專利名稱：一種電磁式振蕩能量收集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電磁式振動(dòng)能量收集器。
背景技術(shù)：
能量收集器(energy harvester)是將周圍環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)化為可利用的電能的微型發(fā)電裝置，其通常同超級(jí)電容或充電電池配合使用，將收集到的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)可以對(duì)外界供電。隨著低功耗集成電路的快速發(fā)展，電子裝置消耗的功率越來(lái)越小。因此為微能量收集器的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。由于化學(xué)電池的使用壽命有限，一般為1-2年，對(duì)于使用壽命較長(zhǎng)的電子裝置，使用過(guò)程中必須要更換電池，而且化學(xué)電池的污染十分嚴(yán)重。因此尋找電池的替代方法，選擇一種污染小，使用壽命長(zhǎng)，且成本低廉的方法具有很高的實(shí)際意義。環(huán)境中可利用的能量種類很多，如太陽(yáng)能，風(fēng)能，熱能，振動(dòng)機(jī)械能等。其中振動(dòng)能量無(wú)處不在，如橋梁建筑物等的振動(dòng)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)，人走路產(chǎn)生的振動(dòng)，工廠內(nèi)生產(chǎn)機(jī)械的振動(dòng)，甚至娛樂(lè)器材中的振動(dòng)等等。振動(dòng)能量的收集方式基本上可以分為電磁式，壓電式，靜電式以及磁電式等幾種。其中電磁式是利用電磁感應(yīng)原理，在外界激勵(lì)的作用下使永磁體與線圈發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。目前已有的振動(dòng)式能量收集器具有磁路磁阻較大，氣隙磁密小，氣隙磁通方向與線圈振動(dòng)方向不能正交，漏磁大等缺點(diǎn)。這樣就限制了電磁式振動(dòng)能量收集器效率的提高。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，利于提高輸出功率的電磁式振蕩能量收集裝置。本實(shí)用新型的電磁式振蕩能量收集裝置包括殼體，置于殼體內(nèi)的由導(dǎo)磁鐵芯和永磁體組成的動(dòng)子，絕緣的杯形定子，線圈繞組和彈簧，導(dǎo)磁鐵芯是由同心式的圓柱形內(nèi)芯和圓環(huán)形外芯底部相連構(gòu)成的整體，具有E形縱剖面，永磁體位于導(dǎo)磁鐵芯的內(nèi)芯與外芯之間，固定于外芯的內(nèi)表面，導(dǎo)磁鐵芯的底部與彈簧的一端相連，彈簧的另一端抵住殼體的底部，杯形定子與殼體的內(nèi)頂面固定，其圓環(huán)形杯體置入導(dǎo)磁鐵芯的內(nèi)芯與外芯形成的環(huán)形氣隙中，在定子的外表面沿周向開(kāi)設(shè)環(huán)形槽，線圈繞組固定在定子環(huán)形槽中。上述的永磁體可以是單個(gè)永磁圓環(huán)，沿半徑方向充磁的永磁體。也可以是由數(shù)個(gè)瓦形永磁體拼成一個(gè)圓環(huán)，每個(gè)瓦形永磁體沿半徑方向或平行充磁。本實(shí)用新型中永磁體為充磁的釹鐵硼、衫鈷或鐵氧體。彈簧可以為一個(gè)或多個(gè)。工作時(shí)，將電磁式振蕩能量收集裝置固定于振源上，則裝置殼體與振源做相同的振動(dòng)，定子和線圈繞組與殼體直接相連，定子和線圈繞組與振源之間相對(duì)靜止。動(dòng)子通過(guò)彈簧同殼體相連，動(dòng)子與振源之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。定子和動(dòng)子發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)子導(dǎo)磁鐵芯的內(nèi)芯與外芯底部連接為一體，構(gòu)成磁通的通路，線圈繞組在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中切割磁力線，同時(shí)受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的電磁力，對(duì)振源起到阻尼的作用。本裝置可以將振源的振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。[0009]本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果本實(shí)用新型裝置通過(guò)鐵芯的內(nèi)芯，外芯由底部連接的設(shè)計(jì)，減小了磁路的磁阻，增大了氣息中的磁密，永磁體采用半徑方向的充磁方向，產(chǎn)生的磁力線也為半徑方向，與線圈繞組的振動(dòng)方向垂直，增大了輸出電壓與輸出電功率。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以將環(huán)境中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為可利用的電能。

圖1是電磁式振蕩能量收集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖面圖，箭頭方向?yàn)橛来朋w充磁方向。
具體實(shí)施方式
參照附圖，電磁式振蕩能量收集裝置包括殼體1，置于殼體內(nèi)的由導(dǎo)磁鐵芯2. 1和永磁體2. 2組成的動(dòng)子，絕緣的杯形定子3，線圈繞組4和彈簧5，導(dǎo)磁鐵芯2. 1是由同心式的圓柱形內(nèi)芯和圓環(huán)形外芯底部相連構(gòu)成的整體，具有E形縱剖面，永磁體2. 2位于導(dǎo)磁鐵芯2. 1的內(nèi)芯與外芯之間，固定于外芯的內(nèi)表面，導(dǎo)磁鐵芯2. 1的底部與彈簧5的一端相連，彈簧5的另一端抵住殼體的底部，杯形定子3與殼體1的內(nèi)頂面固定，其圓環(huán)形杯體置入導(dǎo)磁鐵芯2. 1的內(nèi)芯與外芯形成的環(huán)形氣隙中，在定子的外表面沿周向開(kāi)設(shè)環(huán)形槽，線圈繞組4固定在定子環(huán)形槽中，線圈繞組兩端由引線接出殼體。
權(quán)利要求1.一種電磁式振蕩能量收集裝置，其特征在于包括殼體(1 )，置于殼體內(nèi)的由導(dǎo)磁鐵芯(2. 1)和永磁體(2. 2)組成的動(dòng)子，絕緣的杯形定子(3)，線圈繞組(4)和彈簧(5)，導(dǎo)磁鐵芯(2. 1)是由同心式的圓柱形內(nèi)芯和圓環(huán)形外芯底部相連構(gòu)成的整體，具有E形縱剖面，永磁體(2. 2)位于導(dǎo)磁鐵芯(2. 1)的內(nèi)芯與外芯之間，固定于外芯的內(nèi)表面，導(dǎo)磁鐵芯(2. 1) 的底部與彈簧(5)的一端相連，彈簧(5)的另一端抵住殼體的底部，杯形定子(3)與殼體(1) 的內(nèi)頂面固定，其圓環(huán)形杯體置入導(dǎo)磁鐵芯(2. 1)的內(nèi)芯與外芯形成的環(huán)形氣隙中，在定子的外表面沿周向開(kāi)設(shè)環(huán)形槽，線圈繞組(4)固定在定子環(huán)形槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式振蕩能量收集裝置，其特征在于所說(shuō)永磁體(2.2)為單個(gè)永磁圓環(huán)，沿半徑方向充磁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式振蕩能量收集裝置，其特征在于所說(shuō)永磁體(2.2)為數(shù)個(gè)瓦形永磁體拼成一個(gè)圓環(huán)，每個(gè)瓦形永磁體沿半徑方向或平行充磁。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的電磁式振蕩能量收集裝置包括殼體，置于殼體內(nèi)的由導(dǎo)磁鐵芯和永磁體組成的動(dòng)子，絕緣的杯形定子，線圈繞組和彈簧，導(dǎo)磁鐵芯是由同心式的圓柱形內(nèi)芯和圓環(huán)形外芯底部相連構(gòu)成的整體，具有E形縱剖面，永磁體位于導(dǎo)磁鐵芯的內(nèi)芯與外芯之間，固定于外芯的內(nèi)表面，導(dǎo)磁鐵芯的底部與彈簧的一端相連，彈簧的另一端抵住殼體的底部，杯形定子與殼體的內(nèi)頂面固定，其圓環(huán)形杯體置入導(dǎo)磁鐵芯的內(nèi)芯與外芯形成的環(huán)形氣隙中，在定子的外表面沿周向開(kāi)設(shè)環(huán)形槽，線圈繞組固定在定子環(huán)形槽中。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可以將環(huán)境中的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為可利用的電能。
文檔編號(hào)H02K35/02GK201956870SQ20112004985
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者史丹, 沈建新, 王云沖 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)