[发明专利]一种磁旋摆式多稳态电磁振动能量俘获装置

说明书

本发明提供了一种磁旋摆式多稳态电磁振动能量俘获装置，包括中心固定磁铁、运动磁铁、限位磁铁和若干线圈；中心固定磁铁为圆环状，运动磁铁为圆柱状或圆环状，运动磁铁与中心固定磁铁之间为吸引力，运动磁铁的运动轨道为环绕中心固定磁铁的环形轨道；限位磁铁固定于运动轨道的某一点，限位磁铁与运动磁铁之间为排斥力；若干线圈分布于运动轨道下方并对应运动磁铁的运动轨迹设置，可在运动磁铁的运动过程中产生感应电流，线圈外接电流引出端口；装置可水平放置，可竖直放置，调节限位磁铁和运动磁铁的大小和类型，可在不同情况下实现单稳态和双稳态特点，使系统具有不同的共振频带，以适应不同的环境振动频率、提高能量俘获效率。

技术领域

本发明涉及电磁式振动能量收集技术领域，具体的说，涉及了一种磁旋摆式多稳态电磁振动能量俘获装置。

背景技术

近年来，随着微电子技术的迅速发展，大量的低功耗无线传感器被应用到设备状态监测领域，而在人们的日常生活中，手机、手表等便携式电子设备的应用也给人们的生活带来了极大的便利。

目前，这些低功耗的无线传感器和便携式电子设备多采用传统电池进行供电，需要定期更换或充电来维持设备的正常工作。振动能量俘获技术具有将环境振动和人体运动能量转换为电能的能力，利用这些能量为便携式电子设备供电受到了广泛关注。电磁式振动能量俘获装置结构简单、输出功率较大，成为了当前研究的热点问题。

传统电磁式振动能量俘获结构多基于线性振动机理设计，其只能在较窄的频带范围内产生较大的能量。为了克服这个缺点，大量具有宽频带响应的电磁式能量俘获结构被提出，其设计原理主要基于非线性机理与机械调节机制。将电磁式能量俘获结构与外接电路集成，能够构成一套完整的自供能体系，替代电池以为低功耗电子设备供电。

截止目前，已存在的电磁式振动能量俘获装置中多采用磁铁的直线运动形式，其占用空间较大，且不能根据具体的环境振动及人体运动特点调整其固有频率以满足现实需求。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种可实现单稳态和双稳态特点、具有不同共振频带、可适应不同环境振动频率、提高能量俘获效率的磁旋摆式多稳态电磁振动能量俘获装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种磁旋摆式多稳态电磁振动能量俘获装置，包括中心固定磁铁、运动磁铁、限位磁铁和若干线圈；

所述运动磁铁为圆柱状或圆环状，所述中心固定磁铁为圆环状，所述运动磁铁与中心固定磁铁之间为吸引力，所述运动磁铁的运动轨道为环绕所述中心固定磁铁的环形轨道，所述运动磁铁可围绕所述中心固定磁铁在运动轨道上转动；

所述限位磁铁固定于运动轨道的某一点，所述限位磁铁与运动磁铁之间为排斥力，若干所述线圈分布于运动轨道下方并对应所述运动磁铁的运动轨迹设置，以便运动磁铁在运动过程中在线圈内产生感应电流，所述线圈外接电流引出端口。

基上所述，所述限位磁铁为圆环状。

基上所述，所述中心固定磁铁、运动磁铁和限位磁铁的厚度相等。

基上所述，还包括基座，所述基座的底盘上对应中心固定磁铁和限位磁铁设置固定结构，所述基座的底盘上对应线圈设置有固定框，所述固定框周围的空余位置设置有补充限位面结构，所述补充限位结构与固定框等高。

基上所述，所述基座的上方安装有顶盖，所述顶盖扣合在所述基座上，所述顶盖的内表面形成限制运动磁铁转动的顶面限位面。

基上所述，所述基座的底盘上对应中心固定磁铁设置环形凸台，所述顶盖上对应环形凸台的内孔设置圆柱凸台。

基上所述，所述顶盖和基座上对应设置有定位孔。

基上所述，所述基座的侧壁上设置有孔，所述线圈的外接线通过孔穿出。