CN114000994A - 一种旋转式电磁能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种旋转式电磁能量收集装置，包括圆柱形壳体、端盖、圆弧条块、磁铁及线圈；圆弧条块置于所述圆柱形壳体的内部，所述圆弧条块的圆心所在中轴线与所述圆柱形壳体的母线重合；圆柱形壳体的母线水平设置，所述圆柱形壳体的一端设置有底面，圆柱形壳体的另一端与端盖固定连接；所述圆弧条块上均匀分布有多个容纳腔，容纳腔用于容纳所述磁铁；线圈均匀地分布在所述圆柱形壳体的外部且以所述圆柱形壳体的母线为中心旋转对称设置；圆柱形壳体与外部旋转机构连接，外部旋转机构转动时，圆弧条块在重力的作用下绕圆柱形壳体的母线做圆周运动，使磁铁与线圈发生相对运动产生电能。应用本技术方案可实现外界旋转能量向电能的转换。
Description
技术领域
本发明涉及能量收集领域，具体是指一种旋转式电磁能量收集装置。
背景技术
随着近年来传感技术，微机电技术，无线通讯技术以及便携式电子设备的迅速发展，以及物联网时代的到来，未来无限传感网络所包含的传感器结点将是数以亿计的。目前大多数电子设备以及无线传感器结点的供电方式依然是传统的电池供电，但是传统电池存在寿命短，污染大以及需要定期更换的续航问题等等一系列的缺点，使得传统电池不能满足如此庞大的无线传感结点以及便携式电子设备对于电源的需求，再有外接电池会带来不必要的成本和复杂性。针对这一需求，研究人员提出的能量收集技术被认为是行之有效的解决方案之一。环境中蕴含着光、热、风和振动等形式的能量，旋转的能量是非常广泛的，例如风能发电机叶片的旋转，汽车轮毂的旋转等等，收集这种环境中的旋转能量为传感器结点供电成为解决传感器网络供电问题的可行性方案。
旋转式能量收集装置的基本原理是将环境中的旋转能量通过重力或者是离心力与其他构件相结合，进而再通过机电转换将旋转能量转换为电能。其中电磁式旋转能量收集器是将外界的旋转能量转化为器件内部磁铁与金属线圈的相对运动，通过电磁感应原理实现将环境中的振动能转化成电能。电磁式振动能采集器内阻小、输出电流大，尽管体积相对较大，但由于其长期稳定性好，实用性强，国内外对电磁式振动能采集器进行了系统研究；现有技术中的电磁式振动能量采集器结构较为复杂，不利于户外大量使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转式电磁能量收集装置，实现外界旋转能量向电能的转换。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转式电磁能量收集装置，包括圆柱形壳体、端盖、圆弧条块、磁铁及线圈；所述圆弧条块置于所述圆柱形壳体的内部，所述圆弧条块的圆心所在中轴线与所述圆柱形壳体的母线重合；
所述圆柱形壳体的母线水平设置，所述圆柱形壳体的一端设置有底面，所述圆柱形壳体的另一端与端盖固定连接；
所述圆弧条块上均匀分布有多个容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述磁铁；所述线圈均匀地分布在所述圆柱形壳体的外部且以所述圆柱形壳体的母线为中心旋转对称设置；
圆柱形壳体与外部旋转机构连接，所述外部旋转机构转动时，所述圆弧条块在重力的作用下绕圆柱形壳体的母线做圆周运动，使磁铁与线圈发生相对运动产生电能。
在一较佳的实施例中，所述圆柱形壳体的底面与外部旋转机构偏心安装。
在一较佳的实施例中，所述圆柱形壳体的底面与外部旋转机构同心安装。
在一较佳的实施例中，所述圆弧条块远离圆心的一面贴合所述圆柱体外壳的内壁。
在一较佳的实施例中，所述圆弧条块所对应的圆心角为180°。
在一较佳的实施例中，所述圆弧条块的两个端面与所述圆柱形外壳的底面及端盖均具有间隙。
在一较佳的实施例中，所述磁铁设置有3个。
在一较佳的实施例中，所述线圈设置有6个。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种旋转式电磁能量收集装置，解决了现有旋转式能量收集装置需要与外附机构同心安装，并且能量收集装置中静子和转子结构需要分别固定在外部旋转机构中静止部件和转动部件上等一系列的限制要求所带来的不便，实现了旋转式电磁能量收集装置只需要安装在外附转动机构部件上，而且可以任意距离偏心安装；该装置通过圆柱形壳体，端盖，圆弧条块，磁铁，线圈的组合设计可以让整个装置旋转激励环境下实现高效的俘能以及高效的能量转换。
将圆弧条块置于圆柱形壳体和端盖之间，当安装在外部旋转机构的圆柱形壳体发生同心转动即自转与公转重合，或者是偏心转动即只有围绕着旋转中心公转的时候，圆弧条块在重力的作用下使得圆柱条块始终置于圆柱形壳体下侧，即圆弧条块只会随着圆柱形壳体公转而不会随着壳体自转，因此置于圆弧条块上的磁铁就会与置于圆柱形壳体外侧的线圈发生相对运动从而产生感应电流。
利用置于圆柱形壳体内的圆弧条块在重力的作用下只会随着圆柱形壳体公转而不会随着圆柱形壳体的转动发生自转这一特点使得磁铁与线圈发生相对运动，因此旋转式电磁能量收集装置只需要安装在外部旋转机构的转动部件上即可，而且可以与外部旋转机构的转动部件任意偏心距离进行安装，极大的降低了安装限制。
附图说明
图1为本发明优选实施例1中旋转式电磁能量收集装置的整体结构剖面图；
图2为本发明优选实施例1中旋转式电磁能量收集装置的圆弧条块结构示意图；
图3为本发明优选实施例1中旋转式电磁能量收集装置的整体结构示意图；
图4为本发明优选实施例1中旋转式电磁能量收集装置与外部旋转机构位置关系示意图；
图5为本发明优选实施例2中旋转式电磁能量收集装置与外部旋转机构位置关系示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
一种旋转式电磁能量收集装置，参考图1至4，包括圆柱形壳体1、端盖、圆弧条块2、磁铁3及线圈4；所述圆弧条块2置于所述圆柱形壳体1的内部，所述圆弧条块2的圆心所在中轴线与所述圆柱形壳体1的母线重合；
所述圆柱形壳体1的母线水平设置，所述圆柱形壳体1的一端设置有底面，所述圆柱形壳体1的另一端与端盖5固定连接；
所述圆弧条块2上均匀分布有多个容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述磁铁3；所述线圈4均匀地分布在所述圆柱形壳体1的外部且以所述圆柱形壳体1的母线为中心旋转对称设置；
圆柱形壳体1与外部旋转机构6连接，所述外部旋转机构6转动时，所述圆弧条块2在重力的作用下绕圆柱形壳体1的母线做圆周运动，使磁铁3与线圈4发生相对运动产生电能。
所述圆柱形壳体1的底面与外部旋转机构6偏心安装。
所述圆弧条块2远离圆心的一面贴合所述圆柱体外壳1的内壁。
所述圆弧条块2所对应的圆心角为180°。
所述圆弧条块2的两个端面与所述圆柱形外壳1的底面及端盖5均具有间隙。
所述磁铁3设置有3个。
所述线圈4设置有6个。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，参考图5，所述圆柱形壳体1的底面与外部旋转机构6同心安装。
本发明提供了一种旋转式电磁能量收集装置，解决了现有旋转式能量收集装置需要与外部旋转机构6同心安装，并且能量收集装置中静子和转子结构需要分别固定在外部旋转机构6中静止部件和转动部件上等一系列的限制要求所带来的不便，实现了旋转式电磁能量收集装置只需要安装在外附转动机构部件上，而且可以任意距离偏心安装；该装置通过圆柱形壳体1，端盖5，圆弧条块2，磁铁3，线圈4的组合设计可以让整个装置旋转激励环境下实现高效的俘能以及高效的能量转换。
将圆弧条块置于圆柱形壳体1和端盖5之间，当安装在外部旋转机构6的圆柱形壳体1发生同心转动即自转与公转重合，或者是偏心转动即只有围绕着旋转中心公转的时候，圆弧条块2在重力的作用下使得圆柱条块2始终置于圆柱形壳体1下侧，即圆弧条块2只会随着圆柱形壳体1公转而不会随着圆柱形壳体1自转，因此置于圆弧条块2上的磁铁3就会与置于圆柱形壳体1外侧的线圈4发生相对运动从而产生感应电流。
利用置于圆柱形壳体1内的圆弧条块2在重力的作用下只会随着圆柱形壳体1公转而不会随着圆柱形壳体1的转动发生自转这一特点使得磁铁3与线圈4发生相对运动，因此旋转式电磁能量收集装置只需要安装在外部旋转机构6的转动部件上即可，而且可以与外部旋转机构6的转动部件任意偏心距离进行安装，极大的降低了安装限制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (8)
1.一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于包括圆柱形壳体、端盖、圆弧条块、磁铁及线圈；所述圆弧条块置于所述圆柱形壳体的内部，所述圆弧条块的圆心所在中轴线与所述圆柱形壳体的母线重合；
所述圆柱形壳体的母线水平设置，所述圆柱形壳体的一端设置有底面，所述圆柱形壳体的另一端与端盖固定连接；
所述圆弧条块上均匀分布有多个容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述磁铁；所述线圈均匀地分布在所述圆柱形壳体的外部且以所述圆柱形壳体的母线为中心旋转对称设置；
圆柱形壳体与外部旋转机构连接，所述外部旋转机构转动时，所述圆弧条块在重力的作用下绕圆柱形壳体的母线做圆周运动，使磁铁与线圈发生相对运动产生电能。
2.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述圆柱形壳体的底面与外部旋转机构偏心安装。
3.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述圆柱形壳体的底面与外部旋转机构同心安装。
4.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述圆弧条块远离圆心的一面贴合所述圆柱体外壳的内壁。
5.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述圆弧条块所对应的圆心角为180°。
6.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述圆弧条块的两个端面与所述圆柱形外壳的底面及端盖均具有间隙。
7.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述磁铁设置有3个。
8.根据权利要求1所述的一种旋转式电磁能量收集装置，其特征在于，所述线圈设置有6个。
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