二维摆动磁悬浮能量收集装置制造方法及图纸

一种二维摆动磁悬浮能量收集装置，包括上部结构和下部结构，所述下部结构包括底座、下永磁体、感应线圈和下磁轭，所述底座的中部设有中心孔，所述底座上设有底座阶梯盲孔，每个底座阶梯盲孔内均安装有下永磁体，所述感应线圈套装在下永磁体上，所述下磁轭位于所述下永磁体的上方并固定在底座上，所述下磁轭的底面上设有下磁轭阶梯盲孔，所述下永磁体的上部和感应线圈插入到所述下磁轭阶梯盲孔内，所述下磁轭也设置有2N+2个，2N+2个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面；所述上部结构包括上磁轭、上永磁体和摆锤，所述上磁轭悬浮在所述下磁轭的上方。本发明专利技术提供一种减少了能量消耗、能量收集效率较高的二维摆动磁悬浮能量收集装置。

Two dimensional swinging magnetic suspension energy collecting device

A two-dimensional oscillating magnetic energy collection device, including upper and lower structure, the lower part of the structure includes a base, a permanent magnet, induction coil and magnetic yoke, the middle part of the base is provided with a center hole, the base is provided with a ladder with blind hole, the permanent magnet are installed in each base ladder in the blind hole and the induction coil is sheathed on the permanent magnet, the magnetic yoke is positioned in the upper and lower permanent magnet is fixed on the base and the lower magnetic yoke is arranged on the bottom of the ladder under the yoke of the blind hole, the upper and lower permanent magnet induction coil is inserted into the lower yoke step blind hole, the lower yoke is also arranged on the surface of 2N+2 2N+2, a lower magnetic yoke consists of a conical concave surface; the upper structure comprises an upper magnetic yoke and the permanent magnet and the pendulum, the upper magnetic yoke suspended in the lower yoke Above. The invention provides a two-dimensional swinging magnetic suspension energy collecting device which reduces energy consumption and has higher energy collection efficiency.

【技术实现步骤摘要】
二维摆动磁悬浮能量收集装置
本专利技术涉及能量收集装置，尤其是涉及一种二维摆动磁悬浮能量收集装置。
技术介绍
自然环境中振动无处不在，如人行走时产生上下振动、汽车颠簸、树枝随风摇摆、海浪波动等，其振动能量通常被忽略，或者被减震器等设备吸收。如果把上述振动产生的能量收集起来，替代电池为一些低功耗设备如微型传感器网络节点或物联网节点供电，既减少电池造成的环境污染又突破了电池寿命对上述节点造成的使用寿命限制。通过观察，自然环境中多数振动有以下特点可供设计振动能量收集装置时参考：1.振动频率低。自然环境中的振动最大的特点为低频，其典型振动频率一般在2Hz以下。例如步行频率约为1Hz，慢跑约为2Hz，海面波浪振动周期为0.4秒到数十秒。而目前研究的多数振动能量收集装置的工作频率多数在几十Hz到几百Hz，仅个别可低至2Hz左右。2.波幅相对大。步行在竖直方向能产生几厘米的振动，海面波高从十几厘米到十几米。其波幅相对一般的高频振动能量收集装置来说过大，远超过其运动部件的运动极限，波浪产生的振动能量多数无法收集。3.振动参数存在时变和随机性。树枝在多变的风向、风速下，其振幅、周期均发生变动；车辆的颠覆则受路面状况和车速的影响；海浪的振动参数随海况变化很大，以波高为例，在2级海况时波高平均值大约为1.1英尺到1.6英尺；4级海况为5.9英尺到6.6英尺；6级海况为8.9英尺到11.6英尺。而目前多数振动能量收集装置仅能工作在谐振频率附近。4.多维振动。柔软树枝顺风摆动通常为2维振动；近岸浪由岸底对波浪的阻碍，使得波浪向岸边倒卷形成，为2维振动；风浪是波浪形成区域的海浪，表现为3维振动。设计多维波浪振动能量收集装置的目的在于同时捕获多个方向的振动能量。
技术实现思路
为了克服已有振动能量收集装置存在能量损耗、能量收集效率较低的不足，本专利技术提供一种减少了能量消耗、能量收集效率较高的二维摆动磁悬浮能量收集装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种二维摆动磁悬浮能量收集装置，包括上部结构和下部结构，所述下部结构包括底座、下永磁体、感应线圈和下磁轭，所述底座的中部设有中心孔，所述底座上设有底座阶梯盲孔，所述底座阶梯盲孔设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个底座阶梯盲孔等圆弧且相互间隔的布置在中心孔外一周上，每个底座阶梯盲孔内均安装有下永磁体，所述下永磁体与底座阶梯盲孔的底部之间设有弹性垫片，所述感应线圈套装在下永磁体上，所述下磁轭位于所述下永磁体的上方并固定在底座上，所述下磁轭为扇形，所述下磁轭的底面上设有下磁轭阶梯盲孔，所述下永磁体的上部和感应线圈插入到所述下磁轭阶梯盲孔内，所述下永磁体顶部平面与所述下磁轭阶梯盲孔最深处的平面贴合，所述下磁轭也设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面；所述上部结构包括上磁轭、上永磁体和摆锤，所述上磁轭悬浮在所述下磁轭的上方，所述上磁轭的中部设有上磁轭盲孔，所述上永磁体安装在所述上磁轭盲孔内，所述上永磁体底部平面与所述上磁轭盲孔最深处的平面贴合，所述上磁轭的下表面为一个下凸的圆锥面，所述上磁轭的圆锥面与2N+2个下磁轭组成的圆锥面大小相同并相互匹配，所述摆锤通过细柱固定在上永磁体的正上方；所述下永磁体的上端磁极与上永磁体的下端磁极的磁性相同；所述底座、弹性垫片、细柱、摆锤均为非磁性材料制成。进一步，所述上磁轭、下磁轭均为软磁材料制成；所述上永磁体、下永磁体均采用高矫顽力永磁材料制成。再进一步，所述底座阶梯盲孔与所述底座的中心孔之间通过引线槽连通。再进一步，所述底座阶梯盲孔设置有四个，所述下永磁体设置有四个，所述感应线圈设置有四个，所述弹性垫片设置有四片，所述下磁轭设置有四个，一个感应线圈对应一个下永磁体，一个下永磁体对应一个下底座阶梯盲孔，一个底座阶梯盲孔对应一片弹性垫片，一个下磁轭对应一个下永磁体，四个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面。再进一步，所述下磁轭粘接在所述底座上。更进一步，相对两个下永磁体的感应线圈的异名端串联。本专利技术的有益效果主要表现在：一方面利用非固定连接的磁悬浮结构获得两个方向上的转动自由度，实现摆动能量的捕获；另一方面，利用磁悬浮方式消除了摩擦、减少了能量损耗；另外，通过将相对的两个感应线圈异名端串联，提高能量收集效率。附图说明图1是二维摆动磁悬浮能量收集装置的结构示意图，其中未显示其中一个下磁轭。图2是底座在一个方向的立体图。图3是底座在另一个方向的立体图。图4是下磁轭在一个方向的立体图。图5是下磁轭在另一个方向的立体图。图6是上磁轭和摆锤的示意图。图7是下弹性垫片的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图7，一种二维摆动磁悬浮能量收集装置，包括上部结构和下部结构，所述下部结构包括底座1、下永磁体3、感应线圈2和下磁轭4，所述底座1的中部设有中心孔，所述底座1上设有底座阶梯盲孔，所述底座阶梯盲孔设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个底座阶梯盲孔等圆弧且相互间隔的布置在中心孔外一周上，每个底座阶梯盲孔内均安装有下永磁体，所述下永磁体3与底座阶梯盲孔的底部之间设有弹性垫片8，所述感应线圈2套装在下永磁体3上，所述下磁轭4位于所述下永磁体3的上方并固定在底座1上，所述下磁轭4为扇形，所述下磁轭4的底面上设有下磁轭阶梯盲孔，所述下永磁体3的上部和感应线圈2插入到所述下磁轭阶梯盲孔内，所述下永磁体3顶部平面与所述下磁轭4阶梯盲孔最深处的平面贴合，所述下磁轭4也设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面；所述上部结构包括上磁轭5、上永磁体6和摆锤7，所述上磁轭5悬浮在所述下磁轭4的上方，所述上磁轭5的中部设有上磁轭盲孔，所述上永磁体6安装在所述上磁轭盲孔内，所述上永磁体6底部平面与所述上磁轭5盲孔最深处的平面贴合，所述上磁轭5的下表面为一个下凸的圆锥面，所述上磁轭5的圆锥面与2N+2个下磁轭组成的圆锥面大小相同并相互匹配，所述摆锤7通过细柱固定在上永磁体6的正上方；所述下永磁体4的上端磁极与上永磁体6的下端磁极的磁性相同；所述底座1、弹性垫片8、细柱、摆锤7均为非磁性材料制成。进一步，所述上磁轭5、下磁轭4均为软磁材料制成；所述上永磁体6、下永磁体3均采用高矫顽力永磁材料制成。再进一步，所述底座阶梯盲孔与所述底座1的中心孔之间通过引线槽连通。再进一步，所述底座阶梯盲孔设置有四个，所述下永磁体3设置有四个，所述感应线圈2设置有四个，所述弹性垫片8设置有四片，所述下磁轭4设置有四个，一个感应线圈对应一个下永磁体，一个下永磁体对应一个下底座阶梯盲孔，一个底座阶梯盲孔对应一片弹性垫片，一个下磁轭对应一个下永磁体，四个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面。再进一步，所述下磁轭4粘接在所述底座1上。更进一步，相对两个下永磁体的感应线圈的异名端串联。如图1、图2和图6所示，所述弹性垫片8共四片，分别置于底座1上四个底座阶梯盲孔的底部；所述下永磁体3共有相同的四个，分别置于底座1上四个底座阶梯盲孔之内以及弹性垫片8之上，四个下永磁体3均有N极和S极，四个下永磁体3的N极均朝上或者朝下；感应线圈2有相同的四个，感应线圈2位于底座1上四个底座阶梯盲孔的阶梯位置上，感应线圈2的进线和出线可沿底座阶梯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维摆动磁悬浮能量收集装置，其特征在于：所述能量收集装置包括上部结构和下部结构，所述下部结构包括底座、下永磁体、感应线圈和下磁轭，所述底座的中部设有中心孔，所述底座上设有底座阶梯盲孔，所述底座阶梯盲孔设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个底座阶梯盲孔等圆弧且相互间隔的布置在中心孔外一周上，每个底座阶梯盲孔内均安装有下永磁体，所述下永磁体与底座阶梯盲孔的底部之间设有弹性垫片，所述感应线圈套装在下永磁体上，所述下磁轭位于所述下永磁体的上方并固定在底座上，所述下磁轭为扇形，所述下磁轭的底面上设有下磁轭阶梯盲孔，所述下永磁体的上部和感应线圈插入到所述下磁轭阶梯盲孔内，所述下永磁体顶部平面与所述下磁轭阶梯盲孔最深处的平面贴合，所述下磁轭也设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面；所述上部结构包括上磁轭、上永磁体和摆锤，所述上磁轭悬浮在所述下磁轭的上方，所述上磁轭的中部设有上磁轭盲孔，所述上永磁体安装在所述上磁轭盲孔内，所述上永磁体底部平面与所述上磁轭盲孔最深处的平面贴合，所述上磁轭的下表面为一个下凸的圆锥面，所述上磁轭的圆锥面与2N+2个下磁轭组成的圆锥面大小相同并相互匹配，所述摆锤通过细柱固定在上永磁体的正上方；所述下永磁体的上端磁极与上永磁体的下端磁极的磁性相同；所述底座、弹性垫片、细柱、摆锤均为非磁性材料制成。...

【技术特征摘要】
1.一种二维摆动磁悬浮能量收集装置，其特征在于：所述能量收集装置包括上部结构和下部结构，所述下部结构包括底座、下永磁体、感应线圈和下磁轭，所述底座的中部设有中心孔，所述底座上设有底座阶梯盲孔，所述底座阶梯盲孔设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个底座阶梯盲孔等圆弧且相互间隔的布置在中心孔外一周上，每个底座阶梯盲孔内均安装有下永磁体，所述下永磁体与底座阶梯盲孔的底部之间设有弹性垫片，所述感应线圈套装在下永磁体上，所述下磁轭位于所述下永磁体的上方并固定在底座上，所述下磁轭为扇形，所述下磁轭的底面上设有下磁轭阶梯盲孔，所述下永磁体的上部和感应线圈插入到所述下磁轭阶梯盲孔内，所述下永磁体顶部平面与所述下磁轭阶梯盲孔最深处的平面贴合，所述下磁轭也设置有2N+2个，N为正整数，2N+2个下磁轭的上表面组成一个下凹的圆锥面；所述上部结构包括上磁轭、上永磁体和摆锤，所述上磁轭悬浮在所述下磁轭的上方，所述上磁轭的中部设有上磁轭盲孔，所述上永磁体安装在所述上磁轭盲孔内，所述上永磁体底部平面与所述上磁轭盲孔最深处的平面贴合，所述上磁轭的下表面为一个下凸的圆锥面，所述上磁轭的圆锥面与2N+2个下磁轭组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：张端，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33