一种平面型电磁式能量收集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种平面型电磁式能量收集装置，属于振动能量收集领域。装置包括：平面弹簧、圆柱形永磁体、平面线圈、填充式三维绕线以及固定结构，平面型电磁式能量收集装置在传统收集器的基础上，采用非均匀分布线圈以及填充式三维线圈的复合式线圈，提高了装置的空间利用率，提高了装置的功率密度。非均匀分布线圈在传统平面线圈的基础上，使用非均匀分布方法，提高了平面线圈的能量转化率；所述的填充式三维线圈将三维线圈和挡板结合，有效减小了装置的机械结构体积占比。本发明专利技术的平面弹簧

【技术实现步骤摘要】
一种平面型电磁式能量收集装置


[0001]本专利技术涉及微功率能量收集
，特别涉及一种一种采用非均匀分布线圈以及填充式三维线圈以提高装置电磁能转换效率的平面型电磁式能量收集装置。

技术介绍

[0002]为了提高电磁能量收集装置的功率密度，装置采用非均匀分布线圈以及填充式三维线圈提高装置的集成化。在中国专利技术专利说明书CN201510390833.8中公开了一种压电
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电磁复合微型环境振动能量收集器。这种装置同样在整个装置的上盖板和下盖板的浅槽中心放置了微平面线圈以收集电磁能量。
[0003]在上述两种使用平面感应线圈的振动能量收集装置中，平面线圈以等径分布在线圈平面内。然而，由于空间磁场在线圈平面的分布不均匀，等径分布的平面线圈与磁场的耦合效果差，其能量转化效率低，从而降低了平面型振动能量收集装置的功率。这限制了平面型振动能量收集装置的使用范围。另一方面，上述两种振动能量收集装置均存在大量挡板区域，压缩了线圈的放置位置，然而如图1所示，永磁体在挡板摆放位置处有大量的磁场能量。

技术实现思路

[0004]针对现有的平面型振动能量收集装置中线圈设计存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种采用非均匀分布线圈以及填充式三维线圈的平面型电磁式能量收集装置，旨在解决现有平面振动能量收集装置由于平面线圈均匀式等径分布以及装置空间利用率低造成的电磁能量转化效率低的问题，并减小平面型振动能量收集装置的体积，提高装置的功率密度。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种平面型电磁式能量收集装置，包括：两个平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈、多个填充式三维绕线以及固定结构；
[0006]两个所述平面弹簧的内侧分别与圆柱形磁铁上下表面贴合，且平面弹簧分别与圆柱形磁铁中心轴重合；
[0007]所述填充式三维线圈作为第一挡板I位于两个所述平面弹簧之间，且套设在所述圆柱形磁铁上；
[0008]两个所述平面弹簧的外侧分别设有一块作为第二挡板II的填充式三维线圈；
[0009]两个所述第二挡板II的外侧分别设有一层平面线圈；
[0010]两个所述平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈以及多个填充式三维绕线通过所述固定结构固定。
[0011]可选地，两个所述平面弹簧均采用三梁结构，梁分为内梁与外梁，所述内梁与外梁之间以圆环相连。
[0012]可选地，所述平面线圈采用非均匀分布结构。
[0013]可选地，所述平面线圈包括内层线圈和设置在内层线圈外侧的外层线圈，外层线
圈的线径大于内层线圈的线径，外层线圈呈疏松排布，内层线圈呈紧密排布。
[0014]可选地，所述填充式三维线圈通过三维绕线镶嵌在可凝塑的液体材料中冷却加工而成。
[0015]可选地，所述第一挡板I的中心设有通孔，所述通孔的直径等于圆柱形永磁体的直径，所述第一挡板I厚度比平面弹簧的整体厚度薄。
[0016]可选地，两层平面线圈、多个填充式三维绕线的中心均与圆柱形磁铁中心轴重合。
[0017]可选地，所述平面弹簧、圆柱形永磁体、平面线圈、填充式三维绕线的形状相同，且所述平面弹簧、圆柱形永磁体、平面线圈、填充式三维绕线沿着圆柱形磁铁中心轴方向投影得到的外轮廓阴影重合。
[0018]可选地，还包括外壳，所述外壳用于安装平面弹簧、圆柱形永磁体、平面线圈、填充式三维绕线和固定结构。
[0019]可选地，所述固定结构以能够拆卸的方式固定两个所述平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈以及多个填充式三维绕线。
[0020]1、本专利技术所提供的平面型电磁式能量收集装置两个平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈、多个填充式三维绕线以及固定结构；两个所述平面弹簧的内侧分别与圆柱形磁铁上下表面贴合，且平面弹簧分别与圆柱形磁铁中心轴重合；所述填充式三维线圈作为第一挡板I位于两个所述平面弹簧之间，且套设在所述圆柱形磁铁上；两个所述平面弹簧的外侧分别设有一块作为第二挡板II的填充式三维线圈；两个所述第二挡板II的外侧分别设有一层平面线圈；两个所述平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈以及多个填充式三维绕线通过所述固定结构固定。通过两个平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈、多个填充式三维绕线以及固定结构形成的平面弹簧
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拾振系统，减小了机械结构所需体积以提高装置的集成度。同时系统采用弹簧
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磁铁
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弹簧系统结构，抑制了系统的扭转振动，提高了装置的振动稳定性。而且采用本专利技术的结构提高了装置的空间利用率。
[0021]2、本专利技术使用了非均匀式平面线圈，通过线圈在线圈平面内非等径分布以匹配平面内电磁能分布，提高线圈的电磁能转换效率以提升平面振动能量收集装置的功率密度。
[0022]3、本专利技术采用填充式三维线圈，将线圈与挡板结合，减小了装置的结构体积，提高了装置的功率密度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例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个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。
[0024]图1是根据本专利技术实施例的永磁铁的空间磁场能量仿真示意图；
[0025]图2是根据本专利技术实施例的一种平面型电磁式能量收集装置的结构示意图；
[0026]其中，1、圆柱形永磁体；2、平面弹簧；3、非均匀分布平面线圈；4、第一挡板I；5、第二挡板II；6、螺栓；
[0027]图3是根据本专利技术实施例的平面弹簧结构示意图；
[0028]图4是根据本专利技术实施例的非均匀分布线圈的结构示意图；
[0029]图5是根据本专利技术实施例的填充式三维线圈的三维视图和剖视图；
[0030]图6是根据本专利技术实施例的振动能量收集装置的简化示意图。
具体实施方式
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0032]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0033]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面型电磁式能量收集装置，其特征在于，包括：两个平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈、多个填充式三维绕线以及固定结构；两个所述平面弹簧的内侧分别与圆柱形磁铁上下表面贴合，且平面弹簧分别与圆柱形磁铁中心轴重合；所述填充式三维线圈作为第一挡板I位于两个所述平面弹簧之间，且套设在所述圆柱形磁铁上；两个所述平面弹簧的外侧分别设有一块作为第二挡板II的填充式三维线圈；两个所述第二挡板II的外侧分别设有一层平面线圈；两个所述平面弹簧、圆柱形永磁体、两层平面线圈以及多个填充式三维绕线通过所述固定结构固定。2.根据权利要求1所述的平面型电磁式能量收集装置，其特征在于，两个所述平面弹簧均采用三梁结构，梁分为内梁与外梁，所述内梁与外梁之间以圆环相连。3.根据权利要求1所述的平面型电磁式能量收集装置，其特征在于，所述平面线圈采用非均匀分布结构。4.根据权利要求1所述的平面型电磁式能量收集装置，其特征在于，所述平面线圈包括内层线圈和设置在内层线圈外侧的外层线圈，外层线圈的线径大于内层线圈的线径，外层线圈呈疏松排布，内层线圈呈紧密排布。5.根据权利要求1所述的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓锐，陈绍南，秦丽文，俞小勇，尹立群，周柯，肖静，龚文兰，吴丽芳，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：