【技术实现步骤摘要】
本技术涉及可再生能源器件，尤其涉及一种电磁耦合式变势垒能量收集装置。
技术介绍
1、能源是经济的命脉，是人类生存与发展的重要物质基础。现在新能源被列为重点基础技术之一，新型能源技术的发展受到了国家的极大重视，传统电池在可持续性、维护替换、环境污染等方面存在严重的技术瓶颈，从环境中俘获的能量是一种清洁无污染、可再生的绿色能源，它不受到地理条件、环境因素的限制，可实现在恶劣、危险和大规模无线传感网络、结构健康监测与可穿戴电子设备的自供电，打破了传统能源的局限性。
2、环境能量具有光、热、风、电磁与振动等多种存在形式，其中，振动能是自然界分布最为广泛的清洁能源形式之一，不论是车辆、机电设备、桥梁、风力、河海等环境中，还是肢体运动、心脏跳动等生命活动中都存在振动能，环境振动能不受季节、天气和地点的影响，具有较高的能量密度（约50~100µw/cm3），满足低功耗电路和传感器的供电需求(µw~mw范围），振动能量可以通过压电、电磁、静电和摩擦电等机制转换为电能，振动能量收集技术可以成为各种有线/无线应用场景提供一种环保、稳定、可持续的无线自供式能源。
3、振动能量收集与转换技术尚在萌芽阶段，传统的基于线性谐振理论的振动能量收集技术仅在共振频率附近具有较好的性能，激励频率稍微偏移共振频率将导致输出电压急剧下降，有效输出频带很窄，人们提出了许多方法来提升振动能量收集器的工作频带和输出功率，其中，双稳态是一种行之有效的非线性技术，然而，传统的双稳态振动能量收集器具有固定势垒的特性，在微幅、随机振动激励下的，系统仍可能无法
4、因此，有必要提供一种电磁耦合式变势垒能量收集装置解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术提供一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，一方面，通过附加的磁-弹振子来动态调节势垒高度，拓宽收集器的工作频带，实现从低频、宽带、微幅振动环境中高效、鲁棒的收集能量；另一方面，利用压电-电磁耦合机制，进一步增强了系统的能量转换性能。
2、本技术提供的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置包括：
3、底座，所述底座顶面一侧垂直固定有压电梁支座，所述压电梁支座顶面固定有基底梁，所述基底梁连接压电梁支座的一端上下两面粘贴有双晶压电片，所述基底梁背离压电梁支座的一端顶部固定有被动永磁体，所述被动永磁体另一面平行设有主动永磁体，所述主动永磁体另一端固定有驱动轴，所述底座顶面位于驱动轴正下方设有支座，所述驱动轴滑动穿设在支座顶端内侧，所述驱动轴连接主动永磁体的一端套合有弹簧。
4、优选的，所述支座连接驱动轴的位置固定有直线轴承，所述驱动轴位于直线轴承内侧往复滑动，所述弹簧一端固定在主动永磁体外表面，所述弹簧另一端固定在直线轴承外表面，直线轴承的作用是减小轴移动时候的摩擦力，弹簧可以被拉伸和压缩，在弹簧弹性力与磁斥力的共同作用下，使得主动永磁体可以沿着x轴向方向往复移动，动态的改变主动永磁体和被动永磁体之间的距离。
5、优选的，所述主动永磁体靠近被动永磁体的位置设有与主动永磁体同轴安装的铜线圈，所述主动永磁体滑动穿设在铜线圈中心处，由于主动永磁体和被动永磁体会相对铜线圈相对运动，从而导致线圈中的磁通量发生改变，从而在线圈中产生感应电动势，达到收集一部分振动能量的目的。
6、优选的，所述铜线圈正下方设有线圈支座，所述线圈支座底部垂直固定在底座顶面，所述线圈支座顶端与铜线圈外表面固定，线圈支座能够为铜线圈提供稳定支撑。
7、优选的，所述基底梁采用不锈钢制作，不锈钢材质能够为基底梁提供足够的强度以及耐腐蚀等多种性能，提升基底梁的使用寿命。
8、优选的，所述被动永磁体和主动永磁体为钕铁硼(ndfeb)强永磁铁，剩磁感应强度高达1.45-1.48t。
9、与相关技术相比较，本技术提供的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置具有如下有益效果：
10、1、本技术被动永磁体磁排斥主动永磁体向一侧滑动，导致主动永磁体与被动永磁体之间距离增加，形成较低势垒，更容易以较低的激励和更宽的频率范围内发生陷阱大幅运动，产生较高的输出电压和功率，同时当基底梁运动远离主动永磁体时，主动永磁体的反向运动，减少了磁极之间的水平距离，加速了压电悬臂梁的刚度硬化过程，提高了双稳态系统获得的势能。
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1.一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)顶面一侧垂直固定有压电梁支座(2)，所述压电梁支座(2)顶面固定有基底梁(4)，所述基底梁(4)连接压电梁支座(2)的一端上下两面粘贴有双晶压电片(3)，所述基底梁(4)背离压电梁支座(2)的一端顶部固定有被动永磁体(5)，所述被动永磁体(5)另一面平行设有主动永磁体(7)，所述主动永磁体(7)另一端固定有驱动轴(9)，所述底座(1)顶面位于驱动轴(9)正下方设有支座(10)，所述驱动轴(9)滑动穿设在支座(10)顶端内侧，所述驱动轴(9)连接主动永磁体(7)的一端套合有弹簧(8)。
2.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，所述支座(10)连接驱动轴(9)的位置固定有直线轴承(11)，所述驱动轴(9)位于直线轴承(11)内侧往复滑动，所述弹簧(8)一端固定在主动永磁体(7)外表面，所述弹簧(8)另一端固定在直线轴承(11)外表面。
3.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，所述主动永磁体(7)靠近被动永磁体(5)的位置设
4.根据权利要求3所述的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，所述铜线圈(6)正下方设有线圈支座(12)，所述线圈支座(12)底部垂直固定在底座(1)顶面，所述线圈支座(12)顶端与铜线圈(6)外表面固定。
5.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，所述基底梁(4)采用不锈钢制作。
6.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，所述被动永磁体(5)和主动永磁体(7)为钕铁硼强永磁铁，剩磁感应强度高达1.45-1.48T。
...【技术特征摘要】
1.一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)顶面一侧垂直固定有压电梁支座(2)，所述压电梁支座(2)顶面固定有基底梁(4)，所述基底梁(4)连接压电梁支座(2)的一端上下两面粘贴有双晶压电片(3)，所述基底梁(4)背离压电梁支座(2)的一端顶部固定有被动永磁体(5)，所述被动永磁体(5)另一面平行设有主动永磁体(7)，所述主动永磁体(7)另一端固定有驱动轴(9)，所述底座(1)顶面位于驱动轴(9)正下方设有支座(10)，所述驱动轴(9)滑动穿设在支座(10)顶端内侧，所述驱动轴(9)连接主动永磁体(7)的一端套合有弹簧(8)。
2.根据权利要求1所述的一种电磁耦合式变势垒能量收集装置，其特征在于，所述支座(10)连接驱动轴(9)的位置固定有直线轴承(11)，所述驱动轴(9)位于直线轴承(11)内侧往复滑动，所述弹簧(8)一端固定在主动永磁体(7)外...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖昕，陈林，徐熙焱，刘峰，
申请(专利权)人：苏州爱世智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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