CN116505794A - 电磁动能收集器 - Google Patents

Abstract

提供了一种电磁动能收集器。一种收集系统，所述收集系统包括一发电机，包括一转子和一定子；一推动磁铁，附接到所述转子或作为所述转子的一部分；一移动磁铁，从一第一位置移动到一第二位置；以及一推回磁铁。所述移动磁铁在所述第二位置对所述推动磁铁所施加的所述磁斥力大于所述移动磁铁在所述第一位置对所述推动磁铁所施加的所述磁斥力。所述移动磁铁从所述第一位置移动到所述第二位置并使所述转子从一发电机第一位置旋转到一发电机第二位置，这使所述发电机产生电流。当所述移动磁铁移动回到所述第一位置时，由于所述推回磁铁施加在所述推动磁铁上的磁力，所述发电机返回到其第一位置。

Description

电磁动能收集器

技术领域

本发明是有关一电磁动能收集器，所述电磁动能收集器使用一移动到旋转的转换器。

背景技术

大多数物体的移动不是圆形的。通常，移动是在一个方向或多个不同的方向上。另一方面，多个马达和多个发电机等多种电磁装置利用旋转来产生移动或发电。因此，一种用于将一移动转换为旋转的简单方法可以通过将多个物体的多个移动转换为一电磁装置，例如一发电机的多个旋转来收集多个物体的多个移动。本专利申请案是有关一种电磁动能收集器，所述电磁动能收集器将多个移动转换为一电磁装置的多个旋转，所述电磁装置可以是一简单的磁铁和一线圈，或者可以是一更复杂的装置，例如一发电机。一线圈相对于一磁铁或一组的多个磁铁的旋转是一项众所周知的技术，在多个马达中将电力转换为旋转，以及在发电机中将旋转转换为电力。本发明所描述的所述电磁能量收集器的所述优点是使用专门设计的磁场将多个移动转化为旋转，并利用发电机的所述技术发电。

多个移动可能是由多个振动、多个机械冲击或一短按引起的。振动可以，例如由具有特定或随机振动频率的一机器的一振动引起。例如，多个机械冲击可能由人或动物踩踏或一轮胎压在所述路面上时突然弯曲引起。在比赛过程中，冲击力也会施加在多个球和多个球拍上。短按，例如可以是一个开关，使得所述按压发电，所述电力用于无线地开启或关闭多个远程装置。

目前最新技术的磁动能收集器使用悬挂在靠近一线圈的一弹簧上方的一磁铁，并在所述磁铁振动或突然相对于所述线圈移动时收集所述线圈中产生的所述电力。然后使用一适当的电源管理电路收集所述线圈中产生的所述电力。在这类收集器中，所述弹簧作为一恢复力：在振动的情况下，所述磁铁相对于所述线圈来回摆动，并且在一脉冲的情况下，所述弹簧将所述磁铁回复到其初始状态，为下一次激发做好准备。本专利申请案不使用一弹簧，并且所述恢复力来自多个固定磁铁的特定配置，可将所述系统恢复到其初始状态。

图1描述了目前最新技术的一电磁振动能量收集，显示了由一线圈102内的一弹簧101悬挂的一磁铁100。所述线圈固定到一主体103，使得当所述主体移动或振动时，所述磁铁相对于所述线圈振动或移动，并在所述线圈1021的所述两端之间诱发电压。

现有技术US 8704625B2在图2中进行了示意性描述，是一电磁收集器的另一种配置。在此配置中，使用两个永久磁铁200和210以及一铁磁梁220形成一磁路。所述铁磁梁220被一线圈230缠绕并绕固定在所述底座240上的铰链2203自由旋转。在一第一位置中，如图2a所示，磁铁200的所述N极接触或靠近梁220的所述第一侧2201，并且磁铁210的所述S极接触或靠近梁220的所述第二侧2202。在这种状态下，所述磁通量从所述第一侧流过所述梁到所述第二侧。如图2b所示，一力F施加在梁220上，抵抗从一侧固定到梁220并从另一侧固定到所述底座240的弹簧230。所述力F绕铰链2203旋转所述梁，使得所述第一侧2201接触或靠近磁铁210的所述S侧，所述第二侧2202接触或靠近磁铁210的所述N侧。当沿着梁220的所述磁通量的所述方向反向时，在所述线圈中产生一电脉冲。当移除所述力F时，弹簧230将梁220恢复到其第一状态，并由此在所述线圈中产生另一个电脉冲。可以使用一合适的电源管理电路收集所述线圈中产生的所述电脉冲。

现有技术CN 110649763 B，如图3所示，是一种将振动或一线性往复运动转换为旋转的一动力收集器。施加到所述顶盖300的振动或线性运动，使所述顶盖向下移动。所述线绳301由一束紧状态转换为一放松状态，此时，在所述磁铁302与所述铁磁片303之间的磁力的所述相互作用下，所述转子304相对于所述顶盖300旋转一定角度。当所述外部激发反向时，所述线绳301在所述弹簧305的所述恢复力的所述作用下恢复一束紧状态，并带动所述转子304反向旋转；所述外部激发周期性作用于所述顶盖300，并且所述转子304顺时针和逆时针周期性交替旋转；在所述转子304的所述旋转过程中，固定在所述转子304上的一磁铁302与固定在所述底座307上的一线圈306之间产生相对运动，从而电能基于所述电磁感应原理通过所述线圈306持续地输出。

图1和图2中描述的所述收集器使用一弹簧作为一恢复力。图3中描述的所述收集器将振动或线性运动转换为旋转，但仍使用一弹簧作为一恢复力。

发明内容

本专利申请案是有关电磁动能收集器，其基于将振动或一线性运动转换为一电磁装置的旋转，所述电磁装置包括至少一个磁铁和一线圈。所述电磁装置可以是一简单的磁铁和一线圈，或者可以是一更复杂的装置，例如一发电机。一线圈相对于一磁铁或一组的多个磁铁的旋转是一项众所周知的技术，用于将电力转换为电动马达中使用的旋转以及将旋转转换为一发电机中使用的电力。本专利申请案将使用多个简单的磁铁和线圈配置来证明本专利申请案的所述创造性。在一些情况下，一发电机将用作产生电能的所述部分。应当理解，可以使用已知的多个磁铁和多个线圈的任何配置。本发明的所述优点是无需一弹簧即可将一短移动转化为旋转，并利用任何基于电磁的技术来发电。

此外，可以使用其他多种能量收集技术，例如静电或压电，如本专利申请案中所述，利用振动或线性运动的所述转换。

附图说明

图1、2a、2b和3描述了现有技术。

图4a和4b是方向转换器的一般描述。

图5a至5d描绘了使用方向转换器的本发明的实施例。

图6a至6b描绘了图5中描述的添加恢复磁铁的一实施例。

图7a至7f描绘了本发明的一第二实施例。

图8a至8c描绘了本发明的一第三实施例。

图9a至9c描绘了本发明的一第四实施例。

具体实施方式

参考图4a和4b，其描述了一方向转换器，其中一个方向上的一移动被转换为另一方向上的一移动。在图4a中，磁铁11处于第一位置。所述磁铁被设计成在施加力F时沿所述垂直方向移动。在图4a中，由于磁铁11的所述S侧与磁铁12的所述N侧之间的所述吸引力，磁铁11被迫面对磁铁12。图4b描述了当一力F施加在磁铁11上并向下移动磁铁11使得磁铁11的所述S侧面对磁铁12的所述S侧时所述收集器的所述状态。在此位置中，磁铁11对磁铁12施加一排斥力，并将其向左移向磁铁14。当磁铁11和14施加在磁铁12上的所述排斥力为零时，所述磁铁12移动。当移除所述力F时，磁铁14与磁铁12之间的所述排斥力以及磁铁12与磁铁11之间的所述吸引力被设计成使得磁铁11返回到所述第一位置。磁铁12相对于线圈15的所述多个移动在所述线圈中诱发电流，可以使用一适当的电路收集所述电流。

参考图5，其描述了使用图2中描述的所述方向转换器的一动力收集器1。在此实施例中，装置2是一发电机，使得21是所述转子并且22是所述定子。磁铁3固定在发电机2的所述转子21上。磁铁4固定在帽盖6上，当施加一力时可能向下移动。

图5a描述了处于一第一位置的所述模块。在此位置中，一移动磁铁4的所述S侧面向一推动磁铁3的所述N侧(上极31)，从而在这两个磁铁之间形成吸引力。图5b描述了当力F施加在一帽盖6上时处于一第二位置的所述模块，帽盖6向下位移所述移动磁铁4，使得所述移动磁铁4的所述S侧面对所述推动磁铁3的所述S侧。在此位置中，磁铁4对磁铁3施加一排斥力，使发电机2的转子21相对于所述定子22旋转。如图5c所示，一推动烘烤磁铁5的所述S侧施加在所述推动磁铁3的所述S侧(下极32)上的一反作用力使所述发电机旋转停止。当移除力F时，磁铁5与磁铁4之间的所述排斥力以及磁铁4的所述N侧与磁铁4的所述S侧之间的所述吸引力使所述转子旋转回到其第一状态，并且将带有磁铁4的帽盖6移动回到所述第一状态，如图5d所述。转子21绕定子22的所述前后旋转在所述发电机中产生电力，所述电力使用一适当的电源管理电路收集。

参考图6，其显示了图5中所描述的所述实施例添加了两个远离磁铁61和62，这两个远离磁铁被布置成使得在所述两个磁铁之间产生排斥力。图6a描述了在帽盖上施加一力并按下所述帽盖时的所述装置，以及图6b描述了当移除所述力并且所述帽盖返回到其第一位置时的所述装置，部分原因是磁铁61与磁铁62之间的所述排斥力。应注意，一弹簧可用作一恢复力。

参考描述本专利的另一个实施例的图7a。除了磁铁3、4和5绕发电机2每90度重复外，此实施例包含与图5中描述的所述实施例多个相同的部件。在图7b中，带有四个磁铁4的帽盖6处于一第一位置。在图7b中，一冲击力F施加在所述帽盖上，将所述帽盖和四个磁铁4向下推到所述第二位置。一快速冲击将在磁铁4与磁铁3之间产生一很大的力，这将使转子21旋转，使得磁铁3移动到超过磁铁5的位置B，如图7d所述。一旦移除所述冲击并将带磁铁4的所述帽盖移动到所述第一位置，所述转子将沿相同方向旋转至位置C，所述位置与位置A相同，但旋转90度。

参考图8，其描述了本发明的另一个实施例。此实施例包括一移动磁铁4和一推回磁铁5，使得磁铁5固定到所述装置主体7，并且磁铁4被设计成位于磁铁5的所述上侧的其第一位置，并且被设计成在施加一垂直力时在所述垂直方向上移动。磁铁3优选为一圆柱形磁铁，其由一铰链31支撑，所述铰链31固定到所述主体7并且绕其自由旋转。在图8a中，磁铁4位于其第一位置。

当力F施加到磁铁4上时，它向下位移直到到达一止动件8并旋转磁铁3，如图8b所述。当移除所述力时，由于磁铁5的所述S侧对磁铁4的所述S侧施加的排斥力，并且由于磁铁5的所述S侧和磁铁4的所述N侧施加的吸引力，磁铁4返回到其第一位置。此外，由于磁铁5的所述S侧和磁铁3的所述S侧之间的所述排斥力，磁铁3旋转回到其第一位置。

磁铁3的所述多个旋转在线圈22中发电，使用一适当的电源管理电路收集电力。为简单起见，线圈22在图8中以一小矩形表示。用于将移动转换为电力的多个磁线圈配置是众所周知的，并且很明显可以使用任何这样的磁线圈配置。

参考描述本发明的另一个实施例的图9。此实施例包括一移动磁铁4和一推回磁铁5，使得磁铁5固定到所述装置主体7，并且磁铁4被设计成位于磁铁5的所述上侧的其第一位置，并且被设计成在施加一垂直力时在所述垂直方向上移动。磁铁3优选为一圆柱形磁铁，其由一铰链31支撑，所述铰链31固定到所述主体7并且绕其自由旋转。在图9a中，磁铁4位于其第一位置。

当力F施加在磁铁4上时，它向下位移直到到达一止动件8，并且由于在固定到所述转子的磁铁3上产生的排斥力而旋转发电机2的转子21，如图9b所述。当移除所述力时，由于磁铁5的所述S侧对磁铁4的所述S侧施加的排斥力，并且由于磁铁5的所述S侧和磁铁4的所述N侧施加的吸引力，磁铁4返回到其第一位置。此外，由于磁铁5的所述S侧与磁铁3的所述N侧之间的所述吸引力，转子2旋转回到其第一位置。

转子2的所述多个旋转在所述发电机2中发电，使用一适当的电源管理电路收集电力。所述发电机可由多个不同的磁线圈配置组成，用于将移动转换为电力，并且是一众所周知的技术。很明显地，可以使用任何这样的磁线圈配置。

一般来说，我们可以说本发明公开了所述收集系统1，所述收集系统1包括所述发电机2，所述发电机2包括所述转子21和所述定子22，所述定子22被设计成连接到所述主体7。所述收集系统1还包括所述推动磁铁3，所述推动磁铁3附接到所述转子21或作为所述转子的一部分；以及所述移动磁铁4，所述移动磁铁4能够从所述第一位置移动到所述第二位置；以及所述推回磁铁5。如上所述，所述移动磁铁4在所述第二位置对所述推动磁铁3所施加的所述磁斥力大于所述移动磁铁4在所述第一位置对所述推动磁铁3所施加的所述磁斥力，并且当所述移动磁铁4从所述第一位置移动到所述第二位置时，它导致所述转子21从一发电机第一位置旋转到一发电机第二位置，且所述转子21从所述发电机第一位置到所述发电机第二位置的所述旋转导致所述发电机产生电流。当所述移动磁铁4移动回到所述第一位置时，由于所述推回磁铁5施加在所述推动磁铁3上的排斥力，所述发电机返回到所述发电机第一位置。

在另一实施例中，所述推动磁铁3包括一上极31和一下极32，并且当所述移动磁铁4处于所述第一位置时，其更靠近所述上极而不是所述下极，并在所述上极上施加一磁吸力，并且当所述移动磁铁4处于所述第二位置时，其更靠近所述下极而不是所述上极，并在所述下极上施加一磁斥力，使所述发电机从所述发电机第一位置旋转到所述发电机第二位置。

在另一实施例中，所述推回磁铁5包括一右磁铁51和一左磁铁52，并且所述移动磁铁4位于所述右磁铁与所述左磁铁之间，且被设计成在所述第一位置时远离所述推动磁铁，而在所述第二位置时更靠近所述推动磁铁。

在另一实施例中，所述推回磁铁5包括一右磁铁51和一左磁铁52，并且所述移动磁铁4位于所述右磁铁与所述左磁铁之间，且被设计成在所述第一位置时远离所述推动磁铁，而在所述第二位置时更靠近所述推动磁铁，以及所述转子21包括一内磁铁211，所述内磁铁211构成所述推动磁铁3，并且所述定子22包括一线圈221，所述线圈221附接到所述主体7。

Claims (4)

1.一种收集系统，其特征在于：所述收集系统包括：

一发电机，包括一转子和一定子，所述定子被设计成连接到一主体，一推动磁铁，附接到所述转子或作为所述转子的一部分，

一移动磁铁，能够从一第一位置移动到一第二位置，

一推回磁铁；

其中，所述移动磁铁在所述第二位置对所述推动磁铁所施加的一磁斥力大于所述移动磁铁在所述第一位置对所述推动磁铁所施加的所述磁斥力；其中，当所述移动磁铁从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述移动磁铁使所述转子从一发电机第一位置旋转到一发电机第二位置；其中，所述转子从所述发电机第一位置到所述发电机第二位置的一旋转导致所述发电机产生电流；

其中，当所述移动磁铁移动回到所述第一位置时，由于所述推回磁铁施加在所述推动磁铁上的排斥力，所述发电机返回到所述发电机第一位置。

2.如权利要求1所述的收集系统，其特征在于：所述推动磁铁包括一上极和一下极；其中，当所述移动磁铁处于所述第一位置时，其更靠近所述上极而不是所述下极，并在所述上极上施加一磁吸力，并且当所述移动磁铁处于所述第二位置时，其更靠近所述下极而不是所述上极，并在所述下极上施加一磁斥力，使所述发电机从所述发电机第一位置旋转到所述发电机第二位置。

3.如权利要求1所述的收集系统，其特征在于：所述推回磁铁包括一右磁铁和一左磁铁，并且其中所述移动磁铁位于所述右磁铁与所述左磁铁之间，且被设计成在所述第一位置时远离所述推动磁铁，而在所述第二位置时更靠近所述推动磁铁。

4.如权利要求1所述的收集系统，其特征在于：所述推回磁铁包括一右磁铁和一左磁铁，并且其中所述移动磁铁位于所述右磁铁与所述左磁铁之间，且被设计成在所述第一位置时远离所述推动磁铁，而在所述第二位置时更靠近所述推动磁铁；其中，所述发电机的所述转子包括一内磁铁，所述内磁铁构成所述推动磁铁，并且其中所述定子包括一线圈，所述线圈附接到所述主体。