[发明专利]一种基于抗磁悬浮的气流能量采集器

说明书

本发明提出了一种基于抗磁悬浮的气流能量采集器，包括外壳和盖板，外壳的上部设有盖板，外壳内设有抗磁悬浮系统和感应线圈，抗磁悬浮系统自上而下包括有提升永磁体、上热解石墨板、磁性转子和下热解石墨板，提升永磁体设置在盖板的下方，磁铁转子自由悬浮于上热解石墨板和下热解石墨板之间，提升永磁体与磁铁转子的磁化方向相同；上热解石墨板和下热解石墨板上固定有感应线圈；外壳的侧壁上设有相对的进气孔和排气孔，磁铁转子位于进气孔和排气孔之间。本发明利用抗磁悬浮技术将磁铁转子悬浮于热解石墨板之间，气体通过进气孔推动磁铁转子发生旋转，当磁铁转子旋转时引起感应线圈中磁通量变化产生交流电，从而将气流流动能转换为电能。

技术领域

本发明涉及能量采集的技术领域，尤其涉及一种基于抗磁悬浮的气流能量采集器，可以将移动器械带来的气流流动能转化成电能，实现能量的采集。

背景技术

随着MEMS技术和无线传感网络的快速发展，无线传感网络被用于多重应用领域，比如环境监测、医疗远程诊断、军事应用和结构监测等领域。目前，这些无线传感网络中依然采用化学电池来为其供能，但是电池的能源有限，且寿命短、有污染，不是一种理想的供能方式。目前，环境中存在各种可以开发利用的能源，像太阳能、RF能、机械振动能、热能以及空气流动能。风力发电机是一种用来集空气流动能转换为电能的设备，但是这种发电机需要设置在特定场合，难以对微小气流的流动做响应，低速流动的气流也蕴含着巨大的能源，将该部分能源转换为可利用的电能为无线传感节点供能，对于实现器件的的自供能来说是一个有效途径。在现实生活中人体运动、车辆运动都会带来气流的流动，尤其是车辆行驶带来的气流流动是比较客观的，采用合适的装置将移动器械来的气流流动能量转换成电能，有较好的实用价值。

发明内容

针对现有技术不能实现低速气流流动转换的技术问题，本发明提出一种基于抗磁悬浮的气流能量采集器，可以将微小气流的流动能转化成电能，实现气流能量的采集，能为微电子器件提供能源。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种基于抗磁悬浮的气流能量采集器，包括外壳和盖板，外壳的上部设有盖板，所述外壳内设有抗磁悬浮系统和感应线圈，所述抗磁悬浮系统自上而下包括有提升永磁体、上热解石墨板、磁铁转子和下热解石墨板，所述提升永磁体设置在盖板的下方，磁铁转子自由悬浮于上热解石墨板和下热解石墨板之间，提升永磁体与磁铁转子的磁化方向相同；所述上热解石墨板和下热解石墨板上固定有感应线圈；所述外壳的侧壁上设有相对的进气孔和排气孔，磁铁转子位于进气孔和排气孔之间。提升永磁体和磁铁转子之间存在磁吸引力，由于热解石墨板具有抗磁性，当磁铁转子靠近热解石墨板的时候，磁铁转子将受到一定的排斥力——抗磁力，在磁吸引力、抗磁力和重力的共同作用下，磁铁转子将自由悬浮于上热解石墨板和下热解石墨板之间，不与任何物体接触，磁铁转子与热解石墨板之间的间隙构成了两个气体轴承，因此，磁铁转子在转动过程中仅仅受到微弱的空气摩擦力。当气体从进气孔进入外壳的内部时，由于磁铁转子只受到微弱的空气摩擦力，微小的气流便能够推动磁铁转子旋转，磁铁转子旋转时就会引起感应线圈内磁通量发生周期性变化，感应线圈两端就会有感应电压，利用合适的能量管理电路可以将感应线圈的电能传输到微电子器件中加以利用。

所述磁铁转子具有多个均匀分布的叶片，叶片的形状是矩形、扇形、半圆形或者异形；磁铁转子采用钕铁硼磁体或者PVDF聚合物磁性材料制成。由于钕铁硼材料比较脆，难以采用传统的加工方法加工，但是钕铁硼磁铁能够导电，可以采用线切割的方式加工需要的叶片形状。

所述磁铁转子的中心开横截面呈梯形的孔，孔直径较大一端在下、直径较小一端在上。因此，磁铁转子的重心将被降低，有利于磁铁转子转动时的稳定。

所述磁铁转子具有六个均匀分布的异形叶片，每个叶片均沿顺时针方向倾斜，叶片的最大外径为18mm，叶片底端直径为10mm，厚度为1.5mm，叶片一条直边与直径为5.6mm的圆相切，两条直边的夹角为30°，磁铁转子的中心设有一个横截面为梯形的孔，孔的顶径为5mm，孔的底径为2mm，磁铁转子采用的材料为钕铁硼永磁体。这样结构的磁铁转子将有利于气体驱动转子的旋转