用于将机械振动能转换成电能的电磁装置的利记博彩app

专利名称：用于将机械振动能转换成电能的电磁装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于将机械振动能转换成电能的电磁发电机。特别地，本发明涉及这样一种装置，即，该装置是能够将环境振动能转换成用于例如为智能传感器系统供电的电能的小型发电机。这种系统可被用于实际上不能固定导线以提供电力或传送传感器数据的无法进入的区域中。
背景技术：
目前，在用于微电动机械系统(MEMS)装置的替代性电源的领域中，这些装置在本领域中被描述为用于“能量收获”和“寄生电源”，研究活动的水平不断提高。目前对于为无线传感器供电研究这些电源。
使用电磁发电机用于从环境振动收获有用的电能是公知的。典型的磁体-线圈发电机包含固定到磁体或线圈上的弹簧质量(spring-mass)组合，使得当系统振动时，线圈切过由磁芯形成的磁通。在振动时移动的块体被安装到悬臂梁上。该悬臂梁可与磁芯连接，使得线圈相对于装置的外壳被固定，反之亦然。
在Glynne-Jones等在Sensors and Actuators A92，2001，第335～342页中发表的题目是“Design and fabrication of a new vibrationbased electromechanical power generator”的文章中，公开了包含由外壳支撑的悬臂梁的电动机械发电机。梁上的块体由安装到夹头(keeper)上的两个磁体制成，以形成C形磁芯。线圈被放在磁体之间的气隙中，使得与悬臂梁上的块体的移动方向呈直角。虽然本发明的一些发明人的该现有公开制造了有用的电动机械发电机，但仍需提高机械振动能到电能并由此到有用的电力的转换效率。
后来，在Department of Electronics and Computer Science，University of Southampton，Southampton，SO17 1BJ，Hampshire，England的P Glynne-Jones，MJ Tudor，SP Beeby，NM White在2002年在Prague，Czech Republic召开的名称为“Eurosensors XV1”的会议上发表的题目是“An electromagnetic，vibration-powered generatorfor intelligent sensor systems”的文章中，公开了改进的电动机械发电机。该电动机械发电机包含四个磁体，与双磁体或单磁体设计相比，这四个磁体产生穿过各线圈绕组的更大比例的长度的磁场。图1示出该装置的磁体和磁芯结构。
网页“http//www.iee.org/oncomms/pn/measurement/Steve％20Beeby.pdf”是S P Beeby等在2002年12月11日召开的关于“Wheatstone Measurement”的研讨会上、在英国的电气工程师协会(IEEE)上做的题目是“Kinetic energy harvesting for wireless energysystems”的报告的副本。该报告类似地公开了具有图1中所示的磁体、磁芯和线圈结构的电动机械发电机的结构和用途。
在图1中统称为2的磁芯结构包括四个磁体4、6、8、10。各磁体4、6、8、10基本上为相反极性的端部被对置的块状。四个磁体4、6、8、10被设置成两个磁体对，使得各对磁体4、6；8、10与相应的例如钢的铁磁材料的夹持板12、14装配。对于各对磁体4、6；8、10，一个磁体(例如磁体4)的具有第一极性(例如对于图2中的磁体4为N)的端部与相应的夹持板(例如图2中的夹持板12)装配，另一磁体(图1中的磁体6)的相反极性(例如S)的端部与同一夹持板(夹持板12)装配。以相对的方式安装两对磁体4、6；8、10，使得相反极性的磁体端部16、18；20、22相互隔开且相互面对，并使得通过两个夹持板12、14绕磁芯2的两个相对的外边缘引导磁通，由此限定磁路。
采用这种配置，在两个相对的磁体对4、6和8、10之间限定单个细长槽24，并且，还在磁路中限定其中的两个气隙26、28，每个气隙26、28被限定在各个相对磁体端部16、18；20、22之间。如图1所示，线圈30被设置在槽24中。磁路被安装在例如U形构件的悬臂梁(未示出)上，使得U形构件的各个端部与各对磁体4、6；8、10连接。如图1中的表示磁体移动的箭头所示，当电动机械发电机受到机械振动时，悬臂梁会相应地相对于磁路上下振动。这导致在线圈30中产生电流。
对于由本发明的一些发明人提出的这后面的两个现有公开中的每一个，虽然公开的电动机械发电机具有良好的效率，但仍需要改进设计以提高从机械振动发电的效率。
申请人Rockwell Technologies LLC的US-A-6304176公开了用于监控工业系统的寄生供电的感测装置。调谐的换能器将由系统发射的散杂(stray)能量转换成供远程感测装置和/或无线通信链路消耗的电势。寄生换能器可以是与调谐的机械振荡器耦合的压电晶体元件。作为替代方案，感测元件和换能器可采用微机械系统的形式。但是，没有公开特定的磁体、磁芯和线圈配置。

发明内容
本发明的目的在于提供改进的用于将机械振动能转换成电能的电磁装置。
本发明因此提供一种电磁发电机，该电磁发电机包括两个磁体和设置在其间的线圈，所述两个磁体被配置为在其间限定其中设置线圈的磁通区域，由此，线圈和磁体之间的相对移动在线圈中产生电流；和用于磁体中的每一个的可振动的第一支架和用于线圈的可振动的第二支架，由此，至少两个磁体中的每一个和线圈可分别关于相应的中心位置振动。
本发明还提供一种电磁发电机，该电磁发电机包括分别被设置在相应的一对磁体之间的第一和第二线圈，这些成对的磁体被配置为在其间限定其中设置相应的线圈的磁通区域，由此，相应的线圈和相应的磁体之间的相对移动在相应线圈中产生电流，并且，第一和第二线圈在相对于它们的相应的磁体振动时分别具有不同的相应的共振频率。


现在将参照附图通过例子说明本发明的实施例，其中，图1是已知的用于将机械振动能转换成电能的电磁装置的磁体、磁芯和线圈的配置的示意性侧视图；图2是根据本发明的第一实施例的电动机械发电机的示意性侧视图；图3是根据本发明的第二实施例的电动机械发电机的示意性侧视图；图4是根据本发明的第三实施例的电动机械发电机的示意性侧视图；图5是根据本发明的第四实施例的电动机械发电机的示意性侧视图；图6是根据本发明的第五实施例的电动机械发电机的示意性侧视图；图7是根据本发明的第六实施例的电动机械发电机的示意性平面图；以及图8是图7的电动机械发电机的示意性侧视图。
具体实施例方式
图2表示根据本发明的第一实施例的电动机械发电机。在该实施例中，设置统称为102的共振结构，在该共振结构上，线圈104被安装在一对相对的磁体106、108之间。磁体106、108的面对线圈104的磁极具有相反的极性(在图1中，上磁体106具有面对线圈104的南极S，下磁体108具有面对线圈104的北极N)。共振结构102包含基座110，从该基座110延伸平行且共面的三个细长的梁112、114、116。基座110和三个细长的梁112、114、116是一个整体。三个细长的梁112、114、116一般具有正方形或矩形截面。线圈104被安装到中间的梁114上，并且各个磁体106、108被安装到两个外部梁112、116中的每一个上。线圈104和磁体106、108被安装在相应的梁114和112、116的自由端上。如上所述，安装磁体106、108使得面对线圈104的两个磁体面118、120具有相反的极性。这样，线圈104被安装在在两个相对的磁体106、108之间延伸的磁通中。
如图2所示，在静止位置上，两个磁体106、108和线圈104均沿与三个梁112、114、116的长度正交的公共轴A-A排列。线圈104的绕组(未示出)与该轴A-A正交，并且线圈104与在使用中传输通过线圈104和磁体106、108的相对移动在线圈104中产生的电流的导线(未示出)连接，使得可以通过这种移动收获电能。
中间的梁114具有基本上与组合的两个外部梁112、116的质量相同的质量，外部梁112、116具有相同的质量。换句话说，各个外部梁112、116的质量基本上是中间的梁114的质量的一半。
优选地，为了提高耦合度，希望选择将产生较强的磁通密度的类型的磁体106、108。稀土磁体对于本应用是理想的，并提供达5倍于常规Alnico磁体的磁能密度。钕铁硼(NdFeB)磁体具有目前已知的最强的每立方厘米磁学性能，并可在达120℃的温度下操作。如果需要更高的温度操作，那么可使用工作温度达250℃的不太强的钐钴。
但是，根据本发明，还能够通过例如通过印刷将磁性材料淀积到相应的梁上而不是将执行的磁体固定到梁上，制造磁体。这特别适用于小型的装置，并可通过使用已知的成批制造工艺以在要形成整体的基座和梁的基底上形成多个层，降低制造成本。
整体的基座和梁可由金属或金属合金或诸如硅的半导体构成。
线圈104的特征在于穿过磁场的线圈的比例、线圈的匝数及其串联电阻。由于许多应用的低频率，因此诸如线圈电感的二级效应常被忽略。在本发明中可使用两种类型的线圈缠绕线圈和印刷线圈。
可以通过以与制造印刷电路板(PCB)的方式十分相近的方式将多层导电材料和绝缘体丝网印刷(screen-print)到基底上，形成印刷线圈。由于印刷层一般为10μm厚，因此制成的印刷线圈可非常薄，使得这种方法对于小型装置特别有吸引力。与特别是随着规模减小变得更难制造的缠绕线圈相反，印刷线圈由于仅包含标准的厚膜印刷工艺因此可更易于制造。印刷线圈的不利之处在于，各层的较小的厚度将导致较高的线圈串联电阻。如果需要厚度比可用常规方法从厚膜技术得到的厚度大(例如＞50μm)的绕组，则制造缠绕线圈将是更合适和更经济的。印刷线圈具有已被固定到基底上的附加优点，这可增加线圈的刚度，并由此减小线圈和外层的磁体之间的间隙。另外，可以通过诸如在微工程的技术领域中使用的用于在硅晶片上限定结构的光刻工艺形成线圈。这些工艺是现有技术中公知的，并且，连续的层可由诸如溅射、蒸镀或电镀的各种工艺构建，并且不限于在硅晶片上淀积，而是可被施加到任何晶片类基底上。
在使用中，基座110在单个安装点上被安装到主机装置(未示出)上，能量是作为主机装置的振动的结果从该主机装置收获的。这样，在该安装点上，由主机的振动产生的惯性力被有效施加到电动机械发电机上。电动机械发电机被安装到主机装置上，以实现最优选的振动模式，这种振动模式是，三个梁112、114、116在共振结构102的平面之外(即，在图2的图面之外)振动。梁112、114、116因此以与三梁双端音叉的尖齿类似的方式振动。最优选地，梁112、114、116的振动为优选的共振模式，使得中心梁114上的线圈104的振动与安装在外部梁112、116上的两个磁体106、108中的每一个的振动反相(即，线圈104和磁体106、108之间的相位差为180°)。一方面的线圈104和另一方面的磁体106、108(因此，磁通)之间的这种反相振动关系由此使得在线圈104和磁体106、108之间存在最大的相对位移，并由此使线圈104相对于磁体106、108的移动对磁通的切割最大化。
在作为图2的实施例的修改方案的替代性实施例中，线圈和/或磁体可被安装到梁上的其它的点上而不是梁端部上，另外，或者作为替代方案，磁体可被安装到中间的梁上，线圈可被安装到两个外部梁上。在另一修改方案中，为了加固这些梁，可另外在承载磁体的梁上或之间加入联杆或加固构件，由此对抗两个磁体的相互吸引力并使梁免于畸变或损坏。
在图1的公知装置中，要求磁体和线圈被安装到相应的元件上(磁体安装到共同的悬臂梁元件上，线圈安装到固定的元件上)。对这两个安装元件的要求使电磁发电机在主机装置上的安装变复杂。相反，本发明的电磁发电机为所有的磁体和线圈提供共同的支架即基座，并且这种单一的支架可更容易以简单的方式被固定到主机装置上。
图3示出根据本发明的电动机械发动机的另一实施例。该实施例是上面的实施例的修改方案，修改之处在于五个梁222、224、226、228、230从共同的基座242伸出。梁222、224、226、228、230限定梁222、224、226、228、230的线性和共面的阵列，并且相应的磁体232、234、236被安装在第一、第三和第五梁222、226、230中每一个的端部，相应的线圈238、240被安装在第二和第四梁224、228中的每一个的端部。磁体232、234、236和线圈238、240以公共轴的方式沿公共轴B-B被安装，使得各个线圈238、240位于对置的相反极性的磁极之间。
同样，当电磁发电机通过基座242被安装到主机装置(未示出)上时，当主机装置受到机械振动时，该振动被传送到电动机械发电机的五个梁222、224、226、228、230，这五个梁以与三梁双端音叉的尖齿类似的方式即在共振结构的平面(和图3的图面)之外振动。在选择的振动模式中，承载磁体222、226、230的梁222、226、230和承载线圈的梁224、228，如第一实施例所述的那样，承载线圈的两个梁224、228的振动相互同相，而与承载磁体的三个梁222、226、230反相。同样，对于给定的振动幅度和频率，这使线圈224、228对磁通的切割最大化。
图3的实施例可被修改，以为两个线圈/磁体组合中的每一个提供不同的共振频率。这种不同的共振频率可在任何情况下作为正常的制造容限的结果出现，但优选例如通过以下步骤在装置中有意地提供这种共振频率差修改梁的质量，特别是将额外的质量固定到梁上，(例如，选择磁体和/或线圈的质量)，和/或修改梁尺寸，诸如截面面积和/或梁长度。在单个电动机械发电机中提供多个共振频率相应地使可产生电能的频率范围变宽。
图3的实施例可被进一步修改，以提供额外的承载磁体或线圈的梁，以在保持线性阵列的同时提供任意数量的梁“指部”。
本实施例容许在需要较小的几何体积和面积的结构中安装多个磁体和多个线圈，仍通过提供多个线圈/磁体组合增加电流的产生的效率。共同磁体(在本实施例为第三梁上的磁体)在两个线圈/磁体组合之间被共享。
图3的多个线圈的实施例可被修改，以提高在单一电磁发电机中提供分别用于各个线圈的多个共振频率的能力。修改包含通过避免提供在相邻的共振结构之间共享的共同可振动梁，对共振结构去耦合。因此，如图4所示，可以在两个线圈之间设置额外的梁，使得梁对中的每个梁与相应的共振结构相关。图4表示包含六梁结构的另一实施例，该六梁结构包含两个三梁结构，每个三梁结构具有稍微不同的共振频率。实际上，由于结构相互去耦合以避免它们具有单一的共振模式，因此在共同的装置中设置两个独立的电动机械发电机。第一共振结构400包含每一个承载相应磁体406、408的两个外部梁402、404和承载线圈412的中心梁410。与第一共振结构相邻的第二共振结构420包含每个承载相应磁体426、428的两个外部梁422、424和承载线圈432的中心梁430。第一和第二共振结构400、420与共同基座440构成一个整体，以构成单一电磁发电机442。第一和第二共振结构400、420共面，但这不是必须的，并且各个三梁结构可沿不同或相反的方向延伸。另外，还可以在根据本发明的另一修改方案中设置多于两个的去耦合共振结构。
在图5中示出根据本发明的电磁发电机的另一实施例。在该实施例中，一连串线圈350和磁体352绕共同的中心基座358以交替的结构被安装在相应的梁354、356的端部，该中心基座358具有可例如如示出的实施例所示为圆形的几何形状。梁354、356从基座358沿径向向外延伸，该基座358在使用中被安装到要收获能量的主机装置(未示出)上。相隔的梁354在其上安装相应的线圈350，并且剩余的梁356在其上安装相应的磁体352，这些磁体352在被安装时使得每个线圈350被设置在对置的相反极性的磁面之间。线圈350和磁体352通过具有相同长度的梁354、356绕相同半径的环线被安装。
通过如上面的实施例所述设置多个线圈/磁体组合，这使得对每个线圈和磁体单元采用稍微不同的共振频率变为可能。这提供更宽的对来自主机的振动进行响应的频带。同样，每个线圈350被配置为在其相应的梁354上基本上以与其对应的本身被安装在相应梁356上的磁体352反相的方式振动。对于图4的实施例，可以设置额外的梁，以将包含一对磁体之间的线圈的每个共振结构与其相邻的共振结构去耦合。
在本实施例中，电磁发电机的圆形几何结构使得最有效地利用空间和磁体。但是，可同样很好地以诸如正方形、矩形的另一种多边形或者实际上以任意几何形状配置梁。
在图6中示出根据本发明的电磁发电机的另一实施例。在本实施例中，基座610为环形，更特别地为矩形，并限定中心开口611。基座610支撑从基座610的一个边613延伸进入中心开口611并承载线圈604的第一指部(finger)612和从基座610的相反的边615延伸进入中心开口611并每个承载相应磁体606、608的两个第二指部614、616。指部612、614、616基本上共面并且基本上等长，使得线圈604被设置在磁体606、608之间。
在图7和图8中示出根据本发明的电磁发电机的另一实施例。在本实施例中，基座是三维的，并且支撑磁体和线圈的指部不共面。基座710包含具有上下边711、713的中心部分，该上下边711、713通过相应的立柱715、717在其相对的端部被连接。在正视图中，基座710为环形，更特别地为矩形。在平面图中，基座710基本上是U形，使得立柱715、717处于基座710的自由端，并且中心空腔719被限定在立柱715、717和上下边711、713之间。一个立柱717支撑从立柱717伸出并承载线圈704的第一指部714，另一个立柱715支撑从立柱715伸出并且每个承载相应的磁体706、708的两个第二指部714、616。指部712、716基本上共面并且基本上等长，并且指部714的长度基本上与指部712、716相同，使得线圈704被设置在磁体706、708之间。在该特定的实施例中，指部712和716相互平行，但不与指部714平行。指部712、716以锐角倾斜于与上下边711、713正交的平面，该锐角一般为30～45度，并且，指部714相应地倾斜，但是是沿相反的方向。这样，磁体706、708和线圈704均被收纳于在立柱715、717和上下边711、713之间限定的中心空腔719中。振动方向在图7中的图面中并且基本上在图8的图面之外。
为了有效的能量转换，在本发明的实施例中，以共振频率激发承载磁体和线圈的梁。该共振频率对梁振幅和环境温度敏感。还希望确定所允许的最大梁振幅，以防止由于变形过大损坏梁材料。优选地，设计包含真空密封的外壳，使得真空包围整个装置。
在示出的实施例中，虽然具有在磁体的相反极性的端部之间延伸的纵向的每个块状磁体被示为具有矩形横截面，但可例如通过设置环形截面改变这种截面。
本发明因此一般提供可在其上安装线圈和磁体组合或多个线圈和磁体组合的共振结构。这些线圈和磁体可具有简单的单磁体或双磁体结构、或更复杂的多磁体结构。本发明还提供在单点上被安装到主机上的共振结构，因此，在该安装点上有效地施加由振动产生的惯性力。由于在现有技术中磁体和线圈必须被单独安装，因此，还提供安装比现有技术更容易的结构。本发明为磁体和线圈提供单一的安装点。
在优选的共振模式中，线圈的共振与磁体的振动反相，从而能够使得相对位移和磁通切割最大化。本发明提供以与磁体反相的方式移动线圈的手段，以在磁体和线圈之间提供更大的相对速度。通过加入多个悬臂梁，这使得每个线圈和磁体单元能够采用稍微不同的共振频率，由此提供更宽的针对振动的频带响应。还提供延长结构的手段，以使得能够在较小的几何结构中安装多个磁体和线圈。这种结构提供通过在单个结构中加入多种共振使可产生能量的频率范围变宽的手段。事实上，由于正常的制造容限，这种效果可自然地出现。
虽然音叉为人们公知已有很多年，并且振动梁用于诸如力传感器的装置中也是公知的，但本发明的发明人相信，在电动机械发电机中使用具有与音叉类似的结构、且为了以共振频率振动另外同时安装磁体和线圈的振动装置在本领域中不是已知的。
根据本发明的优选方面，通过使用晶片处理和厚膜技术以制造小型电磁发电机，可容易地成批制造该装置，由此实现低制造成本。并且，这种装置容易地被小型化，并且，作为使用可容易控制的已知的制造步骤的结果，仍具有较高的可靠性。
本发明的电动机械发电机在提供传感器系统的电力中具有特殊的应用。根据本发明，这种自供电的智能传感器系统的典型应用领域是在身体(例如，人、动物)内或身体上；在旋转的物体上；在诸如熔融的塑料的液体或凝结的混凝土中；诸如桥梁、建筑物、飞行器或道路内的结构监控；环境监控，诸如现场污染监控。
根据本发明的电磁发电机具有大量的潜在用途和应用，特别是在被小型化时。例如，电磁发电机在以下应用中确实是有用的对需要电力的单元(例如，传感器单元)敷设电缆是困难和/或昂贵的；电池电源在单元的寿命中是不够的；重量是十分重要的；存在显著性水平的可用振动以收获电力。在一些情况下，电动机械发动机的振动收获技术可被用于提供电池供电的系统的充电设施。
在一个特别优选的应用中，本发明的电磁发电机可被加入用于直升机和固定翼飞行器的状况和使用监控系统(Health and UsageMonitoring Systems)(HUMS)中。
HUMS系统监控与直升机(或其它飞行器)条件和在限定的应力条件下飞行的小时数有关的振动和其它参数。在安装中以及在计划维修中，安装传感器和从这些装置检索数据是主要的成本项。本发明的电磁发电机的益处是，降低安装成本并缩短维护花费的时间。传感器会与本地无线传输系统一起被包装并会向HUMS监控系统传送数据。使用电磁发电机供电的传感器系统的一些优点在于，避免在现有或新型飞机机身上安装布线的复杂性并消除电缆线路的重量。并且，可以在较短的试验期内以不高的安装成本安装监控传感器。
在另一特别优选的应用中，本发明的电磁发电机可被加入用于铁路线和相关部件的感测系统中。
在英国，而且可能在全世界，铁路线和相关部件的条件都是所关心的事项。设置用于感测铁轨条件以及关键部件的存在/不存在的传感器系统是公知的。在一些情况下，有用于驱动传感器的足够的当地电力。但是，在另一些情况下，当地电力可能不可用或不方便，特别是对于偏远的地点，在这种情况下，需要可对单个供电的点(用于较大的地理区域)或通过GPS链路遥测输出数据的自供电的传感器(例如，应用传感器)。可以通过火车的通过直接从铁轨线或通过固定到铁轨线上的悬臂梁提供用于传感器的振动。其它铁轨基础结构监控包含例如铁轨中的应变测量、道碴条件和高度以及点监控。
在另一特别优选的应用中，本发明的电磁发电机可被加入例如用于货车或卡车拖车跟踪电池再充电的车辆电池充电器系统中。
为了后勤应用，铰接拖车需要被跟踪。在该应用中，拖车仅在拖车与牵引车单元连接时才被供电。尽管这样，对于改型的跟踪系统仍可能没有电力可用。如果系统由电池供电，那么具有在系统被拖时对电池充电的独立的充电系统会是一种优点。充电系统可包含本发明的电磁发电机。电池从而能够在拖车静止并与牵引车单元断开时对跟踪系统进行供电。
在另一特别优选的应用中，本发明的电磁发电机可被加入例如由电池供电的军用背包电信设备(例如，Bowman)的移动电信设备中。电池在很大比例上决定在现场携带的设备的总重量。很显然，在现场操作中，设备经受大量的振动。这些振动可被本发明的电磁发电机转换成被适当调节以用于对电池组再充电的电力。本发明的电磁发电机可减轻重量并保持电信设备可用的电力，由此为用户提供实际益处。
在其它的优选的应用中，本发明的电磁发电机可被加入为了许多类型的设备被越来越多地用于十分宽的领域中的调节监控系统中。例如，本发明的电磁发电机可被用于对任何类型的设备上的振动条件监控传感器供电。
权利要求
1.一种电磁发电机，包括两个磁体和设置在其间的线圈，所述两个磁体被配置为在其间限定其中设置线圈的磁通区域，由此，线圈和磁体之间的相对移动在线圈中产生电流；和用于磁体中的每一个的可振动的第一支架和用于线圈的可振动的第二支架，由此，至少两个磁体中的每一个和线圈可分别关于相应的中心位置振动。
2.根据权利要求1的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架适于在被共同的振动能输入激发为振动时异相振动，使得线圈及其相应的磁体相互异相振动。
3.根据权利要求2的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架适于在被共同的振动能输入激发为振动时基本上反相振动，使得线圈及其相应的磁体相互基本上反相振动。
4.根据权利要求1～3中的任一项的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架中的每一个包含悬臂梁。
5.根据权利要求4的电磁发电机，其中，每个可振动的第一支架的悬臂梁的质量基本上是可振动的第二支架的悬臂梁的质量的一半。
6.根据权利要求5的电磁发电机，其中，每个可振动的第一支架的悬臂梁的长度基本上与可振动的第二支架的悬臂梁的长度相同。
7.根据权利要求4～6中的任一项的电磁发电机，其中，每个磁体被安装在每个可振动的第一支架的悬臂梁的自由端，并且，线圈被安装在可振动的第二支架的悬臂梁的自由端。
8.根据上述权利要求中的任一项的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架中的每一个被安装在共同的基座上。
9.根据权利要求8的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架中的每一个与共同的基座形成一个整体。
10.根据上述权利要求中的任一项的电磁发电机，其中，至少两个磁体和线圈沿公共轴被安装。
11.根据权利要求1～9中的任一项的电磁发电机，其中，至少两个磁体和线圈沿限定多边形或其一部分的共同线被安装。
12.根据权利要求11的电磁发电机，其中，所述多边形是圆形。
13.根据上述权利要求中的任一项的电磁发电机，包括多个线圈和多于两个的磁体，每个线圈被设置在相应的一对磁体之间。
14.根据权利要求13的电磁发电机，其中，磁体中的至少一个被设置在一对线圈之间，并由此包含用于相邻线圈的共同磁体。
15.根据权利要求13的电磁发电机，其中，每个线圈与相应的一对磁体相关并被设置在其间，使得每个线圈及其相关的磁体包含独立的共振结构，该共振结构具有基本上与由其它线圈和磁体组合构成的其它共振结构去耦合的共振模式。
16.根据权利要求13～15中的任一项的电磁发电机，其中，所述多个线圈当在它们相应的第二可振动的支架上振动时具有至少两种共振频率。
17.一种电磁发电机，包括分别被设置在相应的一对磁体之间的第一和第二线圈，这些成对的磁体被配置为在其间限定其中设置相应的线圈的磁通区域，由此，相应线圈和相应磁体之间的相对移动在相应线圈中产生电流，并且，第一和第二线圈在相对于它们的相应的磁体振动时分别具有不同的相应的共振频率。
18.根据权利要求17的电磁发电机，其中，磁体中的至少一个被设置在相邻的第一和第二线圈之间，并由此包含用于第一和第二相邻线圈的共同磁体。
19.根据权利要求17的电磁发电机，其中，第一和第二线圈中的每一个与相应的一对磁体相关并被设置在其间，使得每个线圈及其相关的磁体包含独立的共振结构，该共振结构具有基本上与由其它线圈和磁体组合构成的其它共振结构去耦合的共振模式。
20.根据权利要求17～19中的任一项的电磁发电机，还包括用于磁体中的每一个的可振动的第一支架和用于第一和第二线圈中的每一个的可振动的第二支架，由此，至少两个磁体中的每一个和相应的第一或第二线圈可分别关于相应的中心位置振动。
21.根据权利要求20的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架适于在被共同的振动能输入激发为振动时异相振动，使得线圈及其相应的磁体相互异相振动。
22.根据权利要求21的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架适于在被共同的振动能输入激发为振动时基本上反相振动，使得线圈及其相应的磁体相互基本上反相振动。
23.根据权利要求19～22中的任一项的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架中的每一个包含悬臂梁。
24.根据权利要求23的电磁发电机，其中，用于一对磁体的每个可振动的第一支架的悬臂梁的质量基本上是用于相关的线圈的可振动的第二支架的悬臂梁的质量的一半。
25.根据权利要求24的电磁发电机，其中，每个可振动的第一支架的悬臂梁的长度基本上与可振动的第二支架的悬臂梁的长度相同。
26.根据权利要求23～25中的任一项的电磁发电机，其中，每个磁体被安装在每个可振动的第一支架的悬臂梁的自由端，并且，每个线圈被安装在相应的可振动的第二支架的悬臂梁的自由端。
27.根据权利要求19～26中的任一项的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架中的每一个被安装在共同的基座上。
28.根据权利要求27的电磁发电机，其中，可振动的第一支架和可振动的第二支架中的每一个与共同的基座形成一个整体。
29.根据权利要求19～28中的任一项的电磁发电机，其中，磁体和第一和第二线圈沿公共轴被安装。
30.根据权利要求19～29中的任一项的电磁发电机，其中，磁体和第一和第二线圈沿限定多边形或其一部分的公同线被安装。
31.根据权利要求30的电磁发电机，其中，所述多边形是圆形。
32.一种用于飞行器的健康和使用监控系统(HUMS)，该系统包含根据权利要求1或权利要求17的至少一个电磁发电机。
33.一种根据权利要求32的用于飞行器的健康和使用监控系统(HUMS)，该系统包括传感器和当地无线传输系统，该传感器和该无线传输系统均由电磁发电机供电。
34.一种用于铁路线和相关构件的感测系统，该系统包含根据权利要求1或权利要求17的至少一个电磁发电机。
35.根据权利要求34的用于铁路线和相关构件的感测系统，其中，电磁发电机适于通过火车的通过直接从铁路线或通过固定到铁路线上的悬臂梁提供的振动产生电力。
36.根据权利要求34的用于铁路线和相关构件的感测系统，其中，感测系统包含传感器和对远程位置遥测输出数据的装置。
37.一种包含根据权利要求1或权利要求17的至少一个电磁发电机的车辆电池充电系统。
38.根据权利要求37的车辆电池充电系统，该车辆电池充电系统被加入用于货车或卡车拖车的跟踪系统的电池再充电系统中。
39.一种移动电信设备，该移动电信设备包含根据权利要求1或权利要求17的至少一个电磁发电机。
40.一种调节监控系统，该调节监控系统包含根据权利要求1或权利要求17的至少一个电磁发电机。
41.一种基本上如上文参照

的那样的电磁发电机。
全文摘要
本发明涉及用于将机械振动能转换成电能的电磁装置。一种电磁发电机，包括设置在其间的两个磁体和线圈，这两个磁体被配置为在其间限定其中设置线圈的磁通区域，由此，线圈和磁体之间的相对移动在线圈中产生电流；和用于磁体中的每一个的可振动的第一支架和用于线圈的可振动的第二支架，由此，至少两个磁体中的每一个和线圈可分别关于各自的中心位置振动。
文档编号H02K16/00GK1950989SQ200580014344
公开日2007年4月18日 申请日期2005年3月23日 优先权日2004年3月26日
发明者尼古拉斯·R·哈瑞斯, 迈克尔·J·图朵, 尼尔·M·怀特, 斯蒂芬·P·比拜 申请人:南安普敦大学