CN104979998A - 一种全方位振动发电机和全方位振动发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全方位振动发电机和全方位振动发电方法，所述全方位振动发电机包括磁振子、密闭容器和线圈，所述线圈缠绕于密闭容器的外表面，所述密闭容器内填充密度大于所述磁振子的液体，且所填充的液体不完全充满所述密闭容器内容腔，所述磁振子漂浮于密闭容器内盛放的液体上。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，并将之转化为电能；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

一种全方位振动发电机和全方位振动发电方法

技术领域

本发明涉及发电机领域，具体地涉及一种全方位振动发电机和全方位振动发电方法。

背景技术

随着石油、天然气、煤炭等不可再生资源储的不断枯竭，清洁绿色的新型可再生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。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。这些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。

振动能是在移动物体设备使用过程中普遍存在的一种能量，也是未来一种重要新型能源，如何充分回收利用振动量将其转换成电能，为各种设备提供动力，是摆在人们面前的一项技术课题。

振动发电机就是将振动能转换成电能的设备，振动发电机的研究已经有些历史了，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。例如公开专利：CN86211092U公开的一种能收集汽车在垂直方向上振动能车用直线发电机。

尽管振动发电机的研究与开发取得了一定的进展。但是都存在一个普遍性的问题，即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。

为此，公开专利：CN104600949A针对上述问题进行了改进，将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。但是，其结构复杂，生产和装配繁琐，成本较高，且灵敏度较低。

发明内容

本发明目的在于为解决上述问题而提供一种能收集任一方向的振动能，结构简单，成本低且灵敏度高的全方位振动发电机和全方位振动发电方法。

为此，本发明公开了一种全方位振动发电机，包括磁振子、密闭容器和线圈，所述线圈缠绕于密闭容器的外表面，所述密闭容器内填充密度大于所述磁振子的液体，且所填充的液体不完全充满所述密闭容器内容腔，所述磁振子漂浮于密闭容器内盛放的液体上，外部任何的振动方向都引起密闭容器内盛放的液体的振荡，从而使液体液面发生波动，磁振子跟随液面一起波动，从而相对缠绕于密闭容器的外表面的所述线圈的位置发生位置变化，改变线圈的磁通量，从而产生电流。

进一步的，所述磁振子是外部包裹有轻质材料的永磁体。

进一步的，所述永磁体是由多个相同磁极互相对着的永磁体组成的永磁体阵列。

进一步的，所述线圈至少包括有三组缠绕方向相互垂直的线圈。

进一步的，所述密闭容器由非导磁材料制成。

进一步的，所述密闭容器为球形、椭球形或平行六面体。

本发明还公开了一种全方位振动发电方法，包括在密闭容器内不完全填充满液体，将磁振子漂浮在所述液体上，并在密闭容器外表面缠绕线圈，当对密闭容器进行任意方向振动时，引起密闭容器内盛放的液体的振荡，从而使液体液面发生波动，磁振子跟随液面一起波动，从而相对缠绕于密闭容器的外表面的所述线圈的位置发生位置变化，改变线圈的磁通量，从而产生电流。

进一步的，在永磁体外部包裹轻质材料形成磁振子。

进一步的，将多个永磁体的相同磁极互相对着组成永磁体阵列，并在永磁体阵列外部包裹轻质材料组成磁振子。

进一步的，至少在密闭容器的三个相互垂直方向缠绕线圈。

本发明有益技术效果：

本发明通过将磁振子漂浮于密闭容器内的液体中，线圈缠绕在密闭容器外，当外界任一方向上有振动都会引起密闭容器内液体的振荡，导致漂浮其上的磁振子随之振荡，从而改变线圈的磁通量，并产生电流，因此，可以利用任一方向的振动能，且其摆放方式不受限制，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。同时，因为液体对外部振动非常敏感，因此外部任何微弱的或强烈的振动，都能引起密闭容器内液体带着磁振子发生振荡，从而改变线圈的磁通量，而产生电流，所以灵敏度高。此外，本发明结构简单，生产和装配简便，成本低。

附图说明

图1为本发明实施例的纵向剖面结构示意图；

图2为本发明实施例的永磁体结构示意图；

图3为本发明实施例的正视图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

发电机是一种将其他形式的能量转换成电能的机械设备，其原理是通过改变线圈的磁通量，来获得感应电动势，进而得到感应电流。主要有两种形式：1.固定线圈，通过改变磁场来改变线圈的磁通量，获得感应电动势，进而得到感应电流；2.固定磁场，通过改变线圈来改变线圈的磁通量，获得感应电动势，进而得到感应电流。本发明的发电原理属于第一种。

一种全方位振动发电方法，包括在密闭容器内不完全填充满液体，将磁振子漂浮在所述液体上，并在密闭容器外表面缠绕线圈，当对密闭容器进行任意方向振动时，引起密闭容器内盛放的液体的振荡，从而使液体液面发生波动，磁振子跟随液面一起波动，从而相对缠绕于密闭容器的外表面的所述线圈的位置发生位置变化，改变线圈的磁通量，从而产生电流。

具体的，在非导磁材料（如塑料、陶瓷、玻璃等）制成的密闭容器内不完全填充满流动性好的液体，如水、汽油或水银等，将磁振子漂浮在液体上，并至少在密闭容器的三个相互垂直方向缠绕线圈，组成三维空间网络，使磁振子不管往哪个方向振动，都至少有一组线圈的磁通量被改变，从而获得感应电流。

进一步的，在永磁铁外面包裹轻质材料，如泡沫材料等形成磁振子，以降低整个磁振子的整体密度，从而保证磁振子的密度远小于密闭容器内填充的液体的密度。

进一步的，将多个永磁体的相同磁极互相对着组成永磁体阵列，并在永磁体阵列外部包裹轻质材料组成磁振子，以适应于不同规格的设备，使制造过程方便，且此排列方式可以最大限度增加线圈的磁通量的变化。

一种基于上述全方位振动发电方法的全方位振动发电机，如图1所示，包括磁振子3、密闭容器1和线圈5，线圈5缠绕于密闭容器1的外表面，密闭容器1内填充密度大于所述磁振子3的液体4，且所填充的液体4不完全充满所述密闭容器1内容腔，所述磁振子3漂浮于密闭容器1内盛放的液体4上，外部任何的振动方向都引起密闭容器1内盛放的液体4的振荡，从而使液体4液面发生波动，磁振子3跟随液面一起波动，从而相对缠绕于密闭容器1的外表面的所述线圈5的位置发生位置变化，改变线圈5的磁通量，从而产生电流。

具体的，为了使磁振子3不管往哪个方向振动，都至少有一组线圈的磁通量被改变，从而获得感应电流，线圈5至少包括三组相互垂直的线圈，如图3所示，组成三维空间网络，使磁振子3任一方向振动都能改变其磁通量，从而得到感应电流。

密闭容器1采用非导磁材料（如塑料、陶瓷等）制成，以避免将磁振子3的磁场屏蔽掉，优选的，密闭容器1采用透明的高强度玻璃制成，这样就可以看到里面磁振子3的振动情况，增加可观赏性，为了便于线圈5的缠绕，密闭容器1做成规则形状，如球型、椭球形、长方体等，由于本实用新型的发电效果与摆放方式无关，所以密闭容器1优选为球形。

液体4选用流动性好的液体，如水、汽油或水银等，以增加设备灵敏度，本具体实施例中，液体4填充至密闭容器1容量的一半，以使磁振子3具有最大振动空间。磁振子3的内部核心是永磁体2，本具体实施例中，永磁体2为磁铁，为了使发电效果最好，磁铁选用钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁或铝镍钴磁铁等强磁铁。由于钕铁硼磁铁、铁氧体磁铁或铝镍钴磁铁等的磁铁的密度大于液体4的密度，为了使磁振子3漂浮于液体4中，需在内部的磁铁2外面包裹轻质材料，如泡沫材料等构成一个复合结构的磁振子3，以降低整个磁振子3的整体密度，从而保证所述磁振子3的密度远小于密闭容器1内填充的液体4密度。

进一步的，为了适应于不同规格的设备，使制造过程方便，永磁体2设计为由多个相同磁极互相对着的磁铁21组成的磁铁阵列，如图2所示，这样就可以根据实际需要简便改变磁振子3的尺寸，且此排列方式可以最大限度增加线圈5的磁通量的变化，磁铁21可以是圆柱体、长方体、立方体等形状。

本发明通过将磁振子漂浮于液体中，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。

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。除了广泛用于交通运输设备如电动汽车领域，其在移动通信设备如智能手机，平板电脑等同样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。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种全方位振动发电机，包括磁振子、密闭容器和线圈，其特征在于：所述线圈缠绕于密闭容器的外表面，所述密闭容器内填充密度大于所述磁振子的液体，且所填充的液体不完全充满所述密闭容器内容腔，所述磁振子漂浮于密闭容器内盛放的液体上，外部任何的振动方向都引起密闭容器内盛放的液体的振荡，从而使液体液面发生波动，磁振子跟随液面一起波动，从而相对缠绕于密闭容器的外表面的所述线圈的位置发生位置变化，改变线圈的磁通量，从而产生电流。

2.根据权利要求1所述的全方位振动发电机，其特征在于：所述磁振子是外部包裹有轻质材料的永磁体。

3.根据权利要求2所述的全方位振动发电机，其特征在于：所述永磁体是由多个相同磁极互相对着的永磁体组成的永磁体阵列。

4.根据权利要求1所述的全方位振动发电机，其特征在于：所述线圈至少包括有三组缠绕方向相互垂直的线圈。

5.根据权利要求1所述的全方位振动发电机，其特征在于：所述密闭容器由非导磁材料制成。

6.根据权利要求1或5所述的全方位振动发电机，其特征在于：所述密闭容器为球形、椭球形或平行六面体。

7.一种全方位振动发电方法，其特征在于：包括在密闭容器内不完全填充满液体，将磁振子漂浮在所述液体上，并在密闭容器外表面缠绕线圈，当对密闭容器进行任意方向振动时，引起密闭容器内盛放的液体的振荡，从而使液体液面发生波动，磁振子跟随液面一起波动，从而相对缠绕于密闭容器的外表面的所述线圈的位置发生位置变化，改变线圈的磁通量，从而产生电流。

8.根据权利要求7所述的全方位振动发电机方法，其特征在于：在永磁体外部包裹轻质材料形成磁振子。

9.根据权利要求7所述的全方位振动发电机方法，其特征在于：将多个永磁体的相同磁极互相对着组成永磁体阵列，并在永磁体阵列外部包裹轻质材料组成磁振子。

10.根据权利要求7所述的全方位振动发电机方法，其特征在于：至少在密闭容器的三个相互垂直方向缠绕线圈。