CN108206575B - 一种充电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电机，包括发电装置和充电电池组，发电装置产生的电能向充电电池组进行充电。所述发电装置包括竖直方向设置的第一永磁体和第二永磁体，水平方向设置的第三永磁体和第四永磁体、导磁铁芯和感应线圈；所述第一永磁体和第二永磁体外形大小相等、极性相反，两磁极的磁场强度大小从左到右逐渐变化；所述的第三永磁体和第四永磁体两磁极的极性相反，磁场强度大小相等；导磁铁芯沿第三永磁体和第四永磁体中心水平设置，导磁铁芯周侧设置有开口槽；感应线圈沿导磁铁芯左右移动，从而使通过感应线圈内部的磁通量发生变化而产生感应电动势。本发明结构简单、无噪音、体积小、使用方便、成本低，不会造成能源浪费。
Description
技术领域
本发明属于充电机技术领域，特别是涉及一种充电机。
背景技术
充电机(英文名称：Charging Generator)是与交流电网或直接与高压直流电连接，输出直流电给可充电电池。充电机在工农业生产、国防、科技尤其在新能源电动汽车的发展中有广泛的用途。现有的充电机主要有直流充电机和交流充电机，其构造的一般含有DC-DC或AC-DC装置、控制开关、继电器和控制电路等。因此具有结构复杂、噪音大、体积大、成本高等缺点，同时充电机的功耗大，造成了能源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充电机，所述充电机结构简单、无噪音、体积小、使用方便、成本低，且不会造成能源的浪费。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种充电机，包括发电装置和充电电池组，其中，所述发电装置包括第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体、第四永磁体、导磁铁芯和感应线圈；
所述第一永磁体和第二永磁体相对设置，所述第三永磁体和第四永磁体相对设置；
其中，第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体呈十字形设置，十字形中心处设置有导磁铁芯，导磁铁芯周侧沿径向开有开口槽；
所述开口槽内安装有感应线圈，所述感应线圈包括左线圈、中线圈和右线圈，所述中线圈竖直设置于左线圈和右线圈之间；
所述充电电池组包括电池E1、E2，二极管D1、D2、D3、D4，电容器C1和滑动变阻器R1，其中电池E1的正极与二极管D1的阴极连接，负极与二极管D3的阳极连接，电池E2的负极与二极管D2的阳极连接，正极与二极管D4的阴极连接，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极并联，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极并联；
所述电容器C1并联在电池组的正负极两端，所述感应线圈分别通过导线与电池组和电容器C1连接；
所述滑动变阻器R1串联在充电电池组与感应线圈之间。
进一步地，所述第一永磁体的N极和第二永磁体的S极相对设置。
进一步地，所述导磁铁芯设置于第三永磁体和第四永磁体之间。
进一步地，所述中线圈镶嵌设置于开口槽内。
进一步地，所述左线圈和右线圈的面积和匝数相等，且设置于导磁铁芯周侧，所述左线圈和右线圈的绕线方向相反。
进一步地，所述左线圈、中线圈和右线圈用同一根铝制的金属线圈绕成，所述左线圈、中线圈和右线圈均由铝制导线卷绕构成，所述铝制导线表面绝缘。
进一步地，所述感应线圈沿导磁铁芯的中心轴呈轴对称分布。
进一步地，所述第一永磁体和第二永磁体的相对面覆盖中线圈左右行程的面积。
进一步地，所述电池E1和电池E2并联在充电电路中，电池E1和电池E2正负极相反。
进一步地，所述第三永磁体和第四永磁体磁场强度大小相等。
进一步地，所述电容器C1是一种正反向都能充电的电容器。
进一步地，所述第一永磁体和第二永磁体在同一竖直方向上的磁场强度相等，且从左向右磁场强度逐渐变化。
进一步地，充电电池E1和电池E2在放完电时的最低电压都高于电容器C1在充满电时的最高电压。
进一步地，所述左线圈和右线圈在有电流通过时，在左右方向受到第三永磁体和第四永磁体磁场力的合力不小于中线圈克服在第一永磁体和第二永磁体中磁通量变化所需的力。
进一步地，所述导磁铁芯的开口槽的长度由中线圈在轴向上的长度和电容器C1的容量共同决定，即感应线圈从开口槽中间移至导磁铁芯的最左端或最右端，能将电容器C1充满为宜。
本发明的有益效果：
本发明所述的充电机结构简单、无噪音、体积小、使用方便、成本低，且不会造成能源的浪费；利用感应线圈在磁场中磁通量的变化，产生的电动势对充电电池进行充电，同时当线圈中有电流通过时，会产生磁场，因此会受到永磁体的吸引或排斥而产生移动的作用力，能够保持感应线圈持续左右运动；同时电容器具有快充、快放功能，当感应线圈移动到导磁铁芯最左端或最右端时，电容器会向感应线圈放电，线圈产生的磁场会受到左右永磁体的吸引，为感应线圈持续左右运动提供动力。在充电时，只需对感应线圈施加初始动力，利用感应线圈在左右移动时通过磁通量变化产生的电动势，对充电电池进行充电，因此不会造成能源的浪费。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明结构示意图；
图3是本发明导磁铁芯结构示意图；
图4是本发明感应线圈的主视图；
图5是本发明感应线圈的侧视图；
图6是本发明感应线圈的俯视图。
具体实施方式
实施例1
一种充电机，包括发电装置和充电电池组，其中，所述发电装置包括第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4、导磁铁芯5和感应线圈6，如图1、3所示；
所述第一永磁体1和第二永磁体2相对设置，具体的，第一永磁体1的N极和第二永磁体2的S极相对设置，较优的，第一永磁体1位于第二永磁体2的上方，磁场强度从左到右逐渐减小；
所述第三永磁体3和第四永磁体4相对设置，具体的，第三永磁体3的S极和第四永磁体4的N极相对设置，较优的，第三永磁体3和第四永磁体4磁场强度大小相等；
具体的，所述第一永磁体1和第二永磁体2竖直设置，所述第三永磁体3和第四永磁体4水平设置；
其中，第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4呈十字形设置，十字形中心处设置有导磁铁芯5，导磁铁芯5设置于第三永磁体3和第四永磁体4之间，导磁铁芯5为圆柱体，周侧沿径向开有开口槽51，所述开口槽51为通孔，较优的，导磁铁芯5的外表面和开口槽51的内表面均为光滑且无任何摩擦力；
如图4-6所示，开口槽51内安装有感应线圈6，感应线圈6包括左线圈61、中线圈62和右线圈63，所述中线圈62竖直设置于左线圈61和右线圈63之间，具体的，所述中线圈62镶嵌设置于开口槽51内，中线圈62分别与左线圈61、右线圈63相垂直；
具体的，左线圈61和右线圈63的面积和匝数相等，且设置于导磁铁芯5周侧，左线圈61和右线圈63的绕线方向相反；
较优的，左线圈61、中线圈62和右线圈63用同一根铝制的金属线圈绕成；
较优的，左线圈61、中线圈62和右线圈63均由铝制导线卷绕构成，所述铝制导线表面绝缘；
较优的，导磁铁芯5和感应线圈6之间没有摩擦力；
较优的，感应线圈6沿导磁铁芯5的中心轴呈轴对称分布；
较优的，第一永磁体1和第二永磁体2的相对面完全覆盖中线圈62左右行程的面积；
第三永磁体3和第四永磁体4在相对方向的截面积完全覆盖左线圈61和右线圈63的面积，以使左线圈61和右线圈63能够完全处于第三永磁体3和第四永磁体4形成的磁场中；
中线圈62的行程能够完全处于第一永磁体1和第二永磁体2形成的磁场中；
如图1所示，所述充电电池组包括电池E1、E2，二极管D1、D2、D3、D4，电容器C1和滑动变阻器R1，其中，所述电池E1和电池E2并联在充电电路中，电池E1和电池E2正负极相反；
其中电池E1的正极与二极管D1的阴极连接，负极与二极管D3的阳极连接，电池E2的负极与二极管D2的阳极连接，正极与二极管D4的阴极连接；
二极管D1的阳极与二极管D2的阴极并联，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极并联；
较优的，D1和D3使电池E1只能充电不能放电，D2和D4使电池E2只能充电不能放电；
所述电容器C1并联在电池组的正负极两端，所述感应线圈6分别通过导线与电池组和电容器C1连接；
所述滑动变阻器R1串联在充电电池组与感应线圈6之间；
较优的，导磁铁芯5的开口槽51的长度由中线圈62在轴向上的长度和电容器C1的容量共同决定，即感应线圈6从开口槽51中间移至最右端，能将电容器C1充满；
本实施例的一个具体实施方式包括如下步骤：
在充电时，根据电流大小的实际需要调节活动变阻器R1的指针位置，将感应线圈6迅速移至导磁铁芯5的开口槽51最右端，感应线圈6由于在向右移动的过程中，中线圈62的磁通量发生变化，因此会在线圈中产生感应电动势，就会向电容器C1和可充电电池E1充电，当感应线圈6停在导磁铁芯5的开口槽51最右端时，立即让其自由运动，电容器C1就会向感应线圈6放电，此时左线圈61和右线圈63有电流通过时就会在沿线圈轴线的方向形成磁场，左线圈61会受到永磁体3的引力，而右线圈63会受到永磁体4的斥力，因此整个感应线圈6会向左移动；感应线圈6向左移动时，通过中线圈62的磁通量就会发生改变，因此就会在中线圈62中产生感应电动势而产生电流，电流的方向与原先电容器C1放电电流的方向相同，此时中线圈62中的感应电动势就会向可充电电池E2充电，当感应线圈6移动到导磁铁芯5中间时，电容器C1的电会全部放完；由于感应线圈6与导磁铁芯5之间没有摩擦力，因此感应线圈6会移动到最左端，感应线圈6在向左端移动过程中，会继续向可充电电池E2充电，并且向电容器C1反向充电直至充满。当感应线圈6停在导磁铁芯5的最左端时，电容器C1就会向感应线圈6放电，左线圈61在电流通过形成的磁场会受到永磁体3的斥力，而右线圈63形成的磁场会受到永磁体4的引力，感应线圈6就会向右移动，如此往复的运动下去，感应线圈6就会不断向可充电电池E1、E2充电，当线圈因能量损耗而停下来时，可再次施加一动力让其运动。
实施例2
一种充电机，包括发电装置和充电电池组，其中，所述发电装置包括第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3、第四永磁体4、导磁铁芯5和感应线圈6，如图2、3所示；
所述第一永磁体1和第二永磁体2相对设置，具体的，第一永磁体1的N极和第二永磁体2的S极相对设置，较优的，第一永磁体1位于第二永磁体2的上方，磁场强度从左到右逐渐增大；
所述第三永磁体3和第四永磁体4相对设置，具体的，第三永磁体3的N极和第四永磁体4的S极相对设置，较优的，第三永磁体3和第四永磁体4磁场强度大小相等；
其中，第一永磁体1、第二永磁体2、第三永磁体3和第四永磁体4呈十字形设置，十字形中心处设置有导磁铁芯5，导磁铁芯5设置于第三永磁体3和第四永磁体4之间，导磁铁芯5为圆柱体，周侧沿径向开有开口槽51，较优的，导磁铁芯5的外表面和开口槽51的内表面均为光滑且无任何摩擦力；
如图4-6所示，开口槽51内安装有感应线圈6，感应线圈6包括左线圈61、中线圈62和右线圈63，所述中线圈62竖直设置于左线圈61和右线圈63之间，较优的，所述中线圈62镶嵌设置于开口槽51内；
具体的，左线圈61和右线圈63的面积和匝数相等，且设置于导磁铁芯5周侧，左线圈61和右线圈63的绕线方向相反；
较优的，左线圈61、中线圈62和右线圈63用同一根铝制的金属线圈绕成；
较优的，左线圈61、中线圈62和右线圈63均由铝制导线卷绕构成，所述铝制导线表面绝缘；
较优的，导磁铁芯5和感应线圈6之间没有摩擦力；
较优的，感应线圈6沿导磁铁芯5的中心轴呈轴对称分布；
较优的，第一永磁体1和第二永磁体2的相对面完全覆盖中线圈62左右行程的面积；
第三永磁体3和第四永磁体4在相对方向的截面积完全覆盖左线圈61和右线圈63的面积，以使左线圈61和右线圈63能够完全处于第三永磁体3和第四永磁体4形成的磁场中；
中线圈62的行程能够完全处于第一永磁体1和第二永磁体2形成的磁场中；
如图2所示，所述充电电池组包括电池E1、E2，二极管D1、D2、D3、D4，电容器C1和滑动变阻器R1，其中，所述电池E1和电池E2并联在充电电路中，电池E1和电池E2正负极相反；
其中电池E1的正极与二极管D1的阴极连接，负极与二极管D3的阳极连接，电池E2的负极与二极管D2的阳极连接，正极与二极管D4的阴极连接；
二极管D1的阳极与二极管D2的阴极并联，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极并联；
较优的，D1和D3使电池E1只能充电不能放电，D2和D4使电池E2只能充电不能放电；
所述电容器C1并联在电池组的正负极两端，所述感应线圈6分别通过导线与电池组和电容器C1连接；
所述滑动变阻器R1串联在充电电池组与感应线圈6之间；
较优的，导磁铁芯5的开口槽51的长度由中线圈62在轴向上的长度和电容器C1的容量共同决定，即感应线圈6从开口槽51中间移至最左端，能将电容器C1充满；
本实施例的一个具体实施方式包括如下步骤：
在充电时，根据电流大小的实际需要调节活动变阻器R1的指针位置，将感应线圈6迅速移至导磁铁芯5的最左端，感应线圈6由于在向左移动的过程中，中线圈62的磁通量发生变化，因此会在线圈中产生感应电动势，就会向电容器C1和可充电电池E1充电，当感应线圈6停在导磁铁芯5的最左端时，立即让其自由运动，电容器C1就会向感应线圈6放电，当左线圈61和右线圈63有电流通过时就会在沿线圈轴线的方向形成磁场，左线圈61会受到永磁体3的斥力，而右线圈63会受到永磁体4的引力，因此整个感应线圈6会向右移动；当感应线圈6向右移动时，通过中线圈62的磁通量就会发生改变，因此就会在中线圈62中产生感应电动势而产生电流，电流的方向与原先电容器C1放电电流的方向相同，此时中线圈62中的感应电动势就会向可充电电池E2充电，当感应线圈6移动到导磁铁芯5中间时，电容器C1的电会全部放完；由于感应线圈6与导磁铁芯5之间没有摩擦力，因此感应线圈6会移动到最右端，感应线圈6在向右端移动过程中，会继续向可充电电池E2充电，并且向电容器C1反向充电直至充满。当感应线圈6停在导磁铁芯5的最右端时，电容器C1就会向感应线圈6放电，左线圈61在电流通过形成的磁场会受到永磁体3的引力，而右线圈63形成的磁场会受到永磁体4的斥力，感应线圈6就会向左移动，如此往复的运动下去，感应线圈6就会不断向可充电电池E1、E2充电。当线圈因能量损耗而停下来时，可再次施加一动力让其运动。
因此，本发明只需要对感应线圈6施加一个初始的、短暂的动力源，利用感应线圈6在左右移动时中线圈62磁通量的变化，产生的电动势对可充电电池进行充电，同时电容器具有快充、快放功能，当感应线圈移动到导磁铁芯最左端或最右端时，电容器会向感应线圈放电，线圈产生的磁场会受到左右永磁体的吸引，为感应线圈持续左右运动提供动力，当线圈因能量损耗而停下来时，可再次施加一动力让其运动，因此使用方便、成本低，且不会造成能源的浪费。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种充电机，其特征在于，包括发电装置和充电电池组，其中，所述发电装置包括第一永磁体（1）、第二永磁体（2）、第三永磁体（3）、第四永磁体（4）、导磁铁芯（5）和感应线圈（6）；
所述第一永磁体（1）和第二永磁体（2）相对设置，所述第三永磁体（3）和第四永磁体（4）相对设置；
其中，第一永磁体（1）、第二永磁体（2）、第三永磁体（3）和第四永磁体（4）呈十字形设置，十字形中心处设置有导磁铁芯（5），导磁铁芯（5）周侧沿径向开有开口槽（51），所述开口槽（51）为通孔；
所述开口槽（51）内安装有感应线圈（6），所述感应线圈（6）包括左线圈（61）、中线圈（62）和右线圈（63），所述中线圈（62）垂直设置于左线圈（61）和右线圈（63）之间；
所述充电电池组包括电池E1、E2，二极管D1、D2、D3、D4，电容器C1和滑动变阻器R1，其中电池E1的正极与二极管D1的阴极连接，负极与二极管D3的阳极连接，电池E2的负极与二极管D2的阳极连接，正极与二极管D4的阴极连接，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极并联，二极管D3的阴极与二极管D4的阳极并联；
所述电容器C1并联在电池组的正负极两端，所述感应线圈（6）分别通过导线与电池组和电容器C1连接；
所述滑动变阻器R1串联在充电电池组与感应线圈（6）之间；
所述第一永磁体（1）和第二永磁体（2）竖直设置，所述第三永磁体（3）和第四永磁体（4）水平设置，所述第一永磁体（1）的N极和第二永磁体（2）的S极相对设置；
所述左线圈（61）和右线圈（63）的面积和匝数相等，且设置于导磁铁芯（5）周侧，所述左线圈（61）和右线圈（63）的绕线方向相反；
所述第一永磁体（1）和第二永磁体（2）的相对面覆盖中线圈（62）左右行程的面积。
2.根据权利要求1所述的一种充电机，其特征在于：所述导磁铁芯（5）设置于第三永磁体（3）和第四永磁体（4）之间。
3.根据权利要求1所述的一种充电机，其特征在于：所述中线圈（62）镶嵌设置于开口槽（51）内。
4.根据权利要求1所述的一种充电机，其特征在于：所述左线圈（61）、中线圈（62）和右线圈（63）用同一根铝制的金属线圈绕成，所述左线圈（61）、中线圈（62）和右线圈（63）均由铝制导线卷绕构成，所述铝制导线表面绝缘。
5.根据权利要求1所述的一种充电机，其特征在于：所述感应线圈（6）沿导磁铁芯（5）的中心轴呈轴对称分布。
6.根据权利要求1所述的一种充电机，其特征在于：所述电池E1和电池E2并联在充电电路中，电池E1和电池E2正负极相反。
7.根据权利要求1所述的一种充电机，其特征在于：所述第三永磁体（3）和第四永磁体（4）磁场强度大小相等。
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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