[发明专利]一种非线性转动式宽频能量采集器

说明书

本发明属于机械能采集设备技术领域，公开了一种非线性转动式宽频能量采集器，包括换能组件、磁路组件和碰撞梁；所述磁路组件包括相对设置的磁路永磁铁，相对设置的磁路永磁铁之间形成闭合磁路，所述磁路组件在换能组件的外侧来回摆动，呈磁感线切割，并使磁路组件产生非线性振动；所述磁路组件在其来回摆动中的其中一端路径上，与碰撞梁碰触。本发明利用非线性磁力以及碰撞拓宽了采集器的频带，能够解决传统能量收集器频带较窄的问题，有效提高能量采集器的工作频带。

技术领域

本发明属于机械能采集设备技术领域，尤其涉及一种非线性转动式宽频能量采集器。

背景技术

近几年来，无线传感器、无线通信网络、嵌入式系统、便携式设备以及微机电系统技术得到了广泛的应用。但为之提供电源的传统电池因为寿命周期短、污染环境、维护费用高等缺点，已经不能满足无线传感器网络等微功耗产品高速发展的供电需求。虽然自然环境中普遍存在振动形式的能量，如车辆行驶、机器运作、人体运动、海浪起伏等，但环境中的振动大都不是单一频率的振动，它的频率成份常分布在一个较宽的频带内，所以有必要设计出具有宽频特性的振动能量采集器。

针对于此，虽然目前存在有针对宽频特性的振动能量采集器，但是这些采集器的采集频带仍然较窄。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种非线性转动式宽频能量采集器，能够解决传统能量收集器频带较窄的问题，有效提高能量采集器的工作频带。本发明的具体技术方案如下：

一种非线性转动式宽频能量采集器，包括：

换能组件；

磁路组件，所述磁路组件包括相对设置的磁路永磁铁，相对设置的磁路永磁铁之间形成闭合磁路，所述磁路组件在换能组件的外侧来回摆动，呈磁感线切割，并使磁路组件产生非线性振动；以及

碰撞梁；

其中，所述磁路组件在其来回摆动中的其中一端路径上，与碰撞梁碰触。

当外部发生振动时，磁路组件在外部振动的作用下产生摆动，此时，磁路组件的闭合磁路在磁路组件和换能组件的空气隙中产生变化的磁场，在变化磁场的作用下，使换能组件因受磁场作用的形变而产生电能，从而实现机械能到电能的转换；在磁路组件摆动的过程中，其受到非线性作用力，从而拓宽采集的带宽，同时，在磁路组件的摆动过程中，在一个来回周期内，磁路组件和碰撞梁发生一次碰撞，由此利用碰撞进一步拓宽了能量采集器的带宽并使能量采集器能够感应更大幅度的振动。

优选的，还包括：

底座；以及

支撑板，所述支撑板与底座连接；

其中，所述换能组件支撑于底座的上侧；所述磁路组件与支撑板转动连接。

在本发明中，所述换能组件经支撑，在底座上侧固定不动，由磁路组件的运动产生变化的磁场，使换能组件产生形变，实现机械能至电能的转化；当外部振动发生后，磁路组件绕其与支撑板的连接处来回摆动，更容易地实现切割磁感线的运动。

优选的，所述底座设有座永磁铁；所述磁路组件靠近底座的一侧设有梁永磁铁；所述座永磁铁和梁永磁铁之间存在间隙，所述座永磁铁和梁永磁铁相互吸引或相互排斥。

在本发明中，所述磁路组件的非线性振动来自于座永磁铁和梁永磁铁之间产生的非线性磁力，其能够将外部振动转化为非线性振动，如此设置使得能量采集器结构简单，效果显著。

优选的，所述碰撞梁设有弹性件，所述弹性件远离碰撞梁的一端与磁路组件之间存有间隙；所述磁路组件通过弹性件与碰撞梁碰触。

所述弹性件的设置避免了磁路组件和碰撞梁之间产生直接碰撞；当磁路组件和弹性件碰触后，同样能够拓宽采集器的带宽，并且，能够避免磁路组件的破损，以此延长其使用寿命。