一種振動(dòng)能量收集裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及振動(dòng)能量收集技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種振動(dòng)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(huì)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(lái)的是人們對(duì)資源需求的不斷增加。長(zhǎng)期以來(lái)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(dòng)是人類生活環(huán)境中最常見(jiàn)的機(jī)械能量形式，行人走動(dòng)、車輛行駛、體育鍛煉等待，一旦物體之間發(fā)生了相對(duì)位移，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。這些振動(dòng)能量都是潛在的可利用能量，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些振動(dòng)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(dòng)能量收集裝置就是通過(guò)利用自然界中的各種各樣類型的振動(dòng)，利用一些能量轉(zhuǎn)化規(guī)律將這些振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化成電能，并將轉(zhuǎn)化的電能進(jìn)行存儲(chǔ)利用。
[0004]目前，振動(dòng)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(dòng)相同，促使振子與機(jī)架產(chǎn)生最大的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能。這一解決方案一直以來(lái)面臨的問(wèn)題是外界振動(dòng)與彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)的頻率匹配問(wèn)題，即彈簧一質(zhì)量系統(tǒng)(無(wú)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(dòng)源(例如波浪、車輪的運(yùn)動(dòng)或是人體的運(yùn)動(dòng))的頻率則普遍比較低，而且振動(dòng)頻率隨時(shí)間的變化而變化。有些振動(dòng)能量收集裝置的振動(dòng)幅度較大，設(shè)備使用壽命較短。
[0005]對(duì)于電磁式振動(dòng)能量收集裝置來(lái)說(shuō)，磁通量的變化在閉合線圈上會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)閉合線圈連接負(fù)載時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生對(duì)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(huì)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(duì)外形成電流的能力卻會(huì)下降。且從力學(xué)角度考慮，當(dāng)速度一定時(shí)，物體質(zhì)量越大其動(dòng)能就越大，所以當(dāng)彈簧和線圈等輕物連接時(shí)，無(wú)法收集到振動(dòng)物體的最大動(dòng)能，那么將物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能的效果就較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)出一種振動(dòng)能量收集裝置。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種振動(dòng)能量收集裝置，包括外殼、上傳動(dòng)軸、下傳動(dòng)軸、線圈支架、彈性機(jī)構(gòu)、磁鐵固定架、強(qiáng)磁鐵及電能儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)，所述上傳動(dòng)軸和下傳動(dòng)軸分別與外殼的上、下端滑動(dòng)連接，上傳動(dòng)軸的下端與下傳動(dòng)軸的上端滑動(dòng)連接，上傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸和下傳動(dòng)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(chǔ)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(dòng)軸和下傳動(dòng)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(guò)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(dòng)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(chǔ)存機(jī)構(gòu)為圓柱體。
[0014]進(jìn)一步地，所述電能儲(chǔ)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(dòng)直流電壓的整流電路、用于對(duì)所述單方向脈動(dòng)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(duì)電能進(jìn)行儲(chǔ)存的儲(chǔ)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(gè)電容，穩(wěn)壓電路采用硅穩(wěn)壓管，所述儲(chǔ)能模塊包括超級(jí)電容和鋰電池。
[0015]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)能模塊還包括用于檢測(cè)電能是否儲(chǔ)滿的電壓檢測(cè)裝置。
[0016]本實(shí)用新型的積極有益效果:
[0017]1、本實(shí)用新型體積小、工作壽命長(zhǎng)，能夠高效的轉(zhuǎn)化能量，高效的儲(chǔ)存能量。通過(guò)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(guò)采用強(qiáng)磁鐵來(lái)提高磁通變化率，在滿足輸出電壓的指標(biāo)的情況下，通過(guò)電磁結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)提高功率輸出。
[0019]3、儲(chǔ)能模塊帶有自動(dòng)檢測(cè)斷電功能，在電量?jī)?chǔ)滿后，會(huì)自動(dòng)切斷，防止了儲(chǔ)電裝置在儲(chǔ)電過(guò)程中因儲(chǔ)電過(guò)多而降低使用壽命的損害以及造成安全威脅。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖
[0021]圖2為本實(shí)用新型剛性力作用部分的結(jié)構(gòu)圖
[0022]圖3為本實(shí)用新型彈性力作用部分的結(jié)構(gòu)圖
[0023]圖4為本實(shí)用新型的立體圖
[0024]圖5為本實(shí)用新型電能儲(chǔ)存機(jī)構(gòu)的電路原理框圖
[0025]圖6為本實(shí)用新型電源管理芯片的電路圖
[0026]圖中標(biāo)號(hào)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(dòng)軸，3為下傳動(dòng)軸，3-1為下傳動(dòng)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(chǔ)機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0028]參見(jiàn)圖1、圖2、圖3、圖4，本實(shí)用新型的振動(dòng)能量收集裝置，包括外殼1、上傳動(dòng)軸2、下傳動(dòng)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(chǔ)存機(jī)構(gòu)8，所述上傳動(dòng)軸2和下傳動(dòng)軸3分別與外殼I的上、下端滑動(dòng)連接，上傳動(dòng)軸2的下端與下傳動(dòng)軸3的上端滑動(dòng)連接，上傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸2和下傳動(dòng)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(chǔ)存機(jī)構(gòu)8通過(guò)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(dòng)軸2和下傳動(dòng)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(guò)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(chǎng)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(jí)磁鐵相對(duì)放置時(shí)，磁力線在磁鐵表面發(fā)生