CN117175958A - 一种机械整流装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及振动取能领域，公开了一种机械整流装置，包括：位于微振动发电器件两侧的电磁感应发电元件和固定架，以微振动发电器件为对称轴对称分布的开关触发器、往复运动元件、导电元件和弛豫式机械开关元件；往复运动元件在电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动接触或分离开关接触器；当往复运动元件接触开关触发器时导电元件与电磁感应发电元件电性连接；弛豫式机械开关元件于通过开关触发器和往复运动元件之间的接触或分离进行周期性触发，以使微振动发电器件微振动产生的交流电整流转换为直流电。这样实现了微振动发电器件交流到直流输出的整流功能，具有零开启电压、低整流损耗和高能量利用率等突出特点。

Description

一种机械整流装置

技术领域

本发明涉及振动取能领域，特别是涉及一种机械整流装置。

背景技术

电网输电线路是将电能从发电厂输送到用户终端的重要组成部分。在长距离输电线路中，气候因素(如风力和温度)、电力载荷的不断变化以及线路本身的自身振动等，会导致输电线路发生微振动。虽然这种微振动的振幅相对较小，但是由于输电线路的长度和微振动能量的累积等因素，可能导致线路损耗的增加，降低电网的能效和稳定性。因此，有效利用这种微振动能量，将其转换为有用的电能并对监测输电线各性能参数的装置进行供电，对提高电网输电线的传输效率和耐久性具有重要意义。

电磁感应发电是一种将机械能转化为电能的重要方法。根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中发生相对运动时，会在导体中感应出电动势，从而产生电流。这种技术已经广泛应用于风力发电、水力发电等领域，通过利用自然界的动能，实现了清洁能源的产生。然而，对于电网输电线微振动，如何将电磁感应发电技术应用于此，仍然存在技术难题。

在现代社会，能源需求不断增长，可再生能源的利用日益受到重视。微振动发电技术作为一种新兴的可再生能源发电方式，已经受到广泛研究和应用。基于电磁感应原理的悬臂梁微振动发电技术是其中的一个重要研究方向，其通过利用环境中的微振动能量，使线圈与磁场发生相对运动而产生感应电动势。然而，由于悬臂梁的微振动通常是非常微小的，产生的感应电动势较弱，且需要经过整流等一系列处理才能变成可用的直流电。目前的电磁感应发电技术在整流方面多采用二极管整流的方式，然而，对于低功率电路的能量采集来说，其输出电压不会比二极管的阈值电压高很多，这将显著影响其输出效率。且当能量采集的输出电压低于二极管的阈值电压时，二极管无法导通，效率为零，这种整流方式极大地限制了其在微振动发电领域的应用。

因此，如何解决目前微振动发电技术的局限性问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机械整流装置，可以实现微振动发电器件交流到直流输出的整流功能，具有零开启电压、低整流损耗和高能量利用率等突出特点。其具体方案如下：

一种机械整流装置，包括：

电磁感应发电元件，位于微振动发电器件的一端；

固定架，位于所述微振动发电器件的另一端；

开关触发器，位于所述固定架和所述电磁感应发电元件之间且以所述微振动发电器件为对称轴对称分布；

往复运动元件，固定在所述微振动发电器件上且以所述微振动发电器件为对称轴对称分布，用于在所述电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动接触或分离所述开关接触器；

导电元件，与所述开关触发器电性连接且以所述微振动发电器件为对称轴对称分布，当所述往复运动元件接触所述开关触发器时与所述电磁感应发电元件电性连接；

弛豫式机械开关元件，位于所述导电元件上，用于通过所述开关触发器和所述往复运动元件之间的接触或分离进行周期性触发，以使所述微振动发电器件微振动产生的交流电整流转换为直流电。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述导电元件包括相互绝缘的第一用电器导电片和第二用电器导电片；所述第一用电器导电片和第二用电器导电片均为工字型结构。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述电磁感应发电元件包括串联的第一线圈和第二线圈，以及位于所述第一线圈和所述第二线圈之间的电磁感应磁铁；

在所述第一用电器导电片的顶部设定位置处具有第一导线端口，底部设定位置处具有第二导电端口；所述第一导线端口通过第一导线与所述第一线圈连接，所述第二导电端口通过第二导线与所述第二线圈连接；

在所述第二用电器导电片的顶部设定位置处具有第三导线端口，底部设定位置处具有第四线圈导电端口；所述第三导电端口通过第三导线与所述第二线圈连接，所述第四导电端口通过第四导线与所述第一线圈连接。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述开关触发器包括第一子开关触发器和第二子开关触发器；所述第一子开关触发器、所述第一导电端口和所述第三导电端口位于所述电磁感应发电元件的同一侧；所述第二子开关触发器、所述第二导电端口和所述第四导电端口均位于所述电磁感应发电元件的另一侧；

当所述往复运动元件接触所述第一子开关触发器时，所述第一导线端口与所述第一用电器导电片接触，同时所述第三导线端口与所述第二用电器导电片接触；

当所述往复运动元件接触所述第二子开关触发器时，所述第二导线端口与所述第一用电器导电片接触，同时所述第四导线端口与所述第二用电器导电片接触。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述弛豫式机械开关元件包括定磁铁和固定在所述导电元件上的动磁铁；

当所述开关触发器与所述往复运动元件分离时，所述动磁铁与所述定磁铁之间具有第一设定距离；

当所述开关触发器与所述往复运动元件接触时，所述动磁铁与所述定磁铁接触。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述弛豫式机械开关元件为泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构；

所述泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构包括固定在所述导电元件上的第一亚克力板，与所述第一亚克力板之间具有第二设定距离的第二亚克力板，以及位于所述第二亚克力板远离所述第一亚克力板一侧的泡沫；

所述第一亚克力板沿着垂直于所述微振动发电器件延伸方向的方向设置有多个凹槽；

所述第二亚克力板沿着垂直于所述微振动发电器件延伸方向的方向设置有多个凸起；所述凸起至少比所述凹槽少两个。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述凹槽包括依次排列的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述凸起包括第一凸起和第二凸起；

当所述往复运动元件接触所述第一子开关触发器时，所述第一凹槽与所述第一凸起啮合，所述第三凹槽与所述第二凸起啮合；

当所述往复运动元件接触所述第二子开关触发器时，所述第二凹槽与所述第一凸起啮合，所述第四凹槽与所述第二凸起啮合。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述弛豫式机械开关元件为弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构；

所述弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构包括位于所述导电元件顶部的第一固定板，位于所述导电元件底部的第二固定板，位于所述导电元件侧边的第三固定板，位于所述第一固定板和所述导电元件之间的第一弹簧，位于所述第二固定板和所述导电元件之间的第二弹簧，以及位于所述第三固定板和所述导电元件之间的拨片；

其中，所述拨片包括第一拨片和第二拨片；所述第一拨片和所述第二拨片的一端均固定在所述第三固定板上；所述第一拨片和所述第二拨片的另一端卡住所述导电元件。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，当所述往复运动元件接触所述第一子开关触发器时，所述第一弹簧处于压缩状态，所述第二弹簧处于伸长状态，所述第一拨片和所述第二拨片的另一侧均位于所述导电元件工字型结构的下表面；

当所述往复运动元件接触所述第二子开关触发器时，所述第一弹簧处于伸长状态，所述第二弹簧处于压缩状态，所述第一拨片和所述第二拨片的另一侧均位于所述导电元件工字型结构的上表面。

优选地，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，所述微振动发电器件为悬臂梁或弹簧谐振；所述往复运动元件为针尖。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种机械整流装置，包括：电磁感应发电元件，位于微振动发电器件的一端；固定架，位于微振动发电器件的另一端；开关触发器，位于固定架和电磁感应发电元件之间且以微振动发电器件为对称轴对称分布；往复运动元件，固定在微振动发电器件上且以微振动发电器件为对称轴对称分布，用于在电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动接触或分离开关接触器；导电元件，与开关触发器电性连接且以微振动发电器件为对称轴对称分布，当往复运动元件接触开关触发器时与电磁感应发电元件电性连接；弛豫式机械开关元件，位于导电元件上，用于通过开关触发器和往复运动元件之间的接触或分离进行周期性触发，以使微振动发电器件微振动产生的交流电整流转换为直流电。

本发明提供的上述机械整流装置，在微振动发电器件中引入了电磁感应发电元件、往复运动元件、导电元件、弛豫式机械开关元件及开关触发器等元件，在电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动元件的往复运动接触或分离开关接触器，导电元件也在往复运动元件接触开关触发器时与电磁感应发电元件电性连接，弛豫式机械开关元件通过开关触发器和往复运动元件之间的接触或分离进行周期性触发，造成系统电路连接方向随发电器件输出极性的同步改变，从而实现微振动发电器件交流到直流输出的整流功能。相较于二极管整流器，针对低输出电压发电器件，本发明具有零开启电压、低整流损耗和高能量利用率等突出特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的机械整流装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的机械整流装置导线排布示意图；

图3为本发明实施例提供的悬臂结构上电磁感应部分微振动步骤分解图；

图4为本发明实施例提供的整流电路工作原理电路图之一；

图5为本发明实施例提供的整流电路工作原理电路图之二；

图6为本发明实施例提供的机械整流装置工作原理示意图；

图7为本发明实施例提供的泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构的正视图；

图8为本发明实施例提供的泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构的俯视图；

图9为本发明实施例提供的泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构的侧视面；

图10为本发明实施例提供的弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构运动示意图；

图11为未经整流输出电压波形图；

图12为普通二极管整流器整流输出电压波形图；

图13为本发明实施例提供的机械整流装置输出电压波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种机械整流装置，如图1所示，包括：

电磁感应发电元件，位于微振动发电器件1的一端；

固定架2，位于微振动发电器件1的另一端；

开关触发器，位于固定架2和电磁感应发电元件之间且以微振动发电器件1为对称轴对称分布；

往复运动元件3，固定在微振动发电器件1上且以微振动发电器件1为对称轴对称分布，用于在电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动接触或分离开关接触器；

导电元件，与开关触发器电性连接且以微振动发电器件1为对称轴对称分布，当往复运动元件3接触开关触发器时与电磁感应发电元件电性连接；

弛豫式机械开关元件，位于导电元件上，用于通过开关触发器和往复运动元件3之间的接触或分离进行周期性触发，以使微振动发电器件1微振动产生的交流电整流转换为直流电。

在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，在微振动发电器件1中引入了电磁感应发电元件、往复运动元件3、导电元件、弛豫式机械开关元件及开关触发器等元件，在电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动元件3的往复运动接触或分离开关接触器，导电元件也在往复运动元件3接触开关触发器时与电磁感应发电元件电性连接，弛豫式机械开关元件通过开关触发器和往复运动元件3之间的接触或分离进行周期性触发，造成系统电路连接方向随发电器件输出极性的同步改变，从而实现微振动发电器件1交流到直流输出的整流功能。相较于二极管整流器，针对低输出电压发电器件，本发明具有零开启电压、低整流损耗和高能量利用率等突出特点。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，微振动发电器件1可以为悬臂梁或弹簧谐振或其他微振动发电器件；往复运动元件3可以为针尖。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，如图1所示，导电元件可以包括相互绝缘的第一用电器导电片4和第二用电器导电片5；第一用电器导电片4和第二用电器导电片5均为工字型结构。需要说明的是，第一用电器导电片4和第二用电器导电片5是相互独立的，不导通。

以悬臂梁作为微振动发电器件1为例，开关触发器和往复运动元件3相互配合可以使第一用电器导电片4和第二用电器导电片5随着悬梁臂上下运动。弛豫式机械开关元件可以使第一用电器导电片4和第二用电器导电片5运动到特定位置处短暂固定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，如图1所示，电磁感应发电元件可以包括串联的第一线圈6和第二线圈7，以及位于第一线圈6和第二线圈7之间的电磁感应磁铁8。

需要说明的是，电磁感应线圈是一种利用电磁感应原理产生电的装置。当感应线圈中的磁通发生变化时，将在线圈中产生感应电动势，这个电动势随着磁通的变化而变化，形成交流电信号。如果磁通以周期性方式变化，那么感应电动势也将以相同频率的交流电信号的形式表现出来。

以悬臂梁作为微振动发电器件1为例，图3示出了悬臂梁结构上电磁感应部分微振动步骤分解图。如图3所示，起初(见a部分)悬臂梁未振动，电磁感应磁铁和悬臂梁保持水平静止状态。随后，受到外部的扰动，悬臂梁开始向上弯曲(见b部分)，带动磁铁向上运动。该过程上方线圈N极磁通增加，线圈内部产生的电流方向从上方俯视(下同)为逆时针方向；同理，对于下方线圈S极磁通减少，线圈内部产生的电流方向仍为逆时针方向。由于上下线圈处于串联状态，故两线圈整体在该过程起内部的电流方向均为逆时针方向。接着，悬臂梁开始恢复到初始状态(见c部分)，带动磁铁向下运动，这一过程上方线圈N极磁通减少，线圈内部产生的电流方向为顺时针方向，下方线圈S极磁通增加，线圈内部产生的电流方向同为顺时针方向。再接着，悬臂梁开始向下弯曲(见d部分)，带动磁铁继续向下运动，这一过程上方线圈N极磁通进一步减少，线圈内部产生的电流方向仍为顺时针方向，下方线圈S极磁通进一步增加，线圈内部产生的电流方向仍为顺时针方向。最后，悬臂梁恢复到初始状态(见a部分)，该过程上方线圈N极磁通增加，线圈内部产生的电流方向为逆时针方向，下方线圈S极磁通减少，线圈内部产生的电流方向仍为逆时针方向。至此，一个周期结束。综上所述，悬臂梁从幅值最大值到最小值过程(见b部分到d部分)，线圈内电流方向不变；悬臂梁从幅值最小值到最大值过程(见d部分到b部分)，线圈内电流方向与上一过程反向且保持不变。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，如图2所示，在第一用电器导电片4的顶部设定位置处具有第一导线端口A，底部设定位置处具有第二导电端口B；第一导线端口A通过第一导线与第一线圈6连接，第二导电端口B通过第二导线与第二线圈7连接；

在第二用电器导电片5的顶部设定位置处具有第三导线端口C，底部设定位置处具有第四线圈导电端口D；第三导电端口C通过第三导线与第二线圈7连接，第四导电端口D通过第四导线与第一线圈6连接。

需要说明的是，第一导线端口A和第四导线端口D源头相同，第二导线端口B和第三导线端口C源头相同。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，开关触发器可以包括第一子开关触发器9和第二子开关触发器10；第一子开关触发器9、第一导电端口和第三导电端口位于电磁感应发电元件的同一侧；第二子开关触发器10、第二导电端口和第四导电端口均位于电磁感应发电元件的另一侧；

当往复运动元件3接触第一子开关触发器9时，第一导线端口与第一用电器导电片4接触，同时第三导线端口与第二用电器导电片5接触；

当往复运动元件3接触第二子开关触发器10时，第二导线端口与第一用电器导电片4接触，同时第四导线端口与第二用电器导电片5接触。

图4和图5示出了机械整流装置工作原理的两种电路图。当线圈产生的电流为逆时针方向时，用电器由于机械装置的作用与上方的电路相连形成闭合回路，此时通过用电器电流的方向自右向左。当线圈产生的电流方向为顺时针方向时，用电器与下方的电路相连形成另一种闭合回路，此时通过用电器电流的方向仍为自右向左。该机械整流方法可保证用过用电器的电流方向始终相同。

以悬臂梁作为微振动发电器件1为例，本发明可以通过悬臂梁往复运动不断触发上下的弛豫式机械开关元件，导致两个闭合回路不断切换，实现对基于电磁感应原理的悬臂梁微振动产生的交流电高效整流转换为直流电。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，弛豫式机械开关元件的结构可以多种实施方式。

第一种实施方式，如图1所示，弛豫式机械开关元件可以包括定磁铁11和固定在导电元件上的动磁铁12；

当开关触发器与往复运动元件3分离时，动磁铁12与定磁铁11之间具有第一设定距离；

当开关触发器与往复运动元件3接触时，动磁铁12与定磁铁11接触。

需要说明的是，当动磁铁12、第一用电器导电片4和第二用电器导电片5整体与上方定磁铁11固定时，如图2所示，第一用电器导电片4与第一导线端口A接触，第二用电器导电片5与第三导线端口C接触，形成闭合回路，即图4示出的电路图。当动磁铁12、第一用电器导电片4和第二用电器导电片5整体与下方定磁铁11固定时，如图2所示，第一用电器导电片4与第二导线端口B接触，第二用电器导电片5与第四导线端口D接触，形成闭合回路，即图5示出的电路图。

以悬臂梁作为微振动发电器件1为例，图6示出了机械整流装置工作原理示意图。如图6所示，图6a为初始位置，悬臂梁未振动，磁铁和悬臂梁保持水平静止状态。随后，图6b受到外部的扰动，悬臂梁开始向上弯曲，带动磁铁和针尖向上运动。磁铁向上运动导致线圈产生逆时针方向电流，针尖向上运动到最顶端时，上方定磁铁11与动磁铁12相互吸引并接触，同时，第一用电器导电片4与第一导线端口A接触，第二用电器导电片5与第三导线端口C接触，形成闭合回路，电路闭合为图4示出的状态。接着，如图6c、6d所示，悬臂梁从最上端逐渐运动到最下端，带动磁铁和针尖向下运动，该过程电路始终保持图4示出的状态。磁铁向下运动导致线圈产生顺时针方向电流，针尖向下运动到最底端时，上方定磁铁11与动磁铁12相互分离，与此同时，下方定磁铁11与动磁铁12相互吸引并接触，并且第一用电器导电片4与第二导线端口B接触，第二用电器导电片5与第四导线端口D接触，形成闭合回路，电路闭合为图5示出的状态。再接着，如图6e、6b所示，悬臂梁从最下端开始逐渐运动到最上端，带动磁铁和针尖向上运动，该过程电路始终保持图5示出的状态。磁铁向上运动导致线圈产生逆时针方向电流，针尖向上运动到最顶端时，上方定磁铁与动磁铁相互吸引并接触，同时，第一用电器导电片4与第一导线端口A接触，第二用电器导电片5与第三导线端口C接触，形成闭合回路，电路闭合为图4示出的状态。至此，一个周期(6b→6c→6d→6e→6b)结束。

需要说明的是，本发明的机械整流装置中的弛豫式机械开关元件包含但不仅限于使用定动磁铁来实现控制导电片位置的功能。

第二种实施方式，如图7至图9所示，弛豫式机械开关元件可以为泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构；

泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构可以包括固定在导电元件上的第一亚克力板13，与第一亚克力板13之间具有第二设定距离的第二亚克力板14，以及位于第二亚克力板14远离第一亚克力板13一侧的泡沫15；泡沫15可起到缓冲的作用；

第一亚克力板13沿着垂直于微振动发电器件1延伸方向的方向设置有多个凹槽；

第二亚克力板14沿着垂直于微振动发电器件1延伸方向的方向设置有多个凸起；凸起至少比凹槽少两个。

具体地，在具体实施时，凹槽可以包括依次排列的第一凹槽01、第二凹槽02、第三凹槽03和第四凹槽04，凸起可以包括第一凸起05和第二凸起06；

当往复运动元件3接触第一子开关触发器9时，第一凹槽01与第一凸起05啮合，第三凹槽03与第二凸起06啮合；

当往复运动元件3接触第二子开关触发器10时，第二凹槽02与第一凸起05啮合，第四凹槽04与第二凸起06啮合。

需要说明的是，第一亚克力板13和第二亚克力板14均加工为特殊形状。以图9为例，第一亚克力板13从上自下设置了四个半球形凹槽，依次为第一凹槽01、第二凹槽02、第三凹槽03和第四凹槽04，第二亚克力板14从上自下设置了两个半球形凸起，依次为第一凸起05和第二凸起06。确保，当导电元件移动到最上端时，第一凹槽01与第一凸起05啮合，第三凹槽03与第二凸起06啮合；在导电元件从最上端移动到最下端整个过程中，第一凹槽01与第一凸起05，第三凹槽03与第二凸起06始终保持啮合状态。当导电元件移动到最下端时，该瞬间泡沫15被挤压，第一亚克力板13远离第二亚克力板14，第一凸起05进入第二凹槽02空隙，第二凸起06进入第四凹槽04空隙并分别啮合，泡沫15恢复形变，第一亚克力板13靠近第二亚克力板14。在导电片从最下端移动到最上端整个过程中，第二凹槽02与第一凸起05，第四凹槽04与第二凸起06始终保持啮合状态。至此，一个周期结束。

第三种实施方式，如图10所示，弛豫式机械开关元件可以为弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构；

弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构可以包括位于导电元件顶部的第一固定板16，位于导电元件底部的第二固定板17，位于导电元件侧边的第三固定板18，位于第一固定板16和导电元件之间的第一弹簧19，位于第二固定板17和导电元件之间的第二弹簧20，以及位于第三固定板18和导电元件之间的拨片；

其中，拨片可以包括第一拨片21和第二拨片；第一拨片21和第二拨片的一端均固定在第三固定板18上；第一拨片21和第二拨片的另一端卡住导电元件。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述机械整流装置中，当往复运动元件3接触第一子开关触发器9时，第一弹簧19处于压缩状态，第二弹簧20处于伸长状态，第一拨片21和第二拨片22的另一侧均位于导电元件工字型结构的下表面；

当往复运动元件3接触第二子开关触发器10时，第一弹簧19处于伸长状态，第二弹簧20处于压缩状态，第一拨片21和第二拨片22的另一侧均位于导电元件工字型结构的上表面。

需要说明的是，第一弹簧19的上下两端分别与第一固定板16和导电元件相连，第二弹簧20的上下两端分别与第二固定板17和导电元件相连。确保，当导电元件移动到最上端时，导电元件被卡在两拨片的上方，第一弹簧19处于压缩状态，第二弹簧20处于伸长状态。在导电元件从最上端移动到最下端整个过程中，装置始终保持图10示出的左图状态不变。当导电元件移动到最下端时，导电元件越过拨片，被卡在两拨片的下方，第一弹簧19处于伸长状态，第二弹簧20处于压缩状态。在导电元件从最下端移动到最上端整个过程中，装置始终保持图10示出的右图状态不变。至此，一个周期结束。

下面对一次低输出电压情况分别进行不整流、普通二极管整流器整流和机械整流三种方式的数据测试。

图11示出了未经整流输出电压波形图。如图11所示，未经整流的输出电压可近似看作正弦波，峰值电压稳定在0.75V左右。

图12示出了普通二极管整流器整流输出电压波形图。如图12所示，将未整流的输出接入普通二极管整流器电路，可见信号杂乱，波形为环境噪声，说明该输出并未导通整流器，故经整流器电路之后的输出为零。

图13示出了机械整流装置输出电压波形图。如图13所示，将未整流的输出接入机械整流电路，所有负向输出被整流为正向输出，且峰值电压仍然稳定在0.75V左右，说明本发明的机械整流装置相较二极管整流器，针对低输出电压发电器件，具有零开启电压、低整流损耗和高能量利用率等突出特点。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的机械整流装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种机械整流装置，其特征在于，包括：

电磁感应发电元件，位于微振动发电器件的一端；

固定架，位于所述微振动发电器件的另一端；

开关触发器，位于所述固定架和所述电磁感应发电元件之间且以所述微振动发电器件为对称轴对称分布；

往复运动元件，固定在所述微振动发电器件上且以所述微振动发电器件为对称轴对称分布，用于在所述电磁感应发电元件产生的电流作用下利用往复运动接触或分离所述开关接触器；

导电元件，与所述开关触发器电性连接且以所述微振动发电器件为对称轴对称分布，当所述往复运动元件接触所述开关触发器时与所述电磁感应发电元件电性连接；

弛豫式机械开关元件，位于所述导电元件上，用于通过所述开关触发器和所述往复运动元件之间的接触或分离进行周期性触发，以使所述微振动发电器件微振动产生的交流电整流转换为直流电。

2.根据权利要求1所述的机械整流装置，其特征在于，所述导电元件包括相互绝缘的第一用电器导电片和第二用电器导电片；所述第一用电器导电片和第二用电器导电片均为工字型结构。

3.根据权利要求2所述的机械整流装置，其特征在于，所述电磁感应发电元件包括串联的第一线圈和第二线圈，以及位于所述第一线圈和所述第二线圈之间的电磁感应磁铁；

在所述第一用电器导电片的顶部设定位置处具有第一导线端口，底部设定位置处具有第二导电端口；所述第一导线端口通过第一导线与所述第一线圈连接，所述第二导电端口通过第二导线与所述第二线圈连接；

在所述第二用电器导电片的顶部设定位置处具有第三导线端口，底部设定位置处具有第四线圈导电端口；所述第三导电端口通过第三导线与所述第二线圈连接，所述第四导电端口通过第四导线与所述第一线圈连接。

4.根据权利要求3所述的机械整流装置，其特征在于，所述开关触发器包括第一子开关触发器和第二子开关触发器；所述第一子开关触发器、所述第一导电端口和所述第三导电端口位于所述电磁感应发电元件的同一侧；所述第二子开关触发器、所述第二导电端口和所述第四导电端口均位于所述电磁感应发电元件的另一侧；

当所述往复运动元件接触所述第一子开关触发器时，所述第一导线端口与所述第一用电器导电片接触，同时所述第三导线端口与所述第二用电器导电片接触；

当所述往复运动元件接触所述第二子开关触发器时，所述第二导线端口与所述第一用电器导电片接触，同时所述第四导线端口与所述第二用电器导电片接触。

5.根据权利要求4所述的机械整流装置，其特征在于，所述弛豫式机械开关元件包括定磁铁和固定在所述导电元件上的动磁铁；

当所述开关触发器与所述往复运动元件分离时，所述动磁铁与所述定磁铁之间具有第一设定距离；

当所述开关触发器与所述往复运动元件接触时，所述动磁铁与所述定磁铁接触。

6.根据权利要求4所述的机械整流装置，其特征在于，所述弛豫式机械开关元件为泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构；

所述泡沫缓冲型半球形卡扣控位结构包括固定在所述导电元件上的第一亚克力板，与所述第一亚克力板之间具有第二设定距离的第二亚克力板，以及位于所述第二亚克力板远离所述第一亚克力板一侧的泡沫；

所述第一亚克力板沿着垂直于所述微振动发电器件延伸方向的方向设置有多个凹槽；

所述第二亚克力板沿着垂直于所述微振动发电器件延伸方向的方向设置有多个凸起；所述凸起至少比所述凹槽少两个。

7.根据权利要求6所述的机械整流装置，其特征在于，所述凹槽包括依次排列的第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，所述凸起包括第一凸起和第二凸起；

当所述往复运动元件接触所述第一子开关触发器时，所述第一凹槽与所述第一凸起啮合，所述第三凹槽与所述第二凸起啮合；

当所述往复运动元件接触所述第二子开关触发器时，所述第二凹槽与所述第一凸起啮合，所述第四凹槽与所述第二凸起啮合。

8.根据权利要求4所述的机械整流装置，其特征在于，所述弛豫式机械开关元件为弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构；

所述弹簧缓冲型拨片形卡扣控位结构包括位于所述导电元件顶部的第一固定板，位于所述导电元件底部的第二固定板，位于所述导电元件侧边的第三固定板，位于所述第一固定板和所述导电元件之间的第一弹簧，位于所述第二固定板和所述导电元件之间的第二弹簧，以及位于所述第三固定板和所述导电元件之间的拨片；

其中，所述拨片包括第一拨片和第二拨片；所述第一拨片和所述第二拨片的一端均固定在所述第三固定板上；所述第一拨片和所述第二拨片的另一端卡住所述导电元件。

9.根据权利要求8所述的机械整流装置，其特征在于，当所述往复运动元件接触所述第一子开关触发器时，所述第一弹簧处于压缩状态，所述第二弹簧处于伸长状态，所述第一拨片和所述第二拨片的另一侧均位于所述导电元件工字型结构的下表面；

当所述往复运动元件接触所述第二子开关触发器时，所述第一弹簧处于伸长状态，所述第二弹簧处于压缩状态，所述第一拨片和所述第二拨片的另一侧均位于所述导电元件工字型结构的上表面。

10.根据权利要求1所述的机械整流装置，其特征在于，所述微振动发电器件为悬臂梁或弹簧谐振；所述往复运动元件为针尖。