CN101436813B - 永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以广泛使用于水、陆、空的，将人类在生产、生活领域中对于地面的挤压力和反作用力，以及自然界存在的风力、流水力、波浪力加以充分利用，使其转换为电能的永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器，它优于单一的一个永磁体往复运动式压力发电器，以多倍的磁能发电。它至少可以利用一个永磁环，在承受外力作用作往复运动以其磁力线切割导电线圈产生电能的同时，又以磁力砲发射磁力弹丸的方式迫击另一永磁体快速往复运动，在单位时间内增加导电线圈绕组的磁通量，大大提高功率和稳定电流、电压。它利用作功的力，可以是很微弱的，也可以是很强大的。该发电器由密封在防腐蚀的弹力波纹密封罩内的压力传导件、缓冲防噪音垫、定位盖板、导电线圈绕组及其骨架、永磁环、有中心孔的永磁体、软磁材料环箍、软磁材料、复位弹力装置、上缓冲防噪音弹力装置、下缓冲防噪音弹力装置、导向轨和总装底板所组成。它是没有齿轮、连杆等机械传动系统的、没有噪音、无需润滑的、可防水、防气体腐蚀的发电装置。

Description

永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器

技术领域

本发明提供一种可以广泛使用于水、陆、空的，将人类在生产、生活领域中对于地面的挤压力和反作用力，以及自然界存在的风力、流水力、波浪力加以充分利用，使其转换为电能的永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器。它利用作功的力，可以是很微弱的，也可以是很强大的。

背景技术

目前有关报导：人们想在人流量大的地铁利用脚步发电，并做了橡胶垫装置试验，但所收获的能源所转换的电力很微小，还有处于实验阶段或面世应用的压力发电鞋、海浪发电技术和产品，大多数都是靠机械传动的方式来实现力和电能的转换，这就不可避免机械传动摩擦，消耗能量和存在磨损、噪音等问题。同时，也由于机械传动方式所必备的齿轮、连杆、轴、轴承等构件组成的装置，对安装使用环境的空间有很大的约束性和很难满足一些舒适性要求，加之难于密封，无法抗拒水、气，特别是海水的腐蚀。再就是本发明改进了已有的利用永磁体在导电线圈中作往复运动，磁力线切割导电线圈产生电流的永磁体往复运动压力发电器(这里为区别于齿条、齿轮传动转子的压力发电器，权且称永磁体往复运动式压力发电器，下同)技术的不足——即其所产生的电流在很大程度上受压力(挤压力)位移的速度所限制，致使单个的永磁体往复运动压力发电器功率很小。

发明内容

本发明的目的，是为了节能、环保，旨在挖掘人类社会生产、生活领域中尚未加以利用的潜能，以及广大水域的波浪能源和微小的风能、水能，使其高效、方便转换为电力为人们所使用，特设计了永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器。

人们行走运动时，驱动车辆行驶时都将会对地面产生挤压力，车辆自身还存在上下颠簸的力(这是要耗能的)，以及自然界广大水域的波浪力，和现在面世使用的风力发电机、水轮机不能很好加以充分利用的微弱风力、水力都等待人们去充分开发利用，去实现“绿色能源收获”。我们要从一点一滴做起，去节能环保，去实现保护地球的理想。为此，本发明提供一种利用永磁环自身感应产生的顺磁体，将自身悬浮于导电线圈骨架管之上，又由外力(挤压力)作用脱离悬浮，“下沉”经过导电线圈，又由复位弹力、悬浮力作用复位的同时排斥与永磁环同心圆内的永磁体作往复运动，优于单一的一个永磁体往复运动式压力发电器，以多倍的磁能发电的技术。永磁体往复运动式压力发电器不可避免地要受到外力(挤压力)位移的速度所制约。如人们行走、车轮碾压等对于地面的压力位移速度是不恒定的，时快时慢，这就致使永磁体往复运动其磁力线切割导电线圈的速度亦时快时慢。根据电磁感应的法拉第定律，与线圈相交链的磁通与时间的变化比率关系是：比率越大，线圈中产生的感应电动势也就越大，也就是说，永磁体往复运动的速度越快，导电线圈中产生的电流越大。如何解决上述外力(挤压力)的不恒定性制约永磁体往复运动式压力发电器产生的电流不恒定性呢？我们遵循磁的库仑定律，用一跟刻有尺度的外径为13mm、内径为10.5mm的玻璃管(未密封)，装入一个直径10mm，高10mm的铁钕硼永磁体，N极向上，在该玻璃管外套装上一个外径23mm、内径15mm、高6.5mm的铁钕硼永磁环，N极向下，将玻璃管垂直放在桌面，玻璃管内永磁体下端面定位在0mm(只能向上活动)，由上缓慢向下拉动玻璃管外永磁环，当它到达15mm时，与玻璃管内的永磁体相吸引处于一个层面，继续向下拉动永磁环，当它处于-10mm时，玻璃管内永磁体在0mm处被迫击快速发射到150mm左右高度，又重复试验，向下快速拉动永磁环，结果仍然一样。改变玻璃管外永磁环的磁极朝向，将其N极向上，缓慢向下拉动，当它到52mm时，玻璃管内永磁体被吸引到40mm高度，继续向下拉动玻璃管外永磁环，永磁体、永磁环同步下降至0mm，永磁体定位在0mm不能下行，当永磁环下降至负2mm时，玻璃管内的永磁体即刻被迫击快速发射到400mm左右的高度(最高可达450mm)，再重复试验，加快拉动永磁环的速度，结果一样。上述两种磁极交换安装方式以利用磁铁相排斥的实验，说明其排斥力的大小、排斥高度和速度不受快速或慢速移动的外力(挤压力)的制约，只受相对应的磁极影响，也就是说永磁体可以用该实验方法获得一个比较恒定的往复运动速度，可以解决前述外力(挤压力)位移速度的不恒定性问题。因此，根据上述实验，利用永磁环迫击发射永磁体的后一种磁极安装排斥方式，特设计制作了同心的直径一大、一小的套在一起的两个导电线圈绕组(其骨架见图3-7、6)，在外导电线圈和内导电线圈之间，安装一个可往复运动的永磁环(见图4-8)，在内导电线圈内安装一个可往复运动的有中心孔的永磁体(见图4-13)。永磁环受外力(挤压力)作用，在作往复运动其磁力线切割内、外导电线圈产生电流的同时，迫击(排斥)内导电线圈内的有中心孔的永磁体，在一瞬间完成飞速的往复运动，其磁力线以“磁力砲弹飞行”式的速度切割内导电线圈并感应外导电线圈产生较大的电动势。这样，内、外导电线圈互补就产生了一个比较恒定的电动势，并充分利用了永磁体的磁能，加大了功率，有利于整流、滤波稳压和输出供电。

本发明的主要技术内容见图1、图2、图3、图4、图5。图1：压力传导件(2)，(它要和图2中的永磁环牢固结合为一体)，图1中左为正面俯视立体图，右为底面仰视立体图，可见缓冲防噪音垫(3)；图2；永磁环(8)、有中心孔的永磁体(13)；图3：外导电线圈骨架(7)、安装在外导电线圈骨架上端口的环状软磁材料环(9)、内导电线圈骨架(6)；图4：是拆去了弹力波纹密封罩(1)(另见图5-1)、压力传导件(2)、缓冲防噪音垫(3)、定位盖板(4)(另见图5-4)和上缓冲防噪音弹力装置(5)(另见图5-5)后的俯视图，由外向内，是安装在外导电线圈骨架端口的软磁材料环(9)、外导电线圈骨架(7)和安装在外导电线圈绕组和内导电线圈绕组之间的永磁环(8)[它处于外导电线圈骨架(7)之内筒内，可往复活动]、安装在内导电线圈绕组内的有中心孔的永磁体(13)[它处于内导电线圈骨架(6)之内筒内，可往复运动]、导向轨(17)(另见图5-17)；图5：永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器正剖视图，上述内容已提及的，这里不重复，未提及的内容依次为安装在导电线圈最上端绕组内的软磁材料箍(10)、外导电线圈绕组(11)、内导电线圈绕组(12)、总装底板(14)、复位弹力装置(15)、下缓冲防噪音弹力装置(16)。现据图5所示，将其发电原理和如何利用叙述如下：图5中，压力传导件(2)接受外力(挤压力)作用将与其牢固连结在一起的永磁环(8)向下移动，脱离软磁材料环(9)和软磁材料箍(10)的永磁环(8)的自感磁悬浮力向下运动，永磁环(8)的磁力线同时切割内、外各个绕组的导电线圈，产生电流，当其到达接近复位弹力装置(15)时，其磁力迫击(排斥)内导电线圈内的有中心孔的永磁体(13)在一瞬间向上“发射”，有中心孔的永磁体(13)的磁力线飞速切割各个内导电线圈，产生电流，并感应各外导电线圈。当有中心孔的永磁体(13)上行运动到接近上缓冲弹力防噪音装置(5)时，在外力(挤压力)作用消失时，永磁环(8)被复位弹力装置(15)的作用力推动，并同时受到与软磁材料箍、环的自感磁悬浮力作用迅速向上复位，其磁力又迫击(排斥)有中心孔的永磁体(13)在一瞬间向下“发射”，这样就完成了一个磁力线往复切割导电线圈发电的行程。外力作用不断，这个往复发电的行程就不断。这样往复发生的电流是交流电，尚需经过整流、滤波、稳压后输出供利用。上述内容仅就本发明的主要技术作了说明，我们在实际利用本发明技术生产产品时，还可视利用该产品的环境空间，内、外拙展增加永磁环和导电线圈绕组，如在道路上、海水中使用，安装空间大，就可在外导电线圈绕组(11)外再加装上一个永磁环，环外再套装一个线圈骨架并绕上导电线圈，同时，还可将内导电线圈内的有中心孔的永磁体(13)改为永磁环，导向轨(17)改为绕有导电线圈绕组的并兼作导向的立柱，这样实施线圈外套永磁环，环外又套线圈，可更加充分利用永磁环的磁能，产生更大的电流，加大该发电器的功率。

本发明的积极效果：本技术充分挖掘开发利用“绿色”能源，特别是以“点滴式”的方法蓄积利用人们生产生活领域中尚未广泛开发利用的潜能。既方便利用，又节能环保，对创建和谐社会，节约型社会，保护地球具有积极的作用，它可装配制造压力发电手杖、压力发电鞋，方便人们日益频繁的外出活动和军人作战、训练以及抢险救灾使用；它可装配制造压力发电地毯安装在人行通道上使用；它可安装在车辆上与减振器匹配联动回收车辆上下颠簸所消耗的部分能源，它还可以在很多领域安装利用，以增加电力供应，减少使用不可再生能源产生的废弃物质的排放，在提高大气洁净度和卫生质量的行动中起到一定的积极作用，同时减少人们的消费开支。

附图说明

图1压力传导件

图2永磁环和有中心孔的永磁体

图3外导电线圈骨架、软磁材料环、内导电线圈骨架

图4永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器局部断层俯视图

图5永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器正面剖视图

图中序号说明：

(1)弹力波纹密封罩，(2)压力传导件，(3)缓冲防噪音垫，(4)定位盖板，(5)上缓冲防噪音弹力装置，(6)内导电线圈骨架，(7)外导电线圈骨架，(8)永磁环，(9)软磁材料环，(10)软磁材料箍，(11)外导电线圈绕组，(12)内导电线圈绕组，(13)有中心孔的永磁体，(14)总装底板，(15)复位弹力装置，(16)下缓冲防噪音弹力装置，(17)导向轨。

具体实施方式

实施例1：

选用薄的轴向充磁的超强永磁环和有中心孔的永磁体(见图2-8、13)，并选用适中的非金属材料制作成倒扣盆形状的压力传导件(2)(见图1-2)，内衬上缓冲防噪音垫(3)(见图1-3)，将永磁环(8)牢固连接在压力传导件(2)的下部周边，安装到已在总装底板(14)上作同心圆定位固定好的外导电线圈骨架和内导电线圈骨架内，有中心孔的永磁体还要套装在导向轨(17)上(见图5)，这之前要依次将导向轨(17)、复位弹力装置(15)、下缓冲防噪音弹力装置(16)、有中心孔的永磁体(13)(若中心孔为圆形，导向轨为方柱体；若中心孔为方孔，导向轨为圆柱体以减小摩擦力和排气)、上缓冲防噪音弹力装置(5)和定位盖板(4)安装到位(见图5)，然后罩上弹力波纹密封罩(1)，并用防水、防腐的粘胶材料粘接包裹，做密封处理，制作成图5所示的永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器，装在鞋底内发电，配上整流、滤波、稳压、蓄电、照明、输出线路等元器件，制作成压力发电鞋以方便户外活动夜间照明和给手机等蓄电池充电(视鞋底厚度，可以少装导电线圈绕组，并可以不安装复位弹力装置)。

实施例2：

将实施例1所述的很多个永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器组合制成各种面积大小不一的地毯式垫子，放在人行通道上(特别是人流量大的场所，如地铁站通道)，收获人们脚步行走的压力发电，并根据不同用电要求，串联或并联到蓄电、储能装置中去，以方便供电。

实施例3：

将实施例1所述的永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器制作成一定规格的产品埋在公路的限速带下，经车轮碾压发电，它的安装可以是单个平行排列，也可以叠加深埋，但其中的复位弹力装置(15)要开孔，并逐一装上压力传导柱与上面的永磁环(8)牢固连结，当外力(挤压力)作用于最上面的压力传导件(2)时，同时也将外力(挤压力)传导到了下面的一个又一个传导件(2)，这种安装方式，无论叠加多少个永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器都可以只要一个弹力波纹密封罩，可以降低成本，更便于集中利用车轮碾压力。

实施例4：

在风车轮轴上装配偏心凸轮，不断旋转压迫安装在风车立柱上与风车轮随风向同步移动的永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器发电，其电流经取电环输出后整流、滤波、稳压，供给蓄电、储能装置备用(这种方式，只要有微弱的风力，流水都可以利用)。

实施例5：

将实施例1中的永磁体自感磁悬浮迫击砲式压力发电器，按一定的安装使用环境要求，制作成较大规格型号的产品，如前述进行内、外拙展增加永磁环和导电线圈绕组的产品，串联或并联固定在漂浮物体的底部(底部对底部安装)，放到海水中承接波浪挤压力发电。

Claims (1)

1.一种永磁体自感磁悬浮磁力迫击砲式压力发电器，该发电器由弹力波纹密封罩(1)、压力传导件(2)、缓冲防噪音垫(3)、定位盖板(4)、上缓冲防噪音弹力装置(5)、内导电线圈骨架(6)、外导电线圈骨架(7)、永磁环(8)、软磁材料环(9)、软磁材料箍(10)、外导电线圈绕组(11)、内导电线圈绕组(12)、有中心孔的永磁体(13)、总装底板(14)、复位弹力装置(15)、下缓冲防噪音弹力装置(16)、导向轨(17)、所组成；

在总装底板14)上，按同心圆排列方式，将内导电线圈骨架(6)及其上的内导电线圈绕组(12)、复位弹力装置(15)、装有外导电线圈绕组(11)的外导电线圈骨架(7)牢固安装好，软磁材料环(9)安装在外导电线圈骨架上端口，软磁材料箍(10)安装在外导电线圈绕组(11)最上端绕组内；在外导电线圈绕组(11)和内导电线圈绕组(12)之间安装永磁环(8)，所述永磁环(8)在外导电线圈骨架(7)内筒内可往复运动；所述永磁体(13)的中心孔穿过导向轨(17)在内导电线圈骨架(6)内筒内可往复运动；

当压力传导件(2)接受外力作用将与其牢固连结在一起的永磁环(8)向下移动，脱离软磁材料环(9)和软磁材料箍(10)的自感磁悬浮磁力向下运动，永磁环(8)的磁力线同时切割内、外导电线圈绕组，产生电流；当其到达接近复位弹力装置(15)时，其磁力迫击内导电线圈绕组(12)内的有中心孔的永磁体(13)在一瞬间向上发射，有中心孔的永磁体(13)的磁力线飞速切割内、外导电线圈绕组，产生电流；当有中心孔的永磁体(13)上行运动到接近上缓冲防噪音弹力装置(5)时，在外力作用消失时，永磁环(8)被复位弹力装置(15)的作用力推动，并同时受到软磁材料环(9)和软磁材料箍(10)的自感磁悬浮磁力作用迅速向上复位，其磁力又迫击有中心孔的永磁体(13)在一瞬间向下发射，这样就完成了一个往复发电的行程，外力作用不断，这个往复发电的行程就不断；

永磁环、内、外导电线圈绕组环环相套，充分利用了永磁环上由N极向S极的磁力线的内、外两侧磁能，拓展了有中心孔的永磁体(13)往复运动的做功面，同时还充分利用了磁铁同极相排斥的力，比较恒定地往复运动有中心孔的永磁体(13)，使其磁力线切割内、外导电线圈绕组速度快且稳定，解决了外力位移速度时快时慢制约所产生的电流不恒定、功率不大的问题，提高了单位时间内切割内、外导电线圈绕组的磁通量，产生恒定的电流、电压。

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