【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及振动自取能，主要针对振动能量采集器的调频、拓频技术，特别涉及一种基于磁特性调制的可调频能量采集器。
技术介绍
1、电磁能量采集器是一种将环境中广泛分布的振动机械能进行收集、转化和利用的微源取能装置。基于法拉第电磁感应定律，通过振动诱发永磁体和线圈的相对位移而产生交流感应电压，进一步整流后可为后级负载提供不间断能量。由于目前电磁能量采集器所应用的振动环境加速度较小、频率分布较广，因此器件往往被设计为谐振式器件以保证最优输出电压和功率，然而谐振式工作模式要求器件工作频率与环境振动频率严格匹配，当外界振动频率发生变化时导致器件输出性能急剧下降。
2、在能量采集
，已有专利申请通过调节系统质量或刚度实现谐振频率调节，但普遍存在操作不便、精度差的缺点。系统刚度调节可通过调整梁结构、梁应力、拾振单元永磁体受到的磁力来实现。专利申请201210551994.7采用微纳加工技术来制备电磁式能量采集器，通过改变振动板与折形梁的厚度和长度实现对谐振频率的调节。该方法是多个不同参数能量采集装置的组合，存在工作带宽不连续的问题，并未真正实现单个装置谐振频率的调节。专利申请201611024248.7提出了基于振幅放大机理的能量采集装置，通过悬臂梁末端的磁铁与外壳上固定磁铁之间的磁力作用使系统成为双稳态非线性系统，提升装置的工作带宽。专利申请201821788962.8提出了一种新型压电振动能量采集器，通过改变可动磁铁和固定磁铁之间的磁力，使装置适应多种频率的振动环境。这类基于永磁体的频率调节方法磁力大小不便控制，存在调频
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，在能量采集器两端安装调频单元，通过机械结构精准调控调频部件位置，从而间接改变振动系统等效刚度、平面梁的拉伸应力以及磁力非线性等因素，最终实现对能量采集器谐振频率的平滑调节，使其与安装环境振动频率匹配而保证输出电压最优；同时软磁材料具有磁导率高的特点，能够避免采集器内部永磁体与外界强电磁环境的互相影响，增加器件工作可靠性。
2、为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，包括封装外壳8，封装外壳8两端设置调频单元1，调频单元1包括调频旋钮2和调频磁性元件4，其中调频旋钮2一端插入封装外壳8后连接调频磁性元件4封装外壳8内部通过拾振弹簧6连接振动永磁体7，振动永磁体7外周设置绕制线圈5且绕制线圈5固定在封装外壳8上。
4、所述的调频旋钮2靠近封装外壳8外部位置套接锁紧结构3。
5、所述的调频旋钮2插入封装外壳8的螺杆上分布有精密级传动螺纹，精密级传动螺纹的旋进、出实现调频磁性元件4的上、下移动，并通过锁紧结构3的锁紧螺母301进行固定。
6、所述的封装外壳8的上盖板801上设置角度刻度，与调频旋钮2的螺杆上的精密级传动螺纹进行匹配。
7、所述的封装外壳8采用无磁材料或软磁材料。
8、所述的调频磁性元件4采用永磁材料或软磁材料，形状包括圆饼状，矩形、多边形、穹顶形。
9、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
10、1、本专利技术通过对调频单元1的调频旋钮2、锁紧结构3和调频磁性元件4，可实现能量采集器谐振频率的线性调节。在调频单元1中，调频磁性元件4的材料选择使得磁导率不同，因此根据所需磁力大小或安装需求灵活选择磁性材料以及形状；通过拾振弹簧6连接振动永磁体7，拾振弹簧6的引入改变了系统的等效刚度。
11、2、本专利技术调频旋钮2插入封装外壳8的螺杆上分布有精密级传动螺纹，封装外壳的上盖板801上设置角度刻度，两者配合工作可满足高精度、宽量程的调频需求。
12、3、本专利技术的封装外壳8采用软磁材料时，一方面的聚磁作用可进行内部磁场密度分布调制，另一方面可以避免采集器内部磁性元件与外界电磁环境的相互干扰。
13、综上，本专利技术基于永磁材料或软磁材料设计磁性元件4，利用其磁特性实现调频，以解决能量采集器与环境振动频率无法匹配的问题；调频旋钮2、上盖板801的组合机械结构设计，能够实现精准连续调控器件谐振频率的目的，最终所提调频方法具有线性度高、调节范围宽、稳定性好的特点。
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1.一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，包括封装外壳(8)，封装外壳(8)两端设置调频单元(1)，其特征在于，调频单元(1)包括调频旋钮(2)、锁紧结构(3)和调频磁性元件(4)，其中调频旋钮(2)一端插入封装外壳(8)后连接调频磁性元件(4)，调频旋钮(2)靠近封装外壳(8)外部位置套接锁紧结构(3)；封装外壳(8)内部通过拾振弹簧(6)连接振动永磁体(7)，振动永磁体(7)外周设置绕制线圈(5)且绕制线圈(5)固定在封装外壳(8)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征在于，所述的调频旋钮(2)靠近封装外壳(8)外部位置套接锁紧结构(3)。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征在于，所述的调频旋钮(2)插入封装外壳(8)的螺杆上分布有精密级传动螺纹，精密级传动螺纹的旋进、出实现调频磁性元件(4)的上、下移动，并通过锁紧结构(3)的锁紧螺母(301)进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征在于，所述的封装外壳(8)的上盖板(801)
5.根据权利要求1所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征在于，所述的封装外壳(8)采用无磁材料或软磁材料。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征在于，所述的调频磁性元件(4)采用永磁材料或软磁材料，形状包括圆饼状，矩形、多边形、穹顶形。
...【技术特征摘要】
1.一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，包括封装外壳(8)，封装外壳(8)两端设置调频单元(1)，其特征在于，调频单元(1)包括调频旋钮(2)、锁紧结构(3)和调频磁性元件(4)，其中调频旋钮(2)一端插入封装外壳(8)后连接调频磁性元件(4)，调频旋钮(2)靠近封装外壳(8)外部位置套接锁紧结构(3)；封装外壳(8)内部通过拾振弹簧(6)连接振动永磁体(7)，振动永磁体(7)外周设置绕制线圈(5)且绕制线圈(5)固定在封装外壳(8)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征在于，所述的调频旋钮(2)靠近封装外壳(8)外部位置套接锁紧结构(3)。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于磁特性调制的可调频能量采集器，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：李运甲，张庆宏，周丹，蔡玲珑，姜烁，邰彬，马志钦，王曙东，王心怡，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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