一种全方位多层电磁式能量收集装置

技术领域

本发明涉及电磁能量收集的技术领域，尤其涉及一种全方位多层电磁式能量收集装置。

背景技术

近年来，电子设备正向着微型化、无线化、便携化迅速发展。目前，大多数电子设备或者器件通常由传统的化学电池供电，存在寿命有限，需要定期更换，环境污染大等缺点。针对这一需求，能量收集技术为解决这类问题提供了可行有效的方案。电磁感应作为主要的环境能量收集技术之一，具有内阻小，输出电流大，稳定性好，不需要额外的驱动电源与功能材料的优点。现有的电磁式俘能结构主要有直线运动型，旋转运动型。但二者仅能对自身运动的一维方向与二维平面方向的机械能进行捕捉收集，无法拓展到更多方向，导致收集环境能量不充分。

例如申请号为CN111130297A的发明专利，公开了一种流体能量收集装置，包括外壳，外壳内连接弹性膜片，弹性膜片为流体经过的管道，在弹性膜片外壁上安装永磁体，永磁体对应安装有线圈，永磁体固定在弹性膜片的外壁上可形成供线圈切割的磁感线，线圈固定在外壳的内壁上，线圈通过导线连接外部整流电路，整流电路连接储能电路。该结构具有结构简单，维修方便，使用寿命长等特点，但该结构无法从多方向收集能量，能量转化效率较低。

发明内容

针对现有的电磁式能量收集装置无法从多个方向收集环境中的机械能以及空间利用率低下的技术问题，本发明提出一种全方位多层电磁式能量收集装置，实现外界多方向机械能向电能转换，进而提升输出能量密度。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种全方位多层电磁式能量收集装置，包括基底和至少两个能量收集器组，能量收集器组与基底固定连接，能量收集器组包括至少两个间隔设置的能量收集器，能量收集器通过至少两个悬梁臂固定连接，相邻两个能量收集器间设置有缝隙，最底层的能量收集器底部与基底固定连接，基底内部设置有至少两个整流传输模块，能量收集器与整流传输模块对应连接。

所述基底为多面体基底，多面体基底的每一面均设置有能量收集器组。

所述能量收集器包括壳体、永磁体和线圈，永磁体和线圈设置在壳体内部，线圈固定设置在壳体底部，壳体顶部固定设置有端盖。

所述壳体由两个从上到下依次设置的上层圆柱体与下层圆柱体组成，上层圆柱体与下层圆柱体均为空心圆柱体，上层圆柱体与下层圆柱体的圆心设置在同一直线上，线圈固定设置在下层圆柱体内，永磁体活动设置在上层圆柱体内。

所述线圈顶面与上层圆柱体底面设置在同一水平面上。

所述上层圆柱体的高度大于永磁体高度。

所述线圈通过至少两根引线与整流传输模块相连接，引线设置在悬梁臂的凹槽内。

使用方法为：当受到外力作用时，能量收集器组和基底发生位移、翻滚，能量收集器将机械能转换为电能，实现能量收集。

所述能量收集器将机械能转化为感应电流的方法为：当基底滚动时，永磁体由于力的作用与线圈发生相对运动产生感应电流，从而将机械能转换为电能。

本发明利用多面体基底使能量收集装置受到较小的力即可发生位移与滚动，灵敏度较高，降低能量收集过程中机械能的损失。本发明中永磁体在能量收集器中不受挤压，避免摩擦力损耗机械能，同时，永磁体在能量收集器中可自由滑动，在较小外力的作用下即可与线圈发生相对运动，有效提升了将机械能转化为电能的效率。本发明设置多个能量收集器组，并在一个能量收集器组内设置多个能量收集器，当能量收集装置受到外力发生位移、滚动时，多个能量收集器可同时作用，将收集到的机械能转化为电能，提升了能量收集的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的能量收集器组的结构示意图。

图3为本发明的能量收集器的结构示意图。

图4为本发明的基底结构示意图。

图中，1为基底，2为能量收集器组，21为能量收集器，22为凹槽，23为永磁体，24为线圈，25为端盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种全方位多层电磁式能量收集装置，包括基底1和至少两个能量收集器组2，能量收集器组2与基底1固定连接，基底1内部设置有至少两个整流传输模块，能量收集器21与整流传输模块对应连接。其中，基底1多面体基底，以保证能量收集装置在使用环境中可以自由滚动，多面体基底的每一面均设置有能量收集器21，使受到的力同时作用于多个能量收集器21，有效提升了装置能量收集的效率。整流传输模块主要用于将能量收集器21收集到的感应电流转化为直流电。

能量收集器组2由两个由上到下依次设置的能量收集器21，能量收集器21通过两个悬梁臂固定连接，相邻两个能量收集器21间设置有缝隙，防止能量收集器21之间相互作用，影响电磁能量收集的效率，最底层的能量收集器21底部与基底1固定连接。

具体的，能量收集器21包括壳体、永磁体23和线圈24，永磁体23和线圈24从上到下依次设置在壳体内部，线圈24固定设置在壳体底部，壳体顶部固定设置有端盖25。其中，能量收集器21主要用于将装置接收到的机械能转化为感应电流。壳体由两个从上到下依次设置的上层圆柱体与下层圆柱体组成，上层圆柱体与下层圆柱体均为空心圆柱体，上层圆柱体与下层圆柱体的圆心设置在同一直线上，线圈24固定设置在下层圆柱体内，永磁体23活动设置在上层圆柱体内，下层圆柱体底部密封。上层圆柱体主要用于为永磁体23提供活动空间，使永磁体23可以与线圈24发生相对运动，下层圆柱体主要用于固定线圈24，防止在装置滚动或发生位移的过程中线圈24移动，从而影响能量收集效率。上层圆柱体半径大于下层圆柱体半径，且永磁体23的直径大于上层圆柱体半径与下层圆柱体半径的差值，避免永磁体23在运动时脱离线圈24所在区域，造成机械能的浪费，壳体主要用于装载线圈24和永磁体23。线圈24顶面与上层圆柱体底面设置在同一水平面上，上层圆柱体的高度大于永磁体23高度，保证永磁体23平稳的在线圈24顶部滑动且不受挤压，降低摩擦对机械能的损耗。每个线圈24上分别引出两根引线，引线均与整流传输模块相连接，线圈24上聚集感应电能通过引线进入整流传输模块。固定线圈的下层圆柱体侧面设置有开口，悬梁臂内设置有凹槽，开口与凹槽相连通，引线可通过开口进入凹槽，为了防止引线受损，所有线圈的引线均设置在悬梁臂的凹槽内。悬梁臂主要用于固定能量收集器21，同时保证相邻的能量收集器21之间存在空隙，防止永磁体23相互作用影响能量转化效率，降低能量收集效率。

具体的，本发明的使用方法为：将全方位多层电磁式能量收集装置放置在使用场景中，当受到外力作用时，装置将在力的作用下发生滚动、位移，能量收集器21内的永磁体23由于惯性作用与线圈24发生相对运动，从而产生感应电流将机械能转化为电能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。