[发明专利]一种磁旋摆碰撞式电磁振动能量俘获装置

说明书

本发明提供了一种磁旋摆碰撞式电磁振动能量俘获装置，包括中心固定磁铁、运动磁铁、两块限位挡板和若干线圈；中心固定磁铁为圆环状，运动磁铁为圆柱状或圆环状，运动磁铁与中心固定磁铁之间为吸引力，运动磁铁的运动轨道为环绕中心固定磁铁的环形轨道；两块限位挡板固定于运动轨道的对称位置处，限位挡板用于限制运动磁铁的运动行程，线圈分布于运动轨道下方并对应运动磁铁的运动轨迹设置，可在运动磁铁的运动过程中产生感应电流，线圈外接电流引出端口。装置可水平放置，可竖直放置，在不同情况下可实现单稳态和双稳态特点，使系统具有不同的共振频带，以适应不同的环境振动频率、提高能量俘获效率。

技术领域

本发明涉及电磁式振动能量收集技术领域，具体的说，涉及了一种磁旋摆碰撞式电磁振动能量俘获装置。

背景技术

近年来，大量的便携式和嵌入式电子设备被应用到人们的日常生活中，如手环、步态监测器、心脏起搏器、药泵等，这些设备能监测或维持人们的日常健康状态。然而，目前该类便携式和嵌入式电子设备仍采用化学电池或锂电池进行供电，需要定期更换或充电以维持正常工作。随着技术的日益成熟，从设备工作的周围环境中获取能量的振动能量俘获技术受到了人们的关注，其可将环境中的振动能量转换为电能以为低功耗设备供电。电磁式振动能量俘获结构简单、输出功率较大，在实际应用中更加受到关注。合理设计电磁式振动能量俘获装置，并将其能量转换模块和能量存储模块集成，可形成一套完整的供电系统，以为低功耗的电子设备进行供电，避免定期充电给人们带来的不便。

环境中的结构振动具有一定的随机性和多变性，而人体运动中产生的振动又具有低频率的特点，目前已存在的电磁振动能量俘获装置多具有固定的频率和较窄的响应频带，只能在较窄的频率范围内响应，不能根据具体的环境振动及人体运动特点调整其固有频率以满足现实需求。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种可实现单稳态和双稳态特点、具有不同共振频带、能够适应不同的环境振动频率、提高俘能效率的磁旋摆碰撞式电磁振动能量俘获装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种磁旋摆碰撞式电磁振动能量俘获装置，包括中心固定磁铁、运动磁铁、两块限位挡板和线圈；

所述中心固定磁铁为圆环状，所述运动磁铁为圆柱状或圆环状，所述运动磁铁与中心固定磁铁之间为吸引力，所述运动磁铁的运动轨道为环绕中心固定磁铁的环形轨道，所述运动磁铁可围绕所述中心固定磁铁在运动轨道上转动；

两块所述限位挡板固定于运动轨道的对称位置处用于限制运动磁铁的运动行程，所述线圈分布于运动轨道下方并对应运动磁铁的运动轨迹设置，以便运动磁铁在运动过程中在线圈内产生感应电流，所述线圈外接电流引出端口。

基上所述，所述中心固定磁铁、运动磁铁的厚度相等。

基上所述，还包括基座，所述基座的底盘上对应中心固定磁铁设置固定结构，所述基座的底盘上对应线圈设置有固定框，所述固定框和线圈形成限制运动磁铁转动的底部限位面。

基上所述，所述基座的上方安装有顶盖，所述顶盖扣合在所述基座上，所述顶盖的内表面形成限制运动磁铁转动的顶部限位面。

基上所述，所述基座的底盘上对应中心固定磁铁设置环形凸台，所述顶盖上对应环形凸台的内孔设置圆柱凸台。

基上所述，所述基座的侧壁上设置有孔，所述线圈的外接线通过孔穿出。

基上所述，所述限位挡板的位置可调。

基上所述，所述基座上对应运动磁铁的运动轨迹和固定框的空余位置设置补充限位面结构，所述补充限位面结构构成运动轨道的底部限位面的一部分。

基上所述，当所述运动磁铁与所述限位挡板发生碰撞时，两者之间为弹性力。