[发明专利]一种磁旋摆碰撞式的非线性电磁振动能量俘获装置

说明书

本发明提供了一种磁旋摆碰撞式的非线性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、若干线圈和两块限位挡板；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上，限位磁铁与运动磁铁之间为排斥力；两块限位挡板固定于运动轨道的对称位置处；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，线圈外接电流引出端口。装置可水平放置，可竖直放置，调节限位磁铁的大小和磁铁类型，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，涉及了一种磁旋摆碰撞式的非线性电磁振动能量俘获装置。

背景技术

近年来，随着微电子技术和锂电池技术的迅猛发展，大量的无线传感器被应用到设备状态监测领域。在人们的日常生活中，大量的嵌入式电子设备被用来进行人体健康监测或辅助治疗，如药物泵、心脏起搏器等。目前，这些设备多采用锂电池进行供电，虽然锂电池的容量越来越大，能够满足设备的日常需求，然而，需要定期对锂电池进行充电或替换。为了克服这一问题，研究人员开始考虑从设备工作的周围环境中获取能量为设备供电，其中最受关注的是振动能量俘获技术。振动能量俘获技术属于绿色能源领域，是将环境中的振动能量转换为电能的一种方法，而电磁式能量俘获结构由于结构简单、电流大、功率大等特点，备受工业界和学术界关注。根据振动环境的振动特点，设计合理的能量俘获结构，能够在环境振动频率范围内最大程度地收集能量，提高能量俘获效率。

环境振动和人体运动具有一定的随机性，传统的线性电磁式能量俘获结构不能在较宽的频带内收集能量，应用受到了限制。

为了解决以上问题，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、可适应不同的环境振动频率、提高俘能效率的磁旋摆碰撞式的非线性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：一种磁旋摆碰撞式的非线性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、若干线圈和两块限位挡板；

所述中心固定磁铁为圆环状，所述运动磁铁为圆柱状或圆环状，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所述运动轨道上，所述限位磁铁与运动磁铁之间为排斥力；

两块所述限位挡板固定于运动轨道的对称位置处，所述运动磁铁位于两块限位挡板的夹角之间，所述限位磁铁位于两块限位挡板的夹角之外，所述限位挡板用于限制运动磁铁的运动范围；

所述线圈分布于所述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中产生感应电流，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，所述固定框和线圈形成限制运动磁铁转动的底部限位面。

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部限位面。

基上所述，对应中心固定磁铁和限位磁铁设置的固定结构为环形凸台，所述顶盖上对应环形凸台的内孔设置定位凸台。

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。

基上所述，所述限位挡板的位置可调。