CN104716809A - 一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器，包括内部设有正方形定铁芯框的外壳，定铁芯框的每条边上分别缠绕一个线圈，定铁芯框的相邻两边连接形成的直角处均沿对角线方向向中心延伸形成延伸部，定铁芯框中心设有垂直于定铁芯框所在平面的可旋转的转动轴，转动轴上套设有条状铁芯，铁芯与定铁芯框处于同一平面，转动轴的两端与外壳前、后壁转动连接，且转动轴的其中一端伸出外壳并安装有旋钮；通过转动旋钮带动转动轴及铁芯一起旋转，且铁芯旋转的过程中与四根延伸部的末端相接触；定铁芯框的上边线圈与下边线圈异名端连接在一起组成线圈I，左边线圈与右边线圈异名端连接在一起组成线圈II，线圈I和线圈II连接后通过二极管输出。
Description
技术领域
本发明涉及能量转换研发技术领域，尤其涉及一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器。
背景技术
近些年，绿色节能环保建筑理念得到越来越广泛的推崇，尤其是欧美地区已经出现了诸多绿色节能建筑，并且，对现有的传统建筑大量地实施了绿色节能改造工程。现有的楼宇自控领域多采用BEMS系统（楼宇能源管理系统）达到降低建筑能耗的目的，然而建筑的开销不仅仅局限于水、电、热等传统能源的消耗，还包括线缆的铺设、开关、调节器、电池更换等设备维护带来的开销；当然还包括对发电供热等过程中所产生的硫、二氧化碳等污染物、废弃电池产生的有害化学物质等污染物的排放、处理，而产生一定的经济开销。
无源无线开关或者传感器是无源无线楼控产品的基本构成单元，这些无源产品的成功运用得益于不断发展并成熟的能量收集技术，使我们将日常生活中室内的微弱环境能源能够充分利用。例如人体活动的机械能量能够为楼宇自控服务，实现无线控制的目的。采用无源无线设备前，往往需要耗费许多繁杂的工作，如布线设计、铺设线缆等。当采用了无源无线设备后，繁杂的布线、铺设工作将变得多余，从而节省大量的安装材料和安装时间，并大大降低系统的安装费用。开关类电器应用于接通或断开电路，通常依靠机械能实现电路的“通”与“断”。开发一种依靠人工旋转、推拉或旋转等动作而产生一定功率的脉动能量，提供微功耗无线收发装置作为电源，实现“通”与“断”、调节、传感测量等操作的能源模块，进而提供节能、环保、低排放的绿色电器产品，必将具有巨大的应用前景与市场空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器，能够依靠人工旋转的动作而产生一定功率的脉动能量，提供微功耗无线收发装置作为电源，实现“通”与“断”、调节、传感测量等操作的能源模块，进而提供节能、环保、低排放的绿色电器产品。
本发明采用的技术方案为：
一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器，包括外壳，外壳内设有正方形定铁芯框，正方形定铁芯框的每条边上分别缠绕一个线圈，定铁芯框的相邻两边连接形成的直角处均沿对角线方向向中心延伸形成延伸部，定铁芯框中心设有垂直于定铁芯框所在平面的可旋转的转动轴，转动轴上套设有条状铁芯，铁芯与定铁芯框处于同一平面，转动轴的两端与外壳前、后壁转动连接，且转动轴的其中一端伸出外壳并安装有旋钮；通过转动旋钮带动转动轴及铁芯一起旋转，且铁芯旋转的过程中与四根延伸部的末端相接触；定铁芯框的上边线圈与下边线圈异名端连接在一起组成线圈I，定铁芯框的左边线圈与右边线圈异名端连接在一起组成线圈II，线圈I和线圈II连接后通过二极管输出。
所述的线圈I和线圈II采用串联的连接方式或者并联的连接方式。
所述的四根延伸部等长
本发明利用手指旋转旋钮的机械动作，带动转动轴及铁芯一起旋转，利用电磁机构磁回路的正反向切换，由此形成的磁通大梯度变化，进而高效的在磁路线圈中感应出感生电动势，将机械能转化为电能；经过能量收集、整流环节处理后，为低功耗射频收发模块提供间歇性工作电源。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的线圈I和线圈II串联电路原理图；
图3为本发明的线圈I和线圈II并联电路原理图；
图4为本发明的铁芯由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针转动一周后，上边线圈的感应电动势大小、方向的变化波形图；
图5为本发明的铁芯由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针转动一周后，左边线圈的感应电动势大小、方向的变化波形图；
图6为本发明的铁芯由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针转动一周后，下边线圈的感应电动势大小、方向的变化波形图；
图7为本发明的铁芯由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针转动一周后，右边线圈的感应电动势大小、方向的变化波形图；
图8为本发明的铁芯由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针转动一周后，线圈I的感应电动势大小、方向的变化波形图；
图9为本发明的铁芯由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针转动一周后，线圈II的感应电动势大小、方向的变化波形图。
具体实施方式
如图1、2和3所示，本发明包括外壳9，外壳9不导线，外壳9内设有正方形定铁芯框5，正方形定铁芯框5的每条边上分别缠绕一个线圈，定铁芯框5的相邻两边连接形成的直角处均沿对角线方向向中心延伸形成延伸部8，且四根延伸部8等长；定铁芯框5中心设有垂直于定铁芯框5所在平面的可旋转的转动轴7，转动轴7上套设有条状铁芯6，铁芯6采用永磁铁，铁芯6与定铁芯框5处于同一平面，转动轴7的两端与外壳9前、后壁转动连接，且转动轴7的其中一端伸出外壳9并安装有旋钮；通过转动旋钮带动转动轴7及铁芯6一起旋转，且铁芯6旋转的过程中与四根延伸部8的末端相接触；定铁芯框5的上边线圈1与下边线圈3异名端连接在一起组成线圈I，定铁芯框5的左边线圈2与右边线圈4异名端连接在一起组成线圈II，线圈I和线圈II采用串联的连接方式或者并联的连接方式连接后通过二极管输出。
如图2所示，4个线圈的连接方式为：定铁芯框5的上边线圈1与下边线圈3异名端连接在一起组成线圈I，定铁芯框5的左边线圈2与右边线圈4异名端连接在一起组成线圈II，图中“●”标记表示线圈同名端。如图3所示，本例应用的一个实例是：线圈I、线圈II串联，通过二极管实现全波整流，提供后续负载供电。
如图1所示，铁芯6相对定铁芯6的初始位置处于Ⅰ—Ⅰ位置，铁芯6可随转动轴7顺时针、逆时针转动。当铁芯6依次逆时针方向旋转90°，则铁芯6所处位置依次为0°、90°、180°、270°、360°。设逆时针方向电动势为正，反之为负，感应电动势最大幅值为A。铁芯66每旋转90°，对应各线圈的感应电动势大小、方向如图4至9所示，即：
1. 铁芯6由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针旋转90°，转到Ⅱ—Ⅱ位置，对应0°→90°，则各线圈受到磁感应后，电动势发生变化为：
上边线圈1：0→A→0；电动势先由0逐渐升至A，再由A逐渐降到0；
左边线圈2：0→0.5A→-0.5A→0；电动势先由0逐渐升至0.5A，再由0.5A逐渐降到-0.5A，再由-0.5A逐渐升至0；
下边线圈3：0→-A→0；电动势由0逐渐降到-A，再由-A逐渐升至0；
右边线圈4：0→-0.5A→0.5A→0；电动势由0逐渐降到-0.5A，再由-0.5A逐渐升至0.5A，再由0.5A逐渐降到0；
线圈I： 0→2A→0；该过程，线圈I的总电动势由0逐渐升至2A，再由2A逐渐降到0；
线圈II：0；该过程，线圈II的总电动势始终为0。
2. 铁芯6由Ⅱ—Ⅱ位置逆时针旋转90°，转到Ⅰ—Ⅰ位置，对应90°→180°，则各线圈受到磁感应后，电动势发生变化为：
上边线圈1：0→-0.5A→0.5A→0；
左边线圈2：0→A→0；
下边线圈3：0→0.5A→-0.5A→0；
右边线圈4：0→-A→0；
线圈I： 0；
线圈II： 0→2A→0。
过程2的线圈电动势变化情况与过程1的变化情况相类同，在此不再赘述。
3. 铁芯6由Ⅰ—Ⅰ位置逆时针旋转90°，转到Ⅱ—Ⅱ位置，对应180°→270°, 则各线圈受到磁感应后，电动势发生变化为：
上边线圈1：0→-A→0；
左边线圈2：0→-0.5A→0.5A→0；
下边线圈3：0→A→0；
右边线圈4：0→0.5A→-0.5A→0；
线圈I： 0→-2A→0；
线圈II： 0。
过程3的线圈电动势变化情况与过程1或者过程2的变化情况相类同，在此不再赘述。
4. 铁芯6由Ⅱ—Ⅱ位置逆时针旋转90°，转到Ⅰ—Ⅰ位置，对应270°→360°, 则各线圈受到磁感应后，电动势发生变化为：
上边线圈1：0→0.5A→-0.5A→0；
左边线圈2：0→-A→0；
下边线圈3：0→-0.5A→0.5A→0；
右边线圈4：0→A→0；
线圈I： 0；
线圈II： 0→-2A→0。
过程4的线圈电动势变化情况与过程1或者过程2或者过程3的变化情况相类同，在此不再赘述。
利用本发明，在类似旋转普通照明开关操作状态下，该装置可以输出足以满足低功耗射频收发模块一次发射或接收数据帧操作所需的电源能量。
Claims (3)
1.一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器，其特征在于：包括外壳，外壳内设有正方形定铁芯框，正方形定铁芯框的每条边上分别缠绕一个线圈，定铁芯框的相邻两边连接形成的直角处均沿对角线方向向中心延伸形成延伸部，定铁芯框中心设有垂直于定铁芯框所在平面的可旋转的转动轴，转动轴上套设有条状铁芯，铁芯与定铁芯框处于同一平面，转动轴的两端与外壳前、后壁转动连接，且转动轴的其中一端伸出外壳并安装有旋钮；通过转动旋钮带动转动轴及铁芯一起旋转，且铁芯旋转的过程中与四根延伸部的末端相接触；定铁芯框的上边线圈与下边线圈异名端连接在一起组成线圈I，定铁芯框的左边线圈与右边线圈异名端连接在一起组成线圈II，线圈I和线圈II连接后通过二极管输出。
2.根据权利要求1所述的旋转式电磁转换脉冲能量发生器，其特征在于：所述的线圈I和线圈II采用串联的连接方式或者并联的连接方式。
3.根据权利要求2所述的旋转式电磁转换脉冲能量发生器，其特征在于：所述的四根延伸部等长。
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| CN201510099415.3A CN104716809A (zh) | 2015-03-06 | 2015-03-06 | 一种旋转式电磁转换脉冲能量发生器 |
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2015
- 2015-03-06 CN CN201510099415.3A patent/CN104716809A/zh active Pending
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