CN102104311A - 电磁式振荡能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的电磁式振荡能量收集装置包括壳体，置于壳体内的由导磁铁芯和永磁体组成的动子，绝缘的杯形定子，线圈绕组和弹簧，导磁铁芯是由同心式的圆柱形内芯和圆环形外芯底部相连构成的整体，具有E形纵剖面，永磁***于导磁铁芯的内芯与外芯之间，固定于外芯的内表面，导磁铁芯的底部与弹簧的一端相连，弹簧的另一端抵住壳体的底部，杯形定子与壳体的内顶面固定，其圆环形杯体置入导磁铁芯的内芯与外芯形成的环形气隙中，在定子的外表面沿周向开设环形槽，线圈绕组固定在定子环形槽中。该装置结构简单，运行可靠，可以将环境中的振动能量转换为可利用的电能。
Description
技术领域
本发明涉及电磁式振动能量收集器。
背景技术
能量收集器（energy harvester）是将周围环境中的能量转化为可利用的电能的微型发电装置，其通常同超级电容或充电电池配合使用，将收集到的能量储存起来，在需要时可以对外界供电。随着低功耗集成电路的快速发展，电子装置消耗的功率越来越小。因此为微能量收集器的应用创造了条件。由于化学电池的使用寿命有限，一般为1-2年，对于使用寿命较长的电子装置，使用过程中必须要更换电池，而且化学电池的污染十分严重。因此寻找电池的替代方法，选择一种污染小，使用寿命长，且成本低廉的方法具有很高的实际意义。环境中可利用的能量种类很多，如太阳能，风能，热能，振动机械能等。其中振动能量无处不在，如桥梁建筑物等的振动，汽车发动机的振动，人走路产生的振动，工厂内生产机械的振动，甚至娱乐器材中的振动等等。振动能量的收集方式基本上可以分为电磁式，压电式，静电式以及磁电式等几种。其中电磁式是利用电磁感应原理，在外界激励的作用下使永磁体与线圈发生相对运动从而在线圈中产生感应电动势。
目前已有的振动式能量收集器具有磁路磁阻较大，气隙磁密小，气隙磁通方向与线圈振动方向不能正交，漏磁大等缺点。这样就限制了电磁式振动能量收集器效率的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，运行可靠，利于提高输出功率的电磁式振荡能量收集装置。
本发明的电磁式振荡能量收集装置包括壳体，置于壳体内的由导磁铁芯和永磁体组成的动子，绝缘的杯形定子，线圈绕组和弹簧，导磁铁芯是由同心式的圆柱形内芯和圆环形外芯底部相连构成的整体，具有E形纵剖面，永磁***于导磁铁芯的内芯与外芯之间，固定于外芯的内表面，导磁铁芯的底部与弹簧的一端相连，弹簧的另一端抵住壳体的底部，杯形定子与壳体的内顶面固定，其圆环形杯体置入导磁铁芯的内芯与外芯形成的环形气隙中，在定子的外表面沿周向开设环形槽，线圈绕组固定在定子环形槽中。
上述的永磁体可以是单个永磁圆环，沿半径方向充磁的永磁体。也可以是由数个瓦形永磁体拼成一个圆环，每个瓦形永磁体沿半径方向或平行充磁。
本发明中永磁体为充磁的钕铁硼、衫钴或铁氧体。弹簧可以为一个或多个。
工作时，将电磁式振荡能量收集装置固定于振源上，则装置壳体与振源做相同的振动，定子和线圈绕组与壳体直接相连，定子和线圈绕组与振源之间相对静止。动子通过弹簧同壳体相连，动子与振源之间发生相对运动。定子和动子发生相对运动，动子导磁铁芯的内芯与外芯底部连接为一体，构成磁通的通路，线圈绕组在相对运动中切割磁力线，同时受到与运动方向相反的电磁力，对振源起到阻尼的作用。本装置可以将振源的振动机械能转化为电能。
本发明带来的有益效果：
本发明装置通过铁芯的内芯，外芯由底部连接的设计，减小了磁路的磁阻，增大了气息中的磁密，永磁体采用半径方向的充磁方向，产生的磁力线也为半径方向，与线圈绕组的振动方向垂直，增大了输出电压与输出电功率。该装置结构简单，运行可靠，可以将环境中的振动能量转换为可利用的电能。
附图说明
图1是电磁式振荡能量收集装置的结构示意图。
图2是图1的A-A剖面图，箭头方向为永磁体充磁方向。
具体实施方式
参照附图，电磁式振荡能量收集装置包括壳体1，置于壳体内的由导磁铁芯2.1和永磁体2.2组成的动子，绝缘的杯形定子3，线圈绕组4和弹簧5，导磁铁芯2.1是由同心式的圆柱形内芯和圆环形外芯底部相连构成的整体，具有E形纵剖面，永磁体2.2位于导磁铁芯2.1的内芯与外芯之间，固定于外芯的内表面，导磁铁芯2.1的底部与弹簧5的一端相连，弹簧5的另一端抵住壳体的底部，杯形定子3与壳体1的内顶面固定，其圆环形杯体置入导磁铁芯2.1的内芯与外芯形成的环形气隙中，在定子的外表面沿周向开设环形槽，线圈绕组4固定在定子环形槽中，线圈绕组两端由引线接出壳体。
Claims (3)
1. 电磁式振荡能量收集装置，其特征在于包括壳体（1），置于壳体内的由导磁铁芯（2.1）和永磁体（2.2）组成的动子，绝缘的杯形定子（3），线圈绕组（4）和弹簧（5），导磁铁芯（2.1）是由同心式的圆柱形内芯和圆环形外芯底部相连构成的整体，具有E形纵剖面，永磁体（2.2）位于导磁铁芯（2.1）的内芯与外芯之间，固定于外芯的内表面，导磁铁芯（2.1）的底部与弹簧（5）的一端相连，弹簧（5）的另一端抵住壳体的底部，杯形定子（3）与壳体（1）的内顶面固定，其圆环形杯体置入导磁铁芯（2.1）的内芯与外芯形成的环形气隙中，在定子的外表面沿周向开设环形槽，线圈绕组（4）固定在定子环形槽中。
2. 根据权利要求1所述的电磁式振荡能量收集装置，其特征在于所说永磁体（2.2）为单个永磁圆环，沿半径方向充磁。
3. 根据权利要求1所述的电磁式振荡能量收集装置，其特征在于所说永磁体（2.2）为数个瓦形永磁体拼成一个圆环，每个瓦形永磁体沿半径方向或平行充磁。
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