CN207410249U - 一种非线性振动能量采集器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型描述了一种非线性振动能量采集器，包括螺栓、框架、左线圈组、左垫圈、磁铁组、右垫圈、右线圈组、框架盖以及螺母，磁铁组包括中心磁铁、一号、二号、三号以及四号磁铁，中心磁铁的磁化方向与其他四个磁铁的磁化方向相反，一号和三号磁铁固定在中心磁铁上，二号和四号磁铁依靠磁力吸附在中心磁铁外圆周表面，二号和四号磁铁在受到振动激励时，能够分别沿中心磁铁外表面在一号磁铁与三号磁铁之间做往复圆周运动，使得线圈中磁通量发生变化，进而产生感应电动势。本采集器结构简单，环境适应能力强，可适应多种频率的振动环境，同时具有无污染，能量转化效率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及能量采集器，尤其涉及便携式振动能量采集器，具体涉及一种非线性振动能量采集器。
背景技术
随着能源技术的发展，传统的电池已经远远不能满足日常生产中对于能源的需求，并且传统电池在使用后会造成极大的资源浪费与环境污染。自然界中具有很多可加以利用的能量，例如风能，太阳能，振动能量等。在这些可被加以利用的能量中，振动能量分布广泛，可利用度高。基于振动式的能量收集器主要的采用的工作方式有电磁式、静电式和压电式三种。目前大多数基于振动的能量收集器只能响应单一的振动方向，并且能量收集效率低，需要较高的响应频率。
发明内容
本实用新型的目的在于针对传统电池以及现有的振动能量收集器所存在的不足，提供了一种结构简单，能量转换效率高，无污染，可用于多种复杂振动的环境能量收集的一种非线性振动能量采集器。
本实用新型的技术方案是这样实现的。
一种非线性振动能量采集器，包括螺栓、框架、左线圈组、左垫圈、磁铁组、右垫圈、右线圈组、框架盖以及螺母，所述磁铁组包括中心磁铁、一号磁铁、二号磁铁、三号磁铁以及四号磁铁，所述中心磁铁的磁化方向与一号磁铁、二号磁铁、三号磁铁和四号磁铁的磁化方向相反，所述一号磁铁、二号磁铁、三号磁铁和四号磁铁的磁化方向相同且磁化方向沿轴向，所述一号磁铁和三号磁铁固定在中心磁铁上，所述二号磁铁和四号磁铁分别依靠磁力吸附在中心磁铁外周，所述左线圈组设置在框架的圆形底板内壁，所述右线圈组设置在框架盖左壁面上，所述左线圈组和右线圈组均由至少两个线圈构成，中心磁铁左右两侧设置有左垫圈和右垫圈，通过旋紧螺母使得螺栓依次将框架、左垫圈、磁铁组、右垫圈和框架盖的相对位置固定，所述二号磁铁和四号磁铁在受到振动激励时，由于与中心磁铁之间有吸引力，与一号磁铁和三号磁铁之间具有斥力，因此能够分别沿中心磁铁外表面在一号磁铁与三号磁铁之间做往复圆周运动，使得左线圈组与右线圈组中磁通量发生变化，进而产生感应电动势,之后通过输出电路将所产生的电动势输出。
所述中心磁铁、一号磁铁以及三号磁铁三个磁铁的轴线相互平行，并且一号磁铁与三号磁铁对称分布于中心磁铁两侧。中心磁铁上设有直径为5mm的通孔。所述一号磁铁、二号磁铁、三号磁铁以及四号磁铁可以为圆柱形或者圆环形磁铁。
可通过增加或者减少左垫圈和右垫圈数目，亦可通过适当调整左垫圈和右垫圈的尺寸来调整线圈与磁铁组的距离。在调整垫圈尺寸时，应避免垫圈高度尺寸过小而造成磁铁组距离线圈过小，或者垫圈半径尺寸过大而造成垫圈外径覆盖线圈，垫圈应采用不导磁材料制成。
左线圈组和右线圈组可以分别包含不同数量的线圈，左线圈组和右线圈组中每组所包含线圈的优选数量为4个，线圈材料优选铜制，并且左、右线圈组可增设多层线圈，以提高能量采集效率。
所述框架腔体形状为圆柱体，其腔体内体积大于二号磁铁和四号磁铁的运动范围，所述框架的圆形底板上设置有通孔,通孔直径为5mm，并且框架、框架盖材料应选用不导磁材料。
所述中心磁铁、一号磁铁、二号磁铁、三号磁铁以及四号磁铁均为钕铁硼永磁体，并且中心磁铁、一号磁铁和三号磁铁优选为N35型钕铁硼永磁体，二号磁铁和四号磁铁的牌号优选为N52型钕铁硼永磁体。
所述非线性振动能量采集器可选择水平放置或竖直放置，当外部振动激励多为水平方向时，则将所述非线性振动能量采集器水平放置，当外部振动激励多为竖直方向时，则将所述非线性振动能量采集器竖直放置。
螺栓、螺母应选用不导磁材料。
本实用新型解决了技术背景中所存在的问题，具有以下增益效果。
一种非线性振动能量采集器结构简单，环境适应能力强，可适应多种频率的振动环境，同时具有无污染，能量转化效率高等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
图1为本实用新型沿轴向的爆炸示意图。
图2为本实用新型未完全装配时并且为竖直方向设置的侧视图。
图3为本实用新型完全装配时并且为竖直方向设置的侧视图。
图4为本实用新型完全装配时并且为竖直方向设置的后视图。
图5为本实用新型未完全装配并且为水平方向设置的俯视图。
图6为本实用新型水平方向设置时的爆炸图。
图中标记说明。
1.螺栓, 2.框架，3.左线圈组，4.左垫圈，5.磁铁组，6.右垫圈，7.右线圈组，8.框架盖，9.螺母，51.中心磁铁，52.一号磁铁，53.二号磁铁，54.三号磁铁，55.四号磁铁。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。所描述的实施例并非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1。
如图1、图2、图3和图4所示，一种非线性振动能量采集器，包括螺栓（1）、框架（2）、左线圈组（3）、左垫圈（4）、磁铁组（5）、右垫圈（6）、右线圈组（7）、框架盖（8）以及螺母（9），所述磁铁组（5）包括中心磁铁（51）、一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）以及四号磁铁（55），其中中心磁铁（51）、一号磁铁（52）和三号磁铁（54）选择为N35型钕铁硼永磁体，二号磁铁（53）和四号磁铁（55）选择为N52型钕铁硼永磁体。所述中心磁铁（51）的磁化方向与一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）的磁化方向相反，所述一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）的磁化方向相同且磁化方向沿轴向，所述一号磁铁（52）和三号磁铁（54）固定在中心磁铁（51）上，所述二号磁铁（53）和四号磁铁（55）分别依靠磁力吸附在中心磁铁（51）外周，所述中心磁铁（51）、一号磁铁（52）以及三号磁铁（54）三个磁铁的轴线相互平行，并且一号磁铁（52）与三号磁铁（54）对称分布于中心磁铁两侧，并且中心磁铁（51）上设有直径为5mm的通孔。所述一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）均为圆柱形磁铁，并且所述一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）的高度与中心磁铁（51）的高度相同，所述左线圈组（3）设置在框架（2）的圆形底板内壁，所述右线圈组（7）设置在框架盖（8）左壁面上，左线圈组（3）和右线圈组（7）中分别包含线圈的数量为4个，线圈材料为铜制，并且左线圈组（3）和右线圈组（7）均设置为单层线圈，中心磁铁（51）左右两侧设置有左垫圈（4）和右垫圈（6），垫圈材料为塑料，框架（2）腔体形状为圆柱体，其腔体内体积大于二号磁铁（53）和四号磁铁（55）的运动范围，所述框架（2）的圆形底板上设置有通孔,通孔直径为5mm，并且框架（2）、框架盖（8）、螺栓（1）、螺母（9）材料选用不导磁塑料，通过旋紧螺母（9）使得螺栓（1）依次将框架（2）、左垫圈（4）、磁铁组（5）、右垫圈（6）和框架盖（8）的相对位置固定，在本实施例中该装置主要受到竖直方向上的振动激励，将本装置沿竖直方向放置时，由于二号磁铁（53）和四号磁铁（55）与中心磁铁（51）之间有吸引力，与一号磁铁（52）和三号磁铁（54）之间具有斥力，所述二号磁铁（53）和四号磁铁（55）能够分别沿中心磁铁（51）外圆周表面在一号磁铁（52）与三号磁铁（54）之间做往复圆周运动，使得左线圈组（3）与右线圈组（7）中磁通量发生变化，进而产生感应电动势输出电能。
实施例2。
如图5和图6所示，一种非线性振动能量采集器，包括螺栓（1）、框架（2）、左线圈组（3）、左垫圈（4）、磁铁组（5）、右垫圈（6）、右线圈组（7）、框架盖（8）以及螺母（9），所述磁铁组（5）包括中心磁铁（51）、一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）以及四号磁铁（55），其中中心磁铁（51）、一号磁铁（52）和三号磁铁（54）选择为N35型钕铁硼永磁体，二号磁铁（53）和四号磁铁（55）选择为N52型钕铁硼永磁体。所述中心磁铁（51）的磁化方向与一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）的磁化方向相反，所述一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）的磁化方向相同且磁化方向沿轴向，所述一号磁铁（52）和三号磁铁（54）固定在中心磁铁（51）上，所述二号磁铁（53）和四号磁铁（55）分别依靠磁力吸附在中心磁铁（51）外周，所述中心磁铁（51）、一号磁铁（52）以及三号磁铁（54）三个磁铁的轴线相互平行，并且一号磁铁（52）与三号磁铁（54）对称分布于中心磁铁两侧，并且中心磁铁（51）上设有直径为5mm的通孔。所述一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）均为圆柱形磁铁，并且所述一号磁铁（52）、二号磁铁（53）、三号磁铁（54）和四号磁铁（55）的高度与中心磁铁（51）的高度相同，所述左线圈组（3）设置在框架（2）的圆形底板内壁，所述右线圈组（7）设置在框架盖（8）下端面上，左线圈组（3）和右线圈组（7）中分别包含线圈的数量为4个，线圈材料为铜制，并且左线圈组（3）和右线圈组（7）均设置为单层线圈，中心磁铁（51）左右两侧设置有左垫圈（4）和右垫圈（6），垫圈材料为塑料，框架（2）腔体形状为圆柱体，其腔体内体积大于二号磁铁（53）和四号磁铁（55）的运动范围，所述框架（2）的圆形底板上设置有通孔,通孔直径为5mm，并且框架（2）、框架盖（8）、螺栓（1）、螺母（9）材料选用不导磁塑料，通过旋紧螺母（9）使得螺栓（1）依次将框架（2）、左垫圈（4）、磁铁组（5）、右垫圈（6）和框架盖（8）的相对位置固定，在本实施例中该装置主要受到水平方向上的振动激励，由于二号磁铁（53）和四号磁铁（55）与中心磁铁（51）之间有吸引力，与一号磁铁（52）和三号磁铁（54）之间具有斥力，将本装置沿水平方向放置时，所述二号磁铁（53）和四号磁铁（55）能够分别沿中心磁铁（51）外圆周表面在一号磁铁（52）与三号磁铁（54）之间做往复圆周运动，使得左线圈组（3）与右线圈组（7）中磁通量发生变化，进而产生感应电动势输出电能。
Claims (6)
1.一种非线性振动能量采集器，其特征在于：其包括螺栓(1)、框架(2)、左线圈组(3)、左垫圈(4)、磁铁组(5)、右垫圈(6)、右线圈组(7)、框架盖(8)以及螺母(9)，所述磁铁组(5)包括中心磁铁(51)、一号磁铁(52)、二号磁铁(53)、三号磁铁(54)以及四号磁铁(55)，所述中心磁铁(51)的磁化方向与一号磁铁(52)、二号磁铁(53)、三号磁铁(54)和四号磁铁(55)的磁化方向相反，所述一号磁铁(52)、二号磁铁(53)、三号磁铁(54)和四号磁铁(55)的磁化方向相同且磁化方向沿轴向，所述一号磁铁(52)和三号磁铁(54)固定在中心磁铁(51)上，所述二号磁铁(53)和四号磁铁(55)分别依靠磁力吸附在中心磁铁(51)外周，所述左线圈组(3)设置在框架(2)的圆形底板内壁，所述右线圈组(7)设置在框架盖(8)左壁面上，所述左线圈组(3)和右线圈组(7)均由至少两个线圈构成，中心磁铁(51)左右两侧设置有左垫圈(4)和右垫圈(6)，通过旋紧螺母(9)使得螺栓(1)依次将框架(2)、左垫圈(4)、磁铁组(5)、右垫圈(6)和框架盖(8)的相对位置固定，所述二号磁铁(53)和四号磁铁(55)在受到振动激励时，由于与中心磁铁(51)之间有吸引力，与一号磁铁(52)和三号磁铁(54)之间具有斥力，因此能够分别沿中心磁铁(51)外表面在一号磁铁(52)与三号磁铁(54)之间做往复圆周运动，使得左线圈组(3)与右线圈组(7)中磁通量发生变化，进而产生感应电动势。
2.根据权利要求1所述的一种非线性振动能量采集器，其特征在于：中心磁铁(51)、一号磁铁(52)以及三号磁铁(54)三个磁铁的轴线相互平行，并且一号磁铁(52)与三号磁铁(54)对称分布于中心磁铁(51)两侧。
3.根据权利要求1所述的一种非线性振动能量采集器，其特征在于：所述一号磁铁(52)、二号磁铁(53)、三号磁铁(54)以及四号磁铁(55)可以为圆柱形或者圆环形磁铁。
4.根据权利要求1所述的一种非线性振动能量采集器，其特征在于：左线圈组(3)和右线圈组(7)可以分别包含不同数量的线圈。
5.根据权利要求1所述的一种非线性振动能量采集器，其特征在于：所述框架(2)腔体形状为圆柱体，其腔体内体积大于二号磁铁(53)和四号磁铁(55)的运动范围，所述框架(2)的圆形底板上设置有通孔。
6.根据权利要求1所述的一种非线性振动能量采集器，其特征在于：所述中心磁铁(51)、一号磁铁(52)、二号磁铁(53)、三号磁铁(54)以及四号磁铁(55)均为钕铁硼永磁体。
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| CN201721368007.4U CN207410249U (zh) | 2017-10-23 | 2017-10-23 | 一种非线性振动能量采集器 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108512390A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-09-07 | 忻州师范学院 | 一种钟摆式电磁-摩擦复合能量采集器 |
| US20220158527A1 (en) * | 2019-04-02 | 2022-05-19 | University Of Exeter | Electrical generation |
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