一种基于海尔贝克阵列的电磁式振动能量采集器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于能量采集技术领域，具体涉及一种基于海尔贝克阵列的电磁式振动能量采集器。
【背景技术】
[0002]随着物联网技术和微电子技术的高速发展，无线传感网络在环境监控、数据传输等领域得到广泛应用。近几年来中国高铁技术飞速发展，其中铁路网络中的传感器对列车的安全稳定起到了关键作用。目前传感网络中的传感器主要依靠传统电池对其供电，然而传统电池存储容量有限，使用寿命短，对环境危害大，这阻碍了无线传感网络的进一步发展。
[0003]环境中的振动能量无处不在，与太阳能、风能等能源相比较，振动能量受外界影响因素低，因此，振动能量采集器成了自供电研宄中的一大热点。传统的振动能量采集器按转换机理可分为静电式、压电式和电磁式。其中静电式振动能量采集器需要外接电压驱动，且自身电源管理电路复杂，采集的能量往往无法满足管理电源自身电路所用的消耗；压电式振动能量采集器不需外接电压，输出电压高，但输出电流较小，输出功率低，如中国发明专利:CN103840710A、CN103516257 ;电磁式振动能量采集器不需外接电压，输出功率较高，如中国发明专利:CN102983781A，但是其体积大，不利于实际的运用。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高密度能量、使用周期长、可自供电的振动能量采集器。
[0005]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:一种基于海尔贝克阵列的电磁式振动能量采集器，包括固定式紧固座1、移动式紧固座I1、悬臂梁1、悬臂梁I1、海尔贝克阵列、方框及电磁换能器；所述紧固座I及紧固座II对应设置，所述悬臂梁I 一端设置在紧固座I上，另一端处设有方框，所述海尔贝克阵列设置在方框内，所述悬臂梁II一端设置在紧固座II上，另一端处设有电磁换能器，所述电磁换能器位于海尔贝克阵列的磁场中。
[0006]进一步，还包括底座，所述底座上设有导轨，所述紧固座II套装在导轨上并沿导轨前后移动，所述紧固座I与紧固座II对应设置并固定在底座上。
[0007]进一步，还包括阵列固定件，所述方框通过阵列固定件设置在悬臂梁I上，所述方框与阵列固定件可调式连接。
[0008]进一步，所述紧固座I主要由固定块I及设置在固定块I上方用于压定悬臂梁I的压紧条I组成，所述固定块I与压紧条I间通过紧固件连接；所述紧固座II主要由固定块II及设置在固定块II上方用于压定悬臂梁II的压紧条II组成，所述固定块II与压紧条II间通过紧固件连接。
[0009]进一步，所述固定块I固定在底座上，所述固定块II套装在导轨上。
[0010]进一步，所述海尔贝克阵列有两组，各通过一个方框对应设置在阵列固定件上，所述电磁换能器位于两组海尔贝克阵列之间。
[0011]进一步，所述电磁换能器为由铜漆包线紧密绕成的线圈。
[0012]进一步，所述悬臂梁1、悬臂梁II均为铍青铜材质。
[0013]进一步，所述紧固座1、紧固座I1、底座及方框均由非导磁材料制成。
[0014]本发明的有益效果在于:本发明中的能量采集器有效的利用了海尔贝克阵列产生的磁场，不仅具有感应电压高，输出功率高等优点，还因其外部磁场强度基本为零，不会对能量采集器周围的电子元件产生电磁干扰，有效的减小能量采集器的整体体积；海尔贝克阵列与电磁换能器采用双悬臂梁结构固定，整体构造简单，感应灵敏，对环境中的振动具有自适应效果，拓宽了振动能量采集的带宽；两悬臂梁的伸出长度可调，使用时可通过调节悬臂梁的伸出长度以使采集器的谐振频率与外界振动频率相近，实现调频及低频振动，从而使谐振达到最佳输出效果。
【附图说明】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:
[0016]图1为本发明的结构示意图(单海尔贝克阵列);
[0017]图2为海尔贝克阵列的结构示意图；
[0018]图3为本发明的结构示意图(双海尔贝克阵列)。
【具体实施方式】
[0019]下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0020]如图1所示，本发明中的基于海尔贝克阵列的电磁式振动能量采集器，包括固定式紧固座I 1、移动式紧固座II 2、悬臂梁I 3、悬臂梁II 4、海尔贝克阵列5、方框6及电磁换能器7;所述紧固座I I及紧固座II 2对应设置，所述悬臂梁I 3—端设置在紧固座I I上，另一端处设有方框6，所述海尔贝克阵列5设置在方框6内，所述悬臂梁II 4 一端设置在紧固座II 2上，另一端处设有电磁换能器7，所述电磁换能器7位于海尔贝克阵列5的磁场中。
[0021]海尔贝克阵列5是一种可形成单边磁场的特殊磁体结构，如图2所示，通过几块永磁铁的特殊排列，使每块永磁铁所产生磁场互相叠加或抵消，使得磁场基本聚集在海尔贝克阵列的一边，而另一边的磁场基本为零。其中，离阵列距离越近，磁感应强度越大。
[0022]本发明通过紧固座I 1、悬臂梁I 3、紧固座II 2及悬臂梁II 4分别支撑起海尔贝克阵列5与电磁换能器7 ;其中，悬臂梁I 3和海尔贝克阵列5、悬臂梁II 4和电磁换能器7共同组成双弹性机构。将电磁换能器7设置在海尔贝克阵列5磁场侧，当外部环境发生振动时，海尔贝克阵列5与电磁换能器7发生相对位移，从而为电磁换能器7提供了变化的外部磁场，由法拉第电磁感应定律可知，电磁换能器7中的磁通量发生变化，从而产生感应电压，实现了机-电转换。
[0023]在本实施例中，电磁换能器7为由铜漆包线紧密绕成的线圈，悬臂梁I 3与悬臂梁II 4均是由高Q值、高弹性极限和疲劳极限的铍青铜材料制成，而紧固座I 1、