CN102577053B - 振动发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种能够防止永久磁铁吸附于磁性体并且确实地发电的振动发电机。一种振动发电机，在外周面上卷绕有电磁感应线圈(2)的非磁性筒壳体(1)内，设置有能够往返的永久磁铁(3)，在永久磁铁(3)的两端，以相同的极相对的朝向设置有防磁漏磁铁(4、5)。由此，通过从防磁漏磁铁(4、5)放射的磁力线而从永久磁铁(3)的端面向永久磁铁(3)的移动方向放射的磁力线向与上述移动方向正交的方向弯曲，上述移动方向的磁力线的磁通密度减小。因此，能够防止永久磁铁(3)吸附于接点配件，能够持续发电。
Description
技术领域
本发明涉及通过振动来发电的振动发电机的改良。
背景技术
以往，如专利文献1所述，提出了将振动的动能转换为电能的电池型的振动发电机。这种电池型的振动发电机由于不需要更换电池而方便，并且能够半永久地使用，因此能够节省资源。如图7所示，在该电池型的振动发电机50中，在非磁性体的筒状的壳体51的外周卷绕有电磁感应线圈52，在壳体51内，使永久磁铁53相对于电磁感应线圈52往返移动，从而在电磁感应线圈52上产生感应电流。上述感应电流通过整流电路54整流，整流后的电流蓄电到二次电池等蓄电单元55之后供给到+电极56及-电极57。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实用新型注册第3026391号公报
发明内容
然而，即使+电极56及-电极57由铜等非磁性体构成，在电池壳体的接点配件61、62由铁等磁性体构成的情况下，也存在以下问题：永久磁铁53吸附于接点配件61、62，永久磁铁53处于无法在壳体51内移动的状态，从而无法发电。
振动发电机不限于上述电池型的结构。例如，只要是永久磁铁的移动方向侧的两端配置有磁性体的状况，则存在永久磁铁吸附于磁性体而阻碍其移动的问题。这样，即使是电池壳体的接点配件61、62以外的磁性体，由于永久磁铁吸附于磁性体，也存在永久磁铁的移动被阻碍从而无法发电的问题。该问题是永久磁铁的磁力线向永久磁铁的移动方向延伸而引发的。
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种能够防止永久磁铁吸附于磁性体并且确实地发电的振动发电机。
用于解决上述课题的技术方案1的发明的振动发电机，其特征在于，包括：非磁性筒壳体，由非磁性体形成；电磁感应线圈，卷绕在上述非磁性筒壳体的外周面上；永久磁铁，在上述非磁性筒壳体内被设置为能够在该非磁性筒壳体的长度方向上往返移动，并且在该移动方向上被磁化；以及第1防磁漏磁铁，以与上述永久磁铁相同的极相对的朝向设置在上述永久磁铁的移动方向上的一端。
技术方案2所述的发明的特征在于，上述振动发电机容纳在具有磁性体的正负接点配件的电池容纳壳体内而使用，上述振动发电机还包括：外壳体，容纳上述非磁性筒壳体；和电极部件，设置于上述外壳体的长度方向的端部，使上述电磁感应线圈上所产生的电流导电到上述接点配件。
技术方案3所述的发明的特征在于，在技术方案1所述的发明中，在上述永久磁铁的移动方向上的另一端，具有以与上述永久磁铁相同的极相对的朝向设置的第2防磁漏磁铁。
技术方案4所述的发明的特征在于，在技术方案1所述的发明中，上述振动发电机还包括：整流电路，对通过上述永久磁铁的移动而在上述电磁感应线圈中产生的电流进行整流；和蓄电单元，对通过上述整流电路整流后的电流进行蓄电。
技术方案5所述的发明的特征在于，在技术方案4所述的发明中，上述整流电路及上述蓄电单元设置于上述非磁性筒壳体的端部的外侧。
技术方案6所述的发明的特征在于，在技术方案1所述的发明中，上述振动发电机还包括：整流电路，对通过上述永久磁铁的移动而在上述电磁感应线圈中产生的电流进行整流；和蓄电单元，对通过上述整流电路整流后的电流进行蓄电，在位于上述永久磁铁的移动方向上的另一端侧的非磁性筒壳体的端部的外侧，设置有上述整流电路及蓄电单元。
技术方案7所述的发明的特征在于，在技术方案1～技术方案6中任一项所述的发明中，上述第1防磁漏磁铁、上述第2防磁漏磁铁及上述永久磁铁的与上述移动方向正交的方向上的剖面的外边缘形状为圆形，上述第1防磁漏磁铁及上述第2防磁漏磁铁的剖面半径与上述永久磁铁的剖面半径大致相同，上述第1防磁漏磁铁及上述第2防磁漏磁铁中的至少一个的厚度设定为上述永久磁铁的剖面半径的25％～90％。
发明效果
根据技术方案1所述的发明，从永久磁铁的端面向永久磁铁的移动方向放射的磁力线由于从第1防磁漏磁铁放射的磁力线而向与永久磁铁的移动方向正交的方向弯曲。此外，从第1防磁漏磁铁的端面向永久磁铁的移动方向放射的磁力线被永久磁铁与第1防磁漏磁铁的边界面附近的强磁场吸引，因此移动方向的磁力线的磁通密度减小。因此，能够防止永久磁铁吸附于磁性体。即，能够抑制永久磁铁的磁力线向移动方向延伸，能够确实地发电。此外，由于能够减小从本发明的振动发电机的永久磁铁的端面放射的磁力线的磁通密度，因此在永久磁铁的移动方向上配置有电气设备或电子设备的状况下，能够避免由于永久磁铁的磁漏而引起电气设备或电子设备的动作不良，能够防止设备的错误动作。
根据技术方案2所述的发明，从永久磁铁的端面向永久磁铁的移动方向放射的磁力线由于从第1防磁漏磁铁放射的磁力线而向与永久磁铁的移动方向正交的方向弯曲，此外，从第1防磁漏磁铁的端面向永久磁铁的移动方向放射的磁力线被永久磁铁与第1防磁漏磁铁的边界面附近的强磁场吸引，因此移动方向的磁力线的磁通密度减小。因此，能够防止永久磁铁吸附于接点配件，能够确实地持续发电。此外，由于能够减小从本发明的振动发电机的永久磁铁的端面放射的磁力线的磁通密度，因此在永久磁铁的移动方向上配置有电气设备或电子设备的状况下，能够避免由于永久磁铁的磁漏而引起电气设备或电子设备的动作不良，能过防止设备的错误动作。
根据技术方案3所述的发明，能够减小从永久磁铁的两端面放射的磁力线的磁通密度。因此，能够防止永久磁铁吸附于接点配件等磁性体，能够确实地持续发电。
根据技术方案4所述的发明，能够稳定地向设备供给平滑化的直流电流。
根据技术方案5所述的发明，能够将电磁感应线圈的绕线直径及永久磁铁的直径较大地设定，能够使电磁感应线圈产生更大的感应电流，能够提高发电效率。
根据技术方案6所述的发明，在设置有整流电路及蓄电单元的一侧，由于非磁性筒壳体的一侧端与接点配件等磁性体的距离远离，因此仅在与整流电路及蓄电单元相反侧的永久磁铁的一端设置第1防磁漏磁铁，就能够防止永久磁铁吸附到接点配件等磁性体。
根据技术方案7所述的发明，能够将从防磁漏磁铁的端面向永久磁铁的移动方向放射的磁通密度减小50％以上，能够确实地防止永久磁铁吸附到接点配件等磁性体。
附图说明
图1是第1实施方式的振动型发电机的剖视图。
图2是振动型发电机的电路图。
图3是表示防磁漏磁铁的效果的说明图。
图4是表示从永久磁铁及防磁漏磁铁放射的磁力线的图。
图5是表示防磁漏磁铁的厚度与磁通密度的关系的曲线图。
图6是第2实施方式的振动型发电机的剖视图。
图7是现有的电池型的振动型发电机的说明图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下参照附图表示本发明的优选实施方式。如图1所示，第1实施方式的振动型发电机20由非磁性筒壳体1、电磁感应线圈2、永久磁铁3、第1防磁漏磁铁4、第2防磁漏磁铁5、+电极6、-电极7、外壳体9及整流蓄电部10构成。第1实施方式的振动型发电机20为干电池形状，容纳于电气设备或电子设备的电池容纳壳体中，作为干电池的替代品而使用。上述电池容纳壳体具有正负接点配件。
外壳体9为圆筒形状。在外壳体9的一端设置有+电极6，在外壳体9的另一端设置有-电极7。+电极6及-电极7的材质为黄铜等非磁性导电材料。在外壳体9的内部容纳有非磁性筒壳体1、电磁感应线圈2、永久磁铁3、第1防磁漏磁铁4以及第2防磁漏磁铁5。非磁性筒壳体1由树脂等非磁性体形成。在上述树脂中包括聚甲醛。非磁性筒壳体1在本实施方式中为圆筒形状。在非磁性筒壳体1的外周面上，电磁感应线圈2沿着非磁性筒壳体1的外周面的长度方向卷绕固定。在电磁感应线圈2的材质中包括漆包线。电磁感应线圈2的两端与后述的整流蓄电部10连接。
在非磁性筒壳体1内，永久磁铁3被设置为能够在非磁性筒壳体1的长度方向上往返移动。永久磁铁3在上述移动方向上被磁化。在第1实施方式中，在永久磁铁3的移动方向的两端固定有第1防磁漏磁铁4和第2防磁漏磁铁5。两个磁铁4、5被配置为与永久磁铁3相同的极相对。在后文详细说明该结构的效果。第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5固定到永久磁铁3的两端上的结构包括螺纹固定、粘结或通过配件的固定。若永久磁铁3在非磁性筒壳体1内往返移动，则在电磁感应线圈2上产生感应电流。在本实施方式中，永久磁铁3、第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5为圆柱形状，上述磁铁的横剖面的外边缘形状为圆形。
如图2所示，整流蓄电部10由对电磁感应线圈2上产生的感应电流进行整流的整流电路即二极管桥11和对整流后电流进行蓄电的蓄电单元12构成。电磁感应线圈2的两端与二极管桥11的输入侧连接。通过永久磁铁3在非磁性筒壳体1内的往返移动，电磁感应线圈2上所产生的交变电流即感应电流通过二极管桥11被全波整流。在二极管桥11的输出侧连接有蓄电单元12。在蓄电单元12中包括电容器或二次电池。通过二极管桥11被全波整流的电流在蓄电单元12中蓄电而被平滑化。在蓄电单元12上连接有+电极6及-电极7。在+电极6与-电极7之间产生电位差，从蓄电单元12供给被平滑化的电流。
在图1所示的实施方式中，将整流蓄电部10设置于非磁性筒壳体1的一端的外侧。由此，能够将电磁感应线圈2的绕线直径及永久磁铁3的直径较大地设定，能够使电磁感应线圈2产生更大的感应电流。
(防磁漏磁铁的效果的说明)
如图3(A)所示，从永久磁铁3的端面向永久磁铁3的移动方向放射磁力线。因此，向与+电极6及-电极7连接的接点配件61、62也放射磁力线，在电气设备或电子设备的电池容纳壳体的接点配件61、62为磁性体的情况下，永久磁铁3吸附于接点配件61、62。而如图3(B)所示，若在永久磁铁3的端部使相同的极相对而固定第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5，则从永久磁铁3放射的磁力线与从第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5放射的磁力线相斥。由此，从永久磁铁3的端面向永久磁铁3的移动方向放射的磁力线由于从第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5放射的磁力线而向与永久磁铁3的移动方向正交的方向弯曲，磁力线不从永久磁铁3的端面向永久磁铁3的移动方向放射。此外，从第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的端面向永久磁铁3的移动方向放射的磁力线被两个磁铁4、5各自与永久磁铁3的边界面附近的强磁场吸引，因此移动方向的磁力线的磁通密度减小。因此，永久磁铁3不会吸附于接点配件61、62。
接着，用图4说明改变防磁漏磁铁4的厚度的情况下从永久磁铁3及防磁漏磁铁4放射的磁力线。在此，防磁漏磁铁4的厚度是永久磁铁3的移动方向上的尺寸。另外，在图4的例子中，永久磁铁3和防磁漏磁铁4为同种磁铁。与永久磁铁3的移动方向正交的方向上的上述磁铁的横剖面的外边缘形状为圆形。此外，永久磁铁3和防磁漏磁铁4为相同半径，其半径为2mm。另外，在图4中，用箭头表示永久磁铁3及防磁漏磁铁4的移动方向。
如图4(A)所示，在没有设置防磁漏磁铁4的情况下，如上所述，磁力线从永久磁铁3的端面向永久磁铁3的移动方向泄漏。
如图4(C)所示，在防磁漏磁铁4的厚度为3.0mm的情况下，防磁漏磁铁4的磁力过强。因此，从防磁漏磁铁4的端面向永久磁铁3的移动方向放射磁力线。
如图4(B)所示，在防磁漏磁铁4的厚度为1.0mm的情况下，防磁漏磁铁4的磁力适度，磁力线不从永久磁铁3的端面向永久磁铁3的移动方向泄漏，并且磁力线几乎不从防磁漏磁铁4的端面向永久磁铁3的移动方向放射。
接着，用图5说明防磁漏磁铁(第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5)的厚度与磁通密度的关系。另外，在图5的例子中，永久磁铁3和防磁漏磁铁为同种的磁铁，上述磁铁的横剖面的外边缘形状为圆形。此外，永久磁铁3和防磁漏磁铁为相同半径，其半径为2mm。
图5的磁通密度为在从防磁漏磁铁的端面中央向轴向远离了1mm的位置上所测量的值。如图5所示，在将防磁漏磁铁的厚度设定为防磁漏磁铁的半径的大致一半的厚度的情况下，磁通密度达到最小值。这一点从以下情况也能够得到确认，即如图4(C)所示，在永久磁铁3和防磁漏磁铁的半径为2mm的情况下，将防磁漏磁铁的厚度设为1.0mm时，磁力线几乎不从防磁漏磁铁的端面向永久磁铁3的移动方向放射。若将防磁漏磁铁的厚度设定为防磁漏磁铁的半径的一半的厚度，则与没有设置防磁漏磁铁的情况相比，磁通密度为大致1/5。换言之，能够将磁通密度减少大致80％。
从图5也可知，若将第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的厚度设定为第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的半径的25％～90％的厚度，则与没有设置第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的情况相比，能够将磁通密度减小50％以上，因此优选。在将第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的厚度设定为比第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的半径的25％薄的情况下，或者将第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的厚度设定为比第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的半径的90％厚的情况下，从第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5的端面向永久磁铁3的移动方向放射的磁力线的磁通密度增大，因此永久磁铁3吸附于接点配件61、62。
(第2实施方式)
以下，对第2实施方式的振动型发电机30说明与第1实施方式的振动型发电机20不同的方面。在第1实施方式的振动型发电机20中，在永久磁铁3的两端分别设置有第1防磁漏磁铁4及第2防磁漏磁铁5，但是在第2实施方式的振动型发电机30中，仅在永久磁铁3的一端设置有第1防磁漏磁铁4。在图6所示的实施方式中，整流蓄电部10设置于非磁性筒壳体1的一端的外侧。因此，非磁性筒壳体1的一侧端与+电极6远离距离a，其结果，永久磁铁3的一端与接点配件61的距离也远离。在上述距离a足够的情况下，即使在设置有整流蓄电部10的一侧不设置防磁漏磁铁，永久磁铁3也不会吸附于接点配件61。这样，在充分远离上述距离a的情况下，仅在与整流蓄电部10相反侧的永久磁铁3的一端设置第1防磁漏磁铁4，就能够防止永久磁铁3吸附到接点配件61、62。
(总结)
以上说明的本发明的技术思想当然也能够适用于非电池型的振动发电机。根据本发明的技术思想，能够减少从振动型发电机的永久磁铁的端面放射的磁力线的磁通密度，因此能够避免由于永久磁铁的磁漏而引起电气设备或电子设备的动作不良。以上，以认为目前最可实践且优选的实施方式说明了本发明，但本发明不限定于本申请说明书中公开的实施方式，能够在不违背从权利要求书及说明书整体中获取的发明的要旨或思想的范围内适当变更，进行了上述变更的振动发电机也应理解为仍属于技术范围中。即，如本发明那样，只要是由非磁性筒壳体、电磁感应线圈及永久磁铁构成，并且在该永久磁铁的移动方向侧的两端中的至少一端配置有磁性金属的接点配件等磁性体的结构，则均能够适用本发明。例如，非磁性筒壳体或永久磁铁的剖面形状不限于圆形，也可以是椭圆形或四边形等多边形。
标号说明
1 非磁性筒壳体
2 电磁感应线圈
3 永久磁铁
4 第1防磁漏磁铁
5 第2防磁漏磁铁
6 +电极
7 -电极
9 外壳体
10 整流蓄电部
11 二极管桥
12 蓄电单元
20 振动型发电机(第1实施方式)
30 振动型发电机(第2实施方式)
50 现有的电池型振动发电机
51 壳体
52 电磁感应线圈
53 永久磁铁
54 整流电路
55 蓄电单元
56 +电极
57 -电极
61 接点配件
62 接点配件
Claims (5)
1.一种振动发电机，其特征在于，包括：
非磁性筒壳体，由非磁性体形成；
电磁感应线圈，卷绕在上述非磁性筒壳体的外周面上；
永久磁铁，在上述非磁性筒壳体内被设置为能够在该非磁性筒壳体的长度方向上往返移动，并且在该移动方向上被磁化；第1防磁漏磁铁，以与上述永久磁铁相同的极相对的朝向固定在上述永久磁铁的移动方向上的一端；以及
第2防磁漏磁铁，以与上述永久磁铁相同的极相对的朝向固定在上述永久磁铁的移动方向上的另一端，
上述第1防磁漏磁铁、上述第2防磁漏磁铁及上述永久磁铁的与上述移动方向正交的方向上的剖面的外边缘形状为圆形，
上述第1防磁漏磁铁及上述第2防磁漏磁铁的剖面半径与上述永久磁铁的剖面半径大致相同，
上述第1防磁漏磁铁及上述第2防磁漏磁铁中的至少一个的厚度设定为上述永久磁铁的剖面半径的25%～90%。
2.根据权利要求1所述的振动发电机，其特征在于，
上述振动发电机容纳在具有磁性体的正负接点配件的电池容纳壳体内而使用，
上述振动发电机还包括：外壳体，容纳上述非磁性筒壳体；和
电极部件，设置于上述外壳体的长度方向的端部，使上述电磁感应线圈上所产生的电流导电到上述接点配件。
3.根据权利要求1所述的振动发电机，其特征在于，
上述振动发电机还包括：整流电路，对通过上述永久磁铁的移动而在上述电磁感应线圈中产生的电流进行整流；和
蓄电单元，对通过上述整流电路整流后的电流进行蓄电。
4.根据权利要求3所述的振动发电机，其特征在于，
上述整流电路及上述蓄电单元设置于上述非磁性筒壳体的端部的外侧。
5.根据权利要求1所述的振动发电机，其特征在于，
上述振动发电机还包括：整流电路，对通过上述永久磁铁的移动而在上述电磁感应线圈中产生的电流进行整流；和
蓄电单元，对通过上述整流电路整流后的电流进行蓄电，
在位于上述永久磁铁的移动方向上的另一端侧的非磁性筒壳体的端部的外侧，设置有上述整流电路及蓄电单元。
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