一種基于海爾貝克陣列的電磁式振動能量采集器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于能量采集技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于海爾貝克陣列的電磁式振動能量采集器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，無線傳感網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近幾年來中國高鐵技術(shù)飛速發(fā)展，其中鐵路網(wǎng)絡(luò)中的傳感器對列車的安全穩(wěn)定起到了關(guān)鍵作用。目前傳感網(wǎng)絡(luò)中的傳感器主要依靠傳統(tǒng)電池對其供電，然而傳統(tǒng)電池存儲容量有限，使用壽命短，對環(huán)境危害大，這阻礙了無線傳感網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展。
[0003]環(huán)境中的振動能量無處不在，與太陽能、風能等能源相比較，振動能量受外界影響因素低，因此，振動能量采集器成了自供電研宄中的一大熱點。傳統(tǒng)的振動能量采集器按轉(zhuǎn)換機理可分為靜電式、壓電式和電磁式。其中靜電式振動能量采集器需要外接電壓驅(qū)動，且自身電源管理電路復(fù)雜，采集的能量往往無法滿足管理電源自身電路所用的消耗；壓電式振動能量采集器不需外接電壓，輸出電壓高，但輸出電流較小，輸出功率低，如中國發(fā)明專利:CN103840710A、CN103516257 ;電磁式振動能量采集器不需外接電壓，輸出功率較高，如中國發(fā)明專利:CN102983781A，但是其體積大，不利于實際的運用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高密度能量、使用周期長、可自供電的振動能量采集器。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種基于海爾貝克陣列的電磁式振動能量采集器，包括固定式緊固座1、移動式緊固座I1、懸臂梁1、懸臂梁I1、海爾貝克陣列、方框及電磁換能器；所述緊固座I及緊固座II對應(yīng)設(shè)置，所述懸臂梁I 一端設(shè)置在緊固座I上，另一端處設(shè)有方框，所述海爾貝克陣列設(shè)置在方框內(nèi)，所述懸臂梁II一端設(shè)置在緊固座II上，另一端處設(shè)有電磁換能器，所述電磁換能器位于海爾貝克陣列的磁場中。
[0006]進一步，還包括底座，所述底座上設(shè)有導(dǎo)軌，所述緊固座II套裝在導(dǎo)軌上并沿導(dǎo)軌前后移動，所述緊固座I與緊固座II對應(yīng)設(shè)置并固定在底座上。
[0007]進一步，還包括陣列固定件，所述方框通過陣列固定件設(shè)置在懸臂梁I上，所述方框與陣列固定件可調(diào)式連接。
[0008]進一步，所述緊固座I主要由固定塊I及設(shè)置在固定塊I上方用于壓定懸臂梁I的壓緊條I組成，所述固定塊I與壓緊條I間通過緊固件連接；所述緊固座II主要由固定塊II及設(shè)置在固定塊II上方用于壓定懸臂梁II的壓緊條II組成，所述固定塊II與壓緊條II間通過緊固件連接。
[0009]進一步，所述固定塊I固定在底座上，所述固定塊II套裝在導(dǎo)軌上。
[0010]進一步，所述海爾貝克陣列有兩組，各通過一個方框?qū)?yīng)設(shè)置在陣列固定件上，所述電磁換能器位于兩組海爾貝克陣列之間。
[0011]進一步，所述電磁換能器為由銅漆包線緊密繞成的線圈。
[0012]進一步，所述懸臂梁1、懸臂梁II均為鈹青銅材質(zhì)。
[0013]進一步，所述緊固座1、緊固座I1、底座及方框均由非導(dǎo)磁材料制成。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明中的能量采集器有效的利用了海爾貝克陣列產(chǎn)生的磁場，不僅具有感應(yīng)電壓高，輸出功率高等優(yōu)點，還因其外部磁場強度基本為零，不會對能量采集器周圍的電子元件產(chǎn)生電磁干擾，有效的減小能量采集器的整體體積；海爾貝克陣列與電磁換能器采用雙懸臂梁結(jié)構(gòu)固定，整體構(gòu)造簡單，感應(yīng)靈敏，對環(huán)境中的振動具有自適應(yīng)效果，拓寬了振動能量采集的帶寬；兩懸臂梁的伸出長度可調(diào)，使用時可通過調(diào)節(jié)懸臂梁的伸出長度以使采集器的諧振頻率與外界振動頻率相近，實現(xiàn)調(diào)頻及低頻振動，從而使諧振達到最佳輸出效果。
【附圖說明】
[0015]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進行說明:
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(單海爾貝克陣列);
[0017]圖2為海爾貝克陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(雙海爾貝克陣列)。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明中的基于海爾貝克陣列的電磁式振動能量采集器，包括固定式緊固座I 1、移動式緊固座II 2、懸臂梁I 3、懸臂梁II 4、海爾貝克陣列5、方框6及電磁換能器7;所述緊固座I I及緊固座II 2對應(yīng)設(shè)置，所述懸臂梁I 3—端設(shè)置在緊固座I I上，另一端處設(shè)有方框6，所述海爾貝克陣列5設(shè)置在方框6內(nèi)，所述懸臂梁II 4 一端設(shè)置在緊固座II 2上，另一端處設(shè)有電磁換能器7，所述電磁換能器7位于海爾貝克陣列5的磁場中。
[0021]海爾貝克陣列5是一種可形成單邊磁場的特殊磁體結(jié)構(gòu)，如圖2所示，通過幾塊永磁鐵的特殊排列，使每塊永磁鐵所產(chǎn)生磁場互相疊加或抵消，使得磁場基本聚集在海爾貝克陣列的一邊，而另一邊的磁場基本為零。其中，離陣列距離越近，磁感應(yīng)強度越大。
[0022]本發(fā)明通過緊固座I 1、懸臂梁I 3、緊固座II 2及懸臂梁II 4分別支撐起海爾貝克陣列5與電磁換能器7 ;其中，懸臂梁I 3和海爾貝克陣列5、懸臂梁II 4和電磁換能器7共同組成雙彈性機構(gòu)。將電磁換能器7設(shè)置在海爾貝克陣列5磁場側(cè)，當外部環(huán)境發(fā)生振動時，海爾貝克陣列5與電磁換能器7發(fā)生相對位移，從而為電磁換能器7提供了變化的外部磁場，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，電磁換能器7中的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生感應(yīng)電壓，實現(xiàn)了機-電轉(zhuǎn)換。
[0023]在本實施例中，電磁換能器7為由銅漆包線緊密繞成的線圈，懸臂梁I 3與懸臂梁II 4均是由高Q值、高彈性極限和疲勞極限的鈹青銅材料制成，而緊固座I 1、