[发明专利]截断式电磁振动发电装置

说明书

一种截断式电磁振动发电装置，包括永磁体、磁轭、感应线圈、磁流管、磁流体和振动粒，所述永磁体为硬磁材料制成，设左边为N极，右边为S极，所述永磁体两极处各连接一个完全相同的磁轭，分别成为左磁轭和右磁轭，各磁轭均为良好导磁的软磁材料制成，各磁轭上有浅盲孔用于安放永磁体缠绕感应线圈，以及设有缠绕感应线圈的轴，并各设有个安装磁流管的安装短轴；所述磁流管为非磁材料制成，所述磁流管两端各有安装孔，安装于两磁轭的安装轴上，所述磁流管中部为空腔，磁流管空腔内有可导磁的磁流体，磁流管空腔内还有若干振动粒，振动粒均为非磁材料。本发明既具备闭合磁路又无需顾虑定位力，同时结构简单易于加工。

技术领域

本发明涉及发电装置，尤其是一种电磁式振动发电装置。

背景技术

自然环境中低频振动无处不在，如人和动物走动时产生上下振动、汽车颠簸、树枝随风摇摆、海浪波动等，如果把上述振动产生的能量收集起来，替代电池为一些低功耗设备如微型传感器网络节点或物联网节点供电，既减少电池造成的环境污染又突破了电池寿命对上述节点造成的使用寿命限制。

一般认为，对低频振动进行能量收集时，电磁式振动能量收集技术较压电式及静电式更为适合。然而，目前电磁式振动能量收集技术仍有以下问题待改进：

1.现有大量文献讨论的电磁式振动发电装置中，未实现闭合磁路(早期研究可见“Beeby S P,Torah R N,Tudor M J,et al.A micro electromagnetic generator forvibration energy harvesting[J].Journal of Micromechanics andmicroengineering,2007,17(7):1257.即：Beeby S P,Torah R N,Tudor M J等.一种用于振动能量收集的微电磁式发电装置.微机械与微工程期刊,2007,17(7):1257.”，近期研究可见“Aldawood G,Nguyen H T,Bardaweel H.High power density spring-assistednonlinear electromagnetic vibration energy harvester for low base-accelerations[J].Applied Energy,2019,253:113546.即：Aldawood G,Nguyen H T,Bardaweel H.用于低基础加速度的高功率密度弹簧辅助非线性电磁振动能量收集装置.应用能源,2019,253:113546.”，综述性文章可见“Carneiro P,dos Santos M P S,RodriguesA,et al.Electromagnetic energy harvesting using magnetic levitationarchitectures:A review[J].Applied Energy,2020,260:114191.即：Carneiro P,dosSantos M P S,Rodrigues A等.综述：具有磁悬浮结构的电磁能量收集.应用能源,2020,260:114191.”)，即磁力线在空气等磁阻很大的介质穿越较长距离，必然降低磁感应强度，对提高发电功率极为不利，反之，如果实现闭合磁路则将大幅提高能量收集功率。

2.针对上述问题，有人研究了具有闭合磁路的电磁式振动发电装置。例如申请号为201510247482.5的发明专利“一种振动能量收集装置”，以及申请号为201510246013.1的发明专利“滚动振子直线振动能量收集装置”。这些设计的问题在于：闭合磁路会产生很大定位力，于是采用对称磁轭结构以平衡振子的定位力，结构过于复杂，特别是对磁轭上齿的加工精度要求很高，闭合磁路中振子与磁轭间的磁力很大，齿尺寸误差的结果是定位力无法完全平衡，造成低质量的振子运动不灵活甚至无法运动，严重影响能量收集效率。

针对以上存在的问题，研究一种结构简单，对加工精度要求很低，无定位力干扰，同时具备闭合磁路的磁振动发电装置，能为RFID标签等物联网节点、传感器节点、以及其他低功耗信息设备提供可靠环保的能源。

发明内容