[发明专利]应用于能量采集和传感的多磁体结构

说明书

本发明涉及应用于能量采集和传感的多磁体结构，包括转子、定子及可选的固定机构和隔离机构，所述转子和定子根据应用场合不同可分别加工成轴向磁化的圆柱和圆环或者径向磁化的磁球，形成磁柱型和磁球型，磁柱型中，转子磁柱在磁力的作用下沿圆周方向吸附在定子磁环旁边；磁球型中，转子磁球在磁力和重力的作用下沿径向吸附在定子磁球表面；在外界激励的作用下，磁柱型中的转子磁柱将沿定子磁环的圆周方向转动，磁球型中的转子磁球将在绕着平衡位置摆动乃至旋转。随着转子的运动将实现外界激励到变化磁场的转换，从而采用线圈基于电磁感应原理可以实现对任意方向外界激励的能量采集，采用磁传感器感知磁场的变化则可以实现对外界激励条件的传感。

技术领域

本发明涉及能量采集和传感技术，具体是应用于能量采集和传感的多磁体结构。

背景技术

目前被广泛应用于能量采集与传感的结构主要有基于永磁体作为质量块或者粘贴压电片的悬臂梁结构、基于电磁感应原理的磁悬浮结构和基于轴承的旋转结构。悬臂梁结构虽然应用广泛、类型全面，但随着梁的振动而不可避免的机械疲劳始终桎梏着其性能与使用寿命，此外悬臂梁结构的自由度有限。磁悬浮结构通常由两片固定的永磁体将一片永磁体悬浮在一个管状机构中，存在一定的工作角度，限制了其自由度。旋转结构由于轴承的采用通常结构复杂、安装麻烦，而且随着需求的提高，对轴承的性能和安装的精度都提出了更高的要求。因此，对既可应用于能量采集又可实现参数传感结构还需要从向结构简单、适用性广、可靠性高、寿命长、多自由度等等方面做进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于能量采集和传感的多磁体结构，其能够实现对转动、振动、冲击、人体运动等过程中的能量进行采集以及相应参数的传感，在结构简单、适用性广、可靠性高、寿命长、多自由度方面相对于现有技术有进一步改进。

本发明的技术方案如下：

应用于能量采集和传感的多磁体结构，其包括转子、定子及可选的固定机构隔离机构。所述转子和定子根据应用场合的不同可分别加工成轴向磁化的圆柱和圆环或者径向磁化的磁球，从而将多磁体结构归纳为磁柱型和磁球型。

定子由固定机构固定或直接固定于被测单元上，所述固定机构由非导磁材料制成用于固定定子。

所述磁柱型中，转子为轴向磁化的圆柱或圆环，定子为轴向磁化的圆柱、圆环、圆片或任意多边形，转子在磁力的作用下沿圆周方向吸附在定子的旁边；在外界激励的作用下，转子将沿定子的圆周方向转动。

所述磁球型中，转子和定子为径向磁化的磁球，转子磁球在磁力和重力的作用下沿径向吸附在定子磁球的表面；在外界激励的作用下，磁球型中的转子磁球将在绕着平衡位置摆动乃至旋转。

以上两种结构，随着所述转子的运动将外界激励转换为磁场的变化，通过线圈以及TMR等磁传感器感受所述磁场的变化，可实现对外界激励的能量采集以及传感。

本方案中，在转动、振动、冲击、人体运动等外界激励的作用下，磁柱型中的转子磁柱将沿定子磁环的圆周方向转动，磁球型中的转子磁球将在绕着平衡位置摆动乃至旋转。随着多磁体结构中转子的运动将实现外界激励到变化磁场的转换，从而采用线圈基于电磁感应原理可以实现对外界激励的能量采集，采用磁传感器感知磁场的变化则可以实现对外界激励条件的传感。

进一步，根据不同的应用需求并且在空间允许的前提下，所述转子的数量为1个乃至多个。多个转子通过磁力作用吸附在同一个定子周围，从而转子之间存在相互排斥的磁力，使得转子的数量并不是越多越好，过多的转子将导致过大的激励阻力。因此在不同的应用需求下，均存在最佳的转子数量。