一種基于震動(dòng)機(jī)械能的自發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于震動(dòng)機(jī)械能的自發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在日益普及的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，為了達(dá)到無線連接和使用方便的效果，無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)都不跟電力線連接，所以傳感器及電子器件和相關(guān)電路都需要蓄電池來提供電源。蓄電池使用壽命有限，使用種類受環(huán)境限制，同時(shí)還需要定期更換，因此大大增加了無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的維護(hù)成本，也同時(shí)大大降低了系統(tǒng)的使用壽命和可靠性。蓄電池的生產(chǎn)和使用容易對(duì)環(huán)境造成污染，應(yīng)該盡量避免或減少使用。而對(duì)于一些應(yīng)用于惡劣環(huán)境中的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，蓄電池不能使用，或者使用后更換極其不方便，甚至不可能更換，限制了先進(jìn)的無限傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的使用和推廣。如采用能源采集的辦法，通過把環(huán)境中的動(dòng)能、光能、熱能等能量有效轉(zhuǎn)化為電能，從而取代傳統(tǒng)的蓄電池，永久地為無線傳感網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中的傳感器及電子器件和電路提供電力，可以極大地提升整個(gè)系統(tǒng)的壽命和可靠性，降低整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)成本，也達(dá)到環(huán)保和節(jié)能效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種能將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的簡(jiǎn)捷、環(huán)保、穩(wěn)定可靠、無需維護(hù)的自發(fā)電裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0005]—種基于震動(dòng)機(jī)械能的自發(fā)電裝置，包括震動(dòng)機(jī)械能源采集器、電子系統(tǒng)，所述震動(dòng)機(jī)械能源采集器包括一個(gè)永磁體組，所述永磁體組由不少于兩個(gè)永磁體疊加形成，相鄰永磁體面極性相同、之間設(shè)置鐵磁墊片，永磁體組置于非磁筒體內(nèi)，非磁筒體外表面與鐵磁墊片相對(duì)應(yīng)的位置開有凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)置一組導(dǎo)電線圈，非磁筒體上下分別設(shè)置筒體上、下蓋，筒體上蓋與永磁體組之間，筒體下蓋與永磁體組之間至少有一處設(shè)置了限位裝置。
[0006]永磁體組采用強(qiáng)磁性永磁體，以產(chǎn)生較大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0007]鐵磁墊片用以匯聚磁力線并大幅降低磁路磁阻，增強(qiáng)了導(dǎo)電線圈周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而增強(qiáng)了線圈切割磁力線時(shí)感應(yīng)產(chǎn)生的電壓。
[0008]非磁筒體采用摩擦阻力小的非磁材料，且不導(dǎo)電。
[0009]相鄰兩個(gè)永磁體相互排斥，永磁體組隨震動(dòng)在非磁筒體中沿腔體運(yùn)動(dòng)，在接近筒體上(下)蓋時(shí)，由于限位裝置的限位作用，永磁體組運(yùn)動(dòng)速度減緩，最后因?yàn)橄尬谎b置的限位作用及外部震動(dòng)外力，永磁體組向腔體另一端運(yùn)動(dòng)，從而形成在腔體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。夾在相鄰兩個(gè)永磁體間的鐵磁墊片匯聚了磁力線并將其導(dǎo)向繞制在非磁筒體凹槽內(nèi)的導(dǎo)電線圈，從而在導(dǎo)電線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。導(dǎo)電線圈之間可以并聯(lián)，也可以串聯(lián)，也可以采用部分串聯(lián)和部分并聯(lián)形式，并聯(lián)時(shí)相應(yīng)線圈極性相同的一端相連，串聯(lián)時(shí)按照感應(yīng)電勢(shì)疊加形式連接線圈。串聯(lián)可以升高感應(yīng)電勢(shì)，增加采集的電能，并聯(lián)可提高輸出電流。
[0010]作為優(yōu)選，所述的限位裝置為彈簧或限位永磁體，限位永磁體固定連接在筒體上蓋或筒體下蓋上，其極性與相對(duì)的永磁體面相同，彈簧則一端與筒體上蓋或筒體下蓋連接，另一端固定在相對(duì)的永磁體上。
[0011]當(dāng)限位裝置為限位永磁體時(shí):由于相鄰兩個(gè)永磁體相互排斥，永磁體組隨震動(dòng)在非磁筒體中沿腔體運(yùn)動(dòng)，在接近筒體上(下)蓋時(shí)，與腔體上端和/或下端的限位永磁體相互排斥，永磁體組運(yùn)動(dòng)速度減緩，最后因?yàn)榇盆F間排斥力及外部震動(dòng)外力，永磁體組向腔體另一端運(yùn)動(dòng)，從而形成在腔體內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)限位裝置為彈簧時(shí):永磁體組由于外界力量向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，上面的彈簧向上拉引和/或下面彈簧向上推，永磁體組由于外界力量向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上面的彈簧向下推和/或下面彈簧向下拉引，從而永磁體組在筒體腔體能來回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)限位裝置選擇限位永磁體和彈簧各一種時(shí)，其原理也相同。使用限位永磁體，與彈簧相比，可減少永磁體組在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的能量損耗，同時(shí)限位裝置占用空間較小，空處可用于其它用途，比如裝配輔助電路等。彈簧則具有更好的線性，簡(jiǎn)單易控制。
[0012]作為優(yōu)選，所述非磁筒體外表面與永磁體組上、下端面相對(duì)應(yīng)處還分別開有凹槽，每個(gè)凹槽內(nèi)設(shè)置一組導(dǎo)電線圈。將這兩個(gè)輔助線圈與原主線圈串聯(lián)可升高感應(yīng)電勢(shì)，增加米集的電能。
[0013]作為優(yōu)選，所述永磁體與鐵磁墊片為中空?qǐng)A柱形。采用中空?qǐng)A柱形可使永磁體組在非磁筒體內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣從中間孔流通，減少運(yùn)動(dòng)中空氣阻力。
[0014]作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電線圈在非磁筒體軸向上寬度超過鐵磁墊片厚度，以提高產(chǎn)生的電能。
[0015]作為優(yōu)選，所述非磁筒體外套鐵磁套筒。套筒采用鐵磁材料，降低了磁力線回路的磁阻，進(jìn)一步增強(qiáng)了線圈周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了線圈切割磁力線時(shí)感應(yīng)產(chǎn)生的電壓。
[0016]作為優(yōu)選，所述電子系統(tǒng)依次包括整流電路、穩(wěn)壓電路、儲(chǔ)能元件、充放電管理模塊，充放電管理模塊還與穩(wěn)壓電路相連接。在有外部震動(dòng)的情況下，振動(dòng)機(jī)械能源采集器可以在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。感應(yīng)產(chǎn)生的電勢(shì)為交流電，在給電子設(shè)備或儲(chǔ)能設(shè)備供電時(shí)，產(chǎn)生的交流電需經(jīng)整流變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)過穩(wěn)壓電路把電壓調(diào)整到適當(dāng)?shù)姆?。整流、穩(wěn)壓電路、儲(chǔ)能元件的充放電管理都由電子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。儲(chǔ)能元件可以直接向外部電子設(shè)備供電，也可以通過穩(wěn)壓電路，把儲(chǔ)能元件的輸出電壓調(diào)整穩(wěn)壓后再向外部電路供電。
[0017]作為優(yōu)選，所述鐵磁套筒將非磁筒體及筒體下蓋包覆，電子系統(tǒng)的輸出地線與鐵磁套筒相連，電子系統(tǒng)板上放置外凸導(dǎo)體作為陽極，陽極與電子系統(tǒng)的輸出陽極相連接。這樣的設(shè)計(jì)可使自發(fā)電裝置的形狀和尺寸可以按照普通蓄電池尺寸標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)，從而適應(yīng)現(xiàn)有供電方案中采用蓄電池而預(yù)留的接口。
[0018]作為優(yōu)選，所述電子系統(tǒng)還包括傳感器和射頻電路，傳感器和射頻電路與穩(wěn)壓電路連接。將傳感器和通信電路跟整流、穩(wěn)壓等電路設(shè)計(jì)在同一個(gè)電子系統(tǒng)部件上，都放置于非磁筒體內(nèi)，可使系統(tǒng)集成度高，使用方便，同時(shí)非磁筒體及鐵磁套筒可對(duì)內(nèi)部電子設(shè)備起到保護(hù)作用，提高了系統(tǒng)的可靠性。此類具有傳感器和通訊功能的自發(fā)電裝置可廣泛應(yīng)用于日益推廣的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其中典型應(yīng)用包含(但不局限于)電機(jī)等機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)控，交通工具的狀態(tài)監(jiān)控，橋梁等建筑物狀態(tài)監(jiān)控，動(dòng)物定位及跟蹤和為可穿戴設(shè)備供電等。
[0019]本實(shí)用新型基于震動(dòng)機(jī)械能的自發(fā)電裝置，把周圍環(huán)境中取之不竭的振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，可以取代傳統(tǒng)的蓄電池或電力線供電，不僅可為小型電子設(shè)備提供免費(fèi)和永久的外部電力，也可在無線傳感網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中作為自身系統(tǒng)組成的一部分為傳感器、控制電路和射頻電路等永久地提供電力，具有無需連線，使用方便，節(jié)能環(huán)保，可永久供電，無需維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)總示意圖。
[0021]圖2為圖1中振動(dòng)機(jī)械能源采集器的裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為圖1中振動(dòng)機(jī)械能源采集器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為圖3裝配完成后的剖視示意圖。
[0024]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例1的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖6本實(shí)用新型實(shí)施例2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7本實(shí)用新型實(shí)施例3的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例4的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖10為圖9裝配完成后的剖視示意圖。
[0030]圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例6的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖12為本實(shí)用