[实用新型]一种组合磁悬浮式振动能量采集器

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源领域，具体涉及一种组合磁悬浮式振动能量采集器。

背景技术

随着科技的发展，人们正在利用和开发新能源设备，以满足低碳生活的需求。在工程实际和日常生活中，机械振动是非常普遍的，如车辆的晃动，机床和刀具的振动，行走时的颠簸等。振动能量由于普遍存在于周围环境中，可以为能量采集器提供方便而又充足的能量来源。振动能量采集器可以把系统周围的机械振动能转化为电能。

根据振动能量转换的物理原理，振动能量采集器主要分为三种形式：静电式、压电式和电磁式。其中，电磁式振动能量采集器的工作原理是法拉第电磁感应定律。典型的电磁式振动能量采集器由弹簧、永磁体和感应线圈组成，永磁体连接在弹簧上面，在外界振源的作用下上下振动，使得感应线圈中磁通量随时间不断变化，在线圈两端产生感应电动势，从而将环境中的机械振动能转化为电能。这类装置中，弹簧本身对振动起缓冲作用，消耗一部分振动能，降低能量转换的效率。此外，基于磁悬浮的能量采集器(M.P.S.Santos,et al.Sci.Rep.6, 18579(2016))，所选永磁铁为轴向充磁，虽然避免了弹簧结构的使用，但磁铁在振动时会与内腔壁发生摩擦，无法充分利用振动能。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一款组合磁悬浮式振动能量采集器。

所述能量采集器包括外壳腔体和悬浮磁子两个部分。悬浮磁子包括上悬浮磁铁9、辐射充磁磁铁11、磁铁固定块12和下悬浮磁铁13。其中，磁铁固定块12 为圆柱形结构；辐射充磁磁铁11为环形结构，套在磁铁固定块12的外侧，辐射充磁磁铁11与磁铁固定块12的高度相等；上悬浮磁铁9和下悬浮磁铁13分别通过磁铁固定螺栓7固定于磁铁固定块12的两端，同时限制辐射充磁磁铁11相对磁铁固定块12的运动。外壳腔体包括侧向锁紧螺丝3、线圈4、腔体5和侧向固定磁铁10，以及上盖2、上固定磁铁8、下盖6和下固定磁铁14。其中，腔体 5为环形腔体，其外壁设有绕制线圈4的凹槽，壁上设有安装侧向固定磁铁10 的通孔；线圈4绕制在腔体5的外侧；侧向固定磁铁10紧配安装于腔体壁的通孔中，并通过侧向锁紧螺丝3锁紧；上固定磁铁8通过磁铁固定螺栓7固设于上盖2的内侧，下固定磁铁14通过磁铁固定螺栓7固设于下盖6的内侧；悬浮磁子放置在腔体5的内侧腔体中，上盖2和下盖6分别通过紧固螺栓1固定安装于腔体5的两端。

外壳腔体由腔体5、上盖2和下盖6组成，构成封闭结构。其中，腔体5的外壁绕制多股铜线圈4；上盖2的内侧固设径向充磁的上固定磁铁8，下盖6的内侧固设径向充磁的下固定磁铁14。悬浮磁子采用组合形式，由径向充磁的上悬浮磁铁9、辐射型充磁的辐射充磁磁铁11和径向充磁的下悬浮磁铁13。

上悬浮磁铁9、辐射充磁磁铁11和下悬浮磁铁13组合安装于磁铁固定块12；其中，辐射充磁磁铁11套在磁铁固定块12的外侧，上悬浮磁铁9和下悬浮磁铁 13分别固定在磁铁固定块12的两端。

悬浮磁子利用同名磁极相斥的原理，悬浮在外壳腔体的内部。其中，上固定磁铁8与上悬浮磁铁9同名磁极相斥；下悬浮磁铁13与下固定磁铁14同名磁极相斥；为避免悬浮磁子与腔体5的内壁发生摩擦，腔体5增设侧向固定磁铁10 与辐射充磁磁铁11同名磁极相斥。

所述组合磁悬浮式振动能量采集器的优点在于：

①利用永磁铁同名磁极相斥的原理，保证装置内腔中的磁铁同极相对。尤其是悬浮磁子使用辐射充磁磁铁与腔体壁上的侧向固定磁铁同名磁极相斥，与腔壁之间不发生摩擦，有效避免能量损耗。

②多股铜线圈绕组绕制在腔体的外壁，线圈绕组均设置在磁力线密集处。充分有效地利用装置的闲置空间，增设发电线圈。装置结构紧凑，能量转换效率高。

③磁铁的安装均采用紧固螺栓连接，避免了现有技术中胶水粘连等不可靠因素的存在，排除磁铁受排斥力飞出的可能，保证装置使用中的安全性。

附图说明

图1是所述组合磁悬浮式振动能量采集器的轴测图。

图2是所述组合磁悬浮式振动能量采集器的剖视图。

图3是所述组合磁悬浮式振动能量采集器上(或下)固定磁铁磁极示意图。

图4是所述组合磁悬浮式振动能量采集器侧向固定磁铁磁极示意图。

图5是所述组合磁悬浮式振动能量采集器辐射充磁磁铁磁极示意图。

图6是所述组合磁悬浮式振动能量采集器上(或下)悬浮磁铁磁极示意图。