一种小型电磁摆动式俘能器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105703598A(43)申请公布日2016.06.22(21)申请号201610046397.7(22)申请日2016.01.22(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人董新博刘海鹏高世桥张广义陈林雄(51)Int.Cl.H02K35/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种小型电磁摆动式俘能器(57)摘要本发明涉及一种小型电磁摆动式俘能器，特别是一种利用机械摆动和电磁感应原理的俘能器，属于新能源和发电技术领域领域。在外壳中安装驱动装置、支撑弹簧、电磁发电装置、储能电路、开关和输出接口；驱动装置与电磁发电装置以齿轮方式传动；电磁发电装置与开关、储能电路连接，储能电路与输出接口连接。本发明利用驱动装置半齿轮的机械往复转动以及发电装置的切割磁感线运动发电，相对于传统的电磁俘能器更加可靠稳定。且可以充分利用人体的动作或者环境的振动，将摆动动能转化为电能。本发明采用封闭式结构，并且免去更换电池所需的外壳接缝，符合在恶劣环境下的使用要求。CN105703598ACN105703598A权利要求书1/1页1.一种小型电磁摆动式俘能器，其特征在于：包括驱动装置(4)、电磁发电装置(2)、支撑弹簧(8)、外壳(1)、能量储存电路(6)、开关(3)以及输出接口(5)；在外壳(1)中安装驱动装置(4)、支撑弹簧(8)、电磁发电装置(2)、能量储存电路(6)、开关(3)和输出接口(5)；驱动装置(4)与电磁发电装置(2)以齿轮方式传动；电磁发电装置(2)与开关(3)、能量储存电路(6)连接，能量储存电路(6)与输出接口(5)连接。2.如权利要求1所述的一种小型电磁摆动式俘能器，其特征在于：所述驱动装置(4)为带有连杆的扇形齿轮。3.如权利要求1所述的一种小型电磁摆动式俘能器，其特征在于：电磁发电装置(2)与外壳(1)固定连接；电机轴上安装齿轮；齿轮与驱动装置(4)的扇形齿轮啮合；驱动装置(4)的连杆穿过质量块(7)固定在外壳(1)上；质量块(7)通过支撑弹簧(8)连接在外壳(1)上；能量储存电路(6)分别于电磁发电装置(2)、开关(3)和输出接口(5)连接。4.如权利要求1或3所述的一种小型电磁摆动式俘能器，其特征在于：所述的能量储存电路(6)，为桥式整流电路；二极管D1、二极管D2、二极管D3与二极管D4构成桥式整流电路，电流输出端连接电阻和电容；在电磁发电装置(2)正向转动时，二极管D2和二极管D3导通；在电磁发电装置(2)负向转动时，二极管D1和二极管D4导通，负载上得到的始终是正向直流电压。5.如权利要求1所述的一种小型电磁摆动式俘能器，其特征在于：所述俘能器工作过程：由于环境的振动，驱动装置(4)在支撑弹簧(8)的支撑下做垂直于齿轮轴向的往复转动；驱动装置(4)中的扇形齿轮与电机轴上的齿轮相互啮合带动电磁发电装置(2)中的转子在线圈中做往复转动，根据法拉第电磁感应定律，当磁铁的磁力线与感应线圈发生相对运动时，在感应线圈内就会产生感应电流；电磁发电装置(2)用于给能量储存电路(6)提供能量；开关(3)用于控制能量储存电路(6)。2CN105703598A说明书1/3页一种小型电磁摆动式俘能器技术领域[0001]本发明涉及一种小型电磁摆动式俘能器，特别是一种利用机械摆动和电磁感应原理的俘能器，属于新能源和发电技术领域领域。背景技术[0002]目前，随着现代集成电路技术和微机电系统(MEMS)技术的迅速发展，各种微机电器件或系统和低功耗电子产品越来越多地应用到航空航天、兵器工业、生物医药、结构健康监测等领域。目前仍然采用化学电池为这些系统或器件供电，但是使用化学电池存在着比较突出的问题：重量和体积较大，无法在工作空间较小的系统中使用；供能寿命有限，能量耗尽需重复充电或更换；对环境的污染较大。这些已经成为微机电系统和低功耗电子产品进一步应用的不利因素。因此，为微机电系统和低功耗电子器件供能的小型供电技术成为亟待解决的关键技术问题。[0003]近年来，国内外科学家都在积极研究新的供能方式，其中一种非常有前途的方法就是设计一种装置直接从环境中提取能量为无线传感器等低功耗电子器件供能。可从环境获得有限电能的方式包括光、温度梯度场、振动、风、水流、电磁波等等。其中，具有结构简单、不发热、便于实现小型化和集成化等优点的电磁俘能装置备受关注。现有的电磁俘能器必须工作在特定的振动频率范围内，并且该频率范围通常较高。另外，传统的电磁俘能器通常是开放式结构，无法在极端环境下工作。发明内容[0004]本发明的目的是为了解决现有的电磁俘能器所具有的上述缺陷，提供一种可以在多种振动环境下工作的，利用摆动动作带动转