專利名稱：蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁發(fā)電裝置，特別涉及一種蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
目前已有的磁發(fā)電裝置有多種，其中最為常用的就是發(fā)電機(jī)。但以發(fā)電機(jī)為代表的磁發(fā)電裝置體積較大，不適用于對體積限制嚴(yán)格的環(huán)境條件，且以發(fā)電機(jī)為代表的磁發(fā)電裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能時(shí)，要求機(jī)械能必須是轉(zhuǎn)動的形式。這就使得在一些條件下，以發(fā)電機(jī)為代表的磁發(fā)電裝置并不適用。在國家大力倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保之下，能量收集領(lǐng)域出現(xiàn)了很多特殊的微型發(fā)電裝置的需求，這往往是傳統(tǒng)的以發(fā)電機(jī)為代表的磁發(fā)電裝置難以滿足的。新興的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中，如果采用傳統(tǒng)的電池電源則會引起維護(hù)成本高、污染嚴(yán)重等問題，微功率無線傳感網(wǎng)絡(luò)的電源問題也成為了阻礙物聯(lián)網(wǎng)普及的瓶頸問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，能夠?qū)⒍绦谐唐絼拥臋C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，特別適用于短行程平動環(huán)境，其適應(yīng)范圍廣，成本低。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案包括上、下軟磁材料、永磁體、 鐵芯和線圈；其中，所述永磁體兩端分別與軟磁材料相連接，永磁體的兩端面接觸在軟磁材料的中端以構(gòu)成“工”形磁鐵；所述鐵芯貫穿線圈并從線圈的兩端引出嵌入“工”形磁鐵，鐵芯兩端分別與上、下軟磁材料相接觸。
進(jìn)一步地，所述鐵芯中間位置設(shè)置有支撐件以形成一個(gè)蹺蹺板結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，所述“工”形磁鐵設(shè)置有支撐件以形成一個(gè)蹺蹺板結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步地，所述鐵芯其中一端還設(shè)置有彈性裝置。
進(jìn)一步地，所述“工”形磁鐵還設(shè)置有彈性裝置。
進(jìn)一步地，所述彈性裝置為彈簧或彈片。
本發(fā)明的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，由于克服了以發(fā)電機(jī)為代表的眾多磁發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大的缺點(diǎn)，能夠?qū)⒍绦谐唐絼拥臋C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，無污染，特別適合微能量收集領(lǐng)域的應(yīng)用場合，如開關(guān)、按鍵、振動環(huán)境等，也是微功率無線傳感網(wǎng)絡(luò)理想的能源解決方案之一。其適應(yīng)范圍廣，成本低，體積小，無污染，結(jié)構(gòu)簡單。


圖I為本發(fā)明蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置初始狀態(tài)的示意圖2為本發(fā)明蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置發(fā)電狀態(tài)的示意圖3為本發(fā)明蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置的立體圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例中，參照圖1，該蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，包括上、下軟磁材料1-1、1-2、永磁體2、線圈4、鐵芯3、支撐件5和彈性裝置6。所述上、下軟磁材料1-1、1-2呈長條狀,所述永磁體2軸向充磁，兩端接在上、下軟磁材料1-1、1_2的中間位置，永磁體2將兩端的上、下軟磁材料1-1、1_2磁化，相當(dāng)于將永磁體2的磁極引導(dǎo)向兩側(cè)，構(gòu)成一個(gè)“工”形磁鐵。永磁體2的兩磁極位置可以調(diào)換，調(diào)換后，相關(guān)分析取相反的情況。長條狀鐵芯3夾在“工”形磁鐵的上、下軟磁材料1-1、1-2之間，鐵芯3上繞有線圈4，在鐵芯3及線圈4不存在的情況下，磁力線在兩側(cè)磁極的平均分布，當(dāng)鐵芯3如圖存在時(shí)，由于鐵芯3的磁阻比空氣小得多，絕大部分磁力線從“工”形磁鐵的右上端進(jìn)入鐵芯3，并通過“工”形磁鐵的左下端返回永磁體2的S極。線圈4中的磁場方向如圖中箭頭所示。支撐件5為可動部件提供支撐點(diǎn)，在本實(shí)施例中，可動部件可以是鐵芯3與線圈3的組合。當(dāng)然，也可以是永磁體 2和上、下軟磁材料1-1、1_2的組合。彈性裝置6置于可動部件的一端。
如圖2所示，鐵芯3的一端受到力的作用，又由于支撐件5的支撐，原本較高的一端上升，較低的一端下降，最終被“工”形磁鐵再度吸附，但吸附的位置發(fā)生了變化。由于鐵芯3的磁阻比空氣小得多，絕大部分磁力線從“工”形磁鐵的左上端進(jìn)入鐵芯3，并通過“工” 形磁鐵的右下端返回永磁體2的S極。線圈4中的磁場方向如圖中箭頭所示。與圖I中的情況相比較可知，此時(shí)線圈4中的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，考慮線圈4的截面積和圈數(shù)，可知此時(shí)引起了線圈4中較大的磁通量變化，由電磁感應(yīng)定律，線圈4中將產(chǎn)生較大的電量，可向外輸出到儲能單元，或經(jīng)過整流調(diào)壓給合適的單元供電。彈性裝置6為可選項(xiàng)，若不存在此項(xiàng)，發(fā)電過程到此結(jié)束，直到下一次作用使得鐵芯3的狀態(tài)發(fā)生改變，該發(fā)電裝置具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。若存在此項(xiàng)，則彈性裝置6的彈力將被吸附的遠(yuǎn)端拉回，恢復(fù)到圖I的狀態(tài)，可知由圖2回到圖I會再次引起線圈4中的磁場方向反轉(zhuǎn)，引起較大的磁通變化，線圈4可以再次向外輸出電能。相比于不存在彈性裝置6的時(shí)候，其發(fā)電效率提高了一倍，但此時(shí)發(fā)電裝置的狀態(tài)只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)?？筛鶕?jù)具體情況加以選用。在本實(shí)施例中，彈性裝置6裝在可動部件的一端，當(dāng)然，也可以裝在“工”形磁鐵的一端。
圖3所示，永磁體2的尺寸要適中，避免上、下軟磁材料1-1、1_2中的間隙過大或過小。如果間隙過大則會出現(xiàn)鐵芯3不被“工”形磁鐵吸附的中間態(tài)。如果間隙過小，則可能會出現(xiàn)鐵芯3吸附在同一側(cè)的上、下軟磁材料1-1、1_2上的現(xiàn)象。鐵芯3從線圈4兩端引向一側(cè)，引出為薄片狀，這樣是為了方便嵌入“工”形磁鐵，同時(shí)增大上、下軟磁材料1-1、 1-2與鐵芯3的接觸面，使更容易導(dǎo)磁。同時(shí)引出端向圖中左右方向的延伸可作為受力點(diǎn)， 當(dāng)兩端受到足夠的力的作用即發(fā)生前面所述的發(fā)電現(xiàn)象。支撐件5位于線圈4下方，中部有一個(gè)突起，類似于一個(gè)蹺蹺板結(jié)構(gòu)，當(dāng)上翹端受到力的作用而脫離吸附時(shí)，由于支撐件5 的作用，另一端就會上升并被吸附。圖中沒有涉及彈性裝置6，實(shí)際的彈性裝置6可以是彈簧、彈片等彈性物體。彈性裝置6的一端連接可動部件，另一端連接外殼或固定部件。擋板 7用來固定線圈位置。
本發(fā)明的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，由于克服了以發(fā)電機(jī)為代表的眾多磁發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大的缺點(diǎn)，能夠?qū)⒍绦谐唐絼拥臋C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，無污染，特別適合微能量收集領(lǐng)域的應(yīng)用場合，如開關(guān)、按鍵、振動環(huán)境等，也是微功率無線傳感網(wǎng)絡(luò)理想的能源解決方案之一。其適應(yīng)范圍廣，成本低，體積小，無污染，結(jié)構(gòu)簡單。
以上已將本發(fā)明做一詳細(xì)說明，以上所述，僅為本發(fā)明之較佳實(shí)施例而已，當(dāng)不能限定本發(fā)明實(shí)施范圍，即凡依本申請范圍所作均等變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。權(quán)利要求
1.一種蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，其特征在于包括上、下軟磁材料、永磁體、鐵芯和線圈；其中，所述永磁體兩端分別與軟磁材料相連接，永磁體的兩端面接觸在軟磁材料的中端以構(gòu)成“工”形磁鐵；所述鐵芯貫穿線圈并從線圈的兩端引出嵌入“工”形磁鐵，鐵芯兩端分別與上、下軟磁材料相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，其特征在于所述鐵芯中間位置設(shè)置有支撐件以形成一個(gè)蹺蹺板結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，其特征在于所述“工”形磁鐵設(shè)置有支撐件以形成一個(gè)蹺蹺板結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，其特征在于所述鐵芯其中一端還設(shè)置有彈性裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，其特征在于所述“工”形磁鐵還設(shè)置有彈性裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，其特征在于所述彈性裝置為彈簧或彈片。
全文摘要
本發(fā)明的蹺蹺板式單線圈磁發(fā)電裝置，包括上、下軟磁材料、永磁體、鐵芯和線圈；其中，所述永磁體兩端分別與軟磁材料相連接，永磁體的兩端面接觸在軟磁材料的中端以構(gòu)成“工”形磁鐵；所述鐵芯貫穿線圈并從線圈的兩端引出嵌入“工”形磁鐵，鐵芯兩端分別與上、下軟磁材料相接觸。本磁發(fā)電裝置將永磁體與鐵芯相對平動的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，可以給微功率設(shè)備，如遙控進(jìn)行供電。本發(fā)明體積小，無污染，結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)⒍绦谐唐絼拥臋C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能、特別適合于微功率收集、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域。
文檔編號H02K57/00GK102938606SQ20111028104
公開日2013年2月20日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者程小科, 吳晶, 許一飛 申請人:武漢領(lǐng)普科技有限公司