一种能量采集器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及能量采集领域，特别是涉及一种能量采集器。
【背景技术】
[0002]振动能是环境中广泛存在的一种能量。收集环境振动能，以给无线传感节点和电子器件等供电是一种简单环保的供电方式，具有广阔的应用前景。
[0003]自然环境中的机械振动大多处于低频振动状态，其频率一般低于50Hz，甚至更小。为了提高能量采集效率，要求振动型能量采集器的固有频率需要与环境中的振动源的频率相匹配，同时还要求该能量采集器有较宽的工作频带以适应振动源频率的随机变化。目前已有的振动型能量采集器，大多设计成高固有频率以获得高密度的能量输出，少数工作在低频环境下的能量采集器，其输出功率也不高。并且单一固定的工作频率也限制了能量采集器的使用范围。现有的复合式能量采集器主要靠人施加压力的方式进行工作，如人的肢体按压等方式，不适用于外界频率多变的环境振动条件，且电量输出较低。
[0004]因而，如何实现在低频振动环境中进行高效的能量采集和输出，是本领域技术人员目前需要解决的关键问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种能量采集器，可以实现在低频振动环境中进行高效的能量采集和输出。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案:
[0007]一种能量采集器，包括:
[0008]能量采集器壳体，所述能量采集器壳体的外侧壁上绕有预设圈数的线圈，所述能量采集器壳体的上端设有开口 ；
[0009]振动片，所述振动片设有响应外界振动的振动部，所述振动片覆盖所述能量采集器壳体上端的开口，且所述振动片与所述能量采集器壳体固定连接；
[0010]磁铁块，所述磁铁块位于所述能量采集器壳体内部，所述磁铁块与所述振动片连接;
[0011]第一摩擦层，所述第一摩擦层位于所述磁铁块的下端，且所述第一摩擦层与所述磁铁块固定连接；
[0012]第二摩擦层，所述第二摩擦层设置在所述能量采集器壳体的内底面上，所述第二摩擦层与所述第一摩擦层按照预设碰撞间距相对设置。
[0013]可选的，还包括:质量块，所述质量块与所述振动片固定连接，所述质量块与所述磁铁块连接。
[0014]可选的，所述振动片的振动部为弹簧结构梁。
[0015]可选的，所述弹簧结构梁为双臂梁的方型环绕结构金属梁、三臂梁的六边形环绕结构金属梁或四臂梁的方型环绕结构金属梁。
[0016]可选的，所述能量采集器壳体包括:位于底部的绝缘底座；空心绝缘筒，所述空心绝缘筒的下端与所述绝缘底座连接，所述空心绝缘筒的上端开口，所述空心绝缘筒的外壁上绕有预设圈数的线圈。
[0017]可选的，还包括:垫片，所述垫片位于所述第二摩擦层和所述绝缘底座之间。
[0018]可选的，所述第一摩擦层为第一电极层，所述第二摩擦层包括自上至下层叠设置的第一高分子聚合物绝缘层和第二电极层，所述第一高分子聚合物绝缘层的表面设有微纳米结构。
[0019]可选的，所述第一摩擦层为第一电极层，所述第二摩擦层包括自上至下层叠设置的第二高分子聚合物绝缘层、第三高分子聚合物绝缘层和第二电极层，所述第二高分子聚合物绝缘层的表面设有微纳米结构。
[0020]可选的，所述第一摩擦层包括自上至下层叠设置的第一电极层和第四高分子聚合物绝缘层，所述第二摩擦层包括自上至下层叠设置的第五高分子聚合物绝缘层和第二电极层，且所述第四高分子聚合物绝缘层的表面或/和第五高分子聚合物绝缘层的表面设有微纳米结构。
[0021]与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点:
[0022]本实用新型实施例所提供的一种能量采集器，在外界振动的环境下，振动片带动磁铁块和第一摩擦层一起做受迫振动，其中，磁铁块与线圈发生相对运动，根据法拉第电磁感应原理，当磁铁块运动时线圈内部的磁通量会发生变化，从而产生感应电动势；此外，第一摩擦层在做受迫振动时会和第二摩擦层发生摩擦，根据摩擦起电和静电感应原理，两个摩擦层的相互接触分离同样会产生电能输出。摩擦和电磁这两种能量采集方式同时工作，相对于传统的单一的能量采集方式，提高了装置的能量输出密度，实现了在低频振动环境中进行高效的能量采集和输出。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的能量采集器结构示意图；
[0025]图2为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的一种振动片的结构示意图；
[0026]图3为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的另一种振动片的结构示意图；
[0027]图4为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的又一种振动片的结构示意图；
[0028]图5为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的再一种振动片的结构示意图；
[0029]图6为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的能量采集器初始间距为5_，加速度Ig条件下的时域输出图。
【具体实施方式】
[0030]正如【背景技术】部分所述，目前的振动型能量采集器，大多设计成高工作频率以获得高密度的能量输出，少数工作在低频环境下的能量采集器，其输出功率也不高。
[0031]基于上述研究的基础上，本实用新型实施例提供了一种能量采集器，包括:能量采集器壳体，所述能量采集器壳体的外侧壁上绕有预设圈数的线圈，所述能量采集器壳体的上端设有开口 ；振动片，所述振动片设有响应外界振动的振动部，所述振动片覆盖所述能量采集器壳体上端的开口，且所述振动片与所述能量采集器壳体固定连接；磁铁块，所述磁铁块位于所述能量采集器壳体内部，所述磁铁块与所述振动片连接；第一摩擦层，所述第一摩擦层位于所述磁铁块的下端，且所述第一摩擦层与所述磁铁块固定连接；第二摩擦层，所述第二摩擦层设置在所述能量采集器壳体的内底面上，所述第二摩擦层与所述第一摩擦层按照预设碰撞间距相对设置。
[0032]本实用新型实施例提供的能量采集器，采用摩擦和电磁这两种能量采集方式同时工作，相对于传统的单一的能量采集方式，提高了装置的能量输出密度，实现了在低频振动环境中进行高效的能量采集和输出。
[0033]为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做详细的说明。
[0034]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的【具体实施方式】的限制。
[0035]请参考图1，图1为本实用新型一种【具体实施方式】所提供的能量采集器结构示意图。
[0036]本实用新型的一种【具体实施方式】提供了一种能量采集器，包括:能量采集器壳体1，所述能量采集器壳体I的外侧壁上绕有预设圈数的线圈2，所述能量采集器壳体I的上端设有开口 ；振动片3，所述振动片3设有响应外界振动的振动部，所述振动片3覆盖所述能量采集器壳体I上端的开口，且所述振动片3与所述能量采集器壳体I固定连接；磁铁块4，所述磁铁块4位于所述能量采集器壳体I内部，所述磁铁块4与所述振动片3连接；第一摩擦层5，所述第一摩擦层5位于所述磁铁块4的下端，且所述第一摩擦层5与所述磁铁块
4固定连接；第二摩擦层6，所述第二摩擦层6设置在所述能量采集器壳体I的内底面上，所述第二摩擦层6与所述第一摩擦层5按照预设碰撞间距相对设置。
[0037]在外界振动的环境下，振动片能够带动磁铁块和第一摩擦层一起做受迫振动，其中，磁铁块与线圈发生相对运动，根据法拉第电磁感应原理，当磁铁块运动时线圈内部的磁通量会发生变化，从而产生感应电动势；此外，第一摩擦层在做受迫振动时会和第二摩擦层发生摩擦，根据摩擦起电和静电感应原理，两个摩擦层的相互接触分离同样会产生电能输出。摩擦和电磁这两种能量采集方式同时工作，相对于传统的单一的能量采集方式，提高了装置的能量输出密度，实现了在低频振动环境中进行高效的能量采集和输出。
[0038]需要说明的是，需要保证第二摩擦层与第一摩擦层相对位置的准确性，优选第二摩擦层与第一摩擦层的接触面平行相对，其中，所谓的预设碰撞间距可保证第一摩擦层在受迫振动时能够和第二摩擦层发生接触和分离，同时也可以通过预设碰撞间距改变该能量采集器的工作频率和带宽。
[0039]在上述实施方式的基础上，本实用新型一种实施方式所提供的能量采集器，能量采集器壳体I包括:位于底部的绝缘底座11 ;空心绝缘筒12，所述空心绝缘筒12的下端与所述绝缘底座11连接，所述空心绝缘筒12的上端开口，所述空心绝缘筒12的外壁上绕有预设圈数的线圈2。
[0040]在本实施方式中，能量采集器壳体分为了绝缘底座和空心绝缘筒两部分，其中，优选空心绝缘筒为圆柱体型。空心绝缘筒设置在绝缘底座上方，两者固定连接，且根据需要，空心绝缘筒和绝缘底座可以设计成可拆卸连接，如采用螺钉连接或卡扣连接，本实施方式对此并不做限定。
[0041]需要说明的是，图1中为了方便示出能量采集器的内部结构，因而空心绝缘筒和线圈只示出了截面部分。
[0042]在上述实施方式的基础上，本实用新型一个实施方式所提供的能量采集器，优选还包括:垫片7，所述垫片7位于所述第二摩擦层6和所述绝缘底座11之间。
[0043]在本实施方式中，通过改变垫片的厚度，可以调节第一摩擦层与第二摩擦层的碰撞间距，振动片的振动部的有效刚度会发生变化，实现振动片的宽频带频率响应以及工作频率的调节。如需要调节垫片的厚度，可以将空心绝缘筒和绝缘底座设计成可拆