低频振动电磁能量收集器制造技术

本发明专利技术提供了一种低频振动电磁能量收集器，包括能量收集器壳体、悬臂梁长板、悬臂梁短板、碰撞质量块、磁场产生件以及多匝线圈；振动环境提供振动激励给所述能量收集器壳体，所述悬臂梁长板与所述悬臂梁短板随所述振动激励同时发生振动，所述碰撞质量块对所述悬臂梁长板的预定位置发生碰撞，使所述悬臂梁长板产生接近其本身固有频率的振动，所述多匝线圈以与所述悬臂梁长板相同的频率振动，切割磁感线，产生的电信号。本发明专利技术的电磁能量收集器实现了低频振动电磁式能量收集，并且通过碰撞的方式来极大提高了电磁式悬臂梁结构的低频能量收集带宽。

Low frequency vibration electromagnetic energy collector

The invention provides a low frequency vibration electromagnetic energy collector, including energy collector shell, length of cantilever plate, cantilever short board, collision mass, magnetic field and multi turn coil; vibration environment vibration to the energy collector shell, long board short board of the cantilever beam and the cantilever beam with the vibration of the vibration at the same time, the collision mass on the length of cantilever plate collision to a predetermined position, the length of cantilever plate vibration close to its inherent frequency, the coil with the cantilever beam vibration plate with the same length, cutting the magnetic line, the electrical signal produced. The electromagnetic energy collector of the invention realizes the low frequency vibration electromagnetic energy collection, and greatly improves the low-frequency energy collection bandwidth of the electromagnetic cantilever beam structure by the collision mode.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能量收集
，更具体涉及一种低频振动电磁能量收集器。
技术介绍
振动是自然界一种基本物理现象。利用振动能转化为电能的方式用于能量收集有多种，例如压电式、电容式及电磁式等。其中电容式能量收集需要单独设置预充电源，压电式能量收集制工复杂。对于电磁式收集方式，随着器件结构微型化致使器件固有频率极大增加，因此导致低频振动的能量收集，特别是低于60Hz的振动频率，存在能量收集产业化实现瓶颈。因此急需一种技术方案能够有效的实现低频振动电磁式能量收集，同时制工和结构简单。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何有效的实现低频振动电磁式能量收集，同时制工和结构简单。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种低频振动电磁能量收集器，所述低频振动电磁能量收集器包括能量收集器壳体、悬臂梁长板、悬臂梁短板、碰撞质量块、磁场产生件以及多匝线圈；所述悬臂梁长板的一端固定于所述能量收集器壳体的一侧面的内表面，所述悬臂梁长板的另一端的固定有所述多匝线圈；所述悬臂梁短板的一端固定于固定所述悬臂梁长板的侧面的内表面，所述悬臂梁短板位于所述悬臂梁长板的正上方，并且所述悬臂梁短板与所述悬臂梁长板平行，所述悬臂梁短板的另一端的下板面固定有所述碰撞质量块，所述碰撞质量块距离所述悬臂梁长板预定距离；所述磁场产生件固定与所述能量收集器壳体的内表面，并且所述多匝线圈运动时切割所述磁场产生件的磁感线；振动环境提供振动激励给所述能量收集器壳体，所述悬臂梁短板随所述振动激励同时发生振动，所述碰撞质量块对所述悬臂梁长板的预定位置发生碰撞，使所述悬臂梁长板产生接近其本身固有频率的振动，所述多匝线圈以与所述悬臂梁长板相同的频率振动，切割磁感线，产生的电信号。优选地，所述低频振动电磁能量收集器还包括导线，所述导线与所述多匝线圈连接，用于将所述多匝线圈产生的电信号导出。优选地，所述低频振动电磁能量收集器还包括负载电阻，所述负载电阻通过所述导线与所述多匝线圈并联。优选地，所述悬臂梁长板固定于其所在侧面的几何中心位置处。优选地，所述悬臂梁长板的长度大于所述述悬臂梁短板的长度。优选地，所述悬臂梁长板的固有频率大于所述悬臂梁短板的固有频率，所述悬臂梁短板的固有频率接近所述振动激励的频率。优选地，所述悬臂梁长板的固有频率为中高频，所述振动激励的频率为低频。优选地，所述磁场产生件包括两块永久磁铁块，所述两块永久磁铁块分别固定于所述能量收集器壳体的顶面的内表面和底面的内表面，并且所述两块永久磁铁块分别位于所述多匝线圈的正上方和正下方。优选地，所述磁场产生件由一块以上的永久磁铁块叠加形成，所述磁场产生件固定于与固定所述悬臂梁长板的侧面相对的侧面的内表面上，并且所述磁场产生件与所述悬臂梁长板固定的位置相对应。优选地，所述多匝线圈为圆形或矩形。本专利技术提供了一种低频振动电磁能量收集器，本专利技术的电磁能量收集器实现了低频振动模态向中高频振动模态转化接近其中悬臂梁长板的固有振动频率，同时结合运动的多匝线圈切割磁感线产生电信号，实现低频振动电磁式能量收集，并且通过碰撞的方式来极大提高了电磁式悬臂梁结构的低频能量收集带宽。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的一个较佳实施例的低频振动电磁能量收集器的结构示意图；图2为本专利技术的一个较佳实施例的低频振动电磁能量收集器的立体图；图3为本专利技术的另一个较佳实施例的低频振动电磁能量收集器的结构示意图；图4为本专利技术的另一个较佳实施例的低频振动电磁能量收集器的立体图；图5A、5B为本专利技术的低频振动电磁能量收集器的多匝线圈的截面示意图具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不能用来限制本专利技术的范围。一种低频振动电磁能量收集器，如图1、2所示，所述低频振动电磁能量收集器包括能量收集器壳体1、悬臂梁长板2、悬臂梁短板10、碰撞质量块9、磁场产生件7和3以及多匝线圈8。所述悬臂梁长板2的一端固定于所述能量收集器壳体1的一侧面的内表面，所述悬臂梁长板2的另一端的固定有所述多匝线圈，优选地，多匝线圈固定于悬臂梁长板2的另一端的上板面；所述悬臂梁短板10的一端固定于固定所述悬臂梁长板2的侧面的内表面，所述悬臂梁短板10位于所述悬臂梁长板2的正上方，即臂梁短板10固定于固定所述悬臂梁长板2的侧面的中心区域偏上的位置，并且所述悬臂梁短板10与所述悬臂梁长板2平行，所述悬臂梁短板10的另一端的下板面固定有所述碰撞质量块9，所述碰撞质量块9距离所述悬臂梁长板2预定距离，优选地，所述预定距离根据实际需要可进行调节；所述磁场产生件7和3固定与所述能量收集器壳体1的内表面，并且所述多匝线圈8运动时切割所述磁场产生件的磁感线，即多匝线圈8运动时，永久磁铁块3、7产生的电磁场需要切割于多匝线圈8的几何结构面。优选地，上述预定距离为微小距离。振动环境提供振动激励给所述能量收集器壳体1，所述悬臂梁短板10随所述振动激励发生振动，此时所述悬臂梁长板2可能随壳体1的振动同时发生振动，也可能由于壳体1振动频率过低不能使悬臂梁长板2随着发生震动。所述碰撞质量块9随着悬臂梁短板10的振动而振动，从而对所述悬臂梁长板2的预定位置发生碰撞，使所述悬臂梁长板2产生接近其本身固有频率的振动，固定于悬臂梁长板2另一端的所述多匝线圈8以与所述悬臂梁长板2相同的频率振动，切割磁场产生件7、3产生的磁感线，产生的电信号，实现对低频振动能量的收集。产生的电信号可以存储，当然也可以直接接到用电装置上使用。其中，上述预定位置可以根据实际情况，通过调整悬臂梁长板2和悬臂梁短板10的长度进行调整。上述电磁能量收集器实现了低频振动模态向中高频振动模态转化接近其中悬臂梁长板的固有振动频率，同时结合运动的多匝线圈切割磁感线产生电信号，实现低频振动电磁式能量收集，并且通过碰撞的方式来极大提高了电磁式悬臂梁结构的低频能量收集带宽。进一步地，所述低频振动电磁能量收集器还包括导线4、6，所述导线4、6与所述多匝线圈8连接，用于将所述多匝线圈8产生的电信号导出。所述低频振动电磁能量收集器还包括负载电阻5，所述负载电阻5通过所述导线4、6与所述多匝线圈8并联，如图1所示。当没有洛伦兹力耦合振动模态时，负载电阻5的阻值接近于多匝线圈8的电阻值时，收集的平均能量最大。进一步地，所述悬臂梁长板2位于但不限于其所在侧面的几何中心位置处。只要悬臂梁长板2固定的位置可以很好地在悬臂梁短板10的作用下发发生振动即可。优选地，所述悬臂梁长板2的长度大于所述述悬臂梁短板10的长度。进一步地，悬臂梁长板2的长、宽与厚尺寸依据实际需求来制定，当其尺寸越小，悬臂梁长板2的固有频率也就越高。悬臂梁长板2的存在目的是为多匝线圈8提供运动。悬臂梁短板10的长、宽与厚尺寸需依据外界环境频率及碰撞点来确定，悬臂梁短板10的目的是为碰撞质量块9提供低频振荡。悬臂梁长板2与悬臂梁短板10的空间需保持空间平行。进一步地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低频振动电磁能量收集器，其特征在于，所述低频振动电磁能量收集器包括能量收集器壳体、悬臂梁长板、悬臂梁短板、碰撞质量块、磁场产生件以及多匝线圈；所述悬臂梁长板的一端固定于所述能量收集器壳体的一侧面的内表面，所述悬臂梁长板的另一端的固定有所述多匝线圈；所述悬臂梁短板的一端固定于固定所述悬臂梁长板的侧面的内表面，所述悬臂梁短板位于所述悬臂梁长板的正上方，并且所述悬臂梁短板与所述悬臂梁长板平行，所述悬臂梁短板的另一端的下板面固定有所述碰撞质量块，所述碰撞质量块距离所述悬臂梁长板预定距离；所述磁场产生件固定与所述能量收集器壳体的内表面，并且所述多匝线圈运动时切割所述磁场产生件产生的磁感线；振动环境提供振动激励给所述能量收集器壳体，所述悬臂梁短板随所述振动激励同时发生振动，所述碰撞质量块对所述悬臂梁长板的预定位置发生碰撞，使所述悬臂梁长板产生接近其本身固有频率的振动，所述多匝线圈以与所述悬臂梁长板相同的频率振动，切割所述磁感线，产生的电信号。

【技术特征摘要】
1.一种低频振动电磁能量收集器，其特征在于，所述低频振动电磁能量收集器包括能量收集器壳体、悬臂梁长板、悬臂梁短板、碰撞质量块、磁场产生件以及多匝线圈；所述悬臂梁长板的一端固定于所述能量收集器壳体的一侧面的内表面，所述悬臂梁长板的另一端的固定有所述多匝线圈；所述悬臂梁短板的一端固定于固定所述悬臂梁长板的侧面的内表面，所述悬臂梁短板位于所述悬臂梁长板的正上方，并且所述悬臂梁短板与所述悬臂梁长板平行，所述悬臂梁短板的另一端的下板面固定有所述碰撞质量块，所述碰撞质量块距离所述悬臂梁长板预定距离；所述磁场产生件固定与所述能量收集器壳体的内表面，并且所述多匝线圈运动时切割所述磁场产生件产生的磁感线；振动环境提供振动激励给所述能量收集器壳体，所述悬臂梁短板随所述振动激励同时发生振动，所述碰撞质量块对所述悬臂梁长板的预定位置发生碰撞，使所述悬臂梁长板产生接近其本身固有频率的振动，所述多匝线圈以与所述悬臂梁长板相同的频率振动，切割所述磁感线，产生的电信号。2.根据权利要求1所述的低频振动电磁能量收集器，其特征在于，所述低频振动电磁能量收集器还包括导线，所述导线与所述多匝线圈连接，用于将所述多匝线圈产生的电信号导出。3.根据权利要求2所述的低频振动电磁能量收集器，其特征在于，所述低频振动电磁能量收集器还...

【专利技术属性】
技术研发人员：任天令，朱建雄，李宇涛，陶璐琪，杨轶，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11