CN101557156B - 一种动态变频发电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种动态变频发电器。可以做成微型运动发电器，随着人体自然运动而产生电能，满足日常生活夜间照明或随身电子产品供电之用。一种动态变频发电器，含有绝缘材料制作的骨架主体空腔(1)，在所述骨架主体空腔(1)内与其匹配设有动磁体(2)，在骨架主体空腔(2)外体壁与动磁体(2)的极性垂直方向环绕所述骨架主体空腔从上向下设有N个磁力线圈(4)，其中N为大于3的自然数，从每个磁力线圈(4)的两端引出两个引线，磁力线圈(4)的外部为发电器壳体(5)。本发明动态变频发电器运用了时差变频新技术，采用多路多组磁力线圈提供电量，在很大程度上提高了发电器的电能转换效率；发电效率高，对环境无噪音和化学污染。

Description

一种动态变频发电器

一、技术领域：本发明涉及一种发电装置，特别是涉及一种动态变频发电器。可以做成微型运动发电器，随着人体自然运动而产生变频电能，满足日常生活夜间照明或随身电器电源之用。

二、背景技术：传统的大型、大功率发电装置都离不开机械传动装置，利用机械力使电磁线圈切割磁力线发电。但随着社会科学技术的发展和不断进步，人们的物质文化和精神生活水平不断提高，方便实用的电子新产品更是层出不穷。人们随身携带的移动通信工具如手机、小灵通等以及视听产品Mp3、Mp4、Mp5、移动DVD等离不开供电装置，一般电池容量有限，难以满足长时间休闲、娱乐需求，更难以满足旅游或长途出行需要，给我们的日常生活带来不便。特别是远离电网的时候，即使有备用电源，但提供的能量也总是有限的。

因此针对这种情况，有关技术人员很早就进行了相关供电产品的研发，例如目前比较热门的太阳能发电装置，其不足是使用环境受到限制，出行尚可，不适于随身携带；还有一种是利用人体自然运动产生的势能发电，这种发电器有更广阔的市场应用前景，符合当前建设节约型社会的趋势，但是当前这种发电器还缺乏比较成熟的技术，结构失之于简单，发出的电量是很微弱的，用于对储能装置的电量补充还有些作用，不能够满足随身电器的使用。

三、本发明技术方案：

本发明针对现有技术不足，独辟蹊径，提出一种携带方便、转换效率高，发电量大的动态变频发电器，能够满足随身的电子产品使用。

本发明所采用的技术方案：

一种动态变频发电器，含有绝缘材料制作的骨架主体空腔(1)，在所述骨架主体空腔(1)内与其匹配设有动磁体(2)，在骨架主体空腔(2)外体壁与动磁体(2)的极性垂直方向环绕所述骨架主体空腔从上向下设有N个磁力线圈(4)，其中N为大于3的自然数，从每个磁力线圈(4)的两端引出两个引线，磁力线圈(4)的外部为发电器壳体(5)。

所述的动态变频发电器，在骨架主体空腔(1)内的两端或其中一端固定有静磁体(3)，所述静磁体(3)和动磁体(2)相邻近的一端同极性方向相对。

所述的动态变频发电器，在发电器壳体(5)内和磁力线圈(4)的数量对应设有一定数量的整流电桥，每个整流电桥输入端分别连接一个磁力线圈(4)的两个输出引线，各整流电桥的同向输出端并联分别接入一滤波电路板(7)上滤波电路的输入端，所述滤波电路板(7)上滤波电路的输出端通过升压电路和一单向二极管连接发电器电压输出端。

所述的动态变频发电器，滤波电路板(7)上滤波电路的输出端通过升压电路和一单向二极管连接一储能元件，连接发电器电压输出端设有手机充电专用接口或者与随身携带的电子产品电源电压相匹配的接口电路。

所述的动态变频发电器，同发电器电压输出端连接设有控制开关连接照明二极管。骨架主体空腔(1)采用玻璃钢一体模压成型，磁力线圈(4)外层采用环氧树脂封装，发电器外壳(5)采用高强度ABS合成材料。

所述的动态变频发电器，所述动磁体(2)由至少一个永磁体依次同极性排列组成，每相邻的两个永磁体之间设有铜或铅不导磁材料隔离体；在发电器壳体(5)内和磁力线圈(4)的数量对应设有一定数量的整流电桥，每个整流电桥输入端分别连接一个磁力线圈(4)的两个输出引线，各整流电桥的同向输出端并联分别接入滤波电路板(7)上滤波电路的输入端，所述滤波电路板(7)上滤波电路的输出端通过升压电路和一单向二极管连接发电器电压输出端。

本发明的积极有益效果：

1、本发明动态变频发电器运用了时差变频新技术，采用多路多组磁力线圈提供电量，在很大程度上提高了发电器的电能转换效率；并由变频集流器集零为整，经整流滤波后把电能储存到蓄电器中，从而弥补了我们在使用电器过程中因电源能量的不足而造成的尴尬局面。

2、本发明动态变频发电器体积小、重量轻、发电效率高，对环境无噪音和化学污染；而且使用寿命长，携带方便。随着人体自然运动产生势能发电，一动即发，堪为永不停息的绿色环保发电器。使用不受环境条件限制，无论是在白天还是黑夜，只要运动便能发出电能并储存起来，等待供给随身的电器使用。

3、本发明动态变频发电器的变频集流器采用多个整流桥整体封装，电路工作性能稳定，发电器内部主体空腔采用玻璃钢铸压而成，并采用环氧树脂封装，外型采用高强度ABS合成，款式新颖、舒美大方。可根据需要设有手机充电专用接口或者与随身携带的电子产品电源电压相匹配的接口电路；还可以通过控制开关连接照明二极管，用于晚上照明，方便实用，老少皆宜。

四：附图说明：

图1：本发明动态变频发电器结构示意图之一

图2：本发明动态变频发电器结构示意图之二

图3：本发明动态变频发电器结构示意图之三

图4：本发明动态变频发电器结构示意图之四

图5：本发明动态变频发电器电路原理示意图

五：具体实施方式：

实施例一：参见图1，本实施例动态变频发电器，含有绝缘材料制作的骨架主体空腔1，在所述骨架主体空腔1内与其匹配设有动磁体2，在骨架主体空腔2外体壁与动磁体2的极性垂直方向环绕所述骨架主体空腔从上向下设有N个磁力线圈4，其中N为大于3的自然数(磁力线圈4的最大数量受到线圈本身的大小和骨架主体空腔1长度的限制，原则上，在一定长度范围内线圈数量越多发电效果越好)，从每个磁力线圈4的两端引出两个引线，磁力线圈4的外部为发电器壳体5。

实施例二：参见图1，本实施例动态变频发电器与实施例一不同的是：在骨架主体空腔1内的两端或其中一端固定有静磁体3，静磁体3和动磁体2相邻近的一端同极性方向相对。本实施例在骨架主体空腔1内其中一端固定有静磁体3，其作用是使动磁体2在骨架主体空腔内处于悬浮状态，利于其在骨架主体空腔内自由运动。

实施例三：参见图2、图5，图中标号同实施例一相同的，代表意义相同，不重述。本实施例动态变频发电器，与实施例一不同的是：在所述发电器壳体5内和磁力线圈4的数量对应设有一定数量的整流电桥，各整流电桥集成安装在一个整流电路板6上，每个整流桥同向输入端分别连接磁力线圈4的两个输出引线，各整流电桥的同向输出端并联连接。

实施例四：参见图3、图5，图中标号同实施例一相同的，代表意义相同。本实施例动态变频发电器与实施例三不同的是：发电器壳体5内设有滤波电路板7，各整流电桥的正极和负极同向输出端并联分别接入滤波电路板7上滤波电路的输入端，滤波电路的输出端通过升压电路和一单向二极管连接储能元件，连接储能元件的正负极引线即为发电器电压输出端。

升压电路采用集成电路ELM系列的电压调整器，输出端设有控制开关连接照明二极管，可以作为照明灯具使用。

本实施例动态变频发电器，体积可以做到4cm*6cm*12cm，设置25个磁力线圈，每个磁力线圈匝数为2000匝，发电器总重量约为0.2kg，动磁体行程按10mm计算，按1秒钟一个运动周期，步行状态下输出电压可以保持在5V，输出电流为50mA，最大输出功率250毫瓦特。

实施例五～实施例八：参见图4、图5，图中标号同实施例一、二相同的，代表意义相同。此四个实施例分别与实施例一、实施例二和实施例三、实施例四不同的是：动磁体2由两个以上的永磁体依次同极性排列组成，每相邻的两个永磁体之间设有铜或铅不导磁材料隔离体8。

本发明动态变频发电器，骨架主体空腔1采用玻璃钢一体模压成型，磁力线圈4外层采用环氧树脂封装，发电器外壳5采用高强度ABS合成材料。为了方便使用，可以在连接发电器的电压输出端设有手机充电专用接口或者与随身携带的电子产品电源电压相匹配的接口电路。

本发明动态变频发电器同样是采用导体线圈切割磁力线来完成做功的，其工作原理是，设计一定重量的永磁体根据同性相斥的原理，把做功的动磁体悬浮在和磁力线圈垂直的空腔中，靠其在一定的范围内做上下自由体运动来切割磁力线圈而产生电能。如果一个线圈工作，那么磁力线切割一次线圈，将产生一次自感电动势脉冲；如果有二个相同参数的线圈在一定的间隔内相同放置，那么磁场切割一次过程，第二个线圈将和第一个线圈在不同的时间内产生两个相同的自感电动势：如果有三个相同参数的线圈在一定的间隔内相同放置，那么磁场在一定的时域内完成一次切割过程，将在不同时间内产生三个相同的自感电动势脉冲；多则相同，依此类推。

如果在设定的间距时域内，线圈组数越多，磁场每完成一次切割过程，所产生的自感电动势的脉冲数就越多。整体理论上来讲，在一定的时间内，磁场每完成一次切割过程，输出端变化的周期数即频率就越高。也就是说在一定间隔时域内，输出的功率值和线圈的组数以及磁场强度和切割线圈的变频速率成正比。如果每组线圈回路整流做并联输出，那么根据以上工作原理，在一定的时域内每完成一次做功过程，输出的电能量就越大。磁力线圈的数量n、线圈间的距离s和发电频率f之间的关系，符合下述公式f＝(1+n)/s，理论上距离s越小发电效果越理想。本发明具体实施中，动磁体2与骨架主体内腔壁之间留有0.1～0.2mm的空隙，相邻磁力线圈间的距离s一般取线圈线径的20倍，磁力线圈的匝数为1500～2000。

动磁体2的自由运动是根据人体运动时产生的振动落差而完成的。人体运动慢时产生的振动落差小，主体磁场切割线圈的速率慢，产生的电能量小；人体运动快时产生的振动落差大，主体磁场切割线圈的速率快，产生的电能量大。

虽然动能发电在能量上还有一定的局限性，但假如我们每个人都使用这种运动发电器，同样会积少成多，在经济、方便自己的同时，也达到节约能源的目的，为国家的经济建设和环境保护做出贡献。

本发明动态变频发电器，同样可以用于风力、水力发电，在旷野或海洋环境中通过联动构件动态连接动磁体2，使之在骨架主体空腔1内做切割磁力线运动，可用于道路照明，公共场所照明以及其它用途，具有较好的应用前景。

Claims (6)

1.一种动态变频发电器，含有绝缘材料制作的骨架主体空腔(1)，在所述骨架主体空腔(1)内与其匹配设有动磁体(2)，其特征是：在所述骨架主体空腔(1)外体壁与动磁体(2)的极性垂直方向环绕所述骨架主体空腔从上向下依次设有N个磁力线圈(4)，每相邻两个磁力线圈之间的距离为线圈线径的20倍，每个磁力线圈的匝数为1500～2000，动磁体(2)与骨架主体内腔壁之间留有0.1～0.2mm的空隙，所述动磁体(2)由至少一个永磁体依次同极性排列组成，每相邻的两个永磁体之间设有铜或铅不导磁材料隔离体(8)，从每个磁力线圈(4)的两端引出两个引线，磁力线圈(4)的外部为发电器壳体(5)，其中N为大于3的自然数，在发电器壳体(5)内和磁力线圈(4)的数量对应设有一定数量的整流电桥，每个整流电桥的输入端分别连接一个磁力线圈(4)的两个输出引线，各整流电桥的同向输出端并联分别接入一滤波电路板(7)上滤波电路的输入端，所述滤波电路板(7)上滤波电路的输出端通过升压电路和一单向二极管连接发电器电压输出端。

2.根据权利要求1所述的动态变频发电器，其特征是：在骨架主体空腔(1)内的两端或其中一端固定有静磁体(3)，所述静磁体(3)和动磁体(2)相邻近的一端同极性方向相对。

3.根据权利要求1或2所述的动态变频发电器，其特征是：连接发电器电压输出端设有手机充电专用接口或者与随身携带的电子产品电源电压相匹配的接口电路。

4.根据权利要求3所述的动态变频发电器，其特征是：滤波电路板(7)上滤波电路的输出端通过升压电路和一单向二极管连接一储能元件。

5.根据权利要求3所述的动态变频发电器，其特征是：同发电器电压输出端连接设有控制开关连接照明二极管。

6.根据权利要求4所述的动态变频发电器，其特征是：同发电器电压输出端连接设有控制开关连接照明二极管。

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