一种微能量发生装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微能量发生装置及方法，该装置用于在运动状态下产生微能量为外接设备提供能量，包括储能装置和六自由度磁悬浮结构，六自由度磁悬浮结构包括磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；磁性腔体形成六面体空间并相对于磁悬浮体可移动，在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中。采用上述技术方案，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而实现六个方向感应运动状态变化，并将运动的动能转化为压电感应层的磁力变化并进一步转化为电能输出，能够用于为与其外接设备提供能量。

A micro energy generator and method

The invention discloses a micro energy generating device and method, the device used in the state of motion to produce micro energy for external equipment to provide energy, including energy storage device and a six DOF magnetic structure, six DOF magnetic structure including magnetic levitation magnetic suspended in the body cavity and the cavity surface has six magnetic remanence magnetic field the magnetic cavity is formed; hexahedral space and relative to the magnetic body can be moved, in the six and magnetic repulsion magnetic magnetic body can reach six surface magnetic equilibrium state and suspended in the magnetic cavity. By adopting the technical scheme, through the ingenious design of 3D magnetic structure to realize the six degree of freedom suspension and six direction induction motion and motion, the kinetic energy into magnetic induction variation of piezoelectric layer and can output further into electricity, can be used to provide energy and external equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种微能量发生装置及方法
本专利技术涉及一种微能量产生领域，更具体地说涉及一种微能量发生装置及方法。
技术介绍
近年来，便携式电子设备、微机电系统(MEMS)和无线传感器网络在民用、军用、医疗和工业生产中得到了广泛应用。目前大多数的微电子产品都是利用传统的电池提供电能。但由于传统电池存在能量密度小、需要定期更换或充电，以及污染环境等问题，难以满足微电子产品高速发展的要求，因此如何实现微电子产品的能量自给为当今急需解决的问题。运动是在日常生活中最为广泛存在的，比如走路、跑步、骑车、开车等，可以说任何人类活动总是伴随着不同形式的运动，如果能够采用一种结构将物体运动的能量转换为电能，将在一定程度为微电子产品提供能量补充。故，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种方案，解决现有技术中存在的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术之不足，提出了一种微能量发生装置及方法，通过巧妙设计三维磁悬浮结构实现六自由度悬浮进而实现在六个方向均能感应载体运动，该结构将运动的动能转化为压电感应层的磁力变化并进一步转化为电能输出，能够用于为与其外接设备提供能量。本专利技术的技术解决措施如下：本微能量发生装置，一种微能量发生装置，其特征在于，该装置用于在运动状态下产生微能量为外接设备提供能量，其包括储能装置和六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；所述磁性腔体形成六面体空间并相对于所述磁悬浮体可移动，其任一个面均设置磁力感应结构，使所述磁性腔体内腔中任一面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；在运动过程中，所述磁性腔体和悬浮体之间打破平衡状态并产生相对位移，进而使施加在所述磁性腔体和悬浮体之间的磁力的发生变化；所述磁力感应结构中设置压电感应层，所述压电感应层用于感应所述磁性腔体内壁受到的磁力变化并导致所述压电感应层所受的压力变化进而将压力变化转化为微电能量；所述储能装置分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，用于存储压电感应层所产生的微电能量。在上述的微能量发生装置，所述磁悬浮体六面剩磁磁场均匀。在上述的微能量发生装置，所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反。在上述的微能量发生装置，所述磁悬浮体外层的第一永磁层与软磁内层固连后再对其充磁。在上述的微能量发生装置，所述磁性腔体由六块磁板拼接而成并形成六面体空间，所述磁板从外到内依次固连设置固定板、压电感应层和第二永磁层并形成所述磁力感应结构。在上述的微能量发生装置，所述储能装置设置在外接设备中。在上述的微能量发生装置，所述磁性腔体任一个面的第二永磁层与其相邻面的第二永磁层之间留有间隙。在上述的微能量发生装置，还包括用于封闭所述磁性腔体的软磁密封层，所述软磁密封层采用软磁材料，用于封闭所述磁性腔体内的磁场。在上述的微能量发生装置，所述软磁密封层与固定板一体设置。在上述的微能量发生装置，所述磁性腔体设有小孔，压电感应层的信号线从孔中引出并与储能装置相连。在上述的微能量发生装置，充磁采用如下的充磁装置，该充磁装置充磁装置包括竖直设置的下充磁头和位于下充磁头正上方的上充磁头，本装置还包括四个圆周分布且水平设置的侧向面充磁头，所述的侧向面充磁头位于下充磁头和上充磁头之间，在下充磁头的上端设有第一充磁接触平面，在上充磁头的下端设有与所述的第一充磁接触平面平行的第二充磁接触平面，在每个侧向面充磁头的内端分别设有竖直设置的第三充磁接触平面。设计的上充磁头、下充磁头和四个侧向面充磁头，其可以实现一次六个面的充磁；上充磁头、下充磁头和四个侧向面充磁头，相对的两个磁头和被充磁的悬浮体形成闭合磁路，提高了充磁磁场强度，而且还提高了充磁效率，生产效率非常高。其次，通过上述结构的设计，避免了在充磁的过程中六面磁悬浮体的位移，同时，由于磁头采用软磁材料，还大幅度减少了漏磁的现象。充磁接触平面的面积与六面磁悬浮体的各个面的面积和形状相同。在上述的六面磁悬浮体的充磁装置中，所述的下充磁头结构、上充磁头结构和侧向面充磁头的结构相同，包括锥形段和与锥形段大头端连接的平直段，在平直段和/或锥形段外侧分别套设有通电线圈。锥形段的设计，其可以实现避让，同时，还可以进一步提高充磁效率。在上述的微能量发生装置中，所述的下充磁头固定在机架上；或者在机架上设有驱动所述的下充磁头在竖直方向升降的第一升降驱动机构。第一升降驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。在下充磁头和机架之间设有第一竖直导向结构。这里的第一竖直导向结构包括导柱结合导套的结构。在上述的微能量发生装置中，所述的机架上设有驱动所述的上充磁头在竖直方向升降的第二升降驱动机构。第二升降驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。在上述的微能量发生装置中，每个侧向面充磁头分别与水平驱动机构连接，且所述的水平驱动机构分别连接在机架上。水平驱动机构包括气缸、油缸和直线电机中的任意一种。通过上述的驱动机构的设计，其可以实现自动化的生产动作，无形中提高了生产效率。在上述的微能量发生装置中，所述的机架上设有套设在下充磁头外侧的筒状支撑，在筒状支撑的上端连接有四根圆周分布的悬臂梁，在每根悬臂梁的悬空端分别连接有倾斜向内朝上设置的倾斜支撑且所述的倾斜支撑上端汇聚至环形套周向，四个侧向面充磁头一一设置在所述的悬臂梁上，上充磁头设置在环形套内。通过设计筒状支撑、悬臂梁、倾斜支撑和环形套，其构成一个固定支撑架，充磁头集于一个固定支撑架上，不仅便于装置的拆装，而且还进一步降低了装置的维修难度。在上述的微能量发生装置中，在下充磁头的上端套设有固定框，以及位于固定框上方的定位框，在固定框和定位框之间设有轴向弹性结构且定位框套在第一充磁接触平面外围，在机架或固定框上设有驱动所述的定位框在竖直方向升降的升降驱动机构。定位框的内壁上沿口设有倒角。升降驱动机构包括若干圆周分布的气缸或者油缸。通过上述结构的设计，其可以实现六面磁悬浮体定位的准确性，避免了位置的偏离导致后续需要重新矫正，无形中提高了生产效率。在上述的微能量发生装置中，所述的固定框外侧设有若干下定位缺口，在定位框的外侧设有若干与所述的下定位缺口一一对应的上定位缺口，在定位框和固定框之间设有导向框，在导向框的周向设有若干与所述的下定位缺口一一对应的导向凸条且所述的导向凸条竖直设置，导向凸条的上端卡于所述的上定位缺口内并与上定位缺口固定连接，导向凸条的下端卡于所述的下定位缺口内并与下定位缺口滑动连接。通过上述结构的设计，其可以实现在竖直方向上升降的平顺性，同时，还可以进一步提高整体的结构强度。在上述的六面磁悬浮体的充磁装置中，所述的轴向弹性结构包括设置在导向框下端和固定框上端之间的若干弹簧。本微能量发生方法，包括以下步骤：(1)、形成六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体以及形成六面内壁都具有剩磁磁场的磁性腔体，并以此形成六自由度磁悬浮结构，并利用六面同时产生相斥磁力使磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在磁性腔体中；(2)、使磁性腔体感应外部运动状态变化，在运动过程中，磁性腔体和悬浮体之间产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微能量发生装置，其特征在于，该装置用于在运动状态下产生微能量为外接设备提供能量，其包括储能装置和六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；所述磁性腔体形成六面体空间并相对于所述磁悬浮体可移动，其任一个面均设置磁力感应结构，且所述磁性腔体内腔中任一面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；在运动过程中，所述磁性腔体和悬浮体之间打破平衡状态并产生相对位移，进而使施加在所述磁性腔体和悬浮体之间的磁力的发生变化；所述磁力感应结构中设置压电感应层，所述压电感应层用于感应所述磁性腔体内壁受到的磁力变化并导致所述压电感应层所受的压力变化进而将压力变化转化为微电能量；所述储能装置分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，用于存储压电感应层所产生的微电能量。

【技术特征摘要】
1.一种微能量发生装置，其特征在于，该装置用于在运动状态下产生微能量为外接设备提供能量，其包括储能装置和六自由度磁悬浮结构，所述六自由度磁悬浮结构包括磁性腔体以及悬浮于该磁性腔体内六面都具有剩磁磁场的磁悬浮体；所述磁性腔体形成六面体空间并相对于所述磁悬浮体可移动，其任一个面均设置磁力感应结构，且所述磁性腔体内腔中任一面与其相对的磁悬浮体一面的磁极相同从而在磁悬浮体的六面同时产生相斥磁力使所述磁悬浮体能够达到六面磁力平衡状态并悬浮在该磁性腔体中；在运动过程中，所述磁性腔体和悬浮体之间打破平衡状态并产生相对位移，进而使施加在所述磁性腔体和悬浮体之间的磁力的发生变化；所述磁力感应结构中设置压电感应层，所述压电感应层用于感应所述磁性腔体内壁受到的磁力变化并导致所述压电感应层所受的压力变化进而将压力变化转化为微电能量；所述储能装置分别与所述磁性腔体的六面的压电感应层电气连接，用于存储压电感应层所产生的微电能量。2.根据权利要求1所述的微能量发生装置，其特征在于，所述磁悬浮体采用软磁内层以及固连设置该软磁内层每个面上的第一永磁层且相对两面的第一永磁层相向磁极极性相反。3.根据权利要求2所述的微能量发生装置，其特征在于，所述磁悬浮体外层的第一永磁层与软磁内层固连后再对其充磁。4.根据权利要求1或2所述的微能量发生装置，其特征在于，所述磁性腔体由六块磁板拼接而成并形成六面体空间，所述磁板从外到内依次固连设置固定板、压电感应层和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雯雯，
申请(专利权)人：吴雯雯，
类型：发明
国别省市：浙江,33