一种全方位多层电磁式能量收集装置

本发明涉及电磁能量收集的，尤其涉及一种全方位多层电磁式能量收集装置。

背景技术：

1、近年来，电子设备正向着微型化、无线化、便携化迅速发展。目前，大多数电子设备或者器件通常由传统的化学电池供电，存在寿命有限，需要定期更换，环境污染大等缺点。针对这一需求，能量收集技术为解决这类问题提供了可行有效的方案。电磁感应作为主要的环境能量收集技术之一，具有内阻小，输出电流大，稳定性好，不需要额外的驱动电源与功能材料的优点。现有的电磁式俘能结构主要有直线运动型，旋转运动型。但二者仅能对自身运动的一维方向与二维平面方向的机械能进行捕捉收集，无法拓展到更多方向，导致收集环境能量不充分。

2、例如申请号为cn111130297a的发明专利，公开了一种流体能量收集装置，包括外壳，外壳内连接弹性膜片，弹性膜片为流体经过的管道，在弹性膜片外壁上安装永磁体，永磁体对应安装有线圈，永磁体固定在弹性膜片的外壁上可形成供线圈切割的磁感线，线圈固定在外壳的内壁上，线圈通过导线连接外部整流电路，整流电路连接储能电路。该结构具有结构简单，维修方便，使用寿命长等特点，但该结构无法从多方向收集能量，能量转化效率较低。

技术实现思路

1、针对现有的电磁式能量收集装置无法从多个方向收集环境中的机械能以及空间利用率低下的技术问题，本发明提出一种全方位多层电磁式能量收集装置，实现外界多方向机械能向电能转换，进而提升输出能量密度。

2、为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种全方位多层电磁式能量收集装置，包括基底和至少两个能量收集器组，能量收集器组与基底固定连接，能量收集器组包括至少两个间隔设置的能量收集器，能量收集器通过至少两个悬梁臂固定连接，相邻两个能量收集器间设置有缝隙，最底层的能量收集器底部与基底固定连接，基底内部设置有至少两个整流传输模块，能量收集器与整流传输模块对应连接。

3、所述基底为多面体基底，多面体基底的每一面均设置有能量收集器组。

4、所述能量收集器包括壳体、永磁体和线圈，永磁体和线圈设置在壳体内部，线圈固定设置在壳体底部，壳体顶部固定设置有端盖。

5、所述壳体由两个从上到下依次设置的上层圆柱体与下层圆柱体组成，上层圆柱体与下层圆柱体均为空心圆柱体，上层圆柱体与下层圆柱体的圆心设置在同一直线上，线圈固定设置在下层圆柱体内，永磁体活动设置在上层圆柱体内。

6、所述线圈顶面与上层圆柱体底面设置在同一水平面上。

7、所述上层圆柱体的高度大于永磁体高度。

8、所述线圈通过至少两根引线与整流传输模块相连接，引线设置在悬梁臂的凹槽内。

9、使用方法为：当受到外力作用时，能量收集器组和基底发生位移、翻滚，能量收集器将机械能转换为电能，实现能量收集。

10、所述能量收集器将机械能转化为感应电流的方法为：当基底滚动时，永磁体由于力的作用与线圈发生相对运动产生感应电流，从而将机械能转换为电能。

11、本发明利用多面体基底使能量收集装置受到较小的力即可发生位移与滚动，灵敏度较高，降低能量收集过程中机械能的损失。本发明中永磁体在能量收集器中不受挤压，避免摩擦力损耗机械能，同时，永磁体在能量收集器中可自由滑动，在较小外力的作用下即可与线圈发生相对运动，有效提升了将机械能转化为电能的效率。本发明设置多个能量收集器组，并在一个能量收集器组内设置多个能量收集器，当能量收集装置受到外力发生位移、滚动时，多个能量收集器可同时作用，将收集到的机械能转化为电能，提升了能量收集的效率。

技术特征：

1.一种全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，包括基底（1）和至少两个能量收集器组（2），能量收集器组（2）与基底（1）固定连接，能量收集器组（2）包括至少两个间隔设置的能量收集器（21），能量收集器（21）通过至少两个悬梁臂固定连接，相邻两个能量收集器（21）间设置有缝隙，最底层的能量收集器（21）底部与基底（1）固定连接，基底（1）内部设置有至少两个整流传输模块，能量收集器（21）与整流传输模块对应连接。

2.根据权利要求1所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述基底（1）为多面体基底，多面体基底的每一面均设置有能量收集器组（2）。

3.根据权利要求1或2所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述能量收集器（21）包括壳体、永磁体（23）和线圈（24），永磁体（23）和线圈（24）设置在壳体内部，线圈（24）固定设置在壳体底部，壳体顶部固定设置有端盖（25）。

4.根据权利要求3所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述壳体由两个从上到下依次设置的上层圆柱体与下层圆柱体组成，上层圆柱体与下层圆柱体均为空心圆柱体，上层圆柱体与下层圆柱体的圆心设置在同一直线上，线圈（24）固定设置在下层圆柱体内，永磁体（23）活动设置在上层圆柱体内。

5.根据权利要求4所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述线圈（24）顶面与上层圆柱体底面设置在同一水平面上。

6.根据权利要求5所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述上层圆柱体的高度大于永磁体（23）高度。

7.根据权利要求6所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述线圈（24）通过至少两根引线与整流传输模块相连接，引线设置在悬梁臂的凹槽（22）内。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，使用方法为：当受到外力作用时，能量收集器组（2）和基底（1）发生位移、翻滚，能量收集器（21）将机械能转换为电能，实现能量收集。

9.根据权利要求8所述的全方位多层电磁式能量收集装置，其特征在于，所述能量收集器（21）将机械能转化为感应电流的方法为：当基底（1）滚动时，永磁体（23）由于力的作用与线圈（24）发生相对运动，从而将机械能转换为电能。

技术总结
本发明提出了一种全方位多层电磁式能量收集装置，包括基底和至少两个能量收集器组，能量收集器组与基底固定连接，能量收集器组包括至少两个由上到下依次设置的能量收集器，能量收集器通过至少两个悬梁臂固定连接，相邻两个能量收集器间设置有缝隙，最底层的能量收集器底部与基底固定连接，基底内部设置有至少两个整流传输模块，能量收集器与整流传输模块对应连接。本发明利用受到较小的力即可发生位移与滚动，灵敏度较高，降低能量收集过程中机械能的损失。本发明设置多个能量收集器组，当能量收集装置受到外力发生位移、滚动时，多个能量收集组可同时作用，将收集到的机械能转化为电能，有效提升了能量收集的效率。

技术研发人员：曲志刚,王晓鹏,安阳,黄明昆,张珂,刘英男,付云坤,陈传贤,陈若严,张全鹏
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13