[发明专利]一种基于环形海尔贝克阵列的多方向振动能量采集器

说明书

技术领域

本发明属于新型环保能量采集技术领域，具体涉及一种基于环形海尔贝克阵列的多方向宽频振动能量采集器。

背景技术

物联网时代的来临，使得无线传感技术被广泛的应用到我们的日常生活中，尤其是环境监控、数据传输等领域中。与此同时，具有使用寿命短、不易更换、环境危害等缺点的传统电池，已经难以满足无线传感网络中的传感节点的供电要求，这在一定程度上也阻碍了无线传感网络的发展。因此，自供电技术应运而生。环境中的振动能广泛存在，与太阳能、风能、热能等可再生能源相比较，振动能能量密度高、受外界影响因素小。因此，振动能量采集器为无线传感网络供电提供了一个重要且可行的选择。

目前，大部分振动能量采集器都以悬臂梁或者弹簧作为振动部件，但是这种振动类型的缺点是只能响应一个方向的振动，当环境中的振动源的振动方向发生变化的时候，位于其他方向的振动能量就不能被振动能量采集器采集，在一定程度上减小了采集器的采集效率。同时，振动能量采集器的中磁铁可能会对外部电子元件产生电磁干扰，因此需要使电子元件和振动能量采集器之间保持一定的安全距离，这也增大了振动能量采集器的总体体积。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种基于环形海尔贝克阵列的多方向振动能量采集器。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种基于环形海尔贝克阵列的多方向振动能量采集器，包括支撑底座机构、振动梁机构、换能器和磁路机构，所述振动梁机构和磁路机构与支撑底座机构连接，所述换能器设置于振动梁机构的末端，所述磁路机构为环形海尔贝克阵列机构，所述换能器设置于磁路机构的磁场空间内；当能量采集器在感受到外部环境中的振动时，换能器在磁场空间内作往复运动，从而产生电输出。

优选的，所述振动梁可在同一平面内能够沿着任意方向振动。

优选的，所述支撑底座机构包括底座，所述底座上设置有滑轨，所述移动固定端与底座滑动连接。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点:

1、本发明中环形海尔贝克阵列的外部的磁场强度基本为零，阵列不会对振动能量采集器的周围环境中的电子元件产生电磁干扰，这在总体上减小了能量采集器的体积。

2、本发明中振动能量采集器的振动梁为多方向振动，相对于单一方向的振动，能量采集效果高，适应环境能力强。

3、本发明中能量采集器的谐振频率可调，可调节振动梁的长度使得振动频率与外界振动的频率相接近，使其谐振达到最佳的输出效果。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明所涉及的环形海尔贝克阵列多方向低频振动能量采集器三维模型图；

图2为环形海尔贝克阵列结构示意图；

图3为环形海尔贝克阵列刨面结构示意图；

图4为振动梁机构模型图；

图5为换能器的一种结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于环形海尔贝克阵列的多方向振动能量采集器，包括支撑底座机构、振动梁机构、换能器和磁路机构，所述振动梁机构和磁路机构与支撑底座机构连接，所述换能器设置于振动梁机构的末端，所述磁路机构为环形海尔贝克阵列机构，所述换能器3设置于磁路机构的磁场空间内；当能量采集器受到外部环境中的振动从而产生受迫振动，振动梁机构产生弹性振动，换能器在环形海尔贝克阵列内部与其发生相对位移，从而产生了使得换能器的外部磁场产生变化，换能器在磁场空间内作往复运动，从而产生电输出；在没有感受到外部环境中的振动时，所述换能器位于磁场空间的中心位置。

所述的环形海尔贝克阵列是一种特殊的磁体结构，通过若干块永磁铁的特殊排列成环形，每块永磁铁所产生磁场互相叠加或抵消，从而使得环形阵列内部的磁场增强，而阵列外部的磁场则基本为零。因为海尔贝克环形阵列的外部磁场基本为零，则阵列不会对外界电子元件产生干扰，从而从总体上减小了振动能量采集器的体积。