一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器，包括能量转换装置、导轨、质量块、驱动磁铁，所述质量块装配在导轨上，驱动磁铁固定在质量块上，能量转换装置设在质量块固定驱动磁铁的一侧，其特征在于，所述能量转换装置固定在可调平台上，所述可调平台能够调节能量转换装置与驱动磁铁之间的距离。本发明通过旋动可调平台的旋钮调节能量转换装置与被动磁铁间的距离，从而调节驱动磁铁和被动磁铁间作用力的大小，使被动磁铁的振动幅度发生变化，从而达到调节发电功率的目的。
【专利说明】一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器
【技术领域】
[0001]本发明属于电学领域，尤其是一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器。
【背景技术】
[0002]随着电子产品的不断可便携化，微型化以及低功耗通讯标准的发展，无线传感网络和微机电系统成为了国内外的研究热点。通常情况下，这些设备都是依靠传统的电池或电力线来提供能量。电池通常为镍氢电池、锂聚合物电池等。传统的电池存在不能连续供能的缺点，电池寿命有限，使用一段时间后需要更换或者充电，对于放置在气候恶劣或者遥远地区的无线传感器而言，这是个严重的制约条件。而电力线造价昂贵，维护困难，在有些环境中根本无法使用电线。能量收集器可以把环境中存在的太阳能、热能和振动能转换成电能，替代电池成为一种连续的供能方式，正受到越来越广泛的重视。本发明中所述的能量收集器是把环境中广泛存在的振动能转化为电能，应用范围广，操作方便，相比太阳能和热能具有很大优势。
[0003]国内外对振动式能量收集器的研究基于电磁式、压电式、电容式这三种形式，虽然取得一些成绩，但是普遍存在发电功率单一，工作频率受限的缺点，综上所述本发明提出一种新型电磁式振动能量收集器，不仅能产生电能，并且能够实现在一定范围内调节发电功率的作用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器。
[0005]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器，包括能量转换装置、导轨、质量块、驱动磁铁，所述质量块装配在导轨上，驱动磁铁固定在质量块上，能量转换装置设在质量块固定驱动磁铁的一侧，其特征在于，所述能量转换装置固定在可调平台上，所述可调平台能够调节能量转换装置与驱动磁铁之间的距离。
[0007]优选地，所述能量转换装置、驱动磁铁、可调平台均为多个，多个驱动磁铁均固定在质量块上，多个能量转换装置及可调平台均分别设在与多个驱动磁铁相对的位置。
[0008]优选地，所述能量转换装置、驱动磁铁、可调平台均为两个，两个驱动磁铁分别固定在质量块上相对的两个侧面上，两个能量转换装置及可调平台均分别设在质量块设有驱动磁铁的两侧。
[0009]优选地，所述质量块上镶嵌有滚珠，所述滚珠与导轨的滑槽点接触。
[0010]优选地，滚珠的材质为钢，导轨的材质为铝。
[0011]优选地，所述能量转换装置由线圈、置于线圈内的被动磁铁、位于被动磁铁与驱动磁铁之间且固定在被动磁铁一端的铍铜簧片构成。
[0012]优选地，所述驱动磁铁、被动磁铁均为钕铁硼磁铁。[0013]本发明中，所述驱动磁铁、被动磁铁可为同名磁极或异名磁极，当外界产生振动时，导轨上的质量块感受振动，并沿着导轨的滑槽在振动方向上运动，当驱动磁铁和被动磁铁距离最近时，两者之间的作用力最大，使得被动磁铁产生移动，当质量块远离该最接近的位置时，驱动磁铁和被动磁铁之间的作用力消失，被动磁铁回复原位，在这一过程中，能量转换装置发生电磁感应，把振动能转换为电能。由于导轨的长度有限，质量块在导轨上往复运动，能量转换装置周期性产生电能。
[0014]通过旋动可调平台的旋钮调节能量转换装置(即驱动磁铁)与被动磁铁间的距离，从而调节驱动磁铁和被动磁铁间作用力的大小，使被动磁铁的振动幅度发生变化，从而达到调节发电功率的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述发电功率可调的电磁式振动能量收集器在初始状态的结构图。
[0016]图2为所述电磁式振动能量收集器的质量块与能量转换装置距离最近时的状态图。
[0017]图3为所述电磁式振动能量收集器的质量块运动到滑轨顶端的状态图。
[0018]图4为所述能量转换装置的结构示意图。
[0019]图5为LX40-L手动可调平台的结构示意图。
[0020]图6为所述质量块与导轨配合位置的剖面图。
[0021]附图标记说明如下:
[0022]1-可调平台；2_质量块；3_驱动磁铁；4_能量转换装置；5_导轨；6_被动磁铁；7-被铜簧片；8_线圈；9_滚珠。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0024]图1所示为本发明所述发电功率可调的电磁式振动能量收集器的一种实施例。所述发电功率可调的电磁式振动能量收集器，包括两个能量转换装置4、导轨5、质量块2、两个驱动磁铁3，所述质量块2装配在导轨5上，两个驱动磁铁3分别固定在质量块2相对的两个侧面上，两个能量转换装置4对称的设置在质量块2的两侧、分别与两个驱动磁铁3相对。所述能量转换装置4固定在可调平台I上，所述可调平台I能够调节能量转换装置4与驱动磁铁3之间的距离。根据弹簧-质量振动模型的工作原理:振幅越大，产生的电能越大。当能量转换装置4与驱动磁铁3之间的距离小时，被动磁铁6与驱动磁铁3的作用力大，被动磁铁6的振幅大，此时产生的电能大。当调整能量转换装置4与驱动磁铁3之间的距离时，被动磁铁6与驱动磁铁3的作用力随距离变化而变化，从而产生的电能能力发生变化，达到调整所述电磁式振动能量收集器的发电功率的目的。
[0025]如图4所示，本实施例中所述的能量转换装置4由线圈8、置于线圈8内的被动磁铁6、位于被动磁铁6与驱动磁铁3之间且固定在被动磁铁6 —端的铍铜簧片7构成。所述驱动磁铁3、被动磁铁6可以为同名磁极或异名磁极。铍铜簧片7的弹性系数高达130GPa，以铍铜簧片7代替普通的弹簧，可以缩小能量转换装置4的体积，并且转换效率高。所述质量块2与导轨5的配合采用点接触，如图6所示，具体的，在质量块2上镶嵌有滚珠9，滚珠9与导轨5的滑槽点接触，变滑动摩擦为滚动摩擦。滚珠9的材质为钢，导轨5的材质为铝，两者的滚动摩擦系数μ =0.005，降低了在运动过程中所受的摩擦力，缩短了发电周期。
[0026]具体地，质量块2选用20X20X14mm3的铜块，质量块2上驱动磁铁3选用6 X 6 X 1Omm3的铷铁硼磁铁，导轨5滑槽选用长度为71mm的招，线圈8由直径为0.05mm的漆包线绕成，匝数为1500匝；铍铜簧片7长宽高为40 X 40 X Imm3 ;被动磁铁6选用6 X 6 X 5mm3的铷铁硼磁铁。
[0027]可调平台I的选择是根据设计的零部件的大小来确定的，根据上述零部件的尺寸，选用型号为LX40-L手动可调平台，如图5所示。LX40-L手动可调平台的参数如表1所示，LX40-L手动可调平台可以在正负两个方向上移动，用螺旋测微头定位，调节精度高，调节范围大。
[0028]表1LX40-L手动可调平台参数表
[0029]
【权利要求】
1.一种发电功率可调的电磁式振动能量收集器，包括能量转换装置(4)、导轨(5)、质量块(2)、驱动磁铁(3)，所述质量块(2)装配在导轨(5)上，驱动磁铁(3)固定在质量块(2)上，能量转换装置(4)设在质量块(2)固定驱动磁铁(3)的一侧，其特征在于，所述能量转换装置(4)固定在可调平台(I)上，所述可调平台(I)能够调节能量转换装置(4)与驱动磁铁(3)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述能量转换装置(4)、驱动磁铁(3)、可调平台(I)均为多个，多个驱动磁铁(3)均固定在质量块(2)上，多个能量转换装置(4)及可调平台(I)均分别设在与多个驱动磁铁(3)相对的位置。
3.根据权利要求1所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述能量转换装置(4)、驱动磁铁(3)、可调平台(I)均为两个，两个驱动磁铁(3)分别固定在质量块(2)上相对的两个侧面上，两个能量转换装置(4)及可调平台(I)均分别设在质量块(2)设有驱动磁铁(3)的两侧。
4.根据权利要求1所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述质量块(2)上镶嵌有滚珠(9)，所述滚珠(9)与导轨(5)的滑槽点接触。
5.根据权利要求4所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，滚珠(9)的材质为钢，导轨(5)的材质为铝。
6.根据权利要求1所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述能量转换装置(4)由线圈(8)、置于线圈(8)内的被动磁铁(6)、位于被动磁铁(6)与驱动磁铁(3)之间且固定在被动磁铁(6) —端的铍铜簧片(7)构成。
7.根据权利要求6所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述驱动磁铁(3)、被动磁铁(6 )均为钕铁硼磁铁。
【文档编号】H02K35/02GK103795219SQ201410016971
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】王权, 邵盈, 李允 , 刘帅, 刘小颖, 何佳泽, 向新峰 申请人:江苏大学