[发明专利]一种基于磁球振动的新型电磁俘能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，可有效收集周围环境的随机振动机械能进行发电，属于节能技术及再生环保新能源领域。

背景技术

目前，大多数的低功率器件(如无线传感器和发射器，医疗植入传感器，便携式电子设备)都依赖电化学电池供电。但是，电化学电池具有寿命短、成本高及处理废旧电池带来的环境污染等问题，所以研究人员正积极寻找一种新的能源以代替电化学电池为低功率器件供电。另外，微电子技术的不断发展大大降低了低功率器件的能耗，因而，从周围环境中收集能量以驱动低功率器件变得更加可行。从周围环境中可收集的能量主要包括太阳能、热能和机械能，其中，机械能，尤其是振动能在周围环境中分布广泛。在机械能向电能转换的多种途径中，电磁俘能器具有结构简单、阻抗小、输出电流大等优点而备受关注。

发明内容

本发明的目的是解决目前电磁俘能装置设计结构大、发电效率低、低频适应性差、环境适应性差的问题，为此提供一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，使电磁发电装置能够更适应环境中随机、宽带、低频、小振幅振动，提高能量回收效率。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，包括弹性基座(1)、阻隔弹簧板(2)、固定磁铁(3)、线圈(4)、球形磁铁(5)、外部框架(6)和上基板(7)，所述的线圈(4)固定在弹性基座(1)上；所述阻隔弹簧板固(2)定在外部框架(6)内侧、线圈(4)和固定磁铁(3)之间；所述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极；所述固定磁铁(3)正对于线圈(4)，并与球形磁铁(5)相互吸引，保证球形磁铁(5)运动时不会发生自转；所述上基板(7)上部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。

进一步讲，上述弹性基座(1)材料为弹性材料，材料为黄铜或不锈钢。

上述阻隔弹簧板(2)为回形结构，保证球形磁铁(5)可以在不同角度弹起时都可以相似角度落回线圈(4)中；镂空设计保证固定磁铁(3)可以对球形磁铁(5)施加向上的吸引力，且可增加阻隔弹簧板(2)的弹性系数，增大对球形磁铁(5)的向下作用力，从而增大球形磁铁(5)的向下运动加速度。阻隔弹簧板(2)的材料采用弹性材料，例如弹性不锈钢材料。

上述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极，球形磁铁(5)上方磁性与固定磁铁(3)下端磁性相反，保证吸引力，同时保证球形磁铁(5)不发生自转现象。

上述球形磁铁(5)直径较小于阻隔弹簧板(2)回形结构中间“口”字形结构的内径。

上述线圈(4)内径大小略小于阻隔弹簧板(2)，外部框架(6)内径与阻隔弹簧板(2)大小一致，从而保证球形磁铁(5)运动时最终都会落回线圈(4)内。

上述上基板(7)中部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。

相较于现有技术，本发明的有益效果体现在：

1.采用弹性基座(1)一方面可以作为将弹性基座(1)作为弹簧，对基础低幅值激励进行一级放大后，激发电磁振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动，从而带动球形磁铁(5)快速运动，提高能量采集器的输出性能；另一方面，弹性基座(1)的使用减少了弹簧或者悬臂梁的使用，降低了俘能器的尺寸，从而达到微型化的目的。

2.采用回形阻隔弹簧板(2)一方面限制球形磁铁(5)的运动，保证球形磁铁(5)只在固定高度上运动；另一方面，当球形磁铁(5)向上运动，阻隔弹簧板(2)提供向下的加速度，增大球形磁铁(5)回到线圈(4)的速度，从而提高输出效率。阻隔弹簧板(2)的回形设计一方面增加阻隔弹簧板(2)的弹性，增加对球形磁铁(5)作用力；另一方面，球形磁铁(5)对阻隔弹簧板(2)的碰撞使阻隔弹簧板(2)产生不同的方向的形变，从而使球形磁铁(5)可以从不同方向以不同角度落回感应线圈(4)里，从而拓宽俘能器的工作频带。另外，阻隔弹簧板(2)阻隔固定磁铁(3)和球形磁铁(5)，保证当球形磁铁(5)向上运动时，球形磁铁(5)不会因为吸引力和固定磁铁(3)吸在一块，从而保证球形磁铁(5)可以在一定空间内自由运动。

3.球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极，保证与固定磁体(3)吸引后球形磁铁(5)的运动是水平滑动，不会发生自转。