[发明专利]一种振动能量收集装置及方法

说明书

本发明公开了一种振动能量收集装置及方法，包括铁芯、电磁感应线圈和振动弹簧，电磁感应线圈缠绕在铁芯外壁，铁芯采用中空结构，铁芯内腔安装有永磁体，永磁体上下端分别连接上连接杆和下连接杆，铁芯一侧设有纵向立柱，且纵向立柱与连接杆平行设置，纵向立柱上端内侧设置上套筒，且上套筒内设置上振动弹簧，上振动弹簧两端分别连接上连接杆内壁和上套筒底壁；纵向立柱下端内侧设置下套筒，且下套筒内设置下振动弹簧，下振动弹簧两端分别连接下连接杆内壁和下套筒底壁，电磁感应线圈通过导线连接电流采集器，本发明结构原理简单，能够实现对振动能量的快速采集，能够将电磁能量转换为电量，还具有体积小、寿命长、感测频率范围广的优点。

技术领域

本发明涉及振动能量收集技术领域，具体为一种振动能量收集装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，环境微能量的收集需求日益广泛，如在无线传感网络中，无线传感器的供电多依赖外部能源，如果能够通过收集环境微能量为无线传感器供电，那么理论上可以实现无线传感器不断电采集数据。机械振动能量普遍存在于各种机械装置中，从而成为环境微能量收集的重要途径之一。

能量收集，意为捕获、收集周围环境的能量，产生电力。通常所说的环境能包括太阳能、风能、机械能、海洋波浪能、海洋潮汐能等。机械振动是一种重要的环境能形式，也是一种重要的能量收集方式。通常的机械振动能量收集系统包括质量块、弹簧和阻尼器，外界振动通过一定的传导机制，使得机械振动能量收集系统的质量块产生振动形式的机械运动，带动发电机运动，产生电力。质量块一般做直线运动，也有的做扭转振动。通常的发电机为电磁感应式，也有静电感应式，以及压电陶瓷结合悬臂梁的形式。振动能量收集也可称为振动发电。

目前的收集装置结构复杂，收集精度低，效率低，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动能量收集装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种振动能量收集装置,包括铁芯、电磁感应线圈和振动弹簧，所述电磁感应线圈缠绕在铁芯外壁，所述铁芯采用中空结构，所述铁芯内腔安装有永磁体，所述永磁体上下端分别连接上连接杆和下连接杆，所述铁芯一侧设有纵向立柱，且所述纵向立柱与连接杆平行设置，所述纵向立柱上端内侧设置上套筒，且所述上套筒内设置上振动弹簧，所述上振动弹簧两端分别连接上连接杆内壁和上套筒底壁；所述纵向立柱下端内侧设置下套筒，且所述下套筒内设置下振动弹簧，所述下振动弹簧两端分别连接下连接杆内壁和下套筒底壁，所述电磁感应线圈通过导线连接电流采集器。

优选的，所述电磁感应线圈由感应线圈本体和其外部起保护作用的电绝缘耐火材料实体组成，所述感应线圈本体位于电绝缘耐火材料实体的内部，并与电绝缘耐火材料实体紧密固化在一起；所述感应线圈本体的接线端设置在外部。

优选的，所述永磁体的原料包括主相元素，主相元素包括钐20～22wt％，钴45～48wt％，铜5～7wt％，锆5～8wt％，铁20～25wt％，钛2～4wt％。

优选的，所述上振动弹簧和下振动弹簧结构完全一致，包括第一接触端、第二接触端和弹簧本体，所述弹簧本体由一长条形金属或树脂环形绕转而成，且呈螺旋状，所述弹簧本体上设有多个等间距的螺旋圈体，所述第一接触端和第二接触端分别设置在弹簧本体的顶部和底部，且所述第一接触端、第二接触端均为水平面。

优选的，所述电流采集器包括电流转换器、信号放大器、模数转换器、主控芯片和储存器，所述电流转换器通过信号放大器连接模数转换器，所述模数转换器输出端连接主控芯片，所述主控芯片连接储存器。

优选的，所述主控芯片采用型号为型号为N76E003的单片机。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

A、外界触碰上连接杆或下连接杆时，振动弹簧拉动连接杆发生左右摆动；