[发明专利]一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器

说明书

本发明公开了一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器，设计一矩形框体（1），一条形压电悬臂梁（2）的一端固定在框体的垂直边上，压电悬臂梁另一端的上表面固定有一个磁悬浮振动能量采集模块（5），压电悬臂梁下表面固定有一个压电梁磁铁（4），压电梁磁铁下方框体的水平边上固定有一个框体磁铁（3），且框体磁铁与压电梁磁铁相对设置，并具有间距；所述的磁悬浮振动能量采集模块由非导磁材料构成的圆筒，圆筒内的上部及筒底均各固定有一个固定磁铁（5‑1、5‑4），两块固定磁铁之间配置有一个活动磁铁（5‑3），圆筒外壁安装有两个感应线圈（5‑2），利用活动磁铁在筒内的运动，可在感应线圈内产生电输出。

技术领域

本发明涉及的是一种能源技术领域的装置，尤其涉及一种采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器。

背景技术

振动是环境中普遍存在的一种现象，广泛存在于桥梁、楼宇、船舶、车辆、机床、家用电器（冰箱、洗衣机、微波炉）等各种生产生活设备中，也存在于人体的血液流动、心脏跳动、肢体运动等生命过程中。如果将环境中的振动转化为电能，为无线网络、嵌入式系统等低功耗设备供电，有着非常广泛的应用前景。

基于振动的能量采集方法一般有三种：电磁式、静电式和压电式。其中，电磁式振动能量采集器具有输出电压低(典型值<1V)、输出电流高等特点；压电式振动能量采集器具有输出电压高、输出电流低、输出阻抗高等特点；静电式振动能量采集器具有输出电压高、输出电流低、输出功率密度低、需要提供初始电压或电荷源才能工作。每种振动能量采集方式都有其优缺点，都有不同的适用对象。如果将两种以上的能量采集方式组合构成复合式的振动能量采集器，适用范围将会更广。

磁悬浮的电磁式振动能量采集器具有转换效率高、灵敏度高、结构紧凑等优点，是电磁式振动能量采集器中较好的设计之一。经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号：201220227976.9，名称为：一种磁悬浮振动发电模块，该发明提出了一种采用磁悬浮的振动能量采集器，该采集器由一个壳体、一个活动永磁铁、一个固定永磁铁、一个内壁光滑的非导磁材料筒、一个非导磁弹簧、两个以上的感应线圈构成。固定永磁铁固定在非导磁材料筒的底部，活动永磁铁在固定磁铁的排斥力的作用下，悬浮在非导磁材料筒的中部。感应线圈绕在非导磁材料筒外部。非导磁弹簧的一端固定于非导磁材料筒的上端，起到弹性限位的作用，防止活动永磁铁向上位移太大。当采集器感应到振动时，活动永磁铁就会相对非导磁材料筒上下移动，感应线圈将感应到变化的磁通产生电输出。中国专利一种磁悬浮式免摩擦振动能量采集装置（申请号：201710324575.2），在上述专利的基础上，将悬浮的活动永磁体改成组合式悬浮永磁铁，并在非导磁材料筒上安装侧向固定磁铁。组合式悬浮永磁铁由上悬浮磁铁、辐射充磁磁铁、下悬浮磁铁、磁铁固定块构成一个整体。侧向固定磁铁与辐射充磁磁铁磁极相同，相互排斥，避免了悬浮磁子与外壳腔体内表面的摩擦，有效避免摩擦产生的能量损耗。虽然磁悬浮电磁式振动能量采集器具有转换效率高、灵敏度高、结构紧凑等优点，但存在频带相对较窄、低水平振动下输出功率低以及输出电压低等不足。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种频带宽、低水平振动下能输出较高的功率、具有压电式和电磁式两种能量采集方式的磁悬浮振动能量采集器，解决传统磁悬浮振动能采集器频带窄、低水平振动下输出功率低、输出电压低等不足。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

采用放大结构的复合式磁悬浮宽频振动能量采集器，其特征在于：设计一矩形框体，一条形压电悬臂梁的一端固定在框体的垂直边上，压电悬臂梁另一端的上表面固定有一个磁悬浮振动能量采集模块，压电悬臂梁下表面固定有一个压电梁磁铁，压电梁磁铁下方框体的水平边上固定有一个框体磁铁，且框体磁铁与压电梁磁铁相对设置，并具有间距；所述的磁悬浮振动能量采集模块由非导磁材料构成的圆筒，圆筒内的上部及筒底均各固定有一个固定磁铁，两块固定磁铁之间配置有一个活动磁铁，圆筒外壁安装有两个感应线圈，利用活动磁铁在筒内的运动，可在感应线圈内产生电输出。