阅读说明：本技术 一种电磁式振动能量收集器 (Electromagnetic vibration energy collector ) 是由 赵立厂 赵端 陈辉 卓敏敏 姜振南 贺耀宜 谢国军 胡文涛 周李兵 袁凤培 李继 于 2021-02-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电磁式振动能量收集器,包括壳体、上盖、波形弹簧、永磁体、电磁线圈和线圈管,所述壳体的上表面中心处开设螺纹通孔,所述壳体螺纹连接与螺纹通孔相配适的上盖,上盖的下表面外侧开设上安装槽,上安装槽呈环形槽状,上安装槽的顶部通过圆周布置的多个弹簧一连接环形垫板,上盖下表面中心处固定波形弹簧,上盖与波形弹簧的波峰处可拆卸连接,波形弹簧的下部固定永磁体；壳体的底部设有与上安装槽对称设置的下安装槽,下安装槽内环设橡胶垫层,壳体内的中心处垂直安装线圈管,线圈管的上下两端分别安装在上安装槽和下安装槽中,线圈管上缠绕有多匝电磁线圈。整个结构可拆卸,安装、检测方便,波形弹簧方便更换,延长了使用寿命。(The invention discloses an electromagnetic vibration energy collector which comprises a shell, an upper cover, a wave spring, a permanent magnet, an electromagnetic coil and a coil pipe, wherein a threaded through hole is formed in the center of the upper surface of the shell, the shell is in threaded connection with the upper cover matched with the threaded through hole, an upper mounting groove is formed in the outer side of the lower surface of the upper cover and is in an annular groove shape, the top of the upper mounting groove is connected with an annular base plate through a plurality of springs which are circumferentially arranged, the wave spring is fixed in the center of the lower surface of the upper cover, the upper cover is detachably connected with the wave crest of the wave spring, and the permanent magnet is fixed at the lower part; the bottom of casing is equipped with the lower mounting groove that sets up with last mounting groove symmetry, and rubber cushion is established to lower mounting groove inner ring, and the center department in the casing installs the coil form perpendicularly, and the upper and lower both ends of coil form are installed respectively in last mounting groove and lower mounting groove, and the winding has multiturn solenoid on the coil form. The whole structure is detachable, the installation and the detection are convenient, the wave spring is convenient to replace, and the service life is prolonged.)

一种电磁式振动能量收集器

技术领域

本发明涉及能量收集技术领域，具体为一种电磁式振动能量收集器。

背景技术

能量收集器可拾取环境能量(如辐射、温差、振动等)并转化为电能为系统供电。与传统的电化学电池比较，能量收集器具有经济、环保且理论上无寿命限制等优点，因此符合能源的未来发展趋势，非常适合于为物联网、可穿戴设备等新兴领域提供电能。太阳能、电磁辐射、温差、振动等都是可拾取的环境能源，与其它环境能源相比，振动是一种分布广泛的能量源，因此，振动能量收集器具有广阔的发展和应用前景。

振动能量是自然界中最普遍存在的一种能量,收集的方式包括压电式、电磁式静电式等。在各种类型的振动能量收集器中，基于法拉第电磁感应原理的电磁式振动能量收集器的发展最为成熟。电磁式能量收集器一般采用悬臂梁结构,与其他方式的收集方式相比,具有相当简单的结构,能量密度高,可采用微机械(MEMS)加工工艺制作等优点,成为近年能量收集器领域的热点。提高电磁式振动能量收集器的功率输出密度、频率带宽，以及发展微型化、集成化的制造技术，是微型电磁式振动能量收集器的重要发展方向。

现有的电磁式振动能量收集器还存在以下缺陷：整个结构不可拆卸，内部零部件不方便更换；普通弹簧与能量收集器的连接点只有一个，在长时间使用后，易变形，严重缩短了使用寿命。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种电磁式振动能量收集器，以解决背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种电磁式振动能量收集器，包括壳体、上盖、波形弹簧、永磁体、电磁线圈和线圈管，所述壳体的上表面中心处开设螺纹通孔，所述壳体螺纹连接与螺纹通孔相配适的上盖，上盖的下表面外侧开设上安装槽，上安装槽呈环形槽状，上安装槽的顶部通过圆周布置的多个弹簧一连接环形垫板，上盖下表面中心处固定波形弹簧，上盖与波形弹簧的波峰处可拆卸连接，波形弹簧的下部固定永磁体；

壳体的底部设有与上安装槽对称设置的下安装槽，下安装槽内环设橡胶垫层，壳体内的中心处垂直安装线圈管，线圈管的上下两端分别安装在上安装槽和下安装槽中，线圈管上缠绕有多匝电磁线圈。

优选地，电磁线圈的两端分别通过导线与电阻的两端连接。

优选地，线圈管的横截面呈圆形或椭圆形，上安装槽和下安装槽的形状与线圈管相适应。

优选地，弹簧一的数量为4-8个。

优选地，上盖的下表面圆周固定有多个卡扣，上盖与波形弹簧的波峰处通过卡扣连接。

优选地，所述上盖的上表面中心处设有拉手。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过振动环境提供振动激励给壳体，壳体上的上盖随振动激励发生振动，振动通过弹簧传递给永磁体，永磁体上下运动的同时切割磁感应线，产生的电信号，实现对低频振动能量的收集。产生的电信号可以存储，当然也可以直接接到用电装置上使用。

(2)本发明通过波形弹簧连接上盖和永磁体，上盖通过多个卡扣与波形弹簧的波峰处扣接，一波形弹簧与上盖的连接点多个，受力时，力可以平均分配到各个受力点，可以延长波形弹簧的使用寿命；二，通过扣接的方式连接，方便变形后的波形弹簧的更换，而不是整个能量收集器的废弃，降低了使用成本；

(3)线圈管的上下两端分别安装在上安装槽和下安装槽中，方便线圈管的安装与拆卸，方便检修、维护和更换，实用性更强；同时，由于上安装槽内设有弹簧一和环形垫板，下安装槽内环设橡胶垫层，一结构新颖，二可以减少外界振动对线圈管的损伤。

(4)整个结构可拆卸，安装、检测方便，波形弹簧方便更换，延长了使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种电磁式振动能量收集器的结构示意图(壳体透明示意)；

图2为图1中A部的放大图；

图3为图1中B部的放大图。

图4为波形弹簧的结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体、2-上盖、3-波形弹簧、4-永磁体、5-电磁线圈、6-线圈管、11-下安装槽、12-橡胶垫层、21-卡扣、22-拉手、23-安装槽、24-弹簧一、25-环形垫板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例：

如图1-4所示，本发明提供了一种电磁式振动能量收集器，包括壳体1、上盖2、波形弹簧3、永磁体4、电磁线圈5和线圈管6，壳体1的上表面中心处开设螺纹通孔(图中未标出)，壳体1螺纹连接与螺纹通孔相配适的上盖2，上盖2的下表面外侧开设上安装槽23，上安装槽23呈环形槽状，上安装槽23的顶部通过圆周布置的4-8个弹簧一24连接环形垫板25，上盖2下表面中心处固定波形弹簧3，进一步的，上盖2的下表面圆周固定有多个卡扣21，上盖2通过多个卡扣21与波形弹簧3的波峰处扣接。波形弹簧3的下部固定永磁体4。

壳体1的底部设有与上安装槽23对称设置的下安装槽11，下安装槽11内环设橡胶垫层12，壳体1内的中心处垂直安装线圈管6，线圈管6的上下两端分别安装在上安装槽23和下安装槽11中，线圈管6上缠绕有多匝电磁线圈5。

振动环境提供振动激励给壳体1，壳体1上的上盖2随振动激励发生振动，振动通过弹簧传递给永磁体4，永磁体4上下运动的同时切割磁感应线，产生的电信号，实现对低频振动能量的收集。产生的电信号可以存储，当然也可以直接接到用电装置上使用。

进一步地，电磁线圈5的两端分别通过导线与电阻7的两端连接，导线用于将多匝线圈8产生的电信号导出，电阻7通过导线与电磁线圈5并联，当没有洛伦兹力耦合振动模态时，电阻7的阻值接近于电磁线圈5的电阻值时，收集的平均能量最大。

进一步的，线圈管6的横截面呈圆形或椭圆形，上安装槽23和下安装槽11的形状与线圈管6相适应。

所述上盖2的上表面中心处设有拉手22，方便实施对上盖2的拧入和拧出。

工作原理

本发明通过电磁线圈5不动，永磁体4上下运动的同时切割磁感应线，产生的电信号，实现对低频振动能量的收集。产生的电信号可以存储，当然也可以直接接到用电装置上使用。

本发明通过波形弹簧3连接上盖2和永磁体4，上盖2通过多个卡扣21与波形弹簧3的波峰处扣接，一波形弹簧3与上盖2的连接点多个，受力时，力可以平均分配到各个受力点，可以延长波形弹簧3的使用寿命；二，通过扣接的方式连接，方便变形后的波形弹簧的更换，而不是整个能量收集器的废弃，降低了使用成本；

线圈管6的上下两端分别安装在上安装槽23和下安装槽11中，方便线圈管6的安装与拆卸，方便检修、维护和更换，实用性更强；同时，由于上安装槽23内设有弹簧一24和环形垫板25，下安装槽11内环设橡胶垫层12，一结构新颖，二可以减少外界振动对线圈管6的损伤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。