[发明专利]一种电磁式非线性谐振升频振动能量采集装置

摘要

本发明涉及一种电磁式非线性谐振升频振动能量采集装置,由两级振动系统构成，第一级包括低频/高频振动能量采集子系统，两采集系统的铜线圈在不均匀磁场中振动，产生电能输出。第二级振动系统包括支撑弹簧，永磁体组合及第一级系统组成。当振动发生时，第二级振动系统处于共振状态，振动响应主要是奇次谐波分量，一次和三次谐波分量为主，作为基础激励使得低频采集子系统和高频采集子系统处于共振状态。振动能量采集装置将集中于低频的振动能量通重新分配到低频和高频振动。本发明适用于航空航天、船舶、桥梁建筑工程结构的振动能量采集，尤其适用于振动强度较弱的工程环境，可为振动控制与健康监测系统中的自供能装置、无线传感器网络提供电能。

主权项

1.一种电磁式非线性谐振升频振动能量采集装置，其特征在于，所述装置包括第一级振动系统和第二级振动系统，所述第一级振动系统又包括低频振动能量采集子系统和高频振动能量采集子系统，所述低频振动能量采集子系统包括：T型端盖（1）、定位套筒(2)、低频支撑弹簧(3)、线圈套筒(4)、线圈(5)和圆柱形永磁体(6)，T型端盖(1) 固定在定位套筒（2）的底部，T型端盖（1）上安装圆柱形永磁体（6）,圆柱形永磁体（6）外套低频支撑弹簧（3），所述低频支撑弹簧（3）的另一端连接线圈套筒（4），线圈套筒（4）是沿圆周方向开设凹槽的圆柱体，其横截面是工字型，所述圆柱体中心设置通孔，穿过圆柱形永磁体（6），所述凹槽上还缠绕线圈（5）；所述高频振动能力采集子系统包括：T型端盖（1）、定位套筒(2)、高频支撑弹簧(7)、线圈套筒(4)、线圈(5)和圆柱形永磁体(6)，T型端盖(1) 固定在定位套筒（2）的底部，T型端盖（1）上安装圆柱形永磁体（6）,圆柱形永磁体（6）外套高频支撑弹簧（7），所述高频支撑弹簧（3）的另一端连接线圈套筒（4），线圈套筒（4）穿过圆柱形永磁体（6），所述凹槽上还缠绕线圈（5），高频支撑弹簧（7）的圈数多于低频支撑弹簧（3），将所述低频振动能量采集子系统放置在高频振动能量采集子系统上方，通过定位套筒（2）上的螺纹配合紧固后组成所述第一级振动系统，定位套筒（2）外围有凸出的圆台，低频振动能量采集子系统的圆柱形永磁体（6）与高频振动能量采集子系统的圆柱形永磁体(6)相靠近的一端磁极相异；所述第二级振动系统包括支撑弹簧（8）、基底（9）、上部定位框体（13）、下部定位框体（10）、环形永磁体（11）和两极环形永磁体（12），上部定位框体（13）、下部定位框体（10）和基底（9）依次紧固连接，上部定位框体（13）和下部定位框体（10）内壁分别嵌入环形永磁体（11），环形永磁体（11）的外壁分别与上部定位框体（13）和下部定位框体（10）的内壁过盈连接,环形永磁体（11）嵌套所述第一级振动系统，并留有空隙,环形永磁体（11）的两极是环形平面，磁极方向与其嵌套的圆柱形永磁体（6）相同，基底（9）通过支撑弹簧（8）连接所述第一级振动系统，定位套筒（2）外围圆台间再嵌入一个两极环形永磁体（12），所述两极环形永磁体（12）的两极是环形平面,且磁极与面对的环形永磁体（11）的磁极相同。