一種振動能量收集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及振動能量收集技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種振動能量收集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，新的技術(shù)正在日新月異地改變我們的生活，但隨之帶來的是人們對資源需求的不斷增加。長期以來作為人類主要能源的化石能源在不斷消耗、不斷枯竭，能源危機(jī)將不斷加劇，人們正迫切尋求可替代能源。振動是人類生活環(huán)境中最常見的機(jī)械能量形式，行人走動、車輛行駛、體育鍛煉等待，一旦物體之間發(fā)生了相對位移，就會產(chǎn)生振動。這些振動能量都是潛在的可利用能量，實現(xiàn)對這些振動能量的收集，可以為緩解能源緊張?zhí)峁┮环N可行的途徑。
[0003]振動能量收集裝置就是通過利用自然界中的各種各樣類型的振動，利用一些能量轉(zhuǎn)化規(guī)律將這些振動能量轉(zhuǎn)化成電能，并將轉(zhuǎn)化的電能進(jìn)行存儲利用。
[0004]目前，振動能量收集裝置大多采用基于諧振的彈簧一質(zhì)量結(jié)構(gòu)，使該結(jié)構(gòu)的諧振頻率與外界振動相同，促使振子與機(jī)架產(chǎn)生最大的相對運(yùn)動，進(jìn)而采用各種機(jī)電轉(zhuǎn)換方法，如壓電式、靜電式或者電磁式機(jī)電轉(zhuǎn)換方法，將動能轉(zhuǎn)化成電能。這一解決方案一直以來面臨的問題是外界振動與彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)的頻率匹配問題，即彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)(無論是壓電式的還是靜電式與電磁式的彈簧一質(zhì)量結(jié)構(gòu))的諧振頻率一般都比較高，而外界振動源(例如波浪、車輪的運(yùn)動或是人體的運(yùn)動)的頻率則普遍比較低，而且振動頻率隨時間的變化而變化。有些振動能量收集裝置的振動幅度較大，設(shè)備使用壽命較短。
[0005]對于電磁式振動能量收集裝置來說，磁通量的變化在閉合線圈上會產(chǎn)生感生電動勢，當(dāng)閉合線圈連接負(fù)載時，則會產(chǎn)生對應(yīng)電流。在磁通變化率確定的條件下，輸出電壓與功率的調(diào)節(jié)主要由線圈匝數(shù)決定。線圈匝數(shù)越多，則就會得到越高的輸出電壓，但由于受線圈自身內(nèi)阻的限制，線圈匝數(shù)越多，對外形成電流的能力卻會下降。且從力學(xué)角度考慮，當(dāng)速度一定時，物體質(zhì)量越大其動能就越大，所以當(dāng)彈簧和線圈等輕物連接時，無法收集到振動物體的最大動能，那么將物體的動能轉(zhuǎn)化為電能的效果就較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計出一種振動能量收集裝置。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種振動能量收集裝置，包括外殼、上傳動軸、下傳動軸、線圈支架、彈性機(jī)構(gòu)、磁鐵固定架、強(qiáng)磁鐵及電能儲存機(jī)構(gòu)，所述上傳動軸和下傳動軸分別與外殼的上、下端滑動連接，上傳動軸的下端與下傳動軸的上端滑動連接，上傳動軸的下端設(shè)置在線圈支架內(nèi)腔的環(huán)形凹槽內(nèi)，線圈支架套裝固定在下傳動軸的凸緣的上面，線圈支架的外壁上設(shè)置有環(huán)形凹槽;所述彈性機(jī)構(gòu)分別套裝在上傳動軸和下傳動軸上，強(qiáng)磁鐵分別固定在磁鐵固定架內(nèi)腔上下端的環(huán)形凹槽內(nèi)，所述電能儲存機(jī)構(gòu)固定連接在外殼側(cè)壁的中部。
[0009]進(jìn)一步地，所述彈性機(jī)構(gòu)包括壓簧、波形墊圈、碟形墊圈，壓簧分別與磁鐵固定架的上、下端螺紋連接，壓簧內(nèi)腔的凸緣分別嵌套在上傳動軸和下傳動軸的環(huán)形凹槽內(nèi)，波形墊圈套裝固定在壓簧內(nèi)腔的凸緣上，碟形墊圈分別固定在磁鐵固定架上、下端的環(huán)形凹槽內(nèi)。
[0010]進(jìn)一步地，所述外殼為圓柱體，分為上、下外殼，上外殼與下外殼通過螺紋連接。
[0011]進(jìn)一步地，所述強(qiáng)磁鐵采用釹鐵硼環(huán)形磁鐵。
[0012]進(jìn)一步地，所述振動能量收集裝置的共振幅度為0.共振工作頻率為25Hz-35Hzo
[0013]進(jìn)一步地，所述電能儲存機(jī)構(gòu)為圓柱體。
[0014]進(jìn)一步地，所述電能儲存機(jī)構(gòu)采用電源管理芯片，電源管理芯片包括用于將線圈中的交流電壓整流為單方向脈動直流電壓的整流電路、用于對所述單方向脈動直流電壓進(jìn)行濾波的濾波電路、用于使直流電壓保持穩(wěn)定的穩(wěn)壓電路、對電能進(jìn)行儲存的儲能模塊，所述整流電路采用倍壓整流電路，濾波電路采用一個電容，穩(wěn)壓電路采用硅穩(wěn)壓管，所述儲能模塊包括超級電容和鋰電池。
[0015]進(jìn)一步地，所述儲能模塊還包括用于檢測電能是否儲滿的電壓檢測裝置。
[0016]本實用新型的積極有益效果:
[0017]1、本實用新型體積小、工作壽命長，能夠高效的轉(zhuǎn)化能量，高效的儲存能量。通過使彈性機(jī)構(gòu)和磁鐵固定架連接，最大效率的轉(zhuǎn)化電能。
[0018]2、通過采用強(qiáng)磁鐵來提高磁通變化率，在滿足輸出電壓的指標(biāo)的情況下，通過電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高功率輸出。
[0019]3、儲能模塊帶有自動檢測斷電功能，在電量儲滿后，會自動切斷，防止了儲電裝置在儲電過程中因儲電過多而降低使用壽命的損害以及造成安全威脅。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖
[0021]圖2為本實用新型剛性力作用部分的結(jié)構(gòu)圖
[0022]圖3為本實用新型彈性力作用部分的結(jié)構(gòu)圖
[0023]圖4為本實用新型的立體圖
[0024]圖5為本實用新型電能儲存機(jī)構(gòu)的電路原理框圖
[0025]圖6為本實用新型電源管理芯片的電路圖
[0026]圖中標(biāo)號的具體含義為:I為外殼，1-1為上外殼，1-2為下外殼，2為上傳動軸，3為下傳動軸，3-1為下傳動軸的凸緣，4為線圈支架，4-1為線圈支架內(nèi)腔的環(huán)形凹槽，4-2為環(huán)形凹槽，5為彈性機(jī)構(gòu)，5-1為壓簧，5-1-1為壓簧內(nèi)腔的凸緣，5-2為波形墊圈，5-3為碟形墊圈，6為磁鐵固定架，6-1為磁鐵固定架內(nèi)腔的環(huán)形凹槽，7為強(qiáng)磁鐵，8為電能存儲機(jī)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028]參見圖1、圖2、圖3、圖4，本實用新型的振動能量收集裝置，包括外殼1、上傳動軸2、下傳動軸3、線圈支架4、彈性機(jī)構(gòu)5、磁鐵固定架6、強(qiáng)磁鐵7及電能儲存機(jī)構(gòu)8，所述上傳動軸2和下傳動軸3分別與外殼I的上、下端滑動連接，上傳動軸2的下端與下傳動軸3的上端滑動連接，上傳動軸2的下端設(shè)置在線圈支架內(nèi)腔的環(huán)形凹槽4-1內(nèi)，線圈支架4套裝固定在下傳動軸的凸緣3-1的上面，線圈支架4的外壁上設(shè)置有環(huán)形凹槽4-2，線圈纏繞在環(huán)形凹槽4-2內(nèi)；所述彈性機(jī)構(gòu)5分別套裝在上傳動軸2和下傳動軸3上，所述強(qiáng)磁鐵7分別固定在磁鐵固定架內(nèi)腔上下端的環(huán)形凹槽6-1內(nèi)，所述電能儲存機(jī)構(gòu)8通過螺紋連接固定在外殼I側(cè)壁的中部。
[0029]所述彈性機(jī)構(gòu)5包括壓簧5-1、波形墊圈5-2、碟形墊圈5-3，壓簧5-1分別與磁鐵固定架6的上、下端螺紋連接，壓簧內(nèi)腔的凸緣5-1-1分別嵌套在上傳動軸2和下傳動軸3的環(huán)形凹槽內(nèi)，波形墊圈5-3套裝固定在壓簧內(nèi)腔的凸緣5-1-1上，碟形墊圈5-3分別固定在磁鐵固定架6上、下端的環(huán)形凹槽內(nèi)。
[0030]所述外殼I為圓柱體，分為上、下外殼，上外殼1-1與下外殼1-2通過螺紋連接，上外殼1-1的高度大于下外殼1-2。
[0031]所述強(qiáng)磁鐵7采用釹鐵硼環(huán)形磁鐵，該類型磁鐵的磁場強(qiáng)度一般為4000高斯及以上，是其他永磁材料磁鐵的數(shù)倍或數(shù)十倍。當(dāng)同級磁鐵相對放置時，磁力線在磁鐵表面發(fā)生