[发明专利]柔性印制可调线圈及电磁式能量收集装置

说明书

本申请提供一种柔性印制可调线圈及电磁式能量收集装置，其包括：基材薄膜、印刷在基材薄膜上形成导电线路图案的导电油墨，以及通过导电引线连通至导电油墨的插头引脚。本申请的基材薄膜具有韧性，并在其边缘位置设置有连接辅助装置，以通过卷筒、紧箍以及插接在过卷筒、紧箍开口间隙中的密封片稳定连接基材薄膜正反两面的导电油墨，确保导电油墨线圈通路稳定连接。对于采用单层印刷技术的柔性印制可调线圈，本申请可通过连接辅助装置将基材薄膜保持在固定的翻折状态以限制印制图案线圈的堆叠层数，形成线圈结构。本申请的线圈结构能够有效压缩线圈各圈导体之间的间距，减少金属耗材，降低硬件成本，方便组装并提供良好的电学性能。

技术领域

本申请涉及能量收集技术领域，具体而言涉及一种柔性印制可调线圈及电磁式能量收集装置。

背景技术

2025年，全球物联网设备（包括蜂窝及非蜂窝）联网数量预计将达到252亿个。对于物联网传感器设备来说，其电池寿命是有限的，庞大的设备数目需要定期进行电池的维护更换才能保障系统有效运行。庞大的电池更新需求不仅带来了高昂的维护成本，废弃后的电池还会给环境保护带来更大的负担。种种因素驱使着物联网领域开发一种全新的供电方式，以尽可能地从自然环境中获取能量，而并非依赖于传统电池或其他类型所产生的电力。

能量采集技术作为全新的供电方式，其原理主要是通过采集环境当中的光能、温差、振动、射频（RF）等能量，以将其转化为电能。以这种方式产生的电力可以存储在电容器或充电电池中，用于维持电子系统正常工作。环境中的能量形式不仅多种多样，还可提供稳定的采集源头。

在机械能采集方面，具有较高能量密度的压电式振动能量收集技术和通过磁场来利用动能产生电能的电磁式振动能量收集技术应用较为广泛。工业物联网领域，机械能采集技术一般可针对设备振动能量进行采集，再利用电磁感应原理由机械振动激发交变电磁场从而对磁场所感应生成的电能进行能量存储。机械能采集技术常应用于工厂当中的电动机、变速箱、泵工作过程中。这些设备在工作过程中所产生的相应的轻微振动，通过电磁感应原理可激发交变电流，以对这种微动能量进行采集和储存，便能得到足以支撑低功耗物联传感器等监测设备的运行能量。

线圈是运用电磁感应原理收集振动能量装置的重要组成部分。目前常用的线圈都是通过绕制的方法制作出来的，其绕制所用铜丝的线通常为0.5mm，由于能够有效收集的感应电流需较大匝数线圈才能获得，而绕制圈数过多会造成线圈整体质量和体积过大，妨碍振动能量装置随同其所安装的设备进行共振，而绕制圈数过多的线圈铜线还会经常出现断裂，影响发电装置的可靠性和发电性能。因此，如何在提高线圈匝数同时降低线圈结构整体质量和提高其机械性能逐渐成为能量收集技术领域的关键研究方向。

发明内容

本申请针对现有技术的不足，提供一种柔性印制可调线圈及电磁式能量收集装置，本申请将导电油墨印刷在薄膜上，通过设计印刷图案和薄膜的折叠方式的不同来适应不同应用场景，相比现有铜线圈需占用的安装空间更小，且能比同体积、同质量的铜线圈提供更多匝数，具备更好的能量转换效率。本申请具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种柔性印制可调线圈，其包括：基材薄膜，其具有韧性，还在其边缘位置设置有连接辅助装置；导电油墨，其按照预定的图案以及预设的间隔距离相互平行地印刷在基材薄膜至少一侧表面；插头引脚，其连接有导电引线，所述导电引线附着在基材薄膜的边缘位置并与导电油墨稳定电连接，所述导电引线与导电油墨的图案方向保持垂直；所述连接辅助装置用于限制仅印刷一侧导电油墨的基材薄膜保持固定的翻折状态以限制印制图案线圈的堆叠层数，所述连接辅助装置还用于将双侧均印刷有导电油墨的基材薄膜保持在固定的卷筒状态保持基材薄膜边缘位置的导电油墨相互导通形成电连接线圈。