CN102938605A - 跷跷板式双线圈磁发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的跷跷板式双线圈磁发电装置，包括永磁体、铁芯、线圈和软磁材料；其中，永磁体的一端连接在铁芯的中部，另一端连接在软磁材料的中部；铁芯上绕有线圈，线圈绕在铁芯的两端，永磁体与连接的铁芯以及软磁材料构成一个跷跷板结构。克服了以发电机为代表的众多磁发电装置结构复杂、体积较大的缺点，能够将短行程平动的机械能转换为电能，无污染，特别适合微能量收集领域的应用场合，如开关、按键、振动环境等，也是微功率无线传感网络理想的能源解决方案之一。其适应范围广，成本低，体积小，无污染，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁发电装置，特别涉及一种跷跷板式双线圈磁发电装置。
背景技术
目前已有的磁发电转置有多种，其中最为常用的就是发电机。但以发电机为代表的磁发电装置体积较大，不适用于对体积限制严格的环境条件，且以发电机为代表的磁发电装置将机械能转换为电能时，要求机械能必须是转动的形式。这就使得在一些条件下，以发电机为代表的磁发电装置并不适用。在国家大力倡导节能环保之下，能量收集领域出现了很多特殊的微型发电装置的需求，这往往是传统的以发电机为代表的磁发电装置难以满足的。新兴的物联网行业中，如果采用传统的电池电源则会引起维护成本高、污染严重等问题，微功率无线传感网络的电源问题也成为了阻碍物联网普及的瓶颈问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种跷跷板式双线圈磁发电装置，能够将短行程平动的机械能转换为电能，特别适用于短行程平动环境，其适应范围广，成本低。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：包括永磁体、铁 芯、线圈和软磁材料；其中，永磁体的一端连接在铁芯的中部，另一端连接在软磁材料的中部；铁芯上绕有线圈，线圈绕在铁芯的两端，永磁体与连接的铁芯以及软磁材料构成一个跷跷板结构。
进一步地，所述跷跷板结构其中一端还设置有弹性装置。
进一步地，所述弹性装置为弹簧或弹片。
进一步地，所述线圈分两股绕在铁芯的两端，两股线圈相互串联。
进一步地，所述软磁材料呈长板状结构，所述永磁体在水平面上高于铁芯的两端。
进一步地，所述软磁材料两端设置有向上延伸的凸起，所述永磁体在水平面上高于软磁材料两端的凸起。
本发明的跷跷板式双线圈磁发电装置，由于克服了以发电机为代表的众多磁发电装置结构复杂、体积较大的缺点，能够将短行程平动的机械能转换为电能，无污染，特别适合微能量收集领域的应用场合，如开关、按键、振动环境等，也是微功率无线传感网络理想的能源解决方案之一。其适应范围广，成本低，体积小，无污染，结构简单。
附图说明
图1为本发明跷跷板式双线圈磁发电装置第一实施例初始状态的示意图；
图2为图1所示发电状态的示意图；
图3为图1所示跷跷板式双线圈磁发电装置的立体图；
图4为本发明跷跷板式双线圈磁发电装置第二实施例初始状态的示意图；
图5为图4所示发电状态的示意图；
图6为图4所示跷跷板式双线圈磁发电装置的立体图。
具体实施方式
本实施例中，参照图1，该跷跷板式双线圈磁发电装置，包括软磁材料1、永磁体2、弹性装置3、铁芯4和线圈5；软磁材料1呈长板状结构。永磁体2可以采用钕铁硼等常用磁钢，磁化方向为图中的上下向，N极和S极的位置可以调换，调换时线圈5内部的磁场方向也会反转。永磁体2的最高点比两侧铁芯4的引出端高出一段5mm内的微小的距离，和上端的软磁材料1形成一个跷跷板结构。另一种类似的方式是永磁体2的最高处与两侧铁芯4的引出端高度相同，在软磁材料1的中段附加一个突起，与铁芯4和线圈5组成跷跷板结构(未图示)。弹性装置3是可选的，所述弹性装置为弹簧或弹片，作用可在图2中说明。假定初始状态与图1一致，在该状态下，由于空气的磁阻比软磁材料1和铁芯4大得多，绝大部分磁力线都从软磁材料1和铁芯4组成的回路中通过，线圈5内部的磁场方向如图1中箭头所示。
图2是当图1中上翘的一端被按下时的状态。当图1中上翘的一端被按下时，该端与下方的铁芯4引出端连接，形成一个磁阻很小的磁场回路；同时另一端即被抬起，原本接触的软磁材料端和铁芯引出端分开，原本的磁场回路磁阻陡然增大，可以视为断开。此时线圈5中的磁场方向如图2所示，可见在新的磁场回路作用下，线圈5中的磁场大小相同，方向逆转，引起了一个较大的磁通的变化，根据电磁感应定律，磁通的变化使线圈两端中产生电压，可以引出给储能元件，或经过整流后给元件供电。可选弹性装置3此时发生作用，若具有弹性装置3，在按下动作结束撤去后，弹性装置可将被按上翘的一端向下拉回，恢复图1的状态。在这个过程中，连通的磁路断开，断 开的磁路连通，线圈5中的磁场方向再次发生逆转，可以再次进行一次发电。弹性装置3可以使一次按下产生两次发电过程，发电效率得到了提高，但是也增加了结构的复杂性，实际实施时，可根据需求决定。
图3是没有安装弹性装置3的情形，此时按下上翘的一端，该端即被吸附在被磁化的铁心上，直到另一端被按下，使得该端再次翘起。线圈分为第一线圈5-1和第二线圈5-2，这两部分是串连在一起的。线圈5侧面的挡板6可作为固定线圈和连接底座之用。
参照图4至图6的所示，是该跷跷板式双线圈磁发电装置的第二实施例。该实施例与第一实施例的主要区别在于将铁芯4和线圈5作为可动部件移到了上方。所述软磁材料两端设置有向上延伸的凸起。永磁体2可采用钕铁硼等常用磁钢，磁化方向为图中的上下向，N极和S极的位置可以调换，调换时线圈5内部的磁场方向也会反转。永磁体2的最高点比两侧软磁材料7的凸起高出一段5mm内的微小的距离，和上端的铁芯4形成一个跷跷板结构。另一种类似的方式是永磁体2的最高处与两侧软磁材料7的凸起高度相同，在铁芯4的中段附加一个突起，与线圈5组成跷跷板结构。弹性装置3是可选的，作用可在图5中说明。假定初始状态与图4一致，在该状态下，由于空气的磁阻比软磁材料7和铁芯4大得多，绝大部分磁力线都从软磁材料7和铁芯4组成的回路中通过，线圈5内部的磁场方向如图4中箭头所示。
图5是当图4中上翘的一端被按下时的状态。当图5中上翘的一端被按下时，该端与下方的软磁材料7凸起连接，形成一个磁阻很小的磁场回路；同时另一端即被抬起，原本接触的软磁材料端和铁芯引出端分开，原本的磁场回路磁阻陡然增大，可以视为断开。此时线圈5中的磁场方向如图5所示， 可见在新的磁场回路作用下，线圈5中的磁场大小相同，方向逆转，引起了一个较大的磁通的变化，根据电磁感应定律，磁通的变化使线圈两端中产生电压，可以引出给储能元件，或经过整流后给元件供电。可选弹性装置3此时发生作用，若具有弹性装置3，在按下动作结束撤去后，弹性装置可将被按上翘的一端向下拉回，恢复图4的状态。在这个过程中，连通的磁路断开，断开的磁路连通，线圈5中的磁场方向再次发生逆转，可以再次进行一次发电。弹性装置3可以使一次按下产生两次发电过程，发电效率得到了提高，但是也增加了结构的复杂性，实际实施时，可根据需求决定。
图6是没有安装弹性装置3的情形，此时按下上翘的一端，该端即被吸附在被磁化的软磁材料上，直到另一端被按下，使得该端再次翘起。线圈分为第一线圈5-1和第二线圈5-2，这两部分是串连在一起的。
以上已将本发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (6)
1.一种跷跷板式双线圈磁发电装置，其特征在于：包括永磁体、铁芯、线圈和软磁材料；其中，永磁体的一端连接在铁芯的中部，另一端连接在软磁材料的中部；铁芯上绕有线圈，线圈绕在铁芯的两端，永磁体与连接的铁芯以及软磁材料构成一个跷跷板结构。
2.根据权利要求1所述的跷跷板式双线圈磁发电装置，其特征在于：所述跷跷板结构其中一端还设置有弹性装置。
3.根据权利要求2所述的跷跷板式双线圈磁发电装置，其特征在于：所述弹性装置为弹簧或弹片。
4.根据权利要求1所述的跷跷板式双线圈磁发电装置，其特征在于：所述线圈分两股绕在铁芯的两端，两股线圈相互串联。
5.根据权利要求1所述的跷跷板式双线圈磁发电装置，其特征在于：所述软磁材料呈长板状结构，所述永磁体在水平面上高于铁芯的两端。
6.根据权利要求1所述的跷跷板式双线圈磁发电装置，其特征在于：所述软磁材料两端设置有向上延伸的凸起，所述永磁体在水平面上高于软磁材料两端的凸起。
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