X 1Omm3的銣鐵硼磁鐵，導軌5滑槽選用長度為71mm的招，線圈8由直徑為0.05mm的漆包線繞成，匝數為1500匝；鈹銅簧片7長寬高為40 X 40 X Imm3 ;被動磁鐵6選用6 X 6 X 5mm3的銣鐵硼磁鐵。
[0027]可調平臺I的選擇是根據設計的零部件的大小來確定的，根據上述零部件的尺寸，選用型號為LX40-L手動可調平臺，如圖5所示。LX40-L手動可調平臺的參數如表1所示，LX40-L手動可調平臺可以在正負兩個方向上移動，用螺旋測微頭定位，調節精度高，調節范圍大。
[0028]表1LX40-L手動可調平臺參數表
[0029]
【權利要求】
1.一種發電功率可調的電磁式振動能量收集器，包括能量轉換裝置(4)、導軌(5)、質量塊(2)、驅動磁鐵(3)，所述質量塊(2)裝配在導軌(5)上，驅動磁鐵(3)固定在質量塊(2)上，能量轉換裝置(4)設在質量塊(2)固定驅動磁鐵(3)的一側，其特征在于，所述能量轉換裝置(4)固定在可調平臺(I)上，所述可調平臺(I)能夠調節能量轉換裝置(4)與驅動磁鐵(3)之間的距離。
2.根據權利要求1所述的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述能量轉換裝置(4)、驅動磁鐵(3)、可調平臺(I)均為多個，多個驅動磁鐵(3)均固定在質量塊(2)上，多個能量轉換裝置(4)及可調平臺(I)均分別設在與多個驅動磁鐵(3)相對的位置。
3.根據權利要求1所述的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述能量轉換裝置(4)、驅動磁鐵(3)、可調平臺(I)均為兩個，兩個驅動磁鐵(3)分別固定在質量塊(2)上相對的兩個側面上，兩個能量轉換裝置(4)及可調平臺(I)均分別設在質量塊(2)設有驅動磁鐵(3)的兩側。
4.根據權利要求1所述的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述質量塊(2)上鑲嵌有滾珠(9)，所述滾珠(9)與導軌(5)的滑槽點接觸。
5.根據權利要求4所述的電磁式振動能量收集器，其特征在于，滾珠(9)的材質為鋼，導軌(5)的材質為鋁。
6.根據權利要求1所述的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述能量轉換裝置(4)由線圈(8)、置于線圈(8)內的被動磁鐵(6)、位于被動磁鐵(6)與驅動磁鐵(3)之間且固定在被動磁鐵(6) —端的鈹銅簧片(7)構成。
7.根據權利要求6所述的電磁式振動能量收集器，其特征在于，所述驅動磁鐵(3)、被動磁鐵(6 )均為釹鐵硼磁鐵。
【文檔編號】H02K35/02GK103795219SQ201410016971
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】王權, 邵盈, 李允 , 劉帥, 劉小穎, 何佳澤, 向新峰 申請人:江蘇大學