CN112134404A - 一种基于温度变化的自发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于温度变化的自发电装置，包括：力传递机构、发电机构以及用于利用温度变化产生垂直运动的力发生机构；所述发电机构包括永磁体组件和感应线圈组件，其中，所述永磁体组件滑动安装在所述感应线圈组件上；所述力传递机构的力输入端固定连接所述力发生机构的运动端，将所述力发生机构的垂直运动转换为旋转运动；所述力传递机构的力输出端通过驱动机构固定连接所述永磁体组件，推动所述永磁体组件在所述感应线圈组件上往复滑动。本发明可作为无线传感器的供电装置，使无线传感器无需使用外部电池以及光伏电池供电，能够部署在光照强度低的场所，不仅降低了系统维护的成本，还大大的提高了无线传感器的部署范围。

Description

一种基于温度变化的自发电装置
技术领域
本发明涉及自发电技术领域，具体涉及一种基于温度变化的自发电装置。
背景技术
随着物联网技术和超低功耗传感元件的快速发展，越来越多的无线设备投入到网络感测及数据交换领域，使得智能无线传感器网络在环境监测、物品追踪、医学治疗和过程控制等领域得到了广泛的应用。然而，无线传感器的应用不可避免的存在电源问题，即目前，几乎所有的无线传感器都需要外部电源，而无论是采用化学电池还是光伏电池，都无法满足无线传感器的部署要求，存在以下不足：
(1)使用化学电池，更换电池除了增加环境负担之外，还显著增加了系统的维护成本，尤其是在室外人员不易到达的场合；(2)使用光伏电池，虽然可避免更换电池，但是由于光能具有不可预见性以及周期性，即光照强度与天气和空气质量等因素相关，导致光能收集效率不稳定，无法部署到光照强度低的场所(如室内、深林和隧道等)，同样也制约着无线传感器的部署。所以，如何解决无线传感器的供电成为一个亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有无线传感器使用化学电池存在成本高的问题，而使用光伏电池又无法部署至光照强度低的场所的问题，本发明的目的在于提供一种使用温度差来产生机械运动，从而驱动永磁体组件相对于感应线圈组件进行相对运动，产生感应电动势，实现自发电的基于温度变化的自发电装置。
本发明所采用的技术方案为：
本发明提供了一种基于温度变化的自发电装置，包括：力传递机构、发电机构以及用于利用温度变化产生垂直运动的力发生机构；
所述发电机构包括永磁体组件和感应线圈组件，其中，所述永磁体组件滑动安装在所述感应线圈组件上；
所述力传递机构的力输入端固定连接所述力发生机构的运动端，将所述力发生机构的垂直运动转换为旋转运动；
所述力传递机构的力输出端通过驱动机构固定连接所述永磁体组件，推动所述永磁体组件在所述感应线圈组件上往复滑动。
基于上述公开的内容，本发明通过力发生机构，将温度变化的能量转换为机械运动，并通过力传递机构实现动能的传递，即将机械运动的动能传递至驱动机构，进而通过驱动机构驱动永磁体组件在感应线圈组件上往复滑动，以产生感应电动势，实现温差能量与电能的转换。
通过上述设计，本发明利用自然环境下的温度变化产生相应的机械运动，进而通过机械运动产生的动能驱动永磁体组件相对于感应线圈组件运动，以产生感应电动势，实现自发电；即本发明可作为无线传感器的供电装置，使无线传感器无需使用外部电池以及光伏电池供电，能够部署在光照强度低的场所，不仅降低了系统维护的成本，还大大的提高了无线传感器的部署范围。
在一个可能的设计中，所述力发生机构包括：容纳腔、导杆和散热器；
所述容纳腔的内部设有金属膜，所述金属膜将所述容纳腔分为上下两个空间，其中，所述金属膜上方的空间内填充有相变材料，所述金属膜下方的空间内填充有隔热颗粒物；
所述散热器固定在所述容纳腔的顶部，所述导杆竖直设置，其中，所述导杆的一端伸入所述金属膜下方的空间，且滑动安装在所述容纳腔内；
所述导杆的另一端作为所述力发生机构的运动端，固定连接所述力传递机的力输入端。
基于上述公开的内容，本发明公开了力发生机构的具体结构，即在容纳腔内填充相变材料，利用相变材料因温度变化而膨胀或收缩的特性，进而在温度发生变化时，推动金属膜以及隔热颗粒物运动，进而推动导杆运动，实现温差能量与机械能的转换，产生机械运动。而散热器则用于相变材料与外界环境的换热，实现温度的热传递。
在一个可能的设计中，所述容纳腔的内顶面上还覆盖有一层铝制多孔金属材料层。
基于上述公开的内容，通过设置一层铝制多孔金属材料层，可加强容纳腔内部相变材料与外部环境的换热效率。
在一个可能的设计中，所述力传递机构包括：斜滑块、连杆和传动组件；
所述斜滑块作为所述力传递机构的力输入端，滑动安装在壳体上；
所述力发生机构的运动端固定在所述斜滑块的斜面上，通过所述斜滑块将垂直运动转换为水平运动；
所述连杆的一端铰接在所述斜滑块上，所述连杆的另一端铰接所述传动组件的传动端，通过所述传动组件将水平运动转换为旋转运动。
基于上述公开的内容，本发明公开了力传递机构的具体结构，即首先使用斜滑块，将力传递机构的垂直运动转换为水平运动，再使用连杆实现动能的传递，通过传动组件将动能传递到驱动机构，且将水平运动转换为旋转运动，实现永磁体组件在感应线圈组件上的往复滑动，完成自发电。
在一个可能的设计中，所述传动组件包括：连接座、齿轮齿条、直齿轮、主锥齿轮和副锥齿轮；
所述连接座作为所述传动组件的传动端，铰接所述连杆的另一端，所述连接座的底部竖直固定有所述齿轮齿条，所述齿轮齿条上啮合有所述直齿轮；
所述主锥齿轮竖直设置，且通过转轴同轴连接所述直齿轮，所述副锥齿轮水平设置，且与所述主锥齿轮相互啮合；
所述副锥齿轮作为所述力传递机构的力输出端，通过驱动机构固定连接所述永磁体组件。
基于上述公开的内容，本发明公开了传动组件的具体结构，当斜滑块水平运动时，斜滑块通过连杆带动连接座上下运动，进而推动齿轮齿条上下运动，实现水平运动与垂直运行的转换，而齿轮齿条由于与直齿轮啮合，且直齿轮与主锥齿轮同轴连接，所以，即可通过直齿轮和主锥齿轮，推动副锥齿轮水平转动，将垂直运动转换为水平转动，从而通过驱动机构带动永磁体组件在感应线圈组件上往复滑动，实现自发电。
在一个可能的设计中，还包括：固定机构，其中，所述固定机构包括：固定座、固定杆、安装座和滑杆；
所述斜滑块的长度方向两端上分别设有所述固定座，且所述固定座固定在所述壳体上；
所述斜滑块的底部沿宽度方向安装有所述固定杆，其中，所述固定杆的两端分别固定有所述安装座，且每个所述安装座上开有安装通孔；
每个所述固定座上开有与所述安装通孔位置相对应的固定孔；
所述滑杆在依次穿过对应侧的所述固定孔、所述安装通孔和所述固定孔后，将所述斜滑块滑动安装在所述滑杆上。
基于上述公开的内容，本发明公开了斜滑块滑动安装在壳体上的具体结构，即通过在斜滑块底端固定固定杆，且在固定杆两端的安装座上开设安装通孔，最后，将滑杆依次穿过固定座上的通孔和安装通孔后，即可将斜滑块滑动安装在滑杆上；即滑杆从一端固定座上的通孔穿进，而从另一端固定座上的通孔穿出，从而完成滑杆的固定，同时也将穿过安装通孔，使斜滑块的滑动安装在滑杆上。
在一个可能的设计中，每个所述安装座与对应侧的所述固定座之间设置有复位弹簧，且所述复位弹簧穿串在所述滑杆上。
基于上述公开的内容，本发明通过安装座与对应侧的所述固定座之间设置复位弹簧，实现斜滑块的复位，即当相变材料遇热膨胀时，导杆往下运动时，斜滑块挤压复位弹簧，而当相变材料遇冷收缩时，复位弹簧恢复原状，进而推动斜滑块复位，从而使导杆复位。当然，复位时，也会带动力传递机构运动，实现自发电。
在一个可能的设计中，所述连杆的一端铰接在所述固定杆上。
基于上述公开的内容，本发明公开了连杆具体的铰接位置。
在一个可能的设计中，所述驱动机构包括：转盘、弹簧片和固定架，其中，所述弹簧片包括抵触部和推动部；
所述转盘的圆周面上均匀间隔的设置有若干拱形凸起，其中，所述抵触部的一端抵接任一所述拱形凸起，所述抵触部的另一端卡接在所述推动部上；
所述推动部的一端固定在所述感应线圈组件上，所述推动部的另一端固定连接所述固定架，且所述固定架内固定有所述永磁体组件。
基于上述公开的内容，本发明公开了驱动机构的具体结构，即副锥齿轮水平转动时，带动转盘转动，而转盘上的拱形凸起与弹簧片的抵触部抵接，进而会给抵触部施加压力，使推动部产生形变，推动固定架移动，实现永磁体组件的滑动；而随着转盘转动，当拱形凸起移走后，推动部不在受力，恢复原状，进而使永磁体组件复位，从而实现往复运动，即抵触部每经过一次拱形凸起，永磁体组件都会进行一次往复滑动。
在一个可能的设计中，所述发电机构设置有4组，且分别均匀布置在所述转盘的四周。
基于上述公开的内容，通过设置四个发电机构，可增加发电量，满足无线传感器的供电需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的去除壳体后的基于温度变化的自发电装置的立体结构示意图。
图2是本发明提供的去除壳体后的基于温度变化的自发电装置的剖视图。
图3是本发明提供的基于温度变化的自发电装置的整体结构示意图。
图4是本发明提供的斜滑块与固定杆的连接结构示意图。
图5是本发明提供的副锥齿轮与发电机构的连接结构示意图。
图6是本发明提供的副锥齿轮与发电机构的连接结构的俯视图。
附图标记：20-力传递机构；30-发电机构；10-力发生机构；31-永磁体组件；32-感应线圈组件；11-容纳腔；12-导杆；13-散热器；14-金属膜；15-铝制多孔金属材料层；21-斜滑块；22-连杆；23-传动组件；231-连接座；232-齿轮齿条；233-直齿轮；234-主锥齿轮；235-副锥齿轮；236-转轴；60-固定机构；50-壳体；61-固定座；62-固定杆；63-安装座；64-滑杆；65-安装通孔；66-固定孔；67-复位弹簧；40-驱动机构；41-转盘；42-弹簧片；43-固定架；421-抵触部；422-推动部；44-拱形凸起。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
实施例一
如图1～6所示，本实施例所提供的基于温度变化的自发电装置，可作为任何无线传感器的供电装置，为其提供工作供电，避免使用外部电池带来的更换电池烦恼，以及维护成本高的问题；同时，也可部署至光照强度低的场所(例如：室内、深林和隧道等)，大大的提高了无线传感器的部署范围。
本实施例所提供的基于温度变化的自发电装置，可以但不限于包括：力传递机构20、发电机构30以及用于利用温度变化产生垂直运动的力发生机构10。
所述发电机构30包括永磁体组件31和感应线圈组件32，其中，所述永磁体组件31滑动安装在所述感应线圈组件32上。
所述力传递机构20的力输入端固定连接所述力发生机构10的运动端，将所述力发生机构10的垂直运动转换为旋转运动。
所述力传递机构20的力输出端通过驱动机构40固定连接所述永磁体组件31，推动所述永磁体组件31在所述感应线圈组件32上往复滑动。
如图1所示，本实施例动能的产生原理为：利用自然环境中温度变化的能量，产生机械能，进而作为驱动发电机构的动能，实现自发电。
在本实施例中，力发生机构10用于根据自然环境下的温度变化产生机械运动，即产生垂直运动，实现温度能量与动能的转换，为发电机构的运动提供动能。
而力传递机构20则用于将力发生机构产生的动能传递到驱动机构40，即将力传递机构10的垂直运动转换为旋转运动，驱动驱动机构40运动，进而带动永磁体组件31在感应线圈组件32上往复运动。
在本实施例中，驱动机构40用于将力传递机构的旋转运动转换为直线运动，进而实现永磁体组件31的往复运动。
在本实施例中，发电的原理为：通过利用驱动机构40，驱动永磁体组件31在感应线圈组件32上往复滑动，即永磁体组件31与感应线圈组件32之间产生相对运动，进而使磁力线在感应线圈组件32中发生翻转，产生感应电动势，完成自发电；最后，接上负载，即可在负载中形成感应电流，从而为负载供电。
通过上述设计，本发明利用自然环境下的温度变化产生相应的机械运动，进而通过机械运动产生的动能驱动永磁体组件相对于感应线圈组件运动，以产生感应电动势，实现自发电；即本发明可作为无线传感器的供电装置，使无线传感器无需使用外部电池以及光伏电池供电，且能够部署在光照强度低的场所，不仅降低了维护成本，还大大的提高了无线传感器的部署范围。
实施例二
如图1～6所示，本实施例提供了实现实施例一中自发电装置的具体结构。
如图1和图2所示，在本实施例中，举例力发生机构10可以但不限于包括：容纳腔11、导杆12和散热器13，其中，容纳腔11的内部设有金属膜14，金属膜14将所述容纳腔11分为上下两个空间，金属膜14上方的空间内填充有相变材料，所述金属膜14下方的空间内填充有隔热颗粒物。
而散热器13以及导杆12的安装位置可以但不限于为：
散热器13固定在容纳腔11的顶部，导杆12竖直设置，其中，导杆12的一端伸入所述金属膜14下方的空间，且滑动安装在所容纳腔11内，导杆12的另一端作为力发生机构10的运动端，固定连接力传递机构20的力输入端。
在本实施例中，力发生机构10产生动能的主要部件则是：相变材料、金属膜14以及导杆12。从图1和图2中即可看出，导杆12竖直设置，且伸入容纳腔11内，而一旦相变材料由于温度变化，发生膨胀，会挤压金属膜14，进而挤压金属膜14下方的隔热颗粒物，通过隔热颗粒物挤压导杆12向下运动，完成温度与动能的转换，产生垂直运动。
在本实施例中，散热器13则是为了实现相变材料与外界环境的热交换，使相变材料根据温度变换发生膨胀或收缩；举例散热器13可以但不限于为：铝制散热翅片。
在本实施例中，隔热颗粒物一方面作为导杆12的推动介质，即在相变材料发生膨胀时，挤压导杆12，使导杆12向下运动；另一方面，还可用于阻隔容纳腔11下部的热流，使相变材料换热来源于上部的散热器，保证相变材料的热交换效率。
在本实施例中，举例隔热颗粒物可以但不限于为：珍珠岩细颗粒。
在本实施例中，举例相变材料可以但不限于为：正构烷烃材料(如正十三烷)。
在本实施例中，在容纳腔11的内顶部表面还覆盖有一层铝制多孔金属材料层15(其是一种在内部弥散分布着大量的有方向性的或随机的孔洞的金属材料，具有比重小、强度大、能量吸收性好和比表面积大的特性)，其作用是为了提高相变材料与散热器13的换热效率，使相变材料能够对外界环境温度的变化更加的灵敏。
在本实施例中，举例容纳腔11可以但不限为：圆台形(上大下小)；散热器13也可以但不限于为圆柱形，即使用散热翅片围绕容纳腔的顶部布置一圈。
在本实施例中，举例容纳腔11的底部可设置圆形滑道，而导杆12则可滑动安装在滑道内。滑动安装的结构可以但不限于为：在滑动内设置滑槽，而导杆12上可设置滑块，通过滑块与滑槽的相互配合，实现导轨12的滑动。
上述则是本实施例所提供的力发生机构10的具体结构，可实现利用温度变换产生机械运动的功能。
如图2～6所示，举例力传递机构20可以但不限于包括：斜滑块21、连杆22和传动组件23，其中，斜滑块21作为力传递机构20的力输入端，滑动安装在壳体50上，力发生机构10的运动端(即导杆12远离容纳腔11的一端)固定在斜滑块21的斜面上，通过斜滑块21将垂直运动转换为水平运动；连杆22的一端铰接在所述斜滑块21上，连杆22的另一端铰接传动组件23的传动端，通过传动组件23将水平运动转换为旋转运动。
如图2所示，在本实施例中，斜滑块21作为力传递机构20的力输入端，将导杆12的垂直运动，转换为水平运动，即导杆12向下运动时，由于其底端固定在斜滑块21的斜面上，会挤压斜滑块12，推动其水平移动。
同时，斜滑块21上铰接有连杆22，进而可将水平运动的动能传递到传动组件23上，通过传动组件23将水平运动转换为旋转运动，进而驱动驱动机构40运动。
在本实施例中，举例传动组件23可以但不限于包括：连接座231、齿轮齿条232、直齿轮233、主锥齿轮234和副锥齿轮235。
如图1、图2和图3所示，上述部件之间的连接关系为：
连接座231作为传动组件23的传动端，铰接连杆22的另一端，连接座231的底部竖直固定有齿轮齿条232，齿轮齿条232上啮合有直齿轮233；主锥齿轮234竖直设置，且通过转轴236同轴连接直齿轮233，副锥齿轮235水平设置，且与主锥齿轮234相互啮合；副锥齿轮235作为力传递机构20的力输出端，通过驱动机构40固定连接永磁体组件31。
传动组件23的工作原理为：当相变材料遇热膨胀时，推动导杆12向下移动，从而推动斜滑块21发生水平位移，由于斜滑块21通过连杆22与连接座231铰接，所以，斜滑块21水平移动会使连接座231向下移动，进而带动齿轮齿条232向下移动，齿轮齿条232则会带动直齿轮233转动，而直齿轮233则会带动主锥齿轮234转动(直齿轮233与主锥齿轮234同轴，所以会同步转动)，最后，主锥齿轮234会带动副锥齿轮235水平转动，进而将斜滑块21的水平运动转换为旋转运动。
在本实施例中，举例一种斜滑块21滑动安装的具体结构，如图2、3和4所示，举例壳体50通过固定机构60完成滑动安装。
如图2、3和4所示，举例固定机构60可以但不限于包括：固定座61、固定杆62、安装座63和滑杆64。
上述各个部件之间的连接关系为：
斜滑块21的长度方向两端上分别设有固定座61，且固定座61固定在壳体50上；斜滑块21的底部沿宽度方向安装有固定杆62，其中，固定杆62的两端分别固定有安装座63，且每个安装座63上开有安装通孔65；每个固定座61上开有与安装通孔65位置相对应的固定孔66；滑杆64在依次穿过对应侧的固定孔66、安装通孔65和固定孔66后，将斜滑块21滑动安装在滑杆64上。
通过上述阐述，即固定座61作为斜滑块21的固定部件，而滑杆64则作为斜滑块21的滑动轨道，即斜滑块21在滑杆64上实现水平移动。
斜滑块21的滑动原理为：由于固定杆62固定在斜滑块21的底部，而固定杆62的两端设置有安装座63，安装座63上开有安装通孔65，所以，两个安装座63上可穿插两根滑杆64，即每根滑杆64先穿过一端固定座61上的固定孔66，然后再穿过安装通孔65，从另一端的固定孔66穿出，即可将斜滑块21滑动安装在滑杆64上。
在本实施例中，举例固定杆62可以但不限于设置有两根，且分别设置在斜滑块21底部长度方向上的两端。
而斜滑块21的水平移动的原理为：当相变材料遇热发生膨胀，推动导杆12向下移动，而导杆12的底端固定在斜滑块21的斜面上，所以，会使斜滑块21在滑杆64上水平移动。
在本实施例中，举例每个安装座63与对应侧的固定座61之间设置有复位弹簧67，且复位弹簧67穿串在滑杆64上。通过上述设计，能够实现斜滑块21的复位，进而实现导杆12的复位。
原理为：当相变材料遇热发生膨胀，推动导杆12向下移动，而导杆12的底端固定在斜滑块21的斜面上，所以，会使斜滑块21在滑杆64上水平移动，进而挤压复位弹簧67；当相变材料遇冷收缩，导杆12不在受力，进而使斜滑块21不在受力此时，复位弹簧67复位，将斜滑块21推回原位，进而实现导杆12的复位。
在本实施例中，举例连杆22的一端可以但不限于铰接在固定杆62上(如固定杆62的中间部位)，如图4所示，图4中，连杆22可与固定杆62的中部铰接，且斜滑块21的底部预留有凹槽，用于作为铰接端运动的空间。
在本实施例中，当固定杆62设置有两根时，复位弹簧67设置于斜滑块21的高端底部的固定杆62与对应侧固定座61之间。而连杆22则铰接在高端底部的固定杆62上。
上述则是本实施例提供的力传递机构20的具体结构，可利用斜滑块21、连杆22、齿轮齿条232、直齿轮233、主锥齿轮234和副锥齿轮235将导杆12的垂直运动转换为旋转运动(即副锥齿轮235的水平转动)。
如图1、图2、图3、图5和图6所示，下面对驱动机构40以及发电机构30做出详细结构的阐述：
在本实施例中，举例驱动机构40可以但不限于包括：转盘41、弹簧片42和固定架43，其中，弹簧片42包括抵触部421和推动部422。
如图5和图6所示，上述各个部件之间的连接关系为：
转盘41的圆周面上均匀间隔的设置有若干拱形凸起44，其中，抵触部421的一端抵接任一拱形凸起44，抵触部421的另一端卡接在推动部422上；推动部422的一端固定在感应线圈组件32上，推动部422的另一端固定连接固定架43，且固定架43内固定有永磁体组件31。
在本实施例中，驱动机构40的工作原理为：副锥齿轮235水平转动时，带动转盘41转动，而转盘41上的拱形凸起44与弹簧片42的抵触部421抵接，进而会给抵触部421施加压力，使推动部422产生形变，进而推动固定架43移动，实现永磁体组件31的滑动；而随着转盘41转动，当拱形凸起44移走后，推动部421不在受力，恢复原状，进而使永磁体组件31复位，从而实现往复运动，即每经过抵触部421每经过一次拱形凸起44，永磁体组件31则会进行一次往复滑动。
而永磁体组件31相对于感应线圈组件32相对运动，则会使磁力线在感应线圈组件32中发生翻转，产生感应电动势，完成自发电；最后，接上负载，即可在负载中形成感应电流，从而为负载供电.
在本实施例中，永磁体组件31可以但不限于为：永磁体，而感应线圈组件32可以但不限于为：采用U型轭铁，且在U型轭铁的两端上缠绕铜芯线圈。
在本实施例中，举例每个发电机构30内设置有3个感应线圈组件32。
在本实施例中，举例在三个感应线圈组件32的侧面上安装有滑槽，而在永磁体组件31上设置有滑块，通过滑块与滑槽的相互配合，即可实现永磁体组件31在感应线圈组件32上的滑动。
在本实施例中，举例发电机构30设置有4组，且分别均匀布置在所述转盘41的四周；通过上述设计，可增加每次的发电量，满足供电需求。
下面总体阐述本发明的工作原理：
当相变材料遇热发生膨胀时，金属膜14受到挤压，通过隔热颗粒物推动导杆12向下移动，而导杆12的底端固定在斜滑块21的斜面上，所以，会使斜滑块21在滑杆64上水平移动，进而挤压复位弹簧67，同时，由于斜滑块21通过连杆22与连接座231铰接，所以，斜滑块21水平移动会使连接座231向下移动，进而带动齿轮齿条232向下移动，而齿轮齿条232则会带动直齿轮233转动，进而带动主锥齿轮234转动(直齿轮233与主锥齿轮234同轴，所以会同步转动)，使副锥齿轮235水平转动，进而带动转盘41转动，而转盘41上的拱形凸起44与弹簧片42的抵触部421抵接，在转动时会给抵触部421施加压力，使推动部422产生形变，进而推动固定架43移动，实现永磁体组件31的滑动；而随着转盘41转动，当拱形凸起44移走后，推动部421不在受力，恢复原状，进而使永磁体组件31复位，从而完成往复运动，实现自发电。
当相变材料遇冷收缩，导杆12不在受力，进而使斜滑块21不在受力，此时，复位弹簧67复位，将斜滑块21推回原位，进而实现导杆12的复位；同时，斜滑块21在复位时会拉动连杆22转动，连杆22则拉动齿轮齿条232向上移动，齿轮齿条232带动直齿轮233反向转动，直齿轮233带动主锥齿轮234反向转动，从而带动副锥齿轮235反向转动，最终使副锥齿轮235带动转盘41反向转动，在转动过程中，拱形凸起44也会给抵触部421施加压力，使推动部422产生形变，完成永磁体组件31的滑动；当然，而随着转盘41转动，当拱形凸起44移走后，永磁体组件31也会在弹力作用下复位，实现往复运动，完成自发电。
综上所述，本发明所提供的基于温度变化的自发电装置，具有如下技术效果：
(1)本发明利用自然环境下的温度变化产生相应的机械运动，进而通过机械运动产生的动能驱动永磁体组件相对于感应线圈组件运动，以产生感应电动势，实现自发电；即本发明可作为无线传感器的供电装置，使无线传感器无需使用外部电池以及光伏电池供电，且能够部署在光照强度低的场所，不仅降低了维护成本，还大大的提高了无线传感器的部署范围。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，包括：力传递机构(20)、发电机构(30)以及用于利用温度变化产生垂直运动的力发生机构(10)；
所述发电机构(30)包括永磁体组件(31)和感应线圈组件(32)，其中，所述永磁体组件(31)滑动安装在所述感应线圈组件(32)上；
所述力传递机构(20)的力输入端固定连接所述力发生机构(10)的运动端，将所述力发生机构(10)的垂直运动转换为旋转运动；
所述力传递机构(20)的力输出端通过驱动机构(40)固定连接所述永磁体组件(31)，推动所述永磁体组件(31)在所述感应线圈组件(32)上往复滑动。
2.如权利要求1所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述力发生机构(10)包括：容纳腔(11)、导杆(12)和散热器(13)；
所述容纳腔(11)的内部设有金属膜(14)，所述金属膜(14)将所述容纳腔(11)分为上下两个空间，其中，所述金属膜(14)上方的空间内填充有相变材料，所述金属膜(14)下方的空间内填充有隔热颗粒物；
所述散热器(13)固定在所述容纳腔(11)的顶部，所述导杆(12)竖直设置，其中，所述导杆(12)的一端伸入所述金属膜(14)下方的空间，且滑动安装在所述容纳腔(11)内；
所述导杆(12)的另一端作为所述力发生机构(10)的运动端，固定连接所述力传递机构(20)的力输入端。
3.如权利要求2所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述容纳腔(11)的内顶面上还覆盖有一层铝制多孔金属材料层(15)。
4.如权利要求1所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述力传递机构(20)包括：斜滑块(21)、连杆(22)和传动组件(23)；
所述斜滑块(21)作为所述力传递机构(20)的力输入端，滑动安装在壳体(50)上；
所述力发生机构(10)的运动端固定在所述斜滑块(21)的斜面上，通过所述斜滑块(21)将垂直运动转换为水平运动；
所述连杆(22)的一端铰接在所述斜滑块(21)上，所述连杆(22)的另一端铰接所述传动组件(23)的传动端，通过所述传动组件(23)将水平运动转换为旋转运动。
5.如权利要求4所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述传动组件(23)包括：连接座(231)、齿轮齿条(232)、直齿轮(233)、主锥齿轮(234)和副锥齿轮(235)；
所述连接座(231)作为所述传动组件(23)的传动端，铰接所述连杆(22)的另一端，所述连接座(231)的底部竖直固定有所述齿轮齿条(232)，所述齿轮齿条(232)上啮合有所述直齿轮(233)；
所述主锥齿轮(234)竖直设置，且通过转轴(236)同轴连接所述直齿轮(233)，所述副锥齿轮(235)水平设置，且与所述主锥齿轮(234)相互啮合；
所述副锥齿轮(235)作为所述力传递机构(20)的力输出端，通过驱动机构(40)固定连接所述永磁体组件(31)。
6.如权利要求4所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，还包括：固定机构(60)，其中，所述固定机构(60)包括：固定座(61)、固定杆(62)、安装座(63)和滑杆(64)；
所述斜滑块(21)的长度方向两端上分别设有所述固定座(61)，且所述固定座(61)固定在所述壳体(50)上；
所述斜滑块(21)的底部沿宽度方向安装有所述固定杆(62)，其中，所述固定杆(62)的两端分别固定有所述安装座(63)，且每个所述安装座(63)上开有安装通孔(65)；
每个所述固定座(61)上开有与所述安装通孔(65)位置相对应的固定孔(66)；
所述滑杆(64)在依次穿过对应侧的所述固定孔(66)、所述安装通孔(65)和所述固定孔(66)后，将所述斜滑块(21)滑动安装在所述滑杆(64)上。
7.如权利要求6所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，每个所述安装座(63)与对应侧的所述固定座(61)之间设置有复位弹簧(67)，且所述复位弹簧(67)穿串在所述滑杆(64)上。
8.如权利要求6所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述连杆(22)的一端铰接在所述固定杆(62)上。
9.如权利要求1所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述驱动机构(40)包括：转盘(41)、弹簧片(42)和固定架(43)，其中，所述弹簧片(42)包括抵触部(421)和推动部(422)；
所述转盘(41)的圆周面上均匀间隔的设置有若干拱形凸起(44)，其中，所述抵触部(421)的一端抵接任一所述拱形凸起(44)，所述抵触部(421)的另一端卡接在所述推动部(422)上；
所述推动部(422)的一端固定在所述感应线圈组件(32)上，所述推动部(422)的另一端固定连接所述固定架(43)，且所述固定架(43)内固定有所述永磁体组件(31)。
10.如权利要求1所述的一种基于温度变化的自发电装置，其特征在于，所述发电机构(30)设置有4组，且分别均匀布置在所述转盘(41)的四周。
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