CN202334009U - 替代干电池的无线循环贮能器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种可以替代干电池的无线循环贮能器，它主要由一个接收线圈，一个电能接收芯片和一个法拉电容共三个元件组成，集中分布于一组形状与干电池相似的塑料外壳中，塑料外壳是由一个带有负极的长壳和另一个带有正极的短壳联体形成的，接收线圈在长壳内，电能接收芯片和法拉电容在短壳内，外壳上有输出电能的正极和负极，正极与法拉电容的正极相连，负极与法拉电容的负极相连；电能接收芯片有三个接线端，分别是输入端、地端和输出端，接收线圈的两端分别接在电能接收芯片的输入端和地端，法拉电容的正负极分别与电能接收芯片的输出端和地端相连。
Description
技术领域
本发明涉及一种贮能器，一种替代干电池的无线循环贮能器。
背景技术
常见的干电池有1号、2号、5号和7号等，它们已广泛地应用于日常生活和各种移动电器中，如遥控器、玩具、电筒照明等等。
目前，我国每年大约有250-300亿粒干电池，平均以1元/每粒计，消耗资金约300亿人民币；另外，干电池使用日久就会漏液，腐蚀甚至损坏遥控器和用电器；更重要的问题是：电池的生产、使用和报废过程中，均会造成严重的环境污染，甚至影响到人的健康，据统计，我国每年回收的旧干电池的生产数量不足2％，其它全部散落野外，给环境带来严重污染，北京年消费电池6000吨，但只能回收150吨；据测算：一节1#干电池可以使1-2平方米的土地严重污染，如土壤酸化、硬化和重金属超标。
一种无污染的干电池不仅可以延长电器的寿命，更有利于改善环境，延长人类的寿命。
发明内容
本发明是一种贮能器，一种可以替代干电池的无线循环贮能器，它主要由一个接收线圈，一个电能接收芯片和一个法拉电容共三个元件组成，集中分布于一组形状与干电池相似的塑料外壳中，塑料外壳是由一个带有负极的长壳和另一个带有正极的短壳联体形成的，接收线圈在长壳内，电能接收芯片和法拉电容在短壳内，外壳上有输出电能的正极和负极，正极与法拉电容的正极相连，负极与法拉电容的负极相连；电能接收芯片有三个接线端，分别是输入端、地端和输出端，接收线圈的两端分别接在电能接收芯片的输入端和地端，法拉电容的正负极分别与电能接收芯片的输出端和地端相连。
具体地说，塑料外壳是由一个长壳和一个短壳联体形成的，长壳的一端有一个负极，另一端有一个假正极，为非金属材料，只有正电极的形状，不导电，仅用于定位；短壳上只有一个正极，没有负极，两个壳体之间有一过孔用于通过电线，负极是一块圆片，正极是一个弹簧电极或金属弹片电极；两个壳体反向联合，有电极的一端对齐；两个壳体的直径相同，长度不一，以5号电池大小为例，它们的直径约为14.5mm，长壳长度约48-50.5mm，短壳长度约为40-44mm，以7号电池大小为例，它们的直径约为10.5mm，长壳长度约40-44.5mm，短壳长度约为35-38mm；两个壳体长度不一是为了适应于遥控器或用电器的原有结构，这里因为是联体结构，使用时必须同时放入电池槽中，如果两个壳体一样长，受原有的连接电极的影响，则很难放入。
接收线圈：接收线圈是一个吸收磁能转化为电能的元件，它是用一条漆包线在一个长条形的铁氧体磁条上绕制而成的，它的两端输出交流电；磁芯的长度和大小由塑料外壳的长度大小决定，以5号电池大小为例，磁条长度约38-44mm，宽度约8-10mm，厚度约2-8mm；若是7号电池大小，磁条长度约30-36mm，宽度约5-7mm，厚度约2-7mm；接收线圈的绕向：沿着磁条的最大边绕制，即接收线圈绕成长方形；接收线圈的装配方位：当联体电池水平放置时，接收线圈的平面与水平面平行。
上述方法也适用于1号和2号电池大小的情形，这时，由于接收线圈的面积较大，因此也可以不用磁芯，当然用磁芯的效果会更好些，但会增加成本。
电能接收芯片：电能接收芯片有三个接线端，分别是输入端、地端和输出端，内部具有整流滤波电路、稳压电路和保护电路，交流电输入，直流电输出，如VOXR002等；电能接收芯片可以是集成电路，也可以是具有上述相同功能的模块。
替代干电池的无线循环贮能器的充电需要一个专用充电器，充电器与电池完全分离，没有任何物理上连接，两部分之间通过电磁感应来传递电能。
为了实现无线循环贮能器与充电器之间的对接，需要一个附加小磁铁来开启充电器，以实现节能的目的，因此必须在接收线圈的一端增加一块永久小磁铁，它位于长电池的突出端，用于充电时触发电能发射电路的磁控开关，磁铁的形状为圆柱形，直径约3-8mm，高度约38mm；磁铁的装配：当联体电池水平放置时，磁铁的圆面与水平面平行。
替代干电池的无线循环贮能器的充电过程是这样的：当带有小磁铁的无线循环贮能器靠近充电器时，在磁铁的磁场作用下，开启充电，充电器对外发射磁能；接收线圈在电能发射器的磁场中，感应交变磁场，产生交流电，送到电能接收芯片中整流、滤波、稳压后，给法拉电容充电。
由于法拉电容具有体积小、容量大、充电速度快、寿命长，可反复充电1万次以上甚至50万次，不漏电解液，无污染等特性，特别适用于小功耗的遥控器和小功耗的电器使用，一个1F的电容，充电一次可使遥控器使用数天甚至数月。
配套充电器：这是一个将电能转化为磁能的装置，它主要由发射回路、发射线圈和磁控开关电路组成，当替代干电池的无线循环贮能器中的磁铁靠近干簧管时，干簧管接通，发射电路接通开始工作，电能由发射线圈转化为磁能对外发射，接收线圈接收磁能并转化为电能，由接收芯片整流、滤波和稳压后，给法拉电容充电；当替代干电池的无线循环贮能器移走时，磁铁同时被移走，干簧管断开，发射电路断开不工作。实际应用中，发射线圈在工作时水平放置，与接收线圈上下重合，两个线圈的平面相互平行。
本发明的实际效果：本发明的替代干电池的无线循环贮能器充电一次可使遥控器使用数天甚至数月，用它取代传统的5号电池或7号电池，具有不漏液，可以万次以上反复充电等特点，不但可以减少了遥控器的故障率，降低了使用成本，而且环保，避免了干电池在生产、使用和报废过程中对环境的污染。
附图说明
图1是替代干电池的无线循环贮能器的内部结构示意图。
图2是替代干电池的无线循环贮能器的工作原理图。
图3是替代干电池的无线循环贮能器的外形示意图。
图4是替代干电池的无线循环贮能器的工作原理示意图。
图1中，B1表示长塑料外壳，B2表示短塑料外壳，P+表示电池正极，P-表示电池负极，FC表示法拉电容，IC2表示电能接收芯片，L2表示接收接收线圈，M2表示磁条，SN表示永久磁铁，P3表示一个假电极。
图2中，P+表示电池正极，P-表示电池负极，FC表示法拉电容，IC2表示电能接收芯片，L2表示接收接收线圈
图3中，B1表示长塑料外壳，B2表示短塑料外壳，P+表示电池正极，P-表示电池负极，P3表示一个假正极。
图4中，P+表示电池正极，P-表示电池负极，FC表示法拉电容，IC2表示电能接收芯片，L2表示接收线圈；TX表示发射电路，L1表示发射线圈，RD表示干簧管。
具体实施方式
以下结合实例对替代干电池的无线循环贮能器作进一步说明。
例一、替代干电池的无线循环贮能器的外部结构
如图3，均为塑料材料的长塑料外壳B1与短塑料外壳B2联为一体，带有电极的一端对齐，长塑料外壳B1与短塑料外壳B2相比要长几个毫米至一个厘米，这样便于将它们同时放入原来的电池槽中，短塑料外壳B2的一端有一个电池正极P+，长塑料外壳B1的一端有一个电池负极P-，另一端的P3是个假正极，为非金属材料，只有正电极的形状，不导电，仅用于定位。
例二、替代干电池的无线循环贮能器的的工作原理
如图2，替代干电池的无线循环贮能器它主要由一个接收线圈L2，一个电能接收芯片IC2和一个法拉电容FC共三个元件组成，输出电能的正极P+与法拉电容的正极相连，输出电能的负极P-与法拉电容的负极相连，电能接收芯片IC2有三个接线端，分别是输入端、地端和输出端，接收线圈L2的两端分别接在电能接收芯片IC2的输入端和地端，法拉电容FC的正负极分别与电能接收芯片IC2的输出端和地端相连。
例三、替代干电池的无线循环贮能器的内部结构
如图1，在长塑料外壳B1内，放置了一个永久磁铁SN，磁条M2和绕在磁条M2上的接收线圈L2，在短塑料外壳B2内，放置了一个法拉电容FC和一个电能接收芯片IC2，短塑料外壳B2上的正极P+与法拉电容FC的正极相连，长塑料外壳B1上负极P-与法拉电容FC的负极相连；电能接收芯片IC2有三个接线端，分别是输入端、地端和输出端，接收线圈L2的两端分别接在电能接收芯片IC2的输入端和地端，法拉电容FC的正负极分别与电能接收芯片IC2的输出端和地端相连。
这里，永久磁铁SN用于触发与之配套的充电器发射电路的干簧管RD，安装位置与电能发射器中干簧管RD的位置相对应，磁条M2用于增强接收线圈L2的磁通量，改善接收效果。当联体电池水平放置时，接收线圈L2的平面与水平面平行，磁铁SN的圆面与水平面平行。
例四、替代干电池的无线循环贮能器的工作原理
如图4，可分为两部分：箭头左侧的电能发射电路，箭头右侧的电能接收电路，电能发射电路在充电器内，电能接收电路在替代干电池的无线循环贮能器内，两部分完全分离，没有任何物理上连接，两部分之间通过电磁感应来传递电能。
电能发射电路：这是一个将电能转化为磁能的装置，它主要由一个发射线圈L1，一个干簧管RD和发射电路组成，当替代干电池的无线循环贮能器中的磁铁SN靠近干簧管RD时，干簧管RD接通，发射电路开始工作，电能以磁能的形式，从发射线圈L1传到接收线圈L2，经电能接收芯片IC2整流、滤波和稳压后，给法拉电容FC充电；当替代干电池的无线循环贮能器移走时，磁铁SN同时被移走，干簧管RD断开，整个发射电路断电不工作。实际应用中，发射线圈L1在工作时水平放置，与接收线圈L2上下重合，两个线圈的平面相互平行。
特别声明，这里所列举的几个例子是本发明的几个典型示范，本发明包含它们在内，但不局限于此，比如弹性电极既可以用弹簧，也可以用弹片；再比如电能发射器可以用分立元件，也可以用一个单片机将上述功能整合到一起，只要根据本发明的原理制作的遥控器干电池，均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种可以替代干电池的无线循环贮能器，它主要由一个接收线圈，一个电能接收芯片和一个法拉电容共三个元件组成，集中分布于一组形状与干电池相似的塑料外壳中，塑料外壳是由一个带有负极的长壳和另一个带有正极的短壳联体形成的，接收线圈在长壳内，电能接收芯片和法拉电容在短壳内，外壳上有输出电能的正极和负极，正极与法拉电容的正极相连，负极与法拉电容的负极相连；电能接收芯片有三个接线端，分别是输入端、地端和输出端，接收线圈的两端分别接在电能接收芯片的输入端和地端，法拉电容的正负极分别与电能接收芯片的输出端和地端相连。
2.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：两个塑料壳体反向联合，有电极的一端对齐，两个塑料壳体的直径相同，长度不一。
3.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：接收线圈是用一条漆包线在一个长条形的铁氧体磁条上绕制而成的，如果接收线圈的面积较大，因此也可以不用磁芯，接收线圈的两端输出交流电；接收线圈的绕向：沿着磁条的最大边绕制，即接收线圈绕成长方形；接收线圈的装配方位：当联体电池水平放置时，接收线圈的平面与水平面平行。
4.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：附加一个独立的永久小磁铁，位于长电池的突出端，当联体电池水平放置时，磁铁的圆面与水平面平行。
5.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：长塑料壳体的一端有一个负极，另一端有一个假正极，为非金属材料，只有正电极的形状，不导电，仅用于定位；短壳上只有一个正极，没有负极。
6.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：电能接收芯片集整流滤波电路、稳压电路和保护电路于一体，电能接收芯片可以是集成电路，也可以是具有相同功能的模块。
7.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：充电需要一个专用充电器，充电器与电池完全分离，没有任何物理上连接，两部分之间通过电磁感应来传递电能。
8.根据权利要求1所述的替代干电池的无线循环贮能器，其特征是：负极是一块圆片，正极是一个弹簧电极或金属弹片电极。
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