CN110380538A - 一种振动发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动发电机，包括外壳，所述外壳一端轴向活动设置有活塞，活塞的外侧端连接振动源；外壳内固定有异名磁极相对的永磁铁，用于形成均匀磁场，在均匀磁场内设置有非磁性绝缘圆盘，非磁性绝缘圆盘活动套接在支撑轴的一端，支撑轴的另一端固定在外壳内，非磁性绝缘圆盘内均匀布设有若干个金属导体，金属导体与外部输出电路电性连接；非磁性绝缘圆盘的圆心与棘轮盘的底面固定连接，棘轮盘的顶面固定有套筒，套筒内设置有螺旋滑槽，活塞的内侧端有与螺旋滑槽滑动配合的插头。本发明能够改进现有技术的不足，在复杂振动的工况下，可以提高电能输出的平稳度，简化后续电路复杂度，提高发电效率。

Description

一种振动发电机

技术领域

本发明涉及一种发电设备，尤其是一种振动发电机。

背景技术

振动发电机是一种将振动动能转换为电能的设备，用于收集各类设备振动过程中流失的能量。现有的振动发电机通常是将振动产生的位移转化为导体在磁场中切割磁力线的相对位移，从而产生电能。这种方式产生的电能频率、电压变化很大（由于导体切割磁力线的动态过程与振动的频率和幅度直接相关），这就导致在后续电路中需要安装复杂的滤波整流设备，导致整个发电系统的结构复杂，发电效率低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种振动发电机，能够解决现有技术的不足，在复杂振动的工况下，可以提高电能输出的平稳度，简化后续电路复杂度，提高发电效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种振动发电机，包括外壳，所述外壳一端轴向活动设置有活塞，活塞的外侧端连接振动源；外壳内固定有异名磁极相对的永磁铁，用于形成均匀磁场，在均匀磁场内设置有非磁性绝缘圆盘，非磁性绝缘圆盘活动套接在支撑轴的一端，支撑轴的另一端固定在外壳内，非磁性绝缘圆盘内均匀布设有若干个金属导体，金属导体与外部输出电路电性连接；非磁性绝缘圆盘的圆心与棘轮盘的底面固定连接，棘轮盘的顶面固定有套筒，套筒内设置有螺旋滑槽，活塞的内侧端有与螺旋滑槽滑动配合的插头。

作为优选，所述非磁性绝缘圆盘通过轴承活动套接在支撑轴；轴承包括与支撑轴固定的内套以及与非磁性绝缘圆盘固定的外套，内套和外套之间安装有保持架，保持架与内套固定连接，保持架的外侧边固定有弹片，外套的内侧设置有卡槽，弹片与卡槽过盈配合，保持架内设置有若干个第一安装槽，第一安装槽内安装有滚珠，第一安装槽靠近内套的一侧设置有橡胶垫片，橡胶垫片表面的曲率大于滚珠的曲率。

作为优选，所述滚珠表面设置有油槽。

作为优选，所述保持架的外侧边均匀设置有若干个凸楞，凸楞顶部设置有插槽，弹片插接在插槽内。

作为优选，所述非磁性绝缘圆盘位于金属导体的外侧端设置有第二安装槽，第二安装槽内固定有延长导体，金属导体的外侧端通过弹簧连接有导电片，金属导体与导电片之间通过导线电性连接，弹簧和导电片位于第二安装槽内，导电片与延长导体选择性接触。

作为优选，所述活塞的外侧端安装有第一万向节，振动源上安装有第二万向节，第一万向节和第二万向节之间连接有连杆。

作为优选，所述永磁铁的边缘装有磁轭。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过插头与螺旋滑槽的插接配合结构将活塞的轴向运动转化为套筒的径向旋转，然后利用棘轮盘保证非磁性绝缘圆盘的单向旋转。在非磁性绝缘圆盘旋转过程中，金属导体切割磁力线，从而产生感应电动势实现发电。由于本发明中的发电机构与驱动机构通过棘轮盘连接，没有直接固定连接，而且非磁性绝缘圆盘在旋转过程中具有一定的惯性，所以在非磁性绝缘圆盘旋转过程中，其转速只会由于金属导体切割磁力线而缓慢下降，或者由于驱动机构施加驱动力而缓慢上升，不会出现转速的剧烈变化，从而保证输出电能的电压和频率的变化率保持在一个相对稳定的范围内。为了进一步降低整个装置的能量损耗，本发明对使用的轴承结构进行了具有针对性的改进，在外套、内套、保持架和滚珠之间，通过设置不同的缓冲机构，降低零件之间的摩擦力。正是由于滚珠与保持架之间的摩擦压力降低，从而可将滚珠表面设置油槽（若摩擦力较大设置油槽反而会导致滚珠与保持架的过度磨损），以保证滚珠表面保持足够量的润滑脂。保持架外侧的弹片固定在间隔排列的凸楞内，这使得弹片具有充足的悬空区域，从而保证了弹片受力后的弹性形变均匀性。由于轴承在高速旋转阶段的摩擦损耗会显著增大，故本发明通过设置延长导体，在非磁性绝缘圆盘转速超高的情况下，利用其旋转产生的离心力使导电片向外移动，与延长导体接触，从而将延长导体与金属导体电性连接，使导体的总长度增加，从而加大导体收到的安培力，以降低非磁性绝缘圆盘的转速。这一过程不增加任何机械损耗，非磁性绝缘圆盘的动能损失被转化为电能。通过万向节和连杆组成的驱动前端机构，可以实现各个方向振动的吸收，并转化为活塞的轴向位移，从而扩大本发明的适用范围。此外，本发明通过安装磁轭，可以有效提高永磁铁之间的磁通密度，从而进一步提高发电效率。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中轴承的局部放大图。

图３是本发明一个具体实施方式中图2中A-A方向的剖视图。

图4是本发明一个具体实施方式中非磁性绝缘圆盘的结构图。

具体实施方式

参照图1-4，本发明一个具体实施方式包括外壳1，所述外壳1一端轴向活动设置有活塞2，活塞2的外侧端连接振动源25；外壳1内固定有异名磁极相对的永磁铁3，用于形成均匀磁场，在均匀磁场内设置有非磁性绝缘圆盘4，非磁性绝缘圆盘4活动套接在支撑轴5的一端，支撑轴5的另一端固定在外壳1内，非磁性绝缘圆盘4内均匀布设有若干个金属导体6，金属导体6与外部输出电路电性连接；非磁性绝缘圆盘4的圆心与棘轮盘7的底面固定连接，棘轮盘7的顶面固定有套筒8，套筒8内设置有螺旋滑槽9，活塞2的内侧端有与螺旋滑槽9滑动配合的插头10。非磁性绝缘圆盘4通过轴承11活动套接在支撑轴5；轴承11包括与支撑轴5固定的内套12以及与非磁性绝缘圆盘4固定的外套13，内套12和外套13之间安装有保持架14，保持架14与内套12固定连接，保持架14的外侧边固定有弹片15，外套13的内侧设置有卡槽16，弹片15与卡槽16过盈配合，保持架14内设置有若干个第一安装槽17，第一安装槽17内安装有滚珠18，第一安装槽17靠近内套12的一侧设置有橡胶垫片19，橡胶垫片19表面的曲率大于滚珠18的曲率。滚珠18表面设置有油槽20。保持架14的外侧边均匀设置有若干个凸楞21，凸楞21顶部设置有插槽22，弹片15插接在插槽22内。非磁性绝缘圆盘4位于金属导体6的外侧端设置有第二安装槽29，第二安装槽29内固定有延长导体30，金属导体6的外侧端通过弹簧27连接有导电片28，金属导体6与导电片28之间通过导线33电性连接，弹簧27和导电片28位于第二安装槽29内，导电片28与延长导体30选择性接触。活塞2的外侧端安装有第一万向节23，振动源25上安装有第二万向节26，第一万向节23和第二万向节26之间连接有连杆24。永磁铁3的边缘装有磁轭31。

另外，插槽22为V型，插槽22内固定有橡胶底托32，弹片15插接在橡胶底托32内，橡胶底托32外侧壁与插槽22之间设置有间隙33。在弹片15受力后，橡胶底托32会发生弹性形变，从而与弹片15一起形成两级弹性缓冲结构。橡胶底托32外侧壁与插槽22是间隙33不仅为橡胶底托32的形变留有空间，而且在橡胶底托32发生过度形变时，插槽22的侧壁可以对橡胶底托32进行侧向支撑，避免橡胶底托过度形变。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种振动发电机，包括外壳（1），其特征在于：所述外壳（1）一端轴向活动设置有活塞（2），活塞（2）的外侧端连接振动源（25）；外壳（1）内固定有异名磁极相对的永磁铁（3），用于形成均匀磁场，在均匀磁场内设置有非磁性绝缘圆盘（4），非磁性绝缘圆盘（4）活动套接在支撑轴（5）的一端，支撑轴（5）的另一端固定在外壳（1）内，非磁性绝缘圆盘（4）内均匀布设有若干个金属导体（6），金属导体（6）与外部输出电路电性连接；非磁性绝缘圆盘（4）的圆心与棘轮盘（7）的底面固定连接，棘轮盘（7）的顶面固定有套筒（8），套筒（8）内设置有螺旋滑槽（9），活塞（2）的内侧端有与螺旋滑槽（9）滑动配合的插头（10）。

2.根据权利要求1所述的振动发电机，其特征在于：所述非磁性绝缘圆盘（4）通过轴承（11）活动套接在支撑轴（5）；轴承（11）包括与支撑轴（5）固定的内套（12）以及与非磁性绝缘圆盘（4）固定的外套（13），内套（12）和外套（13）之间安装有保持架（14），保持架（14）与内套（12）固定连接，保持架（14）的外侧边固定有弹片（15），外套（13）的内侧设置有卡槽（16），弹片（15）与卡槽（16）过盈配合，保持架（14）内设置有若干个第一安装槽（17），第一安装槽（17）内安装有滚珠（18），第一安装槽（17）靠近内套（12）的一侧设置有橡胶垫片（19），橡胶垫片（19）表面的曲率大于滚珠（18）的曲率。

3.根据权利要求2所述的振动发电机，其特征在于：所述滚珠（18）表面设置有油槽（20）。

4.根据权利要求3所述的振动发电机，其特征在于：所述保持架（14）的外侧边均匀设置有若干个凸楞（21），凸楞（21）顶部设置有插槽（22），弹片（15）插接在插槽（22）内。

5.根据权利要求4所述的振动发电机，其特征在于：所述非磁性绝缘圆盘（4）位于金属导体（6）的外侧端设置有第二安装槽（29），第二安装槽（29）内固定有延长导体（30），金属导体（6）的外侧端通过弹簧（27）连接有导电片（28），金属导体（6）与导电片（28）之间通过导线（33）电性连接，弹簧（27）和导电片（28）位于第二安装槽（29）内，导电片（28）与延长导体（30）选择性接触。

6.根据权利要求1所述的振动发电机，其特征在于：所述活塞（2）的外侧端安装有第一万向节（23），振动源（25）上安装有第二万向节（26），第一万向节（23）和第二万向节（26）之间连接有连杆（24）。

7.根据权利要求1所述的振动发电机，其特征在于：所述永磁铁（3）的边缘装有磁轭（31）。