CN102938600A

CN102938600A - 交错咬合式磁发电装置

Info

Publication number: CN102938600A
Application number: CN2011102810349A
Authority: CN
Inventors: 程小科; 吴晶; 许一飞
Original assignee: Wuhan Linptech Co Ltd
Current assignee: Wuhan Linptech Co Ltd
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-02-20

Abstract

本发明公开了一种发电装置，包括永磁体、软磁材料、铁芯和线圈；其中永磁体两端连接软磁材料，两个磁极朝同一个方向，构成“C”型磁铁。铁芯为“E”型磁路。线圈绕在“E”型铁芯的中间端上。将“C”型磁铁和“E”型磁路交错咬合，通过“C”型磁铁的运动来控制“E”型磁路的通断。利用电磁感应构成交错咬合式磁发电结构。本发明克服了以发电机为代表的众多磁发电装置结构复杂、体积较大的缺点，能够将短行程平动的机械能转换为电能，无污染，特别适合微能量收集领域的应用场合，如开关、按键、振动环境等，也是微功率无线传感网络理想的能源解决方案之一。其适应范围广，成本低，体积小，无污染，结构简单。

Description

交错咬合式磁发电装置

技术领域

本发明涉及一种磁发电装置，特别涉及一种交错咬合式磁发电装置。

背景技术

目前已有的磁发电装置有多种，其中最为常用的就是发电机。但以发电机为代表的磁发电装置体积较大，不适用于对体积限制严格的环境条件，且以发电机为代表的磁发电装置将机械能转换为电能时，要求机械能必须是转动的形式。这就使得在一些条件下，以发电机为代表的磁发电装置并不适用。在国家大力倡导节能环保之下，能量收集领域出现了很多特殊的微型发电装置的需求，这往往是传统的以发电机为代表的磁发电装置难以满足的。新兴的物联网行业中，如果采用传统的电池电源则会引起维护成本高、污染严重等问题，微功率无线传感网络的电源问题也成为了阻碍物联网普及的瓶颈问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微型交错咬合式磁发电装置，能够将短行程平动的机械能转换为电能，特别适用于短行程平动环境，其适应范围广，成本低。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：包括永磁体、软磁材料、铁芯和线圈；其中永磁体两端连接软磁材料，两个磁极朝同一个方向，构成“C”型磁铁。铁芯一端绕回至原有未引出端不连接，并形成两个分支与未引出端朝同一方向，构成“E”型磁路。线圈绕在“E”型铁芯的的中间引出端上。将前面得到的“C”型磁铁和“E”型磁路交错咬合，通过“C”型磁铁的运动来控制“E”型磁路的通断。利用电磁感应构成交错咬合式磁发电结构。

进一步地，所述交错咬合式磁发电装置其中“C”型磁铁或“E”型磁路可接一弹性装置。

进一步地，所述弹性装置可以为弹簧或者弹片。

进一步地，所述“C”型磁铁的构成连接方式为永磁体端面接触软磁材料端的侧面。

本发明的交错咬合式磁发电装置，由于克服了以发电机为代表的众多磁发电装置结构复杂、体积较大的缺点，能够将短行程平动的机械能转换为电能，无污染，特别适合微能量收集领域的应用场合，如开关、按键、振动环境等，也是微功率无线传感网络理想的能源解决方案之一。其适应范围广，成本低，体积小，无污染，结构简单。

附图说明

图1为本发明交错咬合式磁发电装置第一实施例示意图；

图2为第二实施例发电状态示意图；

图3为本发明交错咬合式磁发电装置立体图；

具体实施方式

本实施例中，参照图1，本发明交错咬合式磁发电装置，包括永磁体4、软磁材料3、铁芯2、弹簧5和线圈1；永磁体4两端接有软磁材料3，注意永磁体4和软磁材料3的接触方式为永磁体4端面接触软磁材料3端的侧面，这比软磁材料3端面接触永磁体4端的侧面的磁化效果更好。永磁体4将两端的软磁材料3磁化，相当于将永磁体4的两极引导向同一个面，构成一个“C”形磁铁。铁芯2一端朝向“C”形磁铁，另一端用导磁材料引出，并分开成两端，绕回朝向“C”形磁铁，构成“E”形磁路。使“C”型磁铁和“E”型磁路交错放置，通过“C”型磁铁的运动来控制“E”型磁路的通断。当间隙较小，磁力足够时，可以认为“C”型磁铁和“E”型磁路的相对位置只有两端吸附两种状态。在当前的状态下，“C”形磁铁吸附在上端，上半部分磁路导通，下端由于空气间隙磁阻较大，可视为磁路阻断，绝大部分磁力线从上半部分磁路中通过，线圈1中的磁场方向如图中箭头所示。

图2为“C”型磁铁被弹簧向下牵引与“E”型磁路导通是的状态，从图中看到，由于力的作用，此时“C”形磁铁向下运动并吸附在下端，上半部分“C”型磁铁和铁芯2间出现空隙，磁阻较大，可视为阻断，下半部分磁化的软磁材料3吸附铁芯2，磁路导通。绝大部分磁力线从下半部分磁路中通过，线圈1中的磁场方向如图中箭头所示。可见此时线圈中磁场强度与图1相同，磁场方向相反，考虑线圈1的圈数和截面积，可知引起了一个较大的磁通量的变化，由此在线圈1中产生电能，可向外输出至储能设备，或经过整流稳压后提供给相关微功率设备。若具备弹性装置5，此时发生作用。弹性设备5的弹性力作用在“C”型磁铁上，使“C”型磁铁与被吸附的铁芯2端分离，在弹性力的作用下回到图1中的状态。类似于由图1到图2的过程，这个恢复过程又会引起线圈1中一个较大的磁通的变化，可再次向外提供电能。和没有弹性装置5相比，相当于发电效率提高了1倍。同时，原本的两端吸附的两个稳定态变为只有一个稳定态。当没有弹性装置5时，发电装置为拨码模式；当具备弹性装置5时，发电装置为琴键模式，可根据具体的需求选用。弹性装置5可以作用在永磁体4与软磁材料5组成的“C”型磁铁上，也可以作用在铁芯上2，使两者构成包含吸附状态的相对运动即可。

图3是本发明对应的一种立体图。可以看到铁芯2的远端引出，从后侧绕过线圈1接近铁芯2近端，并在铁芯2近端附近分岔为两端，分置在铁芯2近端的上、下两侧，构成结构上的“E”型磁路。线圈1绕在中间的分支上。永磁体的磁化方向为上下向，端面接触软磁材料(3)端的侧面，将两端的软磁材料(3)磁化，相当于将永磁体的两极引导向同一个面，构成一个“C”形磁铁。“C”型磁铁和“E”型磁路交错放置，通过“C”型磁铁的上下运动来控制“E”型磁路的通断。图中“C”型磁铁处于吸附下端的状态，绝大部分磁力线从铁芯2分岔的下端通过。如果“C”型铁芯由于力的作用吸附在上端，绝大部分磁力线就会从铁芯2分岔的上端通过，线圈1中的磁通就会反向。图中没有涉及弹性装置5。弹性装置5可以是弹簧，也可以是卡在外壳上的弹片，也可以是其他弹性设备。弹性装置5的弹性力要适中，如果太小，则不能使相吸附的软磁材料3与铁芯2端分离，如果太大，则会要求过大的发电作用力，影响发电体验和发电效果。理想的弹性装置5其弹性力比软磁材料3与铁芯2的吸附力稍大即可。“E”型铁芯2和“C”型磁铁的间隙要适当，间隙过大，则可能会出现两者不吸附的中间态，间隙过小，则影响发电体验，甚至引起两端都相互吸附的变形。6-1、6-2为固定线圈用的挡板。

以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。

Claims

1.一种交错咬合式磁发电装置，其特征在于：包括永磁体、软磁材料、铁芯和线圈，其中永磁体两端连接软磁材料，两个磁极朝同一个方向，构成“C”型磁铁；铁芯一端绕回至原有未引出端不连接，并形成两个分支与未引出端朝同一方向，构成“E”型磁路，线圈绕在“E”型铁芯的中间引出端上，“C”型磁铁和“E”型磁路交错咬合形成发电装置。

2.根据权利要求1所述的交错咬合式磁发电装置，其特征在于：所述的“C”型磁铁或“E”型磁路通过弹性装置相对运动。

3.根据权利要求2所述的交错咬合式磁发电装置，其特征在于：所述弹性装置为弹簧或弹片。

4.根据权利要求1所述的交错咬合式磁发电装置，其特征在于：所述的“C”型磁铁的构成连接方式为永磁体端面接触软磁材料端的侧面。

5.根据权利要求1所述的交错咬合式磁发电装置，其特征在于：所述的“C”型磁铁或“E”型磁路交错咬合。

6.根据权利要求5所述的交错咬合式磁发电装置，其特征在于：所述的“C”型磁铁或“E”型磁路交错咬合间隙适当。