CN108768126A - 一种自发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自发电技术领域，提供了一种自发电装置，包括软磁组件，软磁组件包括基部、从基部第一端延伸出的第一延伸部、从基部第二端延伸出的第二延伸部和设置在两延伸部之间的转动部，转动部上卷绕有线圈；第一永磁体，其第一磁极与一延伸部固定连接；第二永磁体，其第二磁极与第二延伸部固定连接，且第一磁极与第二磁极极性相反；工作时转动部在两个永磁体之间转动，使通过线圈的磁通量变化，以产生感应电压。本发明的自发电装置中，转动部上卷绕线圈后设置在软磁体内部，磁通路上有较多的磁通量通过软磁体内部进行传导，减少了磁通量的传导损失；而且设置两个永磁体，利用两个永磁体各自独立的磁通量产生感应电压，进一步保证了发电量。

Description

一种自发电装置

【技术领域】

本发明涉及自发电技术领域，具体涉及一种自发电装置。

【背景技术】

随着绿色环保概念的普及和电子技术的革新，传统的采用干电池和有线电源来为电子产品提供能量的方法使用的越来越少，而少用电池和无电池的发电装置越来越受到人们的青睐。其中，以遥控领域为例，采用自发电的遥控触发端，并结合由外围供电的响应端，形成了一套无需电池供电的解决方案。

由此，自发电开关装置的研发越来越被业内重视，市场上也出现了多种自发电装置。比如，图1为专利CN106961198A提供的一种磁感应发电装置，包括磁铁组10和铁芯20，磁铁组10包括第一导磁片101、第二导磁片102和两个导磁片之间的永磁体103，第一导磁片101和第二导磁片102分别与永磁体103的上下两极连接，第一导磁片101、永磁体103和第二导磁片102构成空腔104，铁芯20的一端在空腔104内往复摆动，第一导磁片101和第二导磁片102均设置在铁芯20的摆动路径上，铁芯20上套接有导电线圈30。通过摆动铁芯20，使铁芯20内的磁场方向发生改变，线圈内的磁通量产生变化，产生感应电压。然而，铁芯20在摆动过程中，较多的磁通量需要经过线圈周围的空气传导，损耗较大，最终影响发电量；而且，摆动过程中仅利用一个永磁体的磁场，也可能导致发电量不足。

再比如，图2为专利EP1611662B1提供的一种自发电装置，在该装置中，左右两端均设置磁铁组，利用两个永磁体在一定程度上提高了发电量。其中，在外力作用下，铁芯20能够以其中间位置作为转轴进行转动，使线圈30内的磁通量产生变化，进而产生感应电压。然而，当铁芯20处于图2中的位置时，铁芯20左端与左上方的导磁片接触，铁芯20右端与右下方的导磁片接触，此时按压铁芯20的左端，需要克服两个接触点的磁力才能使其转动；反之亦然。如此一来，按压铁芯20的任意一端均需克服两个接触点的磁力，需要的驱动力较大，可能会带来用户的体验不佳。

鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是：

现有的自发电装置中，铁芯运动时有较多的磁通量需要经过线圈周围的空气传导，损耗较大，最终影响发电量；而且，仅利用一个永磁体的磁场时可能导致发电量不足，而利用两个永磁体时需要的驱动力较大，用户体验不佳。

本发明通过如下技术方案达到上述目的：

本发明提供了一种自发电装置，包括：

软磁组件，所述软磁组件包括基部、从所述基部的第一端延伸出的第一延伸部、从所述基部的第二端延伸出的第二延伸部和设置在所述第一延伸部与第二延伸部之间的转动部，所述转动部上卷绕有线圈；

第一永磁体，所述第一永磁体的第一磁极与所述第一延伸部固定连接；

第二永磁体，所述第二永磁体的第二磁极与所述第二延伸部固定连接，所述第一磁极与所述第二磁极极性相反；

其中，工作时所述转动部在所述第一永磁体和所述第二永磁体之间转动，使通过所述线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电压。

优选的，所述转动部通过转轴与所述基部枢轴连接。

优选的，所述基部包括第一基部和第二基部，所述第一基部与所述第二基部之间设置有间隙，所述转动部设置在所述第一基部与所述第二基部之间。

优选的，所述第一永磁体和/或所述第二永磁体的表面设置有导磁片。

优选的，所述第一永磁体和/或所述第二永磁体的表面设置有软磁保护层。

优选的，所述转动部上设置有动力接收部，用于接收外部驱动力。

优选的，所述第一延伸部与所述基部枢轴连接，所述转动部与所述第一延伸部之间设置有第一驱动组，所述第一驱动组分别与所述转动部和所述第一延伸部枢轴连接，使得所述转动部向靠近所述第二延伸部的方向转动时，所述第一延伸部向远离所述第二延伸部的方向转动。

优选的，所述第一驱动组包括与所述转动部枢轴连接的第一驱动杆、与所述第一驱动杆枢轴连接的第二驱动杆、与所述第二驱动杆枢轴连接的第三驱动杆以及导轨，所述第三驱动杆还与第一延伸部枢轴连接，所述第二驱动杆的一端耦合在所述导轨上，所述导轨固定设置在所述转动部与所述第一延伸部之间。

优选的，所述第二延伸部与所述基部枢轴连接，所述转动部与所述第二延伸部之间设置有第二驱动组，所述第二驱动组分别与所述转动部和所述第二延伸部枢轴连接，使得所述转动部向靠近所述第一延伸部的方向转动时，所述第二延伸部向远离所述第一延伸部的方向转动。

优选的，所述第二驱动组包括与所述转动部枢轴连接的第一驱动杆、与所述第一驱动杆枢轴连接的第二驱动杆、与所述第二驱动杆枢轴连接的第三驱动杆以及导轨，所述第三驱动杆还与第二延伸部枢轴连接，所述第二驱动杆的一端耦合在所述导轨上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种自发电装置中，在转动部上卷绕有感应线圈，转动部设置在软磁体内部，在发电过程中形成的磁通路上，有较多的磁通量通过软磁体内部进行传导，减少了磁通量的传导损失；而且设置有两个永磁体，转动部可在两个永磁体之间来回转动，利用两个永磁体各自独立的磁通量产生感应电压，进一步保证发电量，同时所需要的驱动力也较小。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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为现有技术中的一种磁感应发电装置的结构剖视图；

图2为现有技术中的另一种自发电装置的立体视图；

图3为本发明实施例提供的一种自发电装置的结构主视图(转动部处于第一位置)；

图4为本发明实施例提供的一种自发电装置的结构主视图(转动部处于第二位置)；

图5为本发明实施例提供的第二驱动组的结构主视图；

图6为本发明实施例提供的一种带有第二驱动组的自发电装置的结构主视图(转动部处于第二位置)；

图7为本发明实施例提供的一种带有第二驱动组的自发电装置的结构主视图(转动部处于第一位置)；

图8为本发明实施例提供的另一种自发电装置的结构主视图(转动部处于第一位置)；

图9为本发明实施例提供的另一种自发电装置的结构主视图(转动部处于第二位置)。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。

实施例1：

本发明实施例提供了一种自发电装置，如图3，所述自发电装置包括：

软磁组件，软磁组件又包括基部11、从基部11的第一端延伸出的第一延伸部12、从基部11的第二端延伸出的第二延伸部13和设置在第一延伸部12与第二延伸部13之间的转动部14，转动部14上卷绕有线圈；

第一永磁体2，第一永磁体2的第一磁极与第一延伸部12固定连接；

第二永磁体3，第二永磁体3的第二磁极与第二延伸部13固定连接，且第一磁极与第二磁极极性相反；

其中，工作时转动部14可在第一永磁体2和第二永磁体3之间转动，使通过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电压。

本发明提供的一种自发电装置中，在转动部上卷绕有线圈，转动部设置在软磁体内部，则在发电过程中形成的磁通路上，有较多的磁通量通过软磁体内部进行传导，减少了磁通量的传导损失；而且设置有两个永磁体，转动部可在两个永磁体之间来回转动，并分别与两个永磁体交替接触，利用两个永磁体各自独立的磁通量产生感应电压，进一步保证了发电量，同时所需要的驱动力也较小。

具体结构如图3所示，软磁组件包括软磁体和转动部14，软磁体具有导磁功能，其包括竖直设置的基部11、从基部11上端向右水平延伸出的第一延伸部12以及从基部11下端向右水平延伸出的第二延伸部13，使整个软磁体形成一开口向右的“U”形，转动部14具体可为铁芯，设置在第一延伸部12与第二延伸部13之间，并可在两个延伸部之间转动。第一永磁体2具有上下两个磁极，即第一磁极和第二磁极，第二永磁体3具有上下两个磁极，即第一磁极和第二磁极，且第一磁极与第二磁极极性相反；第一永磁体2通过其第一磁极固定连接在第一延伸部12右端的底部，第二永磁体3通过其第二磁极固定连接在第二延伸部13右端的顶部。如图3，在本实施例中，设置第一磁极为N极，第二磁极为S极，可以理解的是，在本实施例的基础上，也可设置第一磁极为S极，第二磁极为N极，其连接方式及工作原理类似，此处不再赘述。

为实现转动部14在上下两个永磁体之间来回转动，参见图3，软磁组件还包括转轴15，且转轴15也具有导磁功能，转轴15可设置在基部11的中间位置处，转动部14的左端通过转轴15与基部11实现枢轴连接，则在外力作用下，转动部14可围绕转轴15在两个永磁体之间转动，转动部14的右端便可交替接触第一永磁体2和第二永磁体3。为便于接收外部驱动力，在转动部14的右端设置有动力接收部，动力接收部可优选的采用弹片，以便积蓄能量；按压弹片时可使其发生形变，待弹片形变到一定程度后便可带动转动部14转动，进而实现发电。同时，在转动件14右端底部还可设置复位弹簧16，以便撤去施加在动力接收部上的外部作用力时，可利用复位弹簧16的回弹性使转动部14右端向上运动以实现复位。

在本发明实施例中，将图3中转动部14所在的位置记为第一位置，图4中转动部14所在的位置记为第二位置，则本实施例中所述自发电装置的工作原理具体如下：

假设初始状态时转动部14处于图3所示的第一位置，此时复位弹簧16处于自由状态，转动部14的右端与第一永磁体2的第二磁极(此处为S极)接触，第一永磁体2通过第一延伸部12、基部11、转轴15以及转动部14形成一磁回路，磁力线的方向如图3中箭头所示。当按压弹片使其发生形变到一定程度时，弹片带动转动部14右端向下运动，则转动部14绕转轴15发生顺时针转动，转动部14右端底部压缩复位弹簧16，直至到达图4所示的第二位置；此时转动件14的右端与第二永磁体3的第一磁极(此处为N极)接触，则第二永磁体3通过转动部14、转轴15、基部11以及第二延伸部13形成一磁回路，磁力线的方向如图4中箭头所示，则转动部14内的磁场方向发生180°改变，线圈内的磁通量产生变化，进而产生感应电压，完成一次发电。当撤去施加在弹片上的按压作用力后，复位弹簧16的回弹力带动转动部14右端向上运动，则转动部14绕转轴15发生逆时针转动，直至回复到图3所示的第一位置，此时转动部14内的磁场方向再次发生180°改变，又可完成一次发电。其中，在通过按压弹片或通过复位弹簧使转动部14运动时，均只需要克服一个接触点的磁力即可使转动部14转动，需要的驱动力较小，用户体验较好。

结合本发明实施例还存在一种优选实施方案，在第一永磁体2和/或第二永磁体3的表面设置有导磁片。在转动部14转动过程中，转动部14会与上下侧的第一永磁体2及第二永磁体3交替接触，为了两个永磁体在与转动部14的不断接触中发生损伤或被撞坏，同时又能保持磁力导通，可在第一永磁体2的下表面设置第一导磁片，用于与转动部14接触，第一导磁片呈第二磁极的磁性(此处为S极)；在第二永磁体3的上表面设置第二导磁片，用于与转动部14接触，第二导磁片呈第一磁极的磁性(此处为N极)。当转动部14处于第一位置时，转动部14右端通过第一导磁片与第一永磁体2磁力导通，当转动部14处于第二位置时，转动部14右端通过第二导磁片与第二永磁体3磁力导通。

结合本发明实施例还存在一种优选实施方案，在第一永磁体2和/或第二永磁体3的表面设置有软磁保护层。第一方面，与上述实施方式中类似，同样是出于转动部14转动过程中对上下侧两个永磁体的保护，避免永磁体损伤或被撞坏；另一方面，转动部14在与永磁体或导磁片接触碰撞的过程中，也会不可避免地产生一定的噪声，通过软磁保护层的设置还可以起到一定的消音作用。具体为，在第一永磁体2的下表面设置第一软磁保护层，在第二永磁体3的上表面设置第二软磁保护层，软磁保护层可采用吸音材料，且具有导磁功能，则转动部14处于第一位置时，转动部14右端通过第一软磁保护层与第一永磁体2磁力导通；当转动部14处于第二位置时，转动部14右端通过软磁保护层与第二永磁体3磁力导通。

结合本发明实施例还存在一种优选实施方案，第一延伸部12与基部11枢轴连接，转动部14与第一延伸部12之间设置有第一驱动组，第一驱动组分别与转动部14和第一延伸部12枢轴连接，使得转动部14向靠近第二延伸部13的方向转动时，第一延伸部12可向远离第二延伸部13的方向转动，即转动件14逐渐接触第一永磁体2的同时，第二永磁体3逐渐远离第一永磁体2，从而减弱第二永磁体3对第一永磁体2的磁场影响。其中，第一驱动组包括与转动部枢轴连接的第一驱动杆、与第一驱动杆枢轴连接的第二驱动杆、与第二驱动杆枢轴连接的第三驱动杆以及导轨，第三驱动杆还与第一延伸部枢轴连接，第二驱动杆的一端耦合在导轨上，导轨固定设置在转动部与第一延伸部之间。和/或，第二延伸部13与基部11枢轴连接，转动部14与第二延伸部13之间设置有第二驱动组，第二驱动组分别与转动部14和第二延伸部13枢轴连接，使得转动部14向靠近第一延伸部12的方向转动时，第二延伸部13可向远离第一延伸部12的方向转动，即转动件14逐渐接触第二永磁体3的同时，第一永磁体2逐渐远离第二永磁体3，从而减弱第一永磁体2对第二永磁体3的磁场影响。

在本发明实施例中，以转动部14与第二延伸部13之间设置第二驱动组4为例进行说明，具体结构可参考图5-图7，第二驱动组4包括与转动部14枢轴连接的第一驱动杆41、与第一驱动杆枢轴连接的第二驱动杆42、与第二驱动杆42枢轴连接的第三驱动杆43以及导轨44，第三驱动杆43还与第二延伸部13枢轴连接；其中，导轨44固定设置在转动部14与第二延伸部13之间，导轨44呈一弧形，弧形的直径为第二驱动杆42的长度，第二驱动杆42的中间位置设置有固定轴46，固定轴46处于弧形导轨44的圆心位置处。第二驱动杆42的右端通过连接件45与第三驱动杆43的上端枢轴连接，且连接件45耦合在弧形的导轨44上，使得连接件45在外力作用下可沿导轨44进行运动。在转动部14受力逐渐靠近第一永磁体2时，第二驱动组可推动第二延伸部13向下，进而使第二永磁体3远离第一永磁体2，具体实现过程如下：

假设初始状态时转动部14和第二驱动组4如图6所示，此时转动部14右端与下侧的第二永磁体3接触，第二驱动组处于平衡状态，当转动部14在外力作用下向上运动时，带动第一驱动杆41向上运动，第一驱动杆41进而带动第二驱动杆42运动，具体为第二驱动杆42以固定轴46为轴进行顺时针转动，进而带动连接件45沿导轨44向下滑动，连接件45推动第三驱动杆43向下运动，最终第三驱动杆43推动第二延伸部13顺时针转动，使得转动部14接触第一永磁体2时，第二永磁体3远离第一永磁体2到达如图7所示位置。当转动部14在外力作用下再次向下运动时，带动第一驱动杆41向下运动，第一驱动杆41进而带动第二驱动杆42运动，具体为第二驱动杆42以固定轴46为轴进行逆时针转动，进而带动连接件45沿导轨44向上滑动，连接件45带动第三驱动杆43向上运动，最终带动第二延伸部13逆时针转动，使得第二永磁体3再次到达如图6所示位置，此时转动部14与第二永磁体3接触。对于第一驱动组的具体结构设置及作用，与第二驱动组4类似，此处不再赘述。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本发明实施例还提供了另一种自发电装置，与实施例1的主要区别在于：在软磁体中，基部从中间部位断开分为上下两个部分，转动部与上下两个部分间隙配合，使得转动部与其中一个永磁体形成磁回路时，转动部与另一个永磁体之间是磁力断开的，进而减弱两个永磁体之间相互的磁场影响，进一步保证发电量；反之亦然。

具体结构如图8和图9所示，在软磁体中，竖直设置的基部11又包括第一基部111和第二基部112，第一基部111和第二基部112的长度优选的设置为相等，第一基部111与第二基部112之间设置有间隙，转动部14设置在第一基部111与第二基部112之间的间隙中。在基部11的左侧设置有支撑杆17，支撑杆17的上下两端分别与第一延伸部12和第二延伸部13固定连接，且支撑杆17采用不能导磁的材料制成。转轴15设置在支撑杆17的中间位置处，转动部14的左端通过转轴15与支撑杆17实现枢轴连接，则在外力作用下，转动部14可绕转轴15上下运动。在发明本实施例中，关于第一永磁体2、第二永磁体3、软磁组件、第一驱动组、第二驱动组的具体介绍以及优选实施方案均可参考实施例1，此处不再赘述。

在该实施方式下，将图8中转动部14所在的位置记为第一位置，图9中转动部14所在的位置记为第二位置，则当转动部14处于第一位置时，转动部14的左端与第一基部111的下端接触，实现磁力导通，而此时转动部14的左端与第二基部112不接触，处于磁力断开的状态，则第一永磁体2通过第一延伸部12、第一基部111以及转动部14形成一磁回路，磁力线的方向如图8中箭头所示；当施加外力使转动部14转动时，转动部14的左端逐渐远离第一基部111并靠近第二基部112，最终转动部14的左端与第一基部111断开，并与第二基部112的上端接触，实现磁力导通，到达如图9所示的第二位置，则第二永磁体3通过转动部14、第二基部112以及第二延伸部13形成一磁回路，磁力线的方向如图9中箭头所示，转动部14内的磁场方向发生180°改变，线圈内的磁通量产生变化，进而产生感应电压，完成一次发电。当转动部14再次运动到图8所示的第一位置时，转动部14的左端又可与第二基部112断开，并与第一基部111导通，磁场方向再次发生180°改变，又可完成一次发电。

本发明提供的另一种自发电装置中，转动部同样设置在软磁体内部，在发电过程中形成的磁通路上，有较多的磁通量通过软磁体内部进行传导，减少了磁通量的传导损失；而且设置有两个永磁体，转动部可在两个永磁体之间来回转动，并分别与两个永磁体交替接触，利用两个永磁体各自独立的磁通量产生感应电压，进一步保证了发电量，同时所需要的驱动力也较小。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自发电装置，其特征在于：包括

软磁组件，所述软磁组件包括基部、从所述基部的第一端延伸出的第一延伸部、从所述基部的第二端延伸出的第二延伸部和设置在所述第一延伸部与第二延伸部之间的转动部，所述转动部上卷绕有线圈；

第一永磁体，所述第一永磁体的第一磁极与所述第一延伸部固定连接；

第二永磁体，所述第二永磁体的第二磁极与所述第二延伸部固定连接，所述第一磁极与所述第二磁极极性相反；

其中，工作时所述转动部在所述第一永磁体和所述第二永磁体之间转动，使通过所述线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电压。

2.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述转动部通过转轴与所述基部枢轴连接。

3.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述基部包括第一基部和第二基部，所述第一基部与所述第二基部之间设置有间隙，所述转动部设置在所述第一基部与所述第二基部之间。

4.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述第一永磁体和/或所述第二永磁体的表面设置有导磁片。

5.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述第一永磁体和/或所述第二永磁体的表面设置有软磁保护层。

6.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述转动部上设置有动力接收部，用于接收外部驱动力。

7.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述第一延伸部与所述基部枢轴连接，所述转动部与所述第一延伸部之间设置有第一驱动组，所述第一驱动组分别与所述转动部和所述第一延伸部枢轴连接，使得所述转动部向靠近所述第二延伸部的方向转动时，所述第一延伸部向远离所述第二延伸部的方向转动。

8.根据权利要求7所述的自发电装置，其特征在于：所述第一驱动组包括与所述转动部枢轴连接的第一驱动杆、与所述第一驱动杆枢轴连接的第二驱动杆、与所述第二驱动杆枢轴连接的第三驱动杆以及导轨，所述第三驱动杆还与第一延伸部枢轴连接，所述第二驱动杆的一端耦合在所述导轨上，所述导轨固定设置在所述转动部与所述第一延伸部之间。

9.根据权利要求1所述的自发电装置，其特征在于：所述第二延伸部与所述基部枢轴连接，所述转动部与所述第二延伸部之间设置有第二驱动组，所述第二驱动组分别与所述转动部和所述第二延伸部枢轴连接，使得所述转动部向靠近所述第一延伸部的方向转动时，所述第二延伸部向远离所述第一延伸部的方向转动。

10.根据权利要求9所述的自发电装置，其特征在于：所述第二驱动组包括与所述转动部枢轴连接的第一驱动杆、与所述第一驱动杆枢轴连接的第二驱动杆、与所述第二驱动杆枢轴连接的第三驱动杆以及导轨，所述第三驱动杆还与第二延伸部枢轴连接，所述第二驱动杆的一端耦合在所述导轨上，所述导轨固定设置在所述转动部与所述第二延伸部之间。