CN102938606A - 跷跷板式单线圈磁发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明的跷跷板式单线圈磁发电装置，包括上、下软磁材料、永磁体、铁芯和线圈；其中，所述永磁体两端分别与软磁材料相连接，永磁体的两端面接触在软磁材料的中端以构成“工”形磁铁；所述铁芯贯穿线圈并从线圈的两端引出嵌入“工”形磁铁，铁芯两端分别与上、下软磁材料相接触。本磁发电装置将永磁体与铁芯相对平动的机械能转换为电能，可以给微功率设备，如遥控进行供电。本发明体积小，无污染，结构简单，能够将短行程平动的机械能转换为电能、特别适合于微功率收集、无线传感网络等领域。

Description

跷跷板式单线圈磁发电装置

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单线圈磁发电装置。 

背景技术

目前已有的磁发电装置有多种，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单线圈磁发电装置，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：包括上、下软磁 材料、永磁体、铁芯和线圈；其中，所述永磁体两端分别与软磁材料相连接，永磁体的两端面接触在软磁材料的中端以构成“工”形磁铁；所述铁芯贯穿线圈并从线圈的两端引出嵌入“工”形磁铁，铁芯两端分别与上、下软磁材料相接触。 

进一步地，所述铁芯中间位置设置有支撑件以形成一个跷跷板结构。 

进一步地，所述“工”形磁铁设置有支撑件以形成一个跷跷板结构。 

进一步地，所述铁芯其中一端还设置有弹性装置。 

进一步地，所述“工”形磁铁还设置有弹性装置。 

进一步地，所述弹性装置为弹簧或弹片。 

本发明的跷跷板式单线圈磁发电装置，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为本发明跷跷板式单线圈磁发电装置初始状态的示意图； 

图2为本发明跷跷板式单线圈磁发电装置发电状态的示意图； 

图3为本发明跷跷板式单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，该跷跷板式单线圈磁发电装置，包括上、下软磁材料1-1、1-2、永磁体2、线圈4、铁芯3、支撑件5和弹性装置6。所述上、下软磁材料1-1、1-2呈长条状，所述永磁体2轴向充磁，两端接在上、下软 磁材料1-1、1-2的中间位置，永磁体2将两端的上、下软磁材料1-1、1-2磁化，相当于将永磁体2的磁极引导向两侧，构成一个“工”形磁铁。永磁体2的两磁极位置可以调换，调换后，相关分析取相反的情况。长条状铁芯3夹在“工”形磁铁的上、下软磁材料1-1、1-2之间，铁芯3上绕有线圈4，在铁芯3及线圈4不存在的情况下，磁力线在两侧磁极的平均分布，当铁芯3如图存在时，由于铁芯3的磁阻比空气小得多，绝大部分磁力线从“工”形磁铁的右上端进入铁芯3，并通过“工”形磁铁的左下端返回永磁体2的S极。线圈4中的磁场方向如图中箭头所示。支撑件5为可动部件提供支撑点，在本实施例中，可动部件可以是铁芯3与线圈3的组合。当然，也可以是永磁体2和上、下软磁材料1-1、1-2的组合。弹性装置6置于可动部件的一端。 

如图2所示，铁芯3的一端受到力的作用，又由于支撑件5的支撑，原本较高的一端上升，较低的一端下降，最终被“工”形磁铁再度吸附，但吸附的位置发生了变化。由于铁芯3的磁阻比空气小得多，绝大部分磁力线从“工”形磁铁的左上端进入铁芯3，并通过“工”形磁铁的右下端返回永磁体2的S极。线圈4中的磁场方向如图中箭头所示。与图1中的情况相比较可知，此时线圈4中的磁感应强度大小相等，方向相反，考虑线圈4的截面积和圈数，可知此时引起了线圈4中较大的磁通量变化，由电磁感应定律，线圈4中将产生较大的电量，可向外输出到储能单元，或经过整流调压给合适的单元供电。弹性装置6为可选项，若不存在此项，发电过程到此结束，直到下一次作用使得铁芯3的状态发生改变，该发电装置具有两个稳定状态。若存在此项，则弹性装置6的弹力将被吸附的远端拉回，恢复到图1的状态，可知由图2回到图1会再次引起线圈4中的磁场方向反转，引起较大的磁通变化， 线圈4可以再次向外输出电能。相比于不存在弹性装置6的时候，其发电效率提高了一倍，但此时发电装置的状态只有一个稳定状态。可根据具体情况加以选用。在本实施例中，弹性装置6装在可动部件的一端，当然，也可以装在“工”形磁铁的一端。 

图3所示，永磁体2的尺寸要适中，避免上、下软磁材料1-1、1-2中的间隙过大或过小。如果间隙过大则会出现铁芯3不被“工”形磁铁吸附的中间态。如果间隙过小，则可能会出现铁芯3吸附在同一侧的上、下软磁材料1-1、1-2上的现象。铁芯3从线圈4两端引向一侧，引出为薄片状，这样是为了方便嵌入“工”形磁铁，同时增大上、下软磁材料1-1、1-2与铁芯3的接触面，使更容易导磁。同时引出端向图中左右方向的延伸可作为受力点，当两端受到足够的力的作用即发生前面所述的发电现象。支撑件5位于线圈4下方，中部有一个突起，类似于一个跷跷板结构，当上翘端受到力的作用而脱离吸附时，由于支撑件5的作用，另一端就会上升并被吸附。图中没有涉及弹性装置6，实际的弹性装置6可以是弹簧、弹片等弹性物体。弹性装置6的一端连接可动部件，另一端连接外壳或固定部件。挡板7用来固定线圈位置。 

本发明的跷跷板式单线圈磁发电装置，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。 

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)

1.一种跷跷板式单线圈磁发电装置，其特征在于：包括上、下软磁材料、永磁体、铁芯和线圈；其中，所述永磁体两端分别与软磁材料相连接，永磁体的两端面接触在软磁材料的中端以构成“工”形磁铁；所述铁芯贯穿线圈并从线圈的两端引出嵌入“工”形磁铁，铁芯两端分别与上、下软磁材料相接触。

2.根据权利要求1所述的跷跷板式单线圈磁发电装置，其特征在于：所述铁芯中间位置设置有支撑件以形成一个跷跷板结构。

3.根据权利要求1所述的跷跷板式单线圈磁发电装置，其特征在于：所述“工”形磁铁设置有支撑件以形成一个跷跷板结构。

4.根据权利要求1所述的跷跷板式单线圈磁发电装置，其特征在于：所述铁芯其中一端还设置有弹性装置。

5.根据权利要求1所述的跷跷板式单线圈磁发电装置，其特征在于：所述“工”形磁铁还设置有弹性装置。

6.根据权利要求4或5所述的跷跷板式单线圈磁发电装置，其特征在于：所述弹性装置为弹簧或弹片。

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