專利名稱：永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置及其在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用的制作方法
永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置及其在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的技術(shù)方案涉及從機(jī)械振動(dòng)回收能量得以能源利用的裝置，具體地說是永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置及其在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今小功率的電源引被廣泛地應(yīng)用于橋梁狀態(tài)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)療保健與汽車制造等領(lǐng)域。電池作為小功率的電源的致命缺點(diǎn)是成本高、壽命有限并且廢棄電池處理不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；用于替代電池的太陽能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電作為小功率的電源的缺點(diǎn)是其獲取受到環(huán)境因素和地理?xiàng)l件的限制，不可能得以廣泛應(yīng)用；振動(dòng)發(fā)電裝置具有使用壽命長、實(shí)用性強(qiáng)、功率密度高以及易于集成的優(yōu)勢(shì)，為此采用振動(dòng)發(fā)電裝置來取代傳統(tǒng)的電池作為小功率的電源越來越受到人們關(guān)注。
根據(jù)能量轉(zhuǎn)換機(jī)理的不同，振動(dòng)發(fā)電裝置可以分成壓電式、電磁式和靜電式3類。 壓電式振動(dòng)發(fā)電裝置廣泛應(yīng)用于IOOHz和1000Hz的頻率下，其制造工藝比較復(fù)雜，和CMOS 技術(shù)不兼容。靜電式振動(dòng)發(fā)電裝置則需要外加電源進(jìn)行初始充電，限制了其應(yīng)用范圍。相比較而言，當(dāng)應(yīng)用于低頻振動(dòng)中作為無線傳感器的功率電源使用時(shí)，電磁振動(dòng)發(fā)電裝置具有低成本高性能的特點(diǎn)，目前已經(jīng)提出了一些不同結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)電機(jī)。
C. R. Saha, T. 0' Donnel 1，N. Wang, P. McCloskey 在《Electromagnetic generator for harvesting energy from human motion》中提出了一禾中電磁發(fā)電裝置，它使用一個(gè)固定環(huán)形永磁體組成的磁彈簧，從人體運(yùn)動(dòng)中能夠產(chǎn)生的輸出功率為134 μ W，輸出電壓為 2. lmV，但是只能收集豎直方向的振動(dòng)，由振動(dòng)能量到電能的能量轉(zhuǎn)化效率比較低。
CN142(^69公開了振動(dòng)發(fā)電裝置，包括受力變形的彈性體，繞支點(diǎn)擺動(dòng)的杠桿，位于磁場(chǎng)中垂直于地面并呈內(nèi)、外圈布置的兩組線圈，該兩組線圈彼此相隔分別具有開口，開口處于垂線位置，其對(duì)應(yīng)端與機(jī)座固定，線圈設(shè)有鉸接活動(dòng)點(diǎn)，杠桿的一端與彈性體固定， 另一端水平裝置有兩個(gè)相互絕緣的導(dǎo)電片，導(dǎo)電片處于兩組線圈之間的開口處，隨杠桿擺動(dòng)交替著與兩組線圈的開口接觸，對(duì)線圈施力并閉合線圈。該裝置的缺點(diǎn)是①裝置中存在多個(gè)桿與桿的連接，對(duì)裝置材料的機(jī)械性能要求較高。②該裝置中“在彈性體受力振動(dòng)時(shí)， 隨著杠桿上、下擺動(dòng)，利用導(dǎo)電片交替地將兩組線圈閉合，可源源不斷獲得電能。”在此運(yùn)動(dòng)過程中，線圈4和線圈5組成的平行四邊形發(fā)生形變，當(dāng)該振動(dòng)發(fā)電裝置用于高頻振動(dòng)時(shí)， 線圈的使用壽命降低。
CN201323522披露了振動(dòng)發(fā)電機(jī)，包括上支架和下支架、擺桿、連接上支架和下支架的擺桿支架、彈簧以及設(shè)置在兩側(cè)且與上支架和下支架連接的繞組骨架；所述的擺桿支架上設(shè)有用于為擺桿導(dǎo)向以及用于彈簧定位的導(dǎo)向桿，所述的擺桿套裝在該導(dǎo)向桿上，彈簧為上下各一個(gè)，均套裝在該導(dǎo)向桿上；所述的擺桿可以沿導(dǎo)向桿上下運(yùn)動(dòng)；所述的擺桿兩端各設(shè)有2個(gè)磁鐵；所述的繞組骨架為中空結(jié)構(gòu)，外周纏繞有繞組，當(dāng)擺桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)， 擺桿兩端的磁鐵在繞組骨架中間的空腔中上下運(yùn)動(dòng)，使繞組切割磁力線。該振動(dòng)發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)是①比較而言，該振動(dòng)發(fā)電裝置體積較大，機(jī)構(gòu)及其制造工藝比較復(fù)雜。②該振動(dòng)發(fā)電裝置使用金屬或非磁性材料制造的機(jī)械彈簧，相比磁彈簧，機(jī)械彈簧存在摩擦系數(shù)大、容易生熱、有噪音、性能穩(wěn)定性較差、壽命較短的缺點(diǎn)。機(jī)械振動(dòng)是設(shè)備運(yùn)行的基本特征，反映了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。通過采用振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以準(zhǔn)確地判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，對(duì)于工業(yè)設(shè)備的早期故障診斷具有重要意義。現(xiàn)有的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)存在兩大不足之處。一是振動(dòng)傳感器都是采用有源設(shè)備，即需要用電池或外部整流電源供電。采用電池則受到電池使用壽命的限制，不及時(shí)更換電池會(huì)影響振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的正常工作。采用外部整流電源則電源線受鋪設(shè)的限制，電源線在工廠設(shè)備之間鋪設(shè)會(huì)十分不便。二是數(shù)據(jù)傳輸不便，采用數(shù)據(jù)線傳輸由振動(dòng)傳感器采集的數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)中心，有線傳輸受環(huán)境限制；采用便攜式傳輸數(shù)據(jù)裝置則不能做到及時(shí)收集和處理振動(dòng)信息數(shù)據(jù)。上述振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)存在的兩大不足之處使得振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)至今不能普遍應(yīng)用于生產(chǎn)和生活之中，設(shè)備的故障隱患不能及時(shí)的受到監(jiān)控，給社會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置及其在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，該永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置由兩個(gè)分別設(shè)置在兩端的固定環(huán)形永磁體和一個(gè)運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成永磁彈簧，并在運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體內(nèi)外分別設(shè)置線圈，由此將多個(gè)方向收集的機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為電能，克服了現(xiàn)有的振動(dòng)發(fā)電裝置只能收集豎直方向的振動(dòng)能量，由振動(dòng)能量到電能的能量轉(zhuǎn)化效率比較低，對(duì)裝置材料的機(jī)械性能要求較高，結(jié)構(gòu)及其制造工藝比較復(fù)雜和性能穩(wěn)定性較差和壽命較短的缺點(diǎn)；將該永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置應(yīng)用于振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，無需外接電源和引線，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，克服了傳統(tǒng)振動(dòng)檢測(cè)裝置外加電源和引線不便的缺點(diǎn)，并且工作人員不必到現(xiàn)場(chǎng)就可掌握設(shè)備或裝置振動(dòng)的情況。本發(fā)明解決該技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，由兩個(gè)外圓筒端蓋、圓柱形空心軸、內(nèi)側(cè)線圈、圓柱型內(nèi)圓筒、兩個(gè)固定環(huán)形永磁體、運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體、圓柱型外圓筒和外側(cè)線圈構(gòu)成；其中圓柱形空心軸、圓柱型內(nèi)圓筒和圓柱型外圓筒的長度相等，外圓筒端蓋和圓柱型外圓筒的圓形的直徑相等；固定環(huán)形永磁體被固定安置在外圓筒端蓋的內(nèi)側(cè)，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體懸浮在圓柱型外圓筒和圓柱型內(nèi)圓筒之間的空間，內(nèi)側(cè)線圈纏繞在穿過固定環(huán)形永磁體中心圓孔的圓柱形空心軸上，外側(cè)線圈纏繞在圓柱型外圓筒上，圓柱型內(nèi)圓筒位于圓柱型外圓筒和內(nèi)側(cè)線圈之間的空間里，圓柱型內(nèi)圓筒、圓柱型外圓筒和兩個(gè)外圓筒端蓋的連接部分均設(shè)有螺紋，通過螺紋將圓柱型內(nèi)圓筒、圓柱型外圓筒和兩個(gè)外圓筒端蓋固定連接，并由此使所有部件組成一個(gè)整體的振動(dòng)發(fā)電裝置。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，固定環(huán)形永磁體的厚度為1mm，內(nèi)徑為10mm，外徑為24mm ；運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體的厚度為10mm，內(nèi)徑為10mm，外徑為24mm ；所用永磁體材質(zhì)均為銣鐵硼永磁體，材料的剩磁為1. 276T。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，所述外側(cè)線圈采用三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線同時(shí)纏繞的方式，三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線的匝數(shù)相同，分別為600匝；當(dāng)需要提供5. IV的電壓等級(jí)時(shí)， 上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓作為三個(gè)獨(dú)立電壓源供電，當(dāng)需要提供15. 3V的電壓等級(jí)時(shí)，將上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線串聯(lián)起來作為一個(gè)電壓源供電；該外側(cè)線圈的內(nèi)徑為 30mm，外徑為 32mm。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，所述內(nèi)側(cè)線圈采用單股銅線纏繞的方式，銅線緊密地纏繞于中心軸上，其內(nèi)徑為7mm，外徑為8mm，匝數(shù)為600匝。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，圓柱型外圓筒、圓柱型內(nèi)圓筒和圓柱形空心軸的長度均為70mm，圓柱型外圓筒的直徑為30mm，圓柱型內(nèi)圓筒的直徑為9mm，圓柱形空心軸的直徑為7mm。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，所述運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體是受到兩端的固定環(huán)形永磁體的斥力作用而懸浮的。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，所述圓柱型外圓筒兩端的固定環(huán)形永磁體和運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成永磁彈簧。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，所述圓柱型外圓筒兩端的固定環(huán)形永磁體和運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成永磁彈簧的固有頻率為23. 4Hz。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，所述圓柱型外圓筒和圓柱型內(nèi)圓筒均為玻璃纖維管。上述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用，永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置用作唯一的電源，使振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)成為自供電式振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置、倍壓電路、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、單片機(jī)模塊和個(gè)人計(jì)算機(jī)六部分組成；永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸出包含有振動(dòng)信息的電壓，該電壓經(jīng)過一個(gè)倍壓電路后給無線發(fā)射模塊供電，無線發(fā)射模塊通過發(fā)射天線發(fā)送采集到的含有振動(dòng)信息的信號(hào)，由無線接收模塊通過接收天線接收無線發(fā)射模塊發(fā)送來的信號(hào)，無線接收模塊與單片機(jī)相連接，把接收到信號(hào)輸送至單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)的輸出端連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)，單片機(jī)將存儲(chǔ)的由無線接收模塊接收到的振動(dòng)信息傳輸給個(gè)人計(jì)算機(jī)，最后由個(gè)人計(jì)算機(jī)處理振動(dòng)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示出振動(dòng)狀態(tài)；該振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置、倍壓電路和無線發(fā)射模塊安裝在需要監(jiān)測(cè)振動(dòng)狀況的設(shè)備或裝置上， 無線接收模塊、單片機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)放置在監(jiān)控室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明的有益效果是與電磁振動(dòng)發(fā)電裝置的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是由兩端固定環(huán)形永磁體和運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成了永磁彈簧。兩端固定環(huán)形永磁體被固定，并且相對(duì)的磁體兩面具有相同的極性，中間的運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體受斥力作用懸浮位于兩端固定環(huán)形永磁體之間。在沒有外力影響的情況下，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體受兩端固定環(huán)形永磁體的斥力作用，靜止懸浮于玻璃纖維管中間。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體則在玻璃纖維管內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)其靠近某一端的固定環(huán)形永磁體時(shí)，所受斥力增大，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體的運(yùn)動(dòng)速度減小，最終在斥力作用下改變運(yùn)動(dòng)方向，向玻璃纖維管的另一方向運(yùn)動(dòng)，這樣，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體在慣性和兩端固定環(huán)形永磁體的斥力作用下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體與在其內(nèi)外側(cè)的線圈存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈繞組將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如果線圈繞組構(gòu)成閉合回路就產(chǎn)生了電流。與電磁振動(dòng)發(fā)電裝置的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置顯著的進(jìn)步是
(1)由兩端的固定環(huán)形永磁體和運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成的永磁彈簧，其工作特性接近于實(shí)際的彈簧，而抗疲勞強(qiáng)度遠(yuǎn)高于機(jī)械彈簧。相比機(jī)械彈簧，永磁彈簧具有彈性大、無摩擦、不生熱、無噪音、性能穩(wěn)定和壽命長的優(yōu)點(diǎn)。(2)使用永磁體構(gòu)成的永磁彈簧代替機(jī)械彈簧，使運(yùn)動(dòng)永磁體在運(yùn)動(dòng)過程中避免產(chǎn)生機(jī)械拉伸及碰撞。(3)裝置豎直放置時(shí)，運(yùn)動(dòng)永磁體在外界擾動(dòng)和兩端固定永磁體的斥力作用下沿中心軸線上下運(yùn)動(dòng)，可以收集豎直方向的振動(dòng)能量；裝置水平放置時(shí)，運(yùn)動(dòng)永磁體受外界擾動(dòng)的激勵(lì)并在兩端固定永磁體斥力作用下沿中心軸線水平運(yùn)動(dòng)，則可以收集水平方向的振動(dòng)能量。這樣，本發(fā)明裝置可以廣泛應(yīng)用于水平和豎直方向振動(dòng)的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中。(4)運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體的內(nèi)側(cè)有緊密地纏繞一定匝數(shù)的內(nèi)側(cè)線圈，外側(cè)有緊密地纏繞一定匝數(shù)的外側(cè)線圈，這樣充分利用了設(shè)備的空間，縮小了本發(fā)明裝置的體積。(5)外側(cè)線圈采用三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線同時(shí)纏繞的方式，當(dāng)需要提供5. IV的電壓等級(jí)時(shí)，上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓作為三個(gè)獨(dú)立電壓源供電，當(dāng)需要提供15. 3V 的電壓等級(jí)時(shí)，將上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線串聯(lián)起來作為一個(gè)電壓源供電。這樣充分將磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為電能，提高了轉(zhuǎn)化效率。與振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)是利用永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置將振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)本身振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過一個(gè)倍壓電路給無線發(fā)射模塊供電，無需外接電源，且安裝簡易方便。永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置輸出電壓的幅值和頻率反映機(jī)械振動(dòng)的幅值和頻率。因此，永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置的輸出電壓包含有振動(dòng)信息，再應(yīng)用無線傳輸模塊傳遞振動(dòng)信息，克服了系統(tǒng)外接引線不便的缺點(diǎn)。振動(dòng)幅值和頻率是隨著時(shí)間而變化的，當(dāng)振動(dòng)變化時(shí)，顯示的當(dāng)前測(cè)量值也相應(yīng)的變化。計(jì)算機(jī)上每隔Is顯示信號(hào)接收次數(shù)，并將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)記錄在文檔中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀況，工作人員不必到現(xiàn)場(chǎng)就可掌握設(shè)備的振動(dòng)情況。由于本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用具有了上述的計(jì)算和通訊功能，通過遠(yuǎn)程方式查看、診斷并修改信息，可以基于實(shí)際設(shè)備性能數(shù)據(jù)對(duì)被監(jiān)測(cè)的設(shè)施實(shí)現(xiàn)進(jìn)行近乎實(shí)時(shí)的檢測(cè)和預(yù)測(cè)性分析，這樣在災(zāi)難性故障出現(xiàn)前就盡早發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)備問題，以便進(jìn)行及時(shí)維修，沒有停機(jī)時(shí)間并降低維修成本。在煉油廠和橋梁監(jiān)測(cè)場(chǎng)合應(yīng)用該振動(dòng)檢測(cè)裝置，能更準(zhǔn)確的判斷設(shè)備是否低效或是否將要出故障，可以在改進(jìn)設(shè)備可靠性的同時(shí)節(jié)約30%的不定期維修成本。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)縱向剖面示意圖。圖2是本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置中的外側(cè)線圈繞制方法示意圖。圖3是本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用的示意框圖。圖4是振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中所用的倍壓電路的充電原理示意圖。圖5是振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中所用的單片機(jī)模塊組成框圖。圖中，1.外圓筒端蓋，2.圓柱形空心軸，3.內(nèi)側(cè)線圈，4.圓柱型內(nèi)圓筒，5.固定環(huán)形永磁體，6.運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體，7.圓柱型外圓筒，8.外側(cè)線圈，9.肖特基二極管，10.超級(jí)電容，11.永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置，12.超級(jí)電容，13.肖特基二極管，14.肖特基二極管，15.電阻，16.無線發(fā)射模塊。
具體實(shí)施例方式圖1所示實(shí)施例表明，本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置由兩個(gè)外圓筒端蓋1、圓柱形空心軸2、內(nèi)側(cè)線圈3、圓柱型內(nèi)圓筒4、兩個(gè)固定環(huán)形永磁體5、運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體6、圓柱型外圓筒7和外側(cè)線圈8構(gòu)成；其中圓柱形空心軸2、圓柱型內(nèi)圓筒4和圓柱型外圓筒7的長度相等，外圓筒端蓋1和圓柱型外圓筒7的圓形的直徑相等；固定環(huán)形永磁體5被固定安置在外圓筒端蓋1的內(nèi)側(cè)，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體6懸浮在圓柱型外圓筒7和圓柱型內(nèi)圓筒4之間的空間，內(nèi)側(cè)線圈3纏繞在穿過固定環(huán)形永磁體5中心圓孔的圓柱形空心軸2上，外側(cè)線圈8纏繞在圓柱型外圓筒7上，圓柱型內(nèi)圓筒4位于圓柱型外圓筒7和內(nèi)側(cè)線圈3之間的空間里，圓柱型內(nèi)圓筒4、圓柱型外圓筒7和兩個(gè)外圓筒端蓋1的連接部分均設(shè)有螺紋，通過螺紋將圓柱型內(nèi)圓筒4、圓柱型外圓7筒和兩個(gè)外圓筒端蓋1固定連接，并由此使所有部件組成一個(gè)整體的振動(dòng)發(fā)電裝置。圖2所示實(shí)施例表明，本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置中的外側(cè)線圈8的繞制方法是，采用三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線A、B和C同時(shí)纏繞的方式，三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線A、B和C的匝數(shù)相同，分別為600匝；當(dāng)需要提供5. IV的電壓等級(jí)時(shí)，上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線A、B和 C產(chǎn)生的感應(yīng)電壓作為三個(gè)獨(dú)立電壓源供電，當(dāng)需要提供15. 3V的電壓等級(jí)時(shí)，將上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線A、B和C串聯(lián)起來作為一個(gè)電壓源供電，即連接A+和B+、B-和C-，則A-和 C+之間的電壓就是串聯(lián)后的輸出電壓。圖3所示實(shí)施例表明，本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置用作唯一的電源輸出電壓經(jīng)過一個(gè)倍壓電路后給無線發(fā)射模塊供電，無線發(fā)射模塊通過發(fā)射天線發(fā)送采集到的含有振動(dòng)信息的信號(hào)，由無線接收模塊通過接收天線接收無線發(fā)射模塊發(fā)送來的信號(hào)，無線接收模塊與單片機(jī)相連接，把接收到信號(hào)輸送至單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)的輸出端連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)，單片機(jī)將存儲(chǔ)的由無線接收模塊接收到的振動(dòng)信息傳輸?shù)搅藗€(gè)人計(jì)算機(jī)，最后由個(gè)人計(jì)算機(jī)處理振動(dòng)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示出振動(dòng)狀態(tài)。該振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置、倍壓電路、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、單片機(jī)模塊和個(gè)人計(jì)算機(jī)六部分組成，永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置的采用使振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)成為自供電式振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。圖4所示實(shí)施例表明，本發(fā)明的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中所用的倍壓電路的充電原理，設(shè)定無線發(fā)射模塊工作電壓為2. 5 12V，I.當(dāng)超級(jí)電容10和超級(jí)電容12的電壓不足時(shí)，無線發(fā)射模塊不工作，電路處于充電狀態(tài)。永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11的輸出電壓近似為正弦波。在正半周時(shí)，肖特基二極管9導(dǎo)通，肖特基二極管13截止，超級(jí)電容10充電；在負(fù)半周時(shí)，肖特基二極管9截止，肖特基二極管13導(dǎo)通，超級(jí)電容12充電，由于超級(jí)電容10與超級(jí)電容12串聯(lián)，故輸出電壓為超級(jí)電容10與超級(jí)電容12上的電壓之和，此時(shí)肖特基二極管13所受的最大逆向電壓為 2Vm，Vm為一個(gè)超級(jí)電容輸出的最大電壓。在負(fù)半周時(shí)，肖特基二極管9所承受的最大逆向電壓為_2Vm，所以電路中應(yīng)選擇最高反向工作電壓大于2Vm的二極管。II.當(dāng)超級(jí)電容10和超級(jí)電容12上的電壓大于2V，無線發(fā)射模塊正常工作。
在正半周時(shí)，肖特基二極管9和肖特基二極管14導(dǎo)通，肖特基二極管13截止，電源-永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11對(duì)超級(jí)電容10充電；電源11、肖特基二極管14、電阻15和無線發(fā)射模塊16的引腳T之間形成回路，且當(dāng)引腳T達(dá)到觸發(fā)電壓時(shí)，無線發(fā)射模塊16發(fā)射信號(hào)；超級(jí)電容10和超級(jí)電容12為無線發(fā)射模塊16提供工作電壓。在負(fù)半周時(shí)，①當(dāng)超級(jí)電容12和電源-永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11上的電壓之和大于肖特基二極管14的導(dǎo)通電壓，能達(dá)到無線發(fā)射模塊16的引腳T所需觸發(fā)電壓時(shí)，無線發(fā)射模塊16發(fā)射信號(hào)，反之不能發(fā)射信號(hào)；②超級(jí)電容12和電源-永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置 11上的電壓之和小于肖特基二極管14的導(dǎo)通電壓或當(dāng)其小于零時(shí)，肖特基二極管9和肖特基二極管14截止，肖特基二極管13導(dǎo)通，電源-永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11對(duì)超級(jí)電容12 充電，無線發(fā)射模塊16不發(fā)射信號(hào)。無線發(fā)射模塊16的輸入端有三個(gè)引腳，其中VCC為無線發(fā)射模塊16的電源輸入端，GND為無線發(fā)射模塊16的接地端，T為無線發(fā)射模塊16的觸發(fā)引腳。如圖5中的虛線框內(nèi)所示，在本發(fā)明的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，所述的單片機(jī)模塊包含單片機(jī)和一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片。圖5所示實(shí)施例表明，單片機(jī)模塊存儲(chǔ)無線接收模塊所接收到的振動(dòng)信息數(shù)據(jù)，單片機(jī)連接至電平轉(zhuǎn)換芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片把單片機(jī)輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為個(gè)人計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的RS-232電平，電平轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接到計(jì)算機(jī)串口通信端口，并由此將振動(dòng)信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺€(gè)人計(jì)算機(jī)，由個(gè)人計(jì)算機(jī)完成振動(dòng)信息數(shù)據(jù)的處理。實(shí)施例1提供5. IV電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置的構(gòu)成。所選用的材料和零部件有厚度為1mm、內(nèi)徑為IOmm和外徑為24mm的環(huán)形永磁體兩塊用作固定環(huán)形永磁體5，厚度為10mm、內(nèi)徑為IOmm和外徑為24mm的環(huán)形永磁體一塊用作運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體6，所用永磁體材質(zhì)均為銣鐵硼永磁體，材料的剩磁為1.276T。按圖2所示實(shí)施例，外側(cè)線圈8采用三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線A、B和C同時(shí)纏繞的方式，三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線 A、B和C的匝數(shù)相同，分別為600匝，上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓作為三個(gè)獨(dú)立電壓源供電，輸出電壓為5. IV，該外側(cè)線圈8的內(nèi)徑為30mm，外徑為32mm。內(nèi)側(cè)線圈3采用單股銅線纏繞的方式，銅線緊密地纏繞于中心軸上，其內(nèi)徑為7mm，外徑為9mm，匝數(shù)為600 匝。圓柱型外圓筒7、圓柱型內(nèi)圓筒4和圓柱形空心軸2的長度均為70mm，圓柱型外圓筒7 的直徑為30mm，圓柱型內(nèi)圓筒4的直徑為9mm，圓柱形空心軸2的的直徑為7mm。圓柱型外圓筒7、圓柱型內(nèi)圓筒4和圓柱形空心軸3均為玻璃纖維管。外圓筒端蓋1為塑料制品。圓柱型內(nèi)圓筒4、圓柱型外圓筒7和兩個(gè)外圓筒端蓋1的連接部分均設(shè)有螺紋。按照?qǐng)D1所示實(shí)施例將上述所有部件組成一個(gè)整體的振動(dòng)發(fā)電裝置，即制得提供 5. IV電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置。所設(shè)計(jì)的圓柱型外圓筒7兩端的固定環(huán)形永磁體 5和運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體6三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成永磁彈簧的固有頻率為23. 4Hz。該振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)頻率為20Hz，振幅為5mm時(shí)，實(shí)測(cè)外側(cè)線圈8三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線的輸出電壓波形近似正弦波，并且具有相同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。實(shí)施例2提供15. 3V電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置的構(gòu)成。 除按圖2所示實(shí)施例，外側(cè)線圈8是將上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線A、B和C串聯(lián)起來作為一個(gè)電壓源供電，即連接A+和B+、B-和C-，則A-和C+之間串聯(lián)后的輸出電壓為15. 3V 之外，其他同實(shí)施例1，由此制得提供15. 3V電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置。實(shí)施例3當(dāng)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)需要提供5. IV的電壓等級(jí)時(shí)，由實(shí)施例1制得的5. IV電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。如圖3所示實(shí)施例，在本實(shí)施例的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中所用的六個(gè)組成部分如下永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，是實(shí)施例1制得的5. IV電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，即圖4中的永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11。作為振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中唯一的電源的永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11在收集各個(gè)方向的機(jī)械振動(dòng)能量的同時(shí)，將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出5. IV的電壓，使該振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)成為自供電式振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。倍壓電路為圖4所示實(shí)施例，其中肖特基二極管9、肖特基二極管13和肖特基二極管14的型號(hào)均為IN5817，超級(jí)電容10和超級(jí)電容12均為5. 5V/0. IF的法拉電容，型號(hào)是KYB5. 5V-104Z,電阻15為2. IΩ。倍壓電路的工作原理如上面圖4所示實(shí)施例表明中所述。無線發(fā)射模塊，是編碼芯片ΡΤ2^2，其工作電壓為2. 5 12V。無線接收模塊，是解碼芯片ΡΤ2272。無線發(fā)射模塊和無線接收模塊結(jié)合構(gòu)成無線傳輸模塊。ΡΤ2^52/ΡΤ2272是一種CMOS工藝制造的接收發(fā)射合一的無線傳輸模塊，它的工作頻率為國際通用的數(shù)傳頻段 315MHz，而且它低功耗低價(jià)位，廣泛應(yīng)用于無線遙控電路。PT2^2/PT2272最多可有12位 (AO-All)三態(tài)地址端管腳，即懸空、接高電平和接低電平三態(tài)。任意組合可提供531441地址碼，且ΡΤ2262最多可有6位(DO-M)數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出ο編碼芯片ΡΤ2262發(fā)出的編碼信號(hào)由地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字。解碼芯片ΡΤ2272接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過兩次比較核對(duì)后，VT腳才輸出高電平， 與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直接收觸發(fā)信號(hào)，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒有接收觸發(fā)信號(hào)時(shí)，編碼芯片ΡΤ2262不接通電源時(shí)，其17腳為低電平， 315MHz的高頻發(fā)射電路不工作；當(dāng)有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，編碼芯片PT2262得電工作，其第17腳輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)17腳為高電平期間，315MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)17腳為低平期間，315MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全受控于編碼芯片PT2262的17腳輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控(ASK調(diào)制)相當(dāng)于調(diào)制度為100%的調(diào)幅。這里的17腳是編碼芯片PT2262所固有的，VT腳是解碼芯片PT2272所固有的，是公知的。單片機(jī)模塊，如圖5中的虛線框內(nèi)所示，包含單片機(jī)和一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片。本實(shí)施例中采用的單片機(jī)是Atmel公司生產(chǎn)的ATmegal6，具有A/D轉(zhuǎn)換功能和百萬條指令每秒/兆赫茲的高速處理能力。ATmegaie有一個(gè)10位的逐次逼近模型/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。ADC與一個(gè)8通道的模擬多路復(fù)用器連接，能對(duì)來自ATmegaie端口 A的8路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。單端電壓輸入以O(shè)V(GND)為基準(zhǔn)。ADC包括一個(gè)采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電壓保持恒定。單片機(jī)供電采用的是外部+5V電源供電方式。本實(shí)施例中采用的電平轉(zhuǎn)換芯片是MAX232芯片，是專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片，使用+5v單電源供電。它符合所有的RS-232C技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生+12V和-12V電壓V+、V_，并且功耗低，典型供電電流5mA，內(nèi)部集成2個(gè)RS-232C驅(qū)動(dòng)器和2個(gè)接收器。單片機(jī)模塊的作用是一方面存儲(chǔ)無線接收模塊接收到的振動(dòng)信息，單片機(jī)的外部計(jì)數(shù)器Tl記錄1秒內(nèi)接收方波的個(gè)數(shù)；另一方面，單片機(jī)通過的異步串行通信口 USART將振動(dòng)數(shù)據(jù)傳送到個(gè)人計(jì)算機(jī)。個(gè)人計(jì)算機(jī)，為具有串口通信端口的普通個(gè)人電腦，并通過Visual Basic編寫可視化界面，實(shí)時(shí)顯示出振動(dòng)狀態(tài)。在本實(shí)施例的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11、倍壓電路和無線發(fā)射模塊16即編碼芯片PT2262按照?qǐng)D4所示的連接方法組成一體并安裝在需要監(jiān)測(cè)振動(dòng)狀況的設(shè)備或裝置上；當(dāng)無線發(fā)射模塊PT2262發(fā)出編碼信號(hào)時(shí)，無線接收模塊PT2272接收到信號(hào)后會(huì)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平。解碼芯片PT2272通過引腳與單片機(jī)ATmegaie相連接，單片機(jī)ATmegaie通過對(duì)應(yīng)輸出引腳連接至電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232 的輸出端連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)串口通信端口。無線接收模塊、單片機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)則放置在監(jiān)控室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控。在本實(shí)施例的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的工作過程是，永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置11收集各方向的振動(dòng)能量，將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出5. IV的電壓，倍壓電路中的超級(jí)電容10和超級(jí)電容12收集永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置11發(fā)出的電能，利用該能量替代外接電源給無線發(fā)射模塊16供電，同時(shí)從該能量中提取振動(dòng)信息，用于振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，無線發(fā)射模塊16發(fā)射采集到的含有振動(dòng)信息的信號(hào)，通過發(fā)射天線發(fā)送，由無線接收模塊通過接收天線接收無線發(fā)射模塊16的發(fā)出的信號(hào)，并把接收到信號(hào)輸送至單片機(jī)的輸入端，由電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232把單片機(jī)輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為個(gè)人計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的RS-232 電平信號(hào)，并由單片機(jī)通過異步串行通信口 USART將呈現(xiàn)為RS-232電平信號(hào)的信號(hào)數(shù)據(jù)傳送到個(gè)人計(jì)算機(jī)，最后由個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以判斷設(shè)備是否故障。在正常情況下，設(shè)備機(jī)械振動(dòng)的振幅和頻率參數(shù)基本是穩(wěn)定的，振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)接收信號(hào)的次數(shù)也在相應(yīng)的范圍內(nèi)浮動(dòng)；當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到或超過某一限度時(shí)，振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)接收信號(hào)次數(shù)將超出相應(yīng)的正常范圍，機(jī)械設(shè)備極有可能產(chǎn)生故障，此時(shí)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)將發(fā)出警示信號(hào)，達(dá)到設(shè)備故障預(yù)警和檢測(cè)的目的。實(shí)施例4當(dāng)振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)需要提供15. 3V的電壓等級(jí)時(shí)，由實(shí)施例2制得的15. 3V電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。除了將實(shí)施例3中所用的由實(shí)施例1制得的5. IV電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置替換為由實(shí)施例2制得的15. 3V電壓的永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置之外，其他同實(shí)施例3。上述實(shí)施例中所用的原材料均可通過公知的途徑獲得，零部件的制作方法、安裝方法和檢測(cè)方法均為本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所能掌握實(shí)施的。
權(quán)利要求
1.永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于由兩個(gè)外圓筒端蓋、圓柱形空心軸、內(nèi)側(cè)線圈、圓柱型內(nèi)圓筒、兩個(gè)固定環(huán)形永磁體、運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體、圓柱型外圓筒和外側(cè)線圈構(gòu)成；其中圓柱形空心軸、圓柱型內(nèi)圓筒和圓柱型外圓筒的長度相等，外圓筒端蓋和圓柱型外圓筒的圓形的直徑相等；固定環(huán)形永磁體被固定安置在外圓筒端蓋的內(nèi)側(cè)，運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體懸浮在圓柱型外圓筒和圓柱型內(nèi)圓筒之間的空間，內(nèi)側(cè)線圈纏繞在穿過固定環(huán)形永磁體中心圓孔的圓柱形空心軸上，外側(cè)線圈纏繞在圓柱型外圓筒上，圓柱型內(nèi)圓筒位于圓柱型外圓筒和內(nèi)側(cè)線圈之間的空間里，圓柱型內(nèi)圓筒、圓柱型外圓筒和兩個(gè)外圓筒端蓋的連接部分均設(shè)有螺紋，通過螺紋將圓柱型內(nèi)圓筒、圓柱型外圓筒和兩個(gè)外圓筒端蓋固定連接，并由此使所有部件組成一個(gè)整體的振動(dòng)發(fā)電裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于所述固定環(huán)形永磁體的厚度為1mm，內(nèi)徑為10mm，外徑為Mmm ；運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體的厚度為10mm，內(nèi)徑為10mm， 外徑為24mm ；所用永磁體材質(zhì)均為銣鐵硼永磁體，材料的剩磁為1. 276T。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于所述外側(cè)線圈采用三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線同時(shí)纏繞的方式，三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線的匝數(shù)相同，分別為600匝；當(dāng)需要提供5. IV的電壓等級(jí)時(shí)，上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓作為三個(gè)獨(dú)立電壓源供電，當(dāng)需要提供15. 3V的電壓等級(jí)時(shí)，將上述三根獨(dú)立銅質(zhì)繞線串聯(lián)起來作為一個(gè)電壓源供電；該外側(cè)線圈的內(nèi)徑為30mm，外徑為32mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于所述內(nèi)側(cè)線圈采用單股銅線纏繞的方式，銅線緊密地纏繞于中心軸上，其內(nèi)徑為7mm，外徑為8mm，匝數(shù)為600 匝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于所述圓柱型外圓筒、 圓柱型內(nèi)圓筒和圓柱形空心軸的長度均為70mm，圓柱型外圓筒的直徑為30mm，圓柱型內(nèi)圓筒的直徑為9mm，圓柱形空心軸的直徑為7mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于所述運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體是受到兩端的固定環(huán)形永磁體的斥力作用而懸浮的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，其特征在于所述圓柱型外圓筒兩端的固定環(huán)形永磁體和運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體三個(gè)軸向充磁的環(huán)形永磁體構(gòu)成永磁彈簧的固有頻率為23. 4Hz。
8.權(quán)利要求1所述永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置在系統(tǒng)中的應(yīng)用，其特征在于永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置用作唯一的電源，使振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)成為自供電式振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置、倍壓電路、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、單片機(jī)模塊和個(gè)人計(jì)算機(jī)六部分組成，永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置將振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，輸出包含有振動(dòng)信息的電壓，該電壓經(jīng)過一個(gè)倍壓電路后給無線發(fā)射模塊供電，無線發(fā)射模塊通過發(fā)射天線發(fā)送采集到的含有振動(dòng)信息的信號(hào)，由無線接收模塊通過接收天線接收無線發(fā)射模塊發(fā)送來的信號(hào)，無線接收模塊與單片機(jī)相連接，把接收到信號(hào)輸送至單片機(jī)的輸入端，單片機(jī)的輸出端連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)，單片機(jī)將存儲(chǔ)的由無線接收模塊接收到的振動(dòng)信息傳輸給個(gè)人計(jì)算機(jī)，最后由個(gè)人計(jì)算機(jī)處理振動(dòng)數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示出振動(dòng)狀態(tài)；該振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的永磁體的振動(dòng)發(fā)電裝置、倍壓電路和無線發(fā)射模塊安裝在需要監(jiān)測(cè)振動(dòng)狀況的設(shè)備或裝置上，無線接收模塊、單片機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)放置在監(jiān)控室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控。
全文摘要
本發(fā)明永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置及其在振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，涉及從機(jī)械振動(dòng)回收能量得以能源利用的裝置，該永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置，由兩個(gè)外圓筒端蓋、圓柱形空心軸、內(nèi)側(cè)線圈、圓柱型內(nèi)圓筒、兩個(gè)固定環(huán)形永磁體、運(yùn)動(dòng)環(huán)形永磁體、圓柱型外圓筒和外側(cè)線圈構(gòu)成，克服了現(xiàn)有振動(dòng)發(fā)電裝置只能收集豎直方向的振動(dòng)能量，由振動(dòng)能量到電能的能量轉(zhuǎn)化效率比較低的諸多缺點(diǎn)；該永磁體的電磁振動(dòng)發(fā)電裝置用作唯一電源應(yīng)用于振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，使振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)成為自供電式振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，加上倍壓電路、無線發(fā)射模塊、無線接收模塊、單片機(jī)模塊和個(gè)人計(jì)算機(jī)組成部分，克服了傳統(tǒng)振動(dòng)檢測(cè)裝置外加電源和引線的不便，工作人員不必到現(xiàn)場(chǎng)就可掌握振動(dòng)的情況。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102497133SQ20111038005
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者張波, 曹瑩瑩, 楊曉光, 汪友華 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)