一种基于磁球振动的新型电磁俘能器制造技术

本实用新型专利技术为一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，包括弹性基座、阻隔弹簧板、固定磁铁、线圈、球形磁铁、外部框架和上基板。所述的线圈固定在弹性基座上；所述阻隔弹簧板固定在外部框架内侧、线圈和固定磁铁之间；所述球形磁铁具有上下两个不同磁极；所述固定磁铁正对于线圈，并与球形磁铁相互吸引，保证球形磁铁运动时不会发生自转；所述上基板上部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响磁铁运动。本实用新型专利技术结构简单，易于制作，可适用于随机、低频、小幅振动的环境，环境适应性增强。球形磁铁自由弹动的设计增大磁铁与线圈的接触面积，减小设计空间，放电效率提高，且更易于微型化设计。

A new electromagnetic energy harvester based on magnetic ball vibration

The utility model relates to a novel electromagnetic energy harvester based on magnetic ball vibration, which comprises an elastic base, a barrier spring plate, a fixed magnet, a coil, a spherical magnet, an external frame and an upper substrate. The coil is fixed on an elastic base, the barrier spring plate is fixed between the outer frame side, the coil and the fixed magnet, the spherical magnet has two different poles, the fixed magnet is opposite to the coil and attracts each other with the spherical magnet to ensure that the spherical magnet does not rotate when it moves. There are two air vents at the upper part of the upper substrate to ensure that the air inside the trapper will not be disturbed by the fully enclosed, affecting the movement of the magnet. The utility model has the advantages of simple structure, easy fabrication, and can be applied to the environment of random, low frequency and small amplitude vibration, and the environmental adaptability is enhanced. The free elastic design of spherical magnet enlarges the contact area between the magnet and the coil, reduces the design space, improves the discharge efficiency, and is easier to miniaturize the design.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁球振动的新型电磁俘能器
本技术涉及一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，可有效收集周围环境的随机振动机械能进行发电，属于节能技术及再生环保新能源领域。
技术介绍
目前，大多数的低功率器件(如无线传感器和发射器，医疗植入传感器，便携式电子设备)都依赖电化学电池供电。但是，电化学电池具有寿命短、成本高及处理废旧电池带来的环境污染等问题，所以研究人员正积极寻找一种新的能源以代替电化学电池为低功率器件供电。另外，微电子技术的不断发展大大降低了低功率器件的能耗，因而，从周围环境中收集能量以驱动低功率器件变得更加可行。从周围环境中可收集的能量主要包括太阳能、热能和机械能，其中，机械能，尤其是振动能在周围环境中分布广泛。在机械能向电能转换的多种途径中，电磁俘能器具有结构简单、阻抗小、输出电流大等优点而备受关注。
技术实现思路
本技术的目的是解决目前电磁俘能装置设计结构大、发电效率低、低频适应性差、环境适应性差的问题，为此提供一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，使电磁发电装置能够更适应环境中随机、宽带、低频、小振幅振动，提高能量回收效率。为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，包括弹性基座(1)、阻隔弹簧板(2)、固定磁铁(3)、线圈(4)、球形磁铁(5)、外部框架(6)和上基板(7)，所述的线圈(4)固定在弹性基座(1)上；所述阻隔弹簧板固(2)定在外部框架(6)内侧、线圈(4)和固定磁铁(3)之间；所述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极；所述固定磁铁(3)正对于线圈(4)，并与球形磁铁(5)相互吸引，保证球形磁铁(5)运动时不会发生自转；所述上基板(7)上部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。进一步讲，上述弹性基座(1)材料为弹性材料，材料为黄铜或不锈钢。上述阻隔弹簧板(2)为回形结构，保证球形磁铁(5)可以在不同角度弹起时都可以相似角度落回线圈(4)中；镂空设计保证固定磁铁(3)可以对球形磁铁(5)施加向上的吸引力，且可增加阻隔弹簧板(2)的弹性系数，增大对球形磁铁(5)的向下作用力，从而增大球形磁铁(5)的向下运动加速度。阻隔弹簧板(2)的材料采用弹性材料，例如弹性不锈钢材料。上述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极，球形磁铁(5)上方磁性与固定磁铁(3)下端磁性相反，保证吸引力，同时保证球形磁铁(5)不发生自转现象。上述球形磁铁(5)直径较小于阻隔弹簧板(2)回形结构中间“口”字形结构的内径。上述线圈(4)内径大小略小于阻隔弹簧板(2)，外部框架(6)内径与阻隔弹簧板(2)大小一致，从而保证球形磁铁(5)运动时最终都会落回线圈(4)内。上述上基板(7)中部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。相较于现有技术，本技术的有益效果体现在：1.采用弹性基座(1)一方面可以作为将弹性基座(1)作为弹簧，对基础低幅值激励进行一级放大后，激发电磁振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动，从而带动球形磁铁(5)快速运动，提高能量采集器的输出性能；另一方面，弹性基座(1)的使用减少了弹簧或者悬臂梁的使用，降低了俘能器的尺寸，从而达到微型化的目的。2.采用回形阻隔弹簧板(2)一方面限制球形磁铁(5)的运动，保证球形磁铁(5)只在固定高度上运动；另一方面，当球形磁铁(5)向上运动，阻隔弹簧板(2)提供向下的加速度，增大球形磁铁(5)回到线圈(4)的速度，从而提高输出效率。阻隔弹簧板(2)的回形设计一方面增加阻隔弹簧板(2)的弹性，增加对球形磁铁(5)作用力；另一方面，球形磁铁(5)对阻隔弹簧板(2)的碰撞使阻隔弹簧板(2)产生不同的方向的形变，从而使球形磁铁(5)可以从不同方向以不同角度落回感应线圈(4)里，从而拓宽俘能器的工作频带。另外，阻隔弹簧板(2)阻隔固定磁铁(3)和球形磁铁(5)，保证当球形磁铁(5)向上运动时，球形磁铁(5)不会因为吸引力和固定磁铁(3)吸在一块，从而保证球形磁铁(5)可以在一定空间内自由运动。3.球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极，保证与固定磁体(3)吸引后球形磁铁(5)的运动是水平滑动，不会发生自转。4.固定磁铁(3)的设计增加了球形磁铁(5)向上运动的力，从而对阻隔弹簧板(2)产生更强的冲击力，使得阻隔弹簧板(2)形变增加，对球形磁铁(5)的反作用力增强，从而提供更强的向下作用力，固定磁铁(3)的圆形设计在保证磁感应强度的情况下缩小了磁铁的尺寸。附图说明图1是本技术的结构安装剖面图；图2是本技术的结构安装侧面示意图；图3是本技术线圈固定于基底的俯视图图4是本技术的回形阻隔弹簧板结构示意图；图5是本技术的球形磁铁示意图；图中：1弹性基座；2阻隔弹簧板；3固定磁铁；4线圈；5球形磁铁；6外加框架；7上基板；8螺丝。具体实施方式现结合附图对本技术作进一步详细的说明。如图1和图2所示，本技术采取的技术方案为一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，包括弹性基座(1)、阻隔弹簧板(2)、固定磁铁(3)、线圈(4)、球形磁铁(5)、外部框架(6)和上基板(7)，所述的线圈(4)固定在弹性基座(1)上；所述阻隔弹簧板固(2)定在外部框架(6)内侧、线圈(4)和固定磁铁(3)之间；所述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极；所述固定磁铁(3)正对于线圈(4)，并与球形磁铁(5)相互吸引，保证球形磁铁(5)运动时不会发生自转；所述上基板(7)上部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。当外界振动时，外界激励对弹性基座(1)产生上下的冲击力，弹性基座(1)发生形变，带动球形磁铁(5)上下运动。当球形磁铁(5)向上运动时，计算球形磁铁(5)的运动距离，设计阻隔弹簧板(2)位置小于球形磁铁(5)的运动距离，保证阻隔弹簧板(2)能与球形磁铁(5)相触，从而给球形磁铁(5)向下的冲击力，增加球形磁铁(5)向下运动的加速度和冲击力，保证在二次及以后的弹性运动衰减幅度减缓，从而保证外界的一次振动可以导致球形磁铁(5)的多次大幅振动，提高输出效率。弹性基座(1)材料采用弹性不锈钢材料，保证一定范围内的弹性振动。阻隔弹簧板(2)另一个用处是阻隔固定磁铁(3)和球形磁铁(5)，保证当球形磁铁(5)向上运动时，球形磁铁(5)不会因为吸引力和固定磁铁(3)吸在一块，从而保证球形磁铁(5)可以在一定空间内自由运动。固定磁铁(3)与球形磁铁(5)相互吸引，增加了球形磁铁(5)向上运动的力，从而对阻隔弹簧板(2)产生更强的冲击力，使得阻隔弹簧板(2)形变增加，对球形磁铁(5)的反作用力增强，从而提供更强的向下作用力。设计固定磁铁(3)与阻隔弹簧板(2)间的距离，保证固定磁铁(3)与球形磁铁(5)的相互吸引力远小于阻隔弹簧板(2)形变较大时的恢复力，从而保证阻隔弹簧板(2)恢复力-固定磁铁(3)与阻隔弹簧板(2)间吸引力>没有固定磁铁时阻隔弹簧板(2)的恢复力。图3为弹性基座(1)固定的结构示意图。设计将线圈(4)通过螺丝(8)固定死在弹性基座上，保证线圈(4)不会因为弹性基座(1)的振动而倾斜，同时，将弹性基座(1)超过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，其特征在于，包括弹性基座(1)、阻隔弹簧板(2)、固定磁铁(3)、线圈(4)、球形磁铁(5)、外部框架(6)和上基板(7)，所述的线圈(4)固定在弹性基座(1)上；所述阻隔弹簧板(2)固定在外部框架(6)内侧、线圈(4)和固定磁铁(3)之间；所述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极；所述固定磁铁(3)正对于线圈(4)，并与球形磁铁(5)相互吸引，保证球形磁铁(5)运动时不会发生自转；所述上基板(7)上部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。

【技术特征摘要】
1.一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，其特征在于，包括弹性基座(1)、阻隔弹簧板(2)、固定磁铁(3)、线圈(4)、球形磁铁(5)、外部框架(6)和上基板(7)，所述的线圈(4)固定在弹性基座(1)上；所述阻隔弹簧板(2)固定在外部框架(6)内侧、线圈(4)和固定磁铁(3)之间；所述球形磁铁(5)具有上下两个不同磁极；所述固定磁铁(3)正对于线圈(4)，并与球形磁铁(5)相互吸引，保证球形磁铁(5)运动时不会发生自转；所述上基板(7)上部有两个通气口，保证俘能器内部空气不会因全封闭而发生扰动，影响球形磁铁(5)运动。2.根据权利要求1所述的一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，其特征在于所述弹性基座(1)材料为弹性材料。3.根据权利要求2所述一种基于磁球振动的新型电磁俘能器，其特征在于所述阻隔弹簧板(2)为回形结构，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：江兵，廖沁炜，
申请(专利权)人：张家港安济能电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32