低頻振動電磁能量收集器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于能量收集技術領域，更具體涉及一種低頻振動電磁能量收集器。
【背景技術】
[0002]振動是自然界一種基本物理現象。利用振動能轉化為電能的方式用于能量收集有多種，例如壓電式、電容式及電磁式等。其中電容式能量收集需要單獨設置預充電源，壓電式能量收集制工復雜。
[0003]對于電磁式收集方式，隨著器件結構微型化致使器件固有頻率極大增加，因此導致低頻振動的能量收集，特別是低于60Hz的振動頻率，存在能量收集產業化實現瓶頸。
[0004]因此急需一種技術方案能夠有效的實現低頻振動電磁式能量收集，同時制工和結構簡單。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是如何有效的實現低頻振動電磁式能量收集，同時制工和結構簡單。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種低頻振動電磁能量收集器，所述低頻振動電磁能量收集器包括能量收集器殼體、懸臂梁長板、懸臂梁短板、碰撞質量塊、磁場產生件以及多匝線圈；
[0007]所述懸臂梁長板的一端固定于所述能量收集器殼體的一側面的內表面，所述懸臂梁長板的另一端的固定有所述多匝線圈;所述懸臂梁短板的一端固定于固定所述懸臂梁長板的側面的內表面，所述懸臂梁短板位于所述懸臂梁長板的正上方，并且所述懸臂梁短板與所述懸臂梁長板平行，所述懸臂梁短板的另一端的下板面固定有所述碰撞質量塊，所述碰撞質量塊距離所述懸臂梁長板預定距離;所述磁場產生件固定與所述能量收集器殼體的內表面，并且所述多匝線圈運動時切割所述磁場產生件的磁感線；
[0008]振動環境提供振動激勵給所述能量收集器殼體，所述懸臂梁短板隨所述振動激勵同時發生振動，所述碰撞質量塊對所述懸臂梁長板的預定位置發生碰撞，使所述懸臂梁長板產生接近其本身固有頻率的振動，所述多匝線圈以與所述懸臂梁長板相同的頻率振動，切割磁感線，產生的電信號。
[0009]優選地，所述低頻振動電磁能量收集器還包括導線，所述導線與所述多匝線圈連接，用于將所述多匝線圈產生的電信號導出。
[0010]優選地，所述低頻振動電磁能量收集器還包括負載電阻，所述負載電阻通過所述導線與所述多匝線圈并聯。
[0011]優選地，所述懸臂梁長板固定于其所在側面的幾何中心位置處。
[0012]優選地，所述懸臂梁長板的長度大于所述述懸臂梁短板的長度。
[0013]優選地，所述懸臂梁長板的固有頻率大于所述懸臂梁短板的固有頻率，所述懸臂梁短板的固有頻率接近所述振動激勵的頻率。
[0014]優選地，所述懸臂梁長板的固有頻率為中高頻，所述振動激勵的頻率為低頻。
[0015]優選地，所述磁場產生件包括兩塊永久磁鐵塊，所述兩塊永久磁鐵塊分別固定于所述能量收集器殼體的頂面的內表面和底面的內表面，并且所述兩塊永久磁鐵塊分別位于所述多匝線圈的正上方和正下方。
[0016]優選地，所述磁場產生件由一塊以上的永久磁鐵塊疊加形成，所述磁場產生件固定于與固定所述懸臂梁長板的側面相對的側面的內表面上，并且所述磁場產生件與所述懸臂梁長板固定的位置相對應。
[0017]優選地，所述多匝線圈為圓形或矩形。
[0018]本實用新型提供了一種低頻振動電磁能量收集器，本實用新型的電磁能量收集器實現了低頻振動模態向中高頻振動模態轉化接近其中懸臂梁長板的固有振動頻率，同時結合運動的多匝線圈切割磁感線產生電信號，實現低頻振動電磁式能量收集，并且通過碰撞的方式來極大提高了電磁式懸臂梁結構的低頻能量收集帶寬。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型的一個較佳實施例的低頻振動電磁能量收集器的結構示意圖；[0021 ]圖2為本實用新型的一個較佳實施例的低頻振動電磁能量收集器的立體圖；
[0022]圖3為本實用新型的另一個較佳實施例的低頻振動電磁能量收集器的結構示意圖；
[0023]圖4為本實用新型的另一個較佳實施例的低頻振動電磁能量收集器的立體圖；
[0024]圖5A、5B為本實用新型的低頻振動電磁能量收集器的多匝線圈的截面示意圖
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的范圍。
[0026]—種低頻振動電磁能量收集器，如圖1、2所示，所述低頻振動電磁能量收集器包括能量收集器殼體1、懸臂梁長板2、懸臂梁短板10、碰撞質量塊9、磁場產生件7和3以及多匝線圈8。所述懸臂梁長板2的一端固定于所述能量收集器殼體I的一側面的內表面，所述懸臂梁長板2的另一端的固定有所述多匝線圈，優選地，多匝線圈固定于懸臂梁長板2的另一端的上板面;所述懸臂梁短板10的一端固定于固定所述懸臂梁長板2的側面的內表面，所述懸臂梁短板10位于所述懸臂梁長板2的正上方，即臂梁短板10固定于固定所述懸臂梁長板2的側面的中心區域偏上的位置，并且所述懸臂梁短板10與所述懸臂梁長板2平行，所述懸臂梁短板10的另一端的下板面固定有所述碰撞質量塊9，所述碰撞質量塊9距離所述懸臂梁長板2預定距離，優選地，所述預定距離根據實際需要可進行調節;所述磁場產生件7和3固定與所述能量收集器殼體I的內表面，并且所述多匝線圈8運動時切割所述磁場產生件的磁感線，即多匝線圈8運動時，永久磁鐵塊3、7產生的電磁場需要切割于多匝線圈8的幾何結構面。優選地，上述預定距離為微小距離。
[0027]振動環境提供振動激勵給所述能量收集器殼體I，所述懸臂梁短板10隨所述振動激勵發生振動，此時所述懸臂梁長板2可能隨殼體I的振動同時發生振動，也可能由于殼體I振動頻率過低不能使懸臂梁長板2隨著發生震動。所述碰撞質量塊9隨著懸臂梁短板10的振動而振動，從而對所述懸臂梁長板2的預定位置發生碰撞，使所述懸臂梁長板2產生接近其本身固有頻率的振動，固定于懸臂梁長板2另一端的所述多匝線圈8以與所述懸臂梁長板2相同的頻率振動，切割磁場產生件7、3產生的磁感線，產生的電信號，實現對低頻振動能量的收集。產生的電信號可以存儲，當然也可以直接接到用電裝置上使用。其中，上述預定位置可以根據實際情況，通過調整懸臂梁長板2和懸臂梁短板10的長度進行調整。
[0028]上述電磁能量收集器實現了低頻振動模態向中高頻振動模態轉化接近其中懸臂梁長板的固有振動頻率，同時結合運動的多匝線圈切割磁感線產生電信號，實現低頻振動電磁式能量收集，并且通過碰撞的方式來極大提高了電磁式懸臂梁結構的低頻能量收集帶寬。
[0029]進一步地，所述低頻振動電磁能量收集器還包括導線4、6，所述導線4、6與所述多匝線圈8連接，用于將所述多匝線圈8產生的電信號導出。所述低頻振動電磁能量收集器還包括負載電阻5，所述負載電阻5通過所述導線4、6與所述多匝線圈8并聯，如圖1所示。當沒有洛倫茲力耦合振動模態時，負載電阻5的阻值接近于多匝線圈8的電阻值時，收集的平均能量最大。
[0030]進一步地，所述懸臂梁長板2位于但不限于其所在側面的幾何中心位置處。只要懸臂梁長板2固定的位置可以很好地在懸臂梁短板10的作用下發發生振動即可。優選地，所述懸臂梁長板2的長度大于所述述懸臂梁短板10的長度。
[0031 ]進一步地，懸臂梁長板2的長、寬與厚尺寸依據實際需求來制定，當其尺寸越小，懸臂梁長板2的固有頻率也就越高。懸臂梁長板2的存在目的是為多匝線圈8提供運動。懸臂梁短板10的長、寬與厚尺寸需依據外界環境頻率及碰撞點來確定，懸臂梁短板10的目的是為碰撞質量塊9提供低頻振蕩。懸臂梁長板2與懸臂梁短板10的空間需保持空間平行。
[0032]進一步地，所述懸臂梁長板2的固有頻率大于所述懸臂梁短板10的固有頻率，所述懸臂梁短板10的固有頻率接近所述振動激勵的頻率。其中所述懸臂梁長板的固有頻率為中高頻，所述振動激勵的頻率為低頻。這種設計可以使懸臂梁短板10在振動激勵的作用下非常容易的開始振動，并且在懸臂梁短板10帶動述碰撞質量塊對懸臂梁長板2碰撞的情況下，使懸臂梁長板2容易發生與其固有頻率近似的振動。上述中高頻為頻率為10Hz以上的頻率，低頻為頻率為50-60HZ之間的頻率。
[0033]進一步地，如圖1所示，所述磁場產生件包括兩塊永久磁鐵塊7、3，所述兩塊永久磁鐵塊分別固定于所述能量收集器殼體的頂面的內表面和底面的內表面，并且所述兩塊永久磁