[实用新型]一种多方向电磁式微振动能量采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微能量采集技术领域，具体为一种多方向电磁式微振动能量采集装置。

背景技术

随着物联网技术的日渐成熟，无线传感网络等嵌入式器件遍布城市各处，而中国首款嵌入式神经网路处理器(NPU)的晶片诞生，标志着物联网正式进入智能时代。而无线传感网络节点及其他嵌入式器件以其低成本、分布式、低功耗和自组织等特点得到了迅速广泛应用，不仅加速了管网与水利设施智能化，交通设施和能源智能化；还大大推动了政务、交通、城管、环保、市政与安全，办理市民卡，远程急救，电子病历等城市建设项目。但当前物联网发展遇到了一些技术瓶颈，除了相关节点数量众多难以维护外，最重要的便是节点的供电问题。传统的节点供电基本采用化学电源或者直接连接外电源进行供电，但是无线传感网络的分布一般是比较复杂或者条件苛刻，有些无线传感节点一次性植入环境中之后基本无法更换化学电源(类似于汽车轮胎的胎压传感装置)，而自身携带的电能是有限的，一旦耗尽，该节点就只能废弃，这将对整个传感网络产生不良影响，造成了资源浪费。因此，最大程度的为无线传感网络节点供电成为有效延长节点使用寿命的重要途径。

当前技术中，延长器件的供电时间最直接的办法是增加化学电源的容量，但化学电源终究有不能无限的满足器件供电。而基于微振动能量采集装置的供电技术，可有效的直接从器件所在的环境中采集广泛存在的微振动能量转换为电能供给器件使用。目前国内外研究的振动能量采集装置按其收集原理，主要可以分成三类：静电式、压电式、电磁式。对于静电式发电机，由于需要外加电压源或电荷源，限制了其应用，一般研究相对较少，因此没有很大的研究进展。压电式能量采集器输出电压相对较高，但压电材料相对比较脆且容易疲劳，且输出阻抗高。而电磁式振动能量采集装置是基于法拉第电磁感应定律。当外界发生振动时，磁铁与线圈发生相对运动致使通过线圈的磁通量发生变化，进行能量转换。而电磁式能量采集系统输出电流功率大、对材料没有硬性要求，同时无需要启动电压，经济效益高以及能适应宽频等特点，得到了较大发展。但是现阶段国内外研制的众多类型电磁式能量采集装置主要集中于单一方向的振动能量采集。而器件所在的环境中振动往往非常复杂，具有随机性、振动方向不确定性，因此无法很好的采集复杂环境中的多方向振动能量。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种多方向电磁式微振动能量采集装置，这种采集装置可有效提高电磁式能量采集装置对环境中微振动能量的俘获效率，以方便将其用于无线传感网络等微功耗器件供电，来解决上述背景技术中的缺点。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种多方向电磁式微振动能量采集装置，包括封装外壳以及成型在封装外壳内的可调悬臂梁、动磁铁以及线圈，该可调悬臂梁采用弹簧作为悬臂梁梁体，以保证多方向弯曲程度一致，有效采集环境中多方向振动；所述动磁铁为横向充磁磁铁且与可调悬臂梁的端面相连接；而所述线圈为圆环型线圈绕组，分别安装在动磁铁两侧。

作为本实用新型的进一步改进：

所述悬臂梁梁体两端分别通过可调螺杆固定在封装外壳上，通过调节螺杆调节弹簧悬臂梁振动的有效长度，从而改变悬臂梁的谐振频率。

所述动磁铁可以由单一磁铁组成，或两块以上磁铁以任意方式组合而成。

所述动磁铁设置于线圈内部。

所述动磁铁在固定后与线圈边缘平齐。

有益效果：本实用新型一种多方向电磁式微振动能量采集装置，可高效率俘获复杂环境中多放向振动能量并转换成为电能。且本实用新型提供的多方向电磁式微振动能量采集装置加工工艺简单、环境适应性强，便于规模化应用。

附图说明

图1是具体实施1多方向电磁式微振动能量采集装置的结构示意图。

图2是多方向电磁式微振动能量采集装置的线圈绕组示意图。

图3是具体实施2的多方向电磁式微振动能量采集装置工作原理示意图。

图4是具体实施2的多方向电磁式微振动能量采集装置结构示意图。

图5是具体实施2的多方向电磁式微振动能量采集装置安装示意图。

图6是具体实施2的多方向电磁式微振动能量采集装置的线圈夹板安装示意图。

图7是多方向电磁式微振动能量采集装置的具体工作流图。

图8是多方向电磁式微振动能量采集装置在微振动下输出电压与外界振动频率关系图。