[发明专利]一种集成制造的磁性反转双稳态振动能量采集器

权利要求书

1.一种集成制造的磁性反转双稳态振动能量采集器，其特征在于：包括平面线圈、振动磁极、平板、上磁轭、下磁轭，其中所述平板上分别开设有贯通的通孔和磁轭过孔，所述振动磁极设置在所述通孔处，所述平面线圈固定在所述磁轭过孔处，所述上磁轭固定在所述平板的上表面，所述下磁轭固定在所述平板的下表面；所述振动磁极可上下方向运动；

当所述振动磁极运动至下位时，所述振动磁极的上部位于所述上磁轭和所述下磁轭之间，所述振动磁极的磁通依次经过所述上磁轭、所述磁轭过孔、所述平面线圈、所述下磁轭返回所述振动磁极构成导磁回路；

当所述振动磁极运动至上位时，所述振动磁极的下部位于所述上磁轭和所述下磁轭之间，所述振动磁极的磁通依次经过所述下磁轭、所述平面线圈、所述磁轭过孔、所述上磁轭返回所述振动磁极构成导磁回路；

通过所述振动磁极上下运动实现所述平面线圈的磁通大小变化、磁通方向翻转，从而增大磁通变化率，同时实现在所述上磁轭和所述下磁轭的磁力作用下的双稳态切换；

所述振动磁极由极性相反的两永磁体、平面弹簧构成，其中平面弹簧由边框、悬臂梁、中央可动平台构成，所述两永磁体分别设置于所述中央可动平台的上方和下方且磁通方向互逆并构成极性反转永磁对，所述边框和所述悬臂梁将所述中央可动平台及所述极性反转永磁对悬空支承在所述通孔处；

所述平板由顶板和底板构成，所述顶板和所述底板主体为填充层，所述顶板上开设有上磁轭过孔、上通孔，所述底板上开设有下磁轭过孔、下通孔，所述上磁轭过孔和所述下磁轭过孔位置对应构成所述磁轭过孔，所述上通孔和所述下通孔位置对应构成所述通孔；

所述上磁轭包括上主磁轭和上辅助磁轭，所述下磁轭包括下主磁轭和下辅助磁轭，所述上主磁轭和所述下主磁轭呈“几”字形，一端位于所述通孔一侧，另一端与所述磁轭过孔相连接，中间部分紧贴所述平板边缘，所述上辅助磁轭设置在所述通孔另一侧且与所述上主磁轭位于同一中轴线上，所述下辅助磁轭设置在所述通孔另一侧且与所述下主磁轭位于同一中轴线上；

所述振动磁极上的极性相反的两永磁体与顶板、底板上的主磁轭与辅助磁轭之间存在磁力，磁力大小取决于极性反转永磁体与主磁轭、辅助磁轭之间的气隙，通过在永磁体两侧分别设置主磁轭和辅助磁轭，可以使水平方向的磁力相互抵消，避免由于磁力不均衡导致磁极发生扭转，破坏器件结构；通过调整上通孔、下通孔的面积，中央可动平台的面积、极性相反的两永磁体的固定位置，可以调整气隙，进而调整磁力的大小；

所述平面弹簧能从所述悬臂梁的布局、形状、尺寸调整结构刚度。

2.根据权利要求1所述的一种集成制造的磁性反转双稳态振动能量采集器，其特征在于：所述平面线圈由感应线圈绕组、中央磁轭和绝缘层构成，其中所述感应线圈绕组固定在所述绝缘层中，所述中央磁轭固定在所述感应线圈绕组的中央。

3.根据权利要求2所述的一种集成制造的磁性反转双稳态振动能量采集器，其特征在于：所述感应线圈绕组由方形或圆形的多层多匝螺旋金属线圈按螺旋渐开的方式组合构成。

4.根据权利要求1所述的一种集成制造的磁性反转双稳态振动能量采集器，其特征在于：所述悬臂梁布局中央对称且起固定和导向作用。

5.根据权利要求2-3任一项所述的一种集成制造的磁性反转双稳态振动能量采集器，其特征在于：当振动磁极向下运动直至下位时，振动磁极的上部即中央可动平台上方的极性相反的两永磁体中的永磁体一位于顶板的上主磁轭与底板的下主磁轭之间，磁通从该永磁体一的N 极出发，穿过永磁体一与上主磁轭间的气隙，经过顶板上主磁轭，上磁轭过孔，中央磁轭，下磁轭过孔，下主磁轭，穿过下主磁轭与永磁体一之间的气隙，到达永磁体一的S极，形成导磁方向一；

当振动磁极向上运动直至上位时，振动磁极的下部即中央可动平台下方的极性相反的两永磁体中的永磁体二位于顶板与底板的上主磁轭与下主磁轭之间，磁通从永磁体二的N极出发，穿过永磁体二与下主磁轭间的气隙，经过底板下主磁轭，下磁轭过孔，中央磁轭，上磁轭过孔，上主磁轭，穿过上主磁轭与永磁体之间的气隙，到达永磁体二的S 极，形成导磁方向二；

导磁方向一与导磁方向二互逆，因此当振动磁极上下运动时，通过感应线圈绕组的磁通不仅大小发生变化，其磁通方向也发生反转，能够显著增大磁通变化率。