CN105471317A - 多方向振动能量收集转化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种为收集转化振动能量并且将之转化成电能的装置。本装置为收集在各个方向上的振动能量并将之转化成为电能等。本发明方法主要提供如下功能：利用法拉第电磁感应定律，设计出电磁式振动能量转化装置，之后将电磁式的能量收集装置放置于三维的装置支撑构架上，通过电磁式的能量收集装置收集振动区域上存在的多方向上的振动能量，并将之转化为电能，大大提高能量转化效率，为用电设备(如(不限于)各种功能的传感器等设备)提供电能的装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种为收集转化振动能力的装置，涉及物理力学、电磁学、能量传输、三维空间结构等技术领域，属于能量转化应用领域。
背景技术
目前，传感器作为监控桥梁安全系数、汽车行驶安全程度、有害化学品储存库房温度等众多方面的装置，在人类的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。然而却由于天气、安装空间等诸多问题而不能实现无障碍为进行其能量供给，阻碍了传感器的发展，如何提供稳定的能量来源，已经越来越成为研究热点。
然而将振动能量转化的研究专利和研究不少，但是针对将空间中各个方向上的振动能量转化，增加能量利用率的研究却较少。然而这种情况对于振动能量转化却是一种不小的损失，因为在现实生活中，振动的能量不仅分布于单一方向上，而是在各个方向上都有分布，如果将之各个方向上的分能量尽可能的收集到，将大大提高能量利用率，因此提高对各个方向上的能量收集转化，将提高传感器的利用效率。
发明内容
振动能量的传播过程中，分散在空间中的各个方向上，而传统的单方向收集装置并不能最大化转化振动能量。本发明就利用空间向量分解定理，假设能量在空间中用p表示，其作为空间矢量，则存在有序数组a、b、c，使得其与空间中三个坐标系相平行的单位向量x、y、z的乘积之和为p，即p＝ax+by+cz。进而可以收集多方向的能量。
为了实现上述目的，本发明包括以下内容：如图1所示，三维方向上的支撑工具以及三组能量转化核心装置。
1.三支支撑杆用于支撑分布于x、y、z三个方向上的能量收集转化装置，一个固定装置放置于三根支架的交叉点用于固定三根支撑杆以形成三维坐标系型支架，三组(每组两只)固定器件用于固定能量收集转化装置。
2.能量收集转化装置的组成：
由图2中，能量收集转化装置图示，由已知的磁芯的表磁、所选用导线直径、目标电流等等已知条件，通过法拉第电磁感应，进行计算，得到所需线圈匝数，以及所需的。
3.能量收集转化装置的类型：
(1)动圈型：
如图2.a所示，该转化类型中将磁芯固定，计算后缠绕好的线圈挂在弹簧上，随振动而切割磁感线。
(2)动铁型：
如图2.b所示，该转化类型中将线圈固定，而磁芯挂在弹簧上，使磁芯振动以使之进行磁感线切割，产生电能。
4.装置的组装：将转化装置固定在固定器件上即可。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1三维空间振动能量收集装置简图
图2振动能量收集转化器图
图3具体实施运用示意图
具体实施方式
首先，通过李维斯电磁定律计算得到所需线圈匝数，绕线制作电磁式振动能量收集装置，之后，建立三维支架结构，组装能量转化装置和三维支架。完成后，将装置通过固定脚固定在如桥梁结构，大楼顶部等需要传感器或其他用电设备的附近，后将弹簧引线与整流装置相连，整流装置作用就是将收集转换得到的电能进行整流以获得可利用的能量。整流后，电能可通过引线接入储能元件，存储电能，以供给用电装置使用，或直接在整流后供给用电设备使用，具体的流程如图3所示。
Claims (5)
1.一种为收集并且将振动能量转化成电能的装置，其特征在于：包括一个振动能量转化装置固定支架，三组振动能量转化装置。
2.根据权利要求1所述的振动能量转化装置固定支架，其特征在于：根据笛卡尔三维坐标系原理建立一个三维立体支架，以三个互相垂直的支撑物作为系统的x、y、z坐标轴，以三坐标轴的焦点为坐标原点，在原点处将三个支撑物固定，之后在三个支撑物上放置三组固定器件，用于固定振动能量转化核心装置。
3.根据权利要求1所述的三组能量转化装置，其特征在：该模块主要为本发明提供振动能量收集方式并且将之转化为电能的主要元器件。
4.根据权利要求3所述能量转化装置以动圈方式构建，将密绕好的线圈挂在弹簧或其他可将振动的能量转化收集的元器件，将之套在磁芯上，随振动移动，以达到切割磁感线的目的，进而产生电能，实现转化。
5.根据权利要求3所述能量转化装置以动铁方式构建，将密绕好的线圈固定后，磁芯挂在弹簧或其他可将振动的动能转化为势能的元件上，套入线圈中，使之随振动而移动，以切割磁感线，达到将整栋能量转化成为电能的目的。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112319544A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-05 | 爱德森（厦门）电子有限公司 | 一种在役道岔监测传感器终端装置及其终端控制系统 |
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2015
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