CN102577052B - 用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机，该机电发电机包括：壳体；导电线圈组件，该导电线圈组件牢固安装在壳体中；磁性芯组件，该磁性芯组件可运动地安装在壳体中，用于沿轴线线性振动；第一偏压装置，该第一偏压装置安装在壳体和磁性芯组件之间，用于施加定心力，该定心力作用成与磁性芯组件沿线性轴线离开中心位置的运动相反；以及第二磁性偏压装置，该第二磁性偏压装置用于提供补偿力，以便补偿第一偏压装置由于温度而引起的定心力变化。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机。特别是，本发明涉及这样一种装置，该装置是能够将周围环境振动能量转变成电能的小型发电机，例如用于给智能传感器系统供电。这种系统可以在当消除电缆或电池时具有经济性或操作优势的很多区域中使用。
背景技术
已经知道使用机电发电机来从环境振动中采集有用的电力，例如为无线传感器供电。典型的磁体-线圈发电机由安装到磁体或线圈上的机械弹簧-质量组合来构成，这样，当系统振动时，线圈切割由磁芯形成的磁通量。
振动能量采集器需要有固定的自然(谐振)频率或带宽，该带宽足够大，以便足以处理当操作温度变化时该频率的任何变化。当功率-带宽乘积在特殊振动水平下为固定量时，使得带宽更宽通常将降低功率输出。因此希望通过使得频率对温度不敏感而避免必须使得带宽更宽。
振动能量采集器包括机械谐振器，该机械谐振器有电磁感应或压电功率转换。在各种情况下，机械谐振器都包括弹簧质量。弹簧的弹性模量的热变化(热弹性效应)引起自然频率在操作温度变化时产生变化。例如，碳弹簧钢(一种最经济的弹簧材料)的热弹性常数为-2.6x 10-4K-1。这导致在工业温度范围(-40℃至+85℃)内的、大约1.6％的自然频率变化，而不管谐振器形式或质量如何。
可以使用具有较低热弹性系数的弹簧合金，例如镍-铁合金“NISPAN-C”，但是这通常不可行，且经济上昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置，它能够通过使得装置在工业温度范围内(从-40℃至+85℃)具有很少或者没有自然频率变化而解决这种问题。
因此，本发明提供了一种用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机，该机电发电机包括：壳体；导电线圈组件，该导电线圈组件牢固安装在壳体中；磁性芯组件，该磁性芯组件可运动地安装在壳体中，用于沿轴线线性振动；第一偏压装置，该第一偏压装置安装在壳体和磁性芯组件之间，用于施加定心力，该定心力作用成与磁性芯组件沿线性轴线离开中心位置的运动相反；以及第二磁性偏压装置，该第二磁性偏压装置用于提供沿轴向的力，以便补偿第一偏压装置由于温度而引起的定心力变化。
优选是，第一和第二偏压装置具有基本相同的、随温度的弹簧常数变化率，以便在从-40℃至+85℃的工作温度范围内提供基本恒定的、第一和第二偏压装置的总体弹簧常数。
通常，第一和第二偏压装置的基本恒定弹簧常数提供了在从-40℃至+85℃的工作温度范围内、不超过1％的振动自然频率变化，更优选是小于0.5％，还优选是小于0.2％，通常最优选的是大约0.16％。对于具有120Hz振动自然频率的机电发电机，自然频率在从-40℃至+85℃的工作温度范围内的变化小至+/-0.1Hz。
第一偏压装置和第二偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时朝着该中心位置施加组合的定心力。
在一个实施例中，第一偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供朝向该中心位置的定心力，第二偏压装置用于提供附加第一偏压装置定心力的温度补偿定心力。第一偏压装置的定心力可以随着增加温度而减小，而第二偏压装置的定心力可以随着增加温度而增大，从而在温度范围内提供了基本恒定的组合定心力。
在另一实施例中，第一偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供朝向该中心位置的定心力，第二偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供与该定心力相反且比该定心力更小的非定心力。第一偏压装置的定心力可以随着增加温度而减小，而第二偏压装置的非定心力也可以随着增加温度而减小，从而在温度范围内提供了基本恒定的组合定心力。
在各实施例中，目标是提供温度补偿弹簧力(定心力或非定心力)，这减小了(优选是减至最小，最优选是消除)在工作范围内随温度的任何弹簧常数变化和(因此)定心力变化，该定心力在可运动元件振动离开中心位置时将该可运动元件推回至该中心位置。因此，这使得装置的自然频率随温度的变化减至最小，如上所述，且与在本领域中通常使用钢机械弹簧的情况相比，通常在从-40℃至+85℃的工作温度范围内获得大约1000％的自然频率稳定性的改进，而不需要昂贵的弹簧合金，例如“NISPAN-C”。
优选是，对于后面的实施例，第二偏压装置包括磁性偏压装置，该磁性偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时沿离开该中心位置的方向向磁性芯组件施加磁性力。
更优选是，第二偏压装置包括至少一个补偿磁体，该补偿磁体布置成与磁性芯组件的相应的主磁体相邻但间隔开。
优选是，补偿磁体为环形，且位于各环形主磁体的径向内部。
优选是，补偿磁体和相应主磁体定向成具有沿公共方向的磁极。
本发明还提供了一种用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机，该机电发电机包括：壳体；导电线圈组件，该导电线圈组件牢固安装在壳体中；磁性芯组件，该磁性芯组件可运动地安装在壳体中，用于以自然频率沿轴线线性振动；第一机械偏压装置，该第一机械偏压装置安装在壳体和磁性芯组件之间，用于施加定心力，该定心力作用成与磁性芯组件沿轴线离开中心位置的运动相反；以及第二磁性偏压装置，该第二磁性偏压装置用于提供定心力或非定心力，以便补偿第一偏压装置由于温度而引起的定心力变化，从而使得振动的自然频率在从-40℃至+85℃的工作温度范围内变化不超过1％。
当在第一实施例中实施时，本发明至少局部证明了本发明人的发现，即通过使用磁体作为“弹簧”来与机械弹簧(该机械弹簧例如普通的弹簧钢弹簧，它提供了定心力)并列地提供定心力或非定心力，能够产生一种能量采集装置，该能量采集装置包括由弹簧质量构成的机械谐振器，该弹簧质量能够通过使用两种弹簧的组合而在工业温度范围内具有很少的自然频率变化或者没有变化。两种类型的弹簧选择为提供在净定心力(由相反的定心力和非定心力的总和构成，或者由公共的定心力的总和来构成)和热特性之间的正确关系。
不过，根据本发明的其它方面，本领域技术人员很容易知道其它类型的温度补偿磁性偏压装置用于提供补偿力，以便补偿第一偏压装置在工作范围内由于温度而引起的定心力变化。
其它优选特征在从属权利要求中确定。
在本发明优选实施例的机电发电机中，能够通过使得几乎全部内部空间都由金属磁性芯组件填充而获得较高的运动质量。这至少部分是因为在磁性芯组件的相对端处的平弹簧具有容积效率。此外，由于磁性芯组件的“封闭”结构泄露非常少的磁通而获得的高Q(系数)，因此在静止壳体的周围材料中有非常小的涡电流。因此，在运动的磁性芯组件和壳体之间需要保持的间隙很小，从而能够有更大的运动质量。由于磁性芯组件的封闭的自然状态(其中非常少的磁通漏出-几乎全部磁通都沿槽道通过线圈)，还获得很高的磁耦合。用于提供第一主偏压装置的温度补偿的第二偏压装置并不占据过大容积，且在磁性芯内，因此并不减小运动质量或者增加机电发电机的容积。
第二磁性偏压装置能够很容易地由本领域技术人员设计成即使它在芯中引起一些涡电流也不会明显降低Q系数。
附图说明
下面将通过实例参考附图介绍本发明的实施例，附图中：
图1是穿过根据本发明的第一实施例的，用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机的简化侧剖图；
图2是表示对于机械弹簧和磁性弹簧在弹簧常数和温度之间的关系的曲线图，且它们的组合用于图1的机电发电机的第一结构中；以及
图3是表示对于机械弹簧和磁性弹簧在弹簧常数和温度之间的关系的曲线图，且它们的组合用于图1的机电发电机的第二结构中；
具体实施方式
本发明的机电发电机是在本领域中称为“速度阻尼”的谐振发电机，其中，惯性质量相对于壳体的运动所做的全部功与该运动的瞬时速度成正比。不可避免的是，吸收一部分功来克服不希望的机械或电损失，但是剩下的功可用于通过适当的转换机构而产生电流，例如下面所述的电线圈/磁性组件。
图1表示了根据本发明第一实施例用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机2。机电发电机2包括壳体4。壳体4包括圆形外周壁6、成一体的圆形盖8和圆形基座10。基座10在它的圆形边缘12处固定地装配在外周壁6的下边缘14上，例如通过粘结剂或螺纹连接件(未示出)。外周壁6确定了柱形截面的内部空间16，该内部空间16有旋转轴线A-A。圆形开口18通过盖8形成，该开口18与柱形截面的内部空间16同轴。基座10在它的外表面上提供有配件20，用于将机电发电机2固定安装在支承件(未示出)上。
导电线圈22固定安装在壳体4中。线圈22为圆形，与壳体4同轴，并有定向成平行于旋转轴线A-A的上部和底部绕组21、23。线圈22安装在环形线圈支承件24内，该环形线圈支承件24沿径向方向布置在轴线A-A和外周壁6之间的基本中部，还沿轴向方向布置在盖8和基座10之间的基本中部。线圈支承件24有成一体的环形中心安装部分26，该中心安装部分26从线圈22的基本中心部分径向向内延伸，并安装在中心管形本体或杆28上，该中心管形本体或杆28牢固装配在盖8和基座10之间。安装部分26包括支承件27，该支承件27确定了用于线圈22的环形凹口30。这种组件将线圈22安装在壳体4内的固定位置中。优选是，线圈支承件24由非常低电导率的材料来制造，例如装有玻璃的塑料材料。优选是，中心管形本体28由低透磁率、低电导率但是高弹性模量的材料来制造，例如316不锈钢。
磁性芯组件50可运动地安装在壳体4中，用于沿轴线A-A线性振动。磁性芯组件50旋转对称，并包括一对轴向对齐的环形主磁体52、54，各主磁体典型的是稀土永磁体，具有较高的磁场强度。主磁体52、54安装在安装部分26的相对侧(上侧和下侧)，并在线圈22的径向内部。主磁体52、54各自与安装部分26轴向间隔开，并确定了间隙55，安装部分26穿过该间隙55延伸。如图1中所示，主磁体52、54对齐成使得它们的相同磁极56、58(例如北极N，如图1中所示)在安装部分26的相对侧上彼此相对。
磁性芯组件50还包括公共铁磁体64。主磁体52、54安装在公共铁磁体64的相对环形臂60、62之间。主磁体52、54的、沿轴向向外方向相互背离的磁极66、68(例如南极S)各自安装在相应环形臂60、62上。公共铁磁体64也包括管形部分70，该管形部分70包括两个彼此互锁的管形部件72、74，各管形部件与相应环形臂60、62成一体。这样，各上部和下部线圈绕组21、23分别为至少局部位于公共铁磁体64的管形部分70和一个主磁体52、54之间。
径向外部公共铁磁体64的、与径向内部主磁体52、54连接的该磁性芯组件50确定了在它们之间的环形封闭空腔43，线圈22接收于该封闭空腔43中。主磁体52、54处于线圈22的内侧附近，公共铁磁体64处于线圈22的外侧附近。主磁体52、54和公共铁磁体64稍微与线圈22间隔开，以便允许它们之间平移运动。因此，磁性芯组件50有基本C形截面，并旋转对称。
公共铁磁体64由具有高透磁率和高质量的铁磁材料构成，例如软铁。因此，公共铁磁体64和主磁体52、54的组件形成磁性芯组件50的两个轴向间隔开磁路，一个用于一个主磁体52、54。各磁路的磁通线的限制由各环形臂60、62和管形部件72、74来确定，这基本防止来自各磁体52、54的磁通从公共铁磁体64轴向或径向向外延伸。因为相对主磁体52、54通过公共磁极56、58(例如N极)而彼此相对，因此在磁性芯组件50的中心区域处，相对磁路的磁通相对，从而朝着公共铁磁体64径向向外引导磁通。
产生的效果是单个磁性芯组件50包括两个单独主磁体52、54以及各主磁体有相应磁路，磁通的非常大部分限制在该磁路中，以便通过相应线圈绕组21、23。这又在主磁体52、54和线圈22之间提供了非常高程度的磁耦合。因此，在主磁体52、54和线圈22之间的任何相对运动(特别是如后面所述通过磁性芯组件50相对于固定线圈22的线性轴向谐振运动)将在线圈22处产生非常高的电能输出。
公共铁磁体64通过一对相对的板弹簧82、84而可运动地安装在中心管形本体28上。一个弹簧82、84位于公共铁磁体64的各上端或下端83、85和中心管形本体28的相应上端或下端86、88之间。各弹簧82、84的径向内部环形边缘98、100例如通过螺钉螺纹而牢固装配在相应上端或下端86、88上。各弹簧82、84的径向外部环形边缘90、92例如通过螺钉螺纹而牢固装配在公共铁磁体64的相应上端或下端83、85上。
当磁性芯组件50离开中心平衡位置运动时，两个弹簧82、84各自对着磁体组件50施加相同的机械偏压力，以便提供定心力。优选是，两个弹簧82、84具有相同的弹簧常数。两个弹簧82、84通常由钢构成。
在可运动磁性芯组件50的相对轴向端部处提供一对板弹簧82、84将提供这样的结构，它不仅能够在磁性芯组件50上提供足够的弹簧偏压定心力，以便使它相对于线圈22朝着轴向中心位置偏压，还占据在壳体4中的基本最小容积。特别是，弹簧82、84定位在活动磁性芯组件50的相对轴向端部处将使得磁性芯组件50能够基本径向向外延伸，直到壳体4的内部径向限制。这样增大了用于给定内部容积16的磁性芯组件50的尺寸，这不仅增大磁性耦合，而且重要的是还使得可运动磁性芯组件的质量能够相应最大化。如本领域已知，希望增大在谐振电磁能采集器中的可运动磁性芯组件的质量，因为这增加了输出电能。
提供一对板弹簧82、84还导致不需要昂贵和麻烦的、包围可运动磁性芯组件的螺旋弹簧。这通过减小部件成本而降低了制造成本。
根据本发明的一个实施例，除了板弹簧82、84，机电发电机2还包括磁性偏压装置，该磁性偏压装置提供了非定心力，该非定心力与由弹簧82、84提供的机械定心力相反地作用。
本发明的该实施例涉及：使用机械弹簧系统，使用板簧82、84，该板簧是定心弹簧，以便将磁性芯组件50偏压向中心位置；还使用磁性弹簧(非定心弹簧，它通过非定心力来偏压磁性芯组件50离开中心位置)，以便支承谐振器质量。如图2中所示，这两种弹簧系统在温度升高时降低弹簧常数量，机械弹簧降低正弹簧常数，磁性弹簧降低负弹簧常数。在该实施例中，(负)磁性弹簧常数比(正)机械弹簧常数弱大约5倍。不过，对于在工业温度范围内的相同温度升高，由图2中的斜线表示的弹簧常数的变化率对于磁性弹簧和机械弹簧都基本相同。
因此，通过使得相对较强的正机械弹簧系统作为定心弹簧而与作为非定心弹簧的、相对较弱的负磁性弹簧组合，能够产生随温度零(或很低)变化的总体正定心弹簧。这由图2中的“组合弹簧”线表示，它有非常小或者几乎零的斜率。
在所示实施例中，较强正机械弹簧的温度变化通过较弱负磁性弹簧的温度变化来补偿。
不过，本领域技术人员很容易知道其它温度补偿磁性弹簧系统，例如为正(而不是负)的磁性弹簧。
例如，如图3中所示，磁性弹簧并不是如前述实施例那样具有与机械弹簧的偏压相反的偏压(即提供非定心力)，而是具有与机械弹簧的偏压相同方向的偏压(即提供定心力)。温度补偿这样提供，即通过选择磁性材料以使得磁性弹簧常数随着升高温度而增大，以便随着升高温度而减小地补偿机械弹簧常数。结果是基本恒定的组合弹簧常数(该组合弹簧常数是两个正机械和磁性弹簧常数的总和)。
在图1的示例实施例中，磁性弹簧包括两个环形“补偿”磁体200、202，这两个补偿磁体200、202通过各径向内表面212、214而固定在中心管形本体28上。补偿磁体200、202对称地布置在各主磁体52、54(该主磁体与磁性芯组件50一起运动)的径向内部，但是通过各环形间隙216、218而与其间隔开。因此，补偿磁体200、202与磁性芯组件50分开。补偿磁体200、202优选是沿轴向方向A-A具有与主磁体52、54相同的高度，且在静止位置中，补偿磁体200、202和各主磁体52、54优选是沿轴向方向A-A布置在相同位置处。补偿磁体200、202有相同的相向磁极204、206(例如N极)和反向磁极208、210(例如S极)，且磁极方位与主磁体52、54的方位相同。因此，对于主磁体52、54和补偿磁体200、202，径向横过各环形间隙216、218的相邻磁极相同。
当运动芯组件50和主磁体52、54的位置恰好在中心时，如图1中所示，在静止状态下，当机电发电机2由振动机械能激励时，补偿磁体200、202并不在运动芯组件50上施加力。不过，当运动芯组件50沿方向A-A沿向上或向下方向轴向偏离时，补偿磁体200、202沿偏离方向在运动芯组件50上施加排斥定心力。因此，建立“负”非定心磁性弹簧，该负非定心磁性弹簧提供了逆着“正”定心机械弹簧作用的非定心力，该正定心机械弹簧提供了使得运动芯组件50恢复至中心位置的定心力。该定心力大于非定心力，如图2中所示，因此，组合力是使得运动芯组件50恢复至中心位置的净定心力，但是对于由于温度波动产生的变化具有非常小或者甚至零的敏感性。
通常使用的磁性材料烧结NdFeB在温度升高时具有可逆的Br(剩磁)和Hc(矫顽磁力)减小(在限制温度范围内)。在磁性弹簧中使用这样的材料导致在弹簧常数中的较大温度引起的减小，这可以根据本发明的优选实施例来使用。其它磁性材料例如铁氧体和AlNiCo也可以使用。磁性材料SmCo在温度升高时具有较小的剩磁增加，这使得它能够用于本发明范围内的“正”磁性弹簧。
其它已知的、使用电磁感应的能量采集器已经包含永磁体，因此，技术人员将容易了解将这样的负磁性弹簧集成在相应设计中。
补偿磁体200、202占据在磁性芯组件50的周边内的相对较小容积，因此不会增加机电发电机2的容积或者减小可运动磁性芯组件50的质量。补偿磁体200、202定位在各主磁体52、54的径向内部的固定位置处将只对建立磁性芯组件50的两个相对磁路产生很小影响。
在可运动磁性芯组件和线圈之间的高度磁耦合以及可运动磁性芯组件的较高质量使得谐振频率很容易精确调节至合适值，还能够在可运动磁性芯组件的谐振振荡过程中向该可运动磁性芯组件施加较高的净自恢复力或定心力，以便减小振荡幅值。因为幅值受到限制，因此主弹簧82、84只有很小程度的变形，很好地处于它们的线性弹簧特征内。通常，最大幅值小于大约1mm。再有，这使得壳体4在轴向方向的可用容积16最大。
当机电发电机2受到具有至少沿轴线A-A的分量的施加机械力(特别是机械振动)时，主弹簧82、84朝着中心位置往回偏压能够沿轴线A-A轴向运动的磁性芯组件50。主弹簧82、84有沿横向(即径向)方向的较高硬度，以便基本防止磁性芯组件50的非轴向运动。
壳体4的内部容积16可以包括气体。壳体4可以气密密封该壳体4的内部容积16。
机电发电机2使用安装在壳体4内的谐振质量-弹簧结构。当机电发电机2受到外部振动源，该外部振动源使它沿方向A-A运动时，磁性芯组件50包括惯性质量，该惯性质量可以相对于壳体4也沿方向A-A运动。这样，主弹簧82、84轴向变形，并逆着阻尼器做功，该阻尼器包括静止的电线圈和可运动的磁性芯组件，该磁性芯组件产生磁通区域，电线圈布置在该磁通区域中。电线圈在磁通中的运动使得在该电线圈中引起电流，该电流能够用作电源来驱动外部装置(未示出)。
还有，尽管在该实施例中主弹簧为板簧，但是也可以使用其它偏压元件。
磁性芯组件的质量可以制成为相对于装置的尺寸非常高，从而增加装置的总体质量密度(例如与悬臂装置相比)。对于由装置占据的给定容积，能够提供更大的运动质量。这也使电能输出最大化，原因如上所述。
通过增加电输出，由于增加磁耦合，装置的操作带宽能够大大增加，这又很大地提高了装置可用于很多新能量采集用途的能力。
简单的板簧可以用于机电发电机中。这提供了可靠和简单的结构，以防止磁性芯组件发生横向运动，且摩擦小和避免了复杂、难懂和/或昂贵的制造技术。这样产生的结构结实和紧凑。由于板簧承受幅值非常小的变形，所以它们的机械特性不是特别关键，因为它们永远不会变形到接近它们的线性弹性运动的机械极限，因此它们能够相应地具备相对传统的质量，并因此有较低的部件成本。因此，磁性弹簧具有非常低的部件成本。组合的弹簧系统提供了用于解决获得高度稳定电输出的问题的、低成本但结实和可靠的方案，该电输出基本与温度波动无关。
本领域技术人员将明白本发明的其它变化形式和实施例。
Claims (22)
1.一种用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机，该机电发电机包括：壳体；导电线圈组件，该导电线圈组件牢固安装在壳体中；磁性芯组件，该磁性芯组件可运动地安装在壳体中，用于沿轴线线性振动；第一偏压装置，该第一偏压装置安装在壳体和磁性芯组件之间，用于施加定心力，该定心力作用成与磁性芯组件沿线性轴线离开中心位置的运动相反；以及第二磁性偏压装置，该第二磁性偏压装置用于提供补偿力，以便补偿第一偏压装置由于温度而引起的定心力变化。
2.根据权利要求1所述的机电发电机，其中：第一和第二偏压装置具有在工作温度范围内基本相同的、随温度的弹簧常数变化率，以便在从-40℃至+85℃的工作温度范围内提供基本恒定的、第一和第二偏压装置的总体弹簧常数。
3.根据权利要求2所述的机电发电机，其中：第一和第二偏压装置的基本恒定弹簧常数提供了在从-40℃至+85℃的工作温度范围内、不超过1％的振动自然频率变化。
4.根据前述任意一项权利要求所述的机电发电机，其中：第一偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供朝向该中心位置的定心力，第二偏压装置用于提供附加到第一偏压装置定心力的温度补偿定心力。
5.根据权利要求4所述的机电发电机，其中：第一偏压装置的定心力可以随着增加温度而减小，而第二偏压装置的定心力可以随着增加温度而增大，从而在温度范围内提供基本恒定的组合定心力。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的机电发电机，其中：第一偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供朝向该中心位置的定心力，第二偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供与该定心力相反且比该定心力更小的非定心力。
7.根据权利要求6所述的机电发电机，其中：第一偏压装置的定心力可以随着增加温度而减小，而第二偏压装置的非定心力也可以随着增加温度而减小，从而在温度范围内提供基本恒定的组合定心力。
8.根据权利要求1至3中任意一项所述的机电发电机，其中：第二磁性偏压装置用于向磁性芯组件施加补偿磁性力。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的机电发电机，其中：第二磁性偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时向磁性芯组件施加磁性力。
10.根据权利要求9所述的机电发电机，其中：第二偏压装置包括至少一个补偿磁体，该补偿磁体布置成与磁性芯组件的相应主磁体相邻但间隔开。
11.根据权利要求10所述的机电发电机，其中：补偿磁体为环形，且位于相应环形主磁体的径向内部。
12.根据权利要求10所述的机电发电机，其中：补偿磁体和相应主磁体定向成具有沿公共方向的磁极。
13.根据权利要求1至3中任意一项所述的机电发电机，其中：第二偏压装置牢固安装在壳体中。
14.根据权利要求13所述的机电发电机，其中：线圈组件和第二偏压装置固定在中心元件上，该中心元件安装在壳体中，沿轴线延伸。
15.根据权利要求14所述的机电发电机，其中：第一偏压装置包括一对主机械弹簧，它们各自位于磁性芯组件的相应端部，并固定在中心元件和磁性芯组件之间。
16.根据权利要求15所述的机电发电机，其中：主弹簧包括板簧。
17.根据权利要求10所述的机电发电机，其中：磁性芯组件包括沿轴线间隔开的两个相对磁路，各磁路包括相应主磁体，且各主磁体安装成与相应补偿磁体相邻但间隔开。
18.根据权利要求10所述的机电发电机，其中：磁性芯组件包括沿轴线间隔开的一对主磁体，该主磁体的磁极有彼此相向的第一公共极性，主磁体的、相互背离的磁极为第二公共极性，并与相对于轴线位于主磁体的径向外部的公共铁磁体耦合。
19.根据权利要求18所述的机电发电机，其中：公共铁磁体为管形，并有在它的各端部处的径向向内延伸臂，各臂在其上安装相应的主磁体，且公共铁磁体包括磁性芯组件的径向外部以及上部和下部的部分，且主磁体包括径向内部部分。
20.一种用于将机械振动能量转变成电能的机电发电机，该机电发电机包括：壳体；导电线圈组件，该导电线圈组件牢固安装在壳体中；磁性芯组件，该磁性芯组件可运动地安装在壳体中，用于以自然频率沿轴线线性振动；第一机械偏压装置，该第一机械偏压装置安装在壳体和磁性芯组件之间，用于施加定心力，该定心力作用成与磁性芯组件沿轴线离开中心位置的运动相反；以及第二磁性偏压装置，该第二磁性偏压装置用于提供定心力或非定心力，以便补偿第一偏压装置由于温度而引起的定心力的变化，从而使得振动的自然频率在从-40℃至+85℃的工作温度范围内变化不超过1％。
21.根据权利要求20所述的机电发电机，其中：第一偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供朝向该中心位置的定心力，第二偏压装置用于当磁性芯组件离开中心位置时提供与该定心力相反且比该定心力更小的非定心力；第一偏压装置的定心力可以随着增加温度而减小，而第二偏压装置的非定心力也可以随着增加温度而减小，从而在温度范围内提供了基本恒定的组合定心力。
22.根据权利要求20或21所述的机电发电机，其中：第二磁性偏压装置用于向磁性芯组件施加补偿磁性力。
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