CN104600949B - 振动发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种振动发电机，包括磁振子和缠绕于磁振子外的线圈，磁振子通过弹簧至少呈三点定位的方式悬置于线圈内，使磁振子能随着任一方向上所产生的振动而改变线圈的磁通量，从而产生电流。本发明还公开一种振动发电机，包括采用上述结构的多个磁振单元，多个磁振子通过弹簧连接在一起，且各磁振子上分别通过弹簧至少形成三个弹簧连接点的方式悬置于对应的线圈内。本发明的磁振子能够在任一方向上自由振动，收集任一方向上的振动能，并随之振动并改变外部线圈的磁通量，通过磁生电原理将振动能转化为电能；而且不受摆放方向限制，在移动通信设备如智能手机、平板电脑以及电动汽车等各领域有广泛的应用前景。

Description

振动发电机

技术领域

本发明涉及一种振动发电机，特别是涉及振动发电机中的磁振子的设置结构。

背景技术

随着核能危机的升级以及石油、煤炭等不可再生资源储的不断枯竭，新型能源的开发已经成为了新世纪中人类所面对的最大挑战之一。为了实现人类社会的可持续发展，科学工作者们提出资源与能源最充分利用技术和环境最小负担技术——致力于开发清洁、高效的可再生能源，以及能源储存和转换的新技术和新设备。

在新一波寻找新型能源的热潮中，风能、太阳能和地热能等可再生能源逐渐呈现在人们眼前。然而，人们在不断开发这些新型能源的同时，也对自身的储能和动力电源技术提出了新的挑战。这主要是由于这些新型能源，主要是以电能的形式被储存和利用的。因此，新型能源取代不可再生能源的一个关键点在于如何在实际应用中，充分的利用各种形式的能量，并将其转换成电能，为各种设备提供动力。

在移动设备的使用过程中，有两方面的能量是严重浪费的，一是振动能，如汽车运动过程中上下震动的振动能，被严重浪费；二是移动设备运行过程中水平方向上的惯性能。如人在行走过程中，就是一个每走一步，速度都发生明显变化的过程，如每踏一步，都会有一个加速-减速-速度降为零的过程，这个过程中存在很大的惯性能。汽车在前行过程中速度根据路况会时快时慢，也存在很大的惯性能。这些振动和惯性实质上是一种能量的转换。回收利用振动和惯性能量，是摆在人们面前的一项技术课题。

振动发电技术已经有些历史了，而人们也依然在开发更多这类能够将机械能转变成电能的工具。荷兰一家夜总会利用弹簧地板收集人们舞动时的能量并且将其转化为电能供应照明，已经成了新能源行业的一个经典案例，但是这种方式显然不适合家庭使用。

在微型化振动发电的领域，几年前就已经有了类似电池产品问世。最传统的做法是将磁铁安装于可上下振动的圆筒或方形管内，并在上端或下端安装弹簧。发电机是通过磁铁在垂直方向上的振动产生电磁感应来完成能量转换的。例如专利(公开号：CN86211092U)公开了一种“车用直线发电机”，装于汽车的前桥(或后桥)与车身之间，固定在原液压减震器的位置上，当汽车运动时，利用震动而产生的直线往复运动，吸收其震动能量，把有害的震动能量转变为有用的电能。

由于这些振动发电机是通过磁铁的上下振动来改变线圈的磁通量，达到发电的目的，因此存在以下两方面的问题：1、传统振动发电机仅能够利用垂直运动的振动能而不能利用水平方向上以及其它任一方向的振动能或惯性能；2、为获得垂直振动的振动能，传统的振动发电机的摆放方式也是受限制，必须使竖直放置以保证磁振子能在垂直方向上上下振动。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种振动发电机，能够获得多种方向上的振动能，且不论垂直摆放，水平排放，还是其它倾斜角度摆放，磁振子都能够随外界的振动而产生振动。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种振动发电机，包括磁振子和缠绕于磁振子外的线圈，所述磁振子通过弹簧至少呈三点定位的方式悬置于所述线圈内，使所述磁振子能随着任一方向上所产生的振动而改变线圈的磁通量，从而产生电流。

所述磁振子呈规则形状，或者所述磁振子呈平行六面体状。

所述磁振子至少在一个平面内相交或者垂直的两条线上，或者两条对角线上，所述磁振子通过弹簧悬置于所述线圈内。

所述磁振子由多个磁条同极相对并列而成。

所述线圈的缠绕方向垂直于磁振子的磁极设置方向，多个所述磁条分别对应缠绕有所述线圈，各线圈的缠绕宽度不大于其所对应的该磁条在垂直于该线圈缠绕方向上的宽度。

所述磁振子悬置在与其外形相吻合的壳体内，且该壳体为非磁性材料制成的壳体。

一种振动发电机，包括多个磁振单元，各磁振单元分别包括磁振子和缠绕于磁振子外的线圈，多个磁振子通过弹簧连接在一起，且各磁振子上分别通过弹簧至少形成三个弹簧连接点的方式悬置于对应的线圈内，使各磁振子能随着任一方向上所产生的振动而改变线圈的磁通量，从而产生电流。

所述磁振子由多个磁条同极相对并列而成。

所述线圈的缠绕方向垂直于磁振子的磁极设置方向，多个所述磁条分别对应缠绕有所述线圈，各线圈的缠绕宽度不大于其所对应的该磁条在垂直于该线圈缠绕方向上的宽度。

各磁振单元中的所述磁振子至少在一个平面内相交或者垂直的两条线上，或者两条对角线上，所述磁振子通过弹簧悬置于所述线圈内。

采用上述结构后，本发明具有以下有益效果：

1、通过弹簧至少呈三点定位的方式悬置磁振子。磁振子能够在任一方向上自由振动，因此能够收集任一方向上的振动能，并随之振动并改变外部线圈的磁通量，通过磁生电原理将振动能转化为电能。比如，人行走过程中因为有抬腿和落地，产生上下振动，产生振动能；同时人的行走速度是断续的，在抬腿跨步过程是前进的，在腿落脚瞬间速度变为零，即人的行走，在水平方向上也有一个“加速-减速-加速-减速…”的准周期性振动过程，从而产生惯性能。磁振子在上述垂直平面、水平平面上的外力同时作用下，也随之产生垂直平面、水平平面的分振动，振动导致线圈的磁通量发生改变，从而产生电流。

2、本发明的发电机不受摆放方向限制，任一的方式的摆放都不会影响本发电机的效果。传统的振动发电机需将发电至垂直摆放，才能使得发电机内的磁振子在感受外部振动时，发生垂直振动。本发明的磁振子能够在任一方向上自由振动，也能接受到外部任一方向发生的振动，在任一方式的摆放状态下，磁振子都能在任一方向上发生振动，因此不受排放方式的影响。这是区便于传统垂直振动发电机的主要区别技术特征。这一区别技术特征使其在移动通信设备如智能手机，平板电脑等有着广泛的应用前景。因为智能手机、平板电脑等这类设备在随身携带时，其放置的方式方向是非常随意的，而本发明因不受放置方式的影响，因此完全满足人们的使用习惯。同样，本发明能充分利用各方向上的能量，并转换成电能，可广泛用于交通运输设备如电动汽车领域，因为这些移动运输设备不仅产生上下振动能，还因加速减速等过程而产生水平方向的惯性能，本发明能够同时吸收来自上下方向上和水平方向上的振动能。

附图说明

图1为本发明采用一个磁振单元三点悬置的结构示意图。

图2为本发明采用一个磁振单元交线上四点悬置的结构示意图。

图3为本发明采用一个磁振单元对角线四点悬置的结构示意图。

图4为本发明中磁振单元与弹簧连接点位于前侧面的结构示意图。

图5为本发明中磁振单元与弹簧连接点位于围面中部的结构示意图。

图6为本发明采用多个磁振单元在对角线上串连成一字型的结构示意图。

图7为本发明采用多个磁振单元平行排列成一字型的结构示意图。

图8为本发明采用多个磁振单元平行排列且在对角线上悬置的结构示意图。

图9为本发明采用多个磁振单元在对角线上串连成十字型的结构示意图。

图中：

磁振单元 1 磁振子 10

磁条 11 线圈 12

弹簧 13 壳体 14

交线 A 交线 B

对角线 C 对角线 D

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1至9所示，本发明的振动发电机，包括磁振单元1，磁振单元1包括磁振子10、线圈12、弹簧13和壳体14。

磁振子10由多个磁条11组合而成。在相交或相互垂直的两条对角线A和B上，磁振子10通过弹簧13悬挂于线圈12内或者壳体14；或通过三点悬挂方式磁振子10通过弹簧13悬挂于线圈12内或者壳体14内。其中，磁振子10与磁振子10之间通过弹簧13连接的连接点、磁振子10与壳体14之间通过弹簧13连接的连接点，统称为弹簧连接点。

实施例一

如图1至8所示，本实施例中采用多个磁条11组成一体式的磁振子10，各磁条11分别呈平行六面体状，这样形成一个规则的立方体便于三点定位悬置。多个磁条11同极相对并排设置，N极和N极相对，S极和S极相对，同极相对能够最大程度上增加线圈磁通量的变化。每个磁条11外分别缠绕一组独立的线圈12，磁振子11的磁极设置方向垂直于线圈12的缠绕方向，每组独立的线圈12的缠绕宽度分别不大于单个磁条11在垂直线圈12缠绕方向上的宽度。

实施例二

如图1所示，本实施例中，磁振子10通过至少3个弹簧13呈三点定位方式悬置在与其外形相吻合的壳体14内，且壳体14采用非磁性材料制成。当磁振子10在任一方向的外力作用下，磁振子10会随之在任一方向上产生振动，振动导致线圈12的磁通量发生改变，从而产生电流，将线圈12的对应输出端分别与外部元件电连接，即可为外部元件提供电源。

实施例三

如图2所示，本实施例中，沿着磁振子10至少位于一个平面上相互垂直的两条交线A和B或者两条对角线C和D，通过4个弹簧13将磁振子10悬置于线圈12内。在对角线上通过弹簧13连接、悬置定位，会有较好的悬置定位效果。

当各磁条11分别为规则形状，例如平行六面体，磁振子10也形成平行六面体，则相互垂直的两条交线A和B或者两条对角线C和D分别为磁振子10的对称线，这样便于在壳体14内悬置磁振子10，也便于在壳体14外缠绕线圈12。

实施例四

如图4至5所示，本实施例中，磁振子10具有前侧面、后侧面，以及连接前侧面和后侧面的围面。磁振子10与4个弹簧13的连接点位于磁振子10的前侧面、后侧面或者围面上，或者围面的居中位置。

实施例六

如图6所示，本实施例采用多个磁振单元1，各磁振单元1分别包括磁振子10、线圈12、弹簧13和壳体14。多个磁振单元1并排呈一字型，多个磁条11所组成的磁振子10分别悬置在对应的壳体14，且多个磁振子10之间通过对角线C上的弹簧13串连在一起。

实施例七

如图7所示，本实施例与实施六的主要区别在于，多个磁振单元1相互平行，且并排呈一字型，一字型的多个磁振单元1外设置一个壳体14，即相当于实施例六中的壳体14是连通的，多个磁振子10之间通过交线A上的弹簧13串连在一起，且悬置在壳体14中。

实施例八

如图8所示，本实施例与实施七的主要区别在于，多个磁振单元1相互平行，且并排呈一字型，多个磁振子10分别通过各自对角线C和D上的4个弹簧13悬置在一个壳体14中。

实施例九

本实施例与实施例六、七、八的主要区别在于，多个磁振单元1连接在一起可根据需要，通过弹簧13铺成一片，或者连接成任一平面形状、任一立体造型。如图9所示，多个磁振单元1串连成十字型，相应地壳体14也连成十字型。多个磁振单元1串连成环型，相应地采用环型壳体14。

另外，当磁振单元1为多个时，各磁振单元1中的磁振子10上分别通过弹簧13至少形成三个弹簧连接点，从而悬置于对应的线圈12内或者壳体14内。如图9所示，十字型交叉点处的磁振子10的周边与三个磁振子10相邻，则叉点处的磁振子10通过弹簧13与周边的三个磁振子10连接在一起，当然，叉点处的磁振子10还可通过另外的弹簧13定位在壳体14上，这样叉点处的磁振子10上至少形成有5个弹簧连接点。

当多个壳体14相互连通时，可视为一个壳体14。也就是说，当采用多个磁振单元1时，多个磁振单元1中的多个磁振子10和其对应的线圈12可共用一个壳体14。

本发明通过至少3个弹簧悬置磁振子，磁振子能够在空间中任一方向上自由振动，因此能够收集任一方向上的振动能，并随之振动并改变外部线圈的磁通量，通过磁生电原理将振动能转化为电能。比如，人行走过程中因为有抬腿和落地时产生的振动能；同时人在行走时“加速-减速-加速-减速…”的准周期性振动过程产生惯的性能，以及其它方向的振动能，磁振子节能吸收到这些振动能，并随之振动而改变线圈的磁通量，从而产生电流。

本发明的发电机不受摆放方向限制，任一的方式的摆放都不会影响本发电机的效果。本发明的磁振子能够在外壳腔体内任一方向上自由振动，也能接受到外部任一方向发生的振动，在任一方式的摆放状态下，磁振子都能在任一方向上发生振动，因此不受排放方式的影响。这是区便于传统垂直振动发电机的主要区别技术特征。这一技术特征使其在移动通信设备如智能手机，平板电脑等有着广泛的应用前景。因为智能手机、平板电脑等这类设备在随身携带时，其放置的方式方向是非常随意的，而本发明因不受放置方式的影响，因此完全满足人们的使用习惯。同样，本发明能充分利用各方向上的能量，并转换成电能，可广泛用于交通运输设备如电动汽车领域。

上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (3)

1.一种振动发电机，其特征在于：包括多个磁振单元，各磁振单元分别包括磁振子和缠绕于磁振子外的线圈，由多个磁条组成一体式的磁振子，每个磁条外分别缠绕一组独立的线圈，各线圈的缠绕宽度不大于其所对应的该磁条在垂直于该线圈缠绕方向上的宽度；多个磁振子通过弹簧连接在一起，且各磁振子上分别通过弹簧至少形成三个弹簧连接点的方式悬置于对应的线圈内，使各磁振子能随着任一方向上所产生的振动而改变线圈的磁通量，从而产生电流；所述磁振子呈平行六面体状，所述磁振子在一个平面内的两条对角线上，所述磁振子通过弹簧悬置于所述线圈内，且多个磁振单元串连成十字型；所述磁振子悬置在与其外形相吻合的壳体内，且该壳体为非磁性材料制成的壳体，且壳体是连通的。

2.如权利要求1所述的振动发电机，其特征在于：所述磁振子由多个磁条同极相对并列而成。

3.如权利要求2所述的振动发电机，其特征在于：所述线圈的缠绕方向垂直于磁振子的磁极设置方向，多个所述磁条分别对应缠绕有所述线圈。