一种基于震动机械能的自发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及自发电技术领域，尤其涉及一种基于震动机械能的自发电装置。
【背景技术】
[0002]在日益普及的无线传感网络技术中，为了达到无线连接和使用方便的效果，无线传感网络中的各个网络传感器节点都不跟电力线连接，所以传感器及电子器件和相关电路都需要蓄电池来提供电源。蓄电池使用寿命有限，使用种类受环境限制，同时还需要定期更换，因此大大增加了无线传感网络系统的维护成本，也同时大大降低了系统的使用寿命和可靠性。蓄电池的生产和使用容易对环境造成污染，应该尽量避免或减少使用。而对于一些应用于恶劣环境中的监测系统，蓄电池不能使用，或者使用后更换极其不方便，甚至不可能更换，限制了先进的无限传感网络技术的使用和推广。如采用能源采集的办法，通过把环境中的动能、光能、热能等能量有效转化为电能，从而取代传统的蓄电池，永久地为无线传感网络等应用中的传感器及电子器件和电路提供电力，可以极大地提升整个系统的寿命和可靠性，降低整个系统的维护成本，也达到环保和节能效果。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种能将振动能转化为电能的简捷、环保、稳定可靠、无需维护的自发电装置。
[0004]为实现上述发明目的，本实用新型采用如下的技术方案:
[0005]—种基于震动机械能的自发电装置，包括震动机械能源采集器、电子系统，所述震动机械能源采集器包括一个永磁体组，所述永磁体组由不少于两个永磁体叠加形成，相邻永磁体面极性相同、之间设置铁磁垫片，永磁体组置于非磁筒体内，非磁筒体外表面与铁磁垫片相对应的位置开有凹槽，每个凹槽内设置一组导电线圈，非磁筒体上下分别设置筒体上、下盖，筒体上盖与永磁体组之间，筒体下盖与永磁体组之间至少有一处设置了限位装置。
[0006]永磁体组采用强磁性永磁体，以产生较大的磁场强度。
[0007]铁磁垫片用以汇聚磁力线并大幅降低磁路磁阻，增强了导电线圈周围的磁场强度，从而增强了线圈切割磁力线时感应产生的电压。
[0008]非磁筒体采用摩擦阻力小的非磁材料，且不导电。
[0009]相邻两个永磁体相互排斥，永磁体组随震动在非磁筒体中沿腔体运动，在接近筒体上(下)盖时，由于限位装置的限位作用，永磁体组运动速度减缓，最后因为限位装置的限位作用及外部震动外力，永磁体组向腔体另一端运动，从而形成在腔体内的往复运动。夹在相邻两个永磁体间的铁磁垫片汇聚了磁力线并将其导向绕制在非磁筒体凹槽内的导电线圈，从而在导电线圈上产生感应电势。导电线圈之间可以并联，也可以串联，也可以采用部分串联和部分并联形式，并联时相应线圈极性相同的一端相连，串联时按照感应电势叠加形式连接线圈。串联可以升高感应电势，增加采集的电能，并联可提高输出电流。
[0010]作为优选，所述的限位装置为弹簧或限位永磁体，限位永磁体固定连接在筒体上盖或筒体下盖上，其极性与相对的永磁体面相同，弹簧则一端与筒体上盖或筒体下盖连接，另一端固定在相对的永磁体上。
[0011]当限位装置为限位永磁体时:由于相邻两个永磁体相互排斥，永磁体组随震动在非磁筒体中沿腔体运动，在接近筒体上(下)盖时，与腔体上端和/或下端的限位永磁体相互排斥，永磁体组运动速度减缓，最后因为磁铁间排斥力及外部震动外力，永磁体组向腔体另一端运动，从而形成在腔体内的往复运动。当限位装置为弹簧时:永磁体组由于外界力量向下运动时，上面的弹簧向上拉引和/或下面弹簧向上推，永磁体组由于外界力量向上运动时，上面的弹簧向下推和/或下面弹簧向下拉引，从而永磁体组在筒体腔体能来回运动。当限位装置选择限位永磁体和弹簧各一种时，其原理也相同。使用限位永磁体，与弹簧相比，可减少永磁体组在往复运动中的能量损耗，同时限位装置占用空间较小，空处可用于其它用途，比如装配辅助电路等。弹簧则具有更好的线性，简单易控制。
[0012]作为优选，所述非磁筒体外表面与永磁体组上、下端面相对应处还分别开有凹槽，每个凹槽内设置一组导电线圈。将这两个辅助线圈与原主线圈串联可升高感应电势，增加米集的电能。
[0013]作为优选，所述永磁体与铁磁垫片为中空圆柱形。采用中空圆柱形可使永磁体组在非磁筒体内运动时空气从中间孔流通，减少运动中空气阻力。
[0014]作为优选，所述导电线圈在非磁筒体轴向上宽度超过铁磁垫片厚度，以提高产生的电能。
[0015]作为优选，所述非磁筒体外套铁磁套筒。套筒采用铁磁材料，降低了磁力线回路的磁阻，进一步增强了线圈周围的磁场强度，从而进一步增强了线圈切割磁力线时感应产生的电压。
[0016]作为优选，所述电子系统依次包括整流电路、稳压电路、储能元件、充放电管理模块，充放电管理模块还与稳压电路相连接。在有外部震动的情况下，振动机械能源采集器可以在线圈两端产生感应电势。感应产生的电势为交流电，在给电子设备或储能设备供电时，产生的交流电需经整流变为直流，再经过稳压电路把电压调整到适当的幅值。整流、稳压电路、储能元件的充放电管理都由电子系统来实现。储能元件可以直接向外部电子设备供电，也可以通过稳压电路，把储能元件的输出电压调整稳压后再向外部电路供电。
[0017]作为优选，所述铁磁套筒将非磁筒体及筒体下盖包覆，电子系统的输出地线与铁磁套筒相连，电子系统板上放置外凸导体作为阳极，阳极与电子系统的输出阳极相连接。这样的设计可使自发电装置的形状和尺寸可以按照普通蓄电池尺寸标准来设计，从而适应现有供电方案中采用蓄电池而预留的接口。
[0018]作为优选，所述电子系统还包括传感器和射频电路，传感器和射频电路与稳压电路连接。将传感器和通信电路跟整流、稳压等电路设计在同一个电子系统部件上，都放置于非磁筒体内，可使系统集成度高，使用方便，同时非磁筒体及铁磁套筒可对内部电子设备起到保护作用，提高了系统的可靠性。此类具有传感器和通讯功能的自发电装置可广泛应用于日益推广的无线传感网络技术，其中典型应用包含(但不局限于)电机等机械设备运行状况的监控，交通工具的状态监控，桥梁等建筑物状态监控，动物定位及跟踪和为可穿戴设备供电等。
[0019]本实用新型基于震动机械能的自发电装置，把周围环境中取之不竭的振动能转化为电能，可以取代传统的蓄电池或电力线供电，不仅可为小型电子设备提供免费和永久的外部电力，也可在无线传感网络等应用中作为自身系统组成的一部分为传感器、控制电路和射频电路等永久地提供电力，具有无需连线，使用方便，节能环保，可永久供电，无需维护的优点。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例1的结构总示意图。
[0021]图2为图1中振动机械能源采集器的装配结构示意图。
[0022]图3为图1中振动机械能源采集器的结构示意图。
[0023]图4为图3装配完成后的剖视示意图。
[0024]图5为本实用新型实施例1的电路结构示意图。
[0025]图6本实用新型实施例2的剖视结构示意图。
[0026]图7本实用新型实施例3的剖视结构示意图。
[0027]图8为本实用新型实施例4的剖视结构示意图。
[0028]图9为本实用新型实施例5的结构示意图。
[0029]图10为图9装配完成后的剖视示意图。
[0030]图11为本实用新型实施例6的剖视结构示意图。
[0031]图12为本实用