CN1996725A

CN1996725A - 一种往复运动式电磁感应发电机

Info

Publication number: CN1996725A
Application number: CN 200610157148
Authority: CN
Inventors: 吕大明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-07-11

Abstract

本发明公开了一种往复运动式电磁感应发电机，包括沿往复运动轨迹方向排列线包的定子，包括定子上沿运动轨迹方向的长条形支架内排列的线包，还包括转子上排列的永久磁铁。当转子在外力作用下作往复运动时，其支架上排列的永久磁铁的磁场经过条状定子支架上排列的线包而感应出电动势，将动能转化为电能实现发电的目的。定子上有沿转子运动轨迹方向排列成条状的支架用以固定线包，线包轴线垂直于转子运动方向。安装有永久磁铁的转子可作往复式运动，永久磁铁的磁轴方向垂直于转子往复运动的方向。作为特例，当转子的支架条数X＝0时，转子本身就是可以沿往复运动方向自由滚动的圆柱形永久磁铁，或者是可以沿往复运动方向自由滑动的长方体或多面体永久磁铁。这样的设计，结构简单、实用性强，具有很高的性能价格比。

Description

一种往复运动式电磁感应发电机

【技术领域】

本发明涉及一种发电机，具体涉及一种高效率的往复运动式电磁感应发电机。

【背景技术】

此前的往复运动式电磁感应发电机，是将定子做成薄壁筒状，筒的空腔是磁钢可以往复运动的通道，或称导轨。筒的中部外壁绕有线包。当磁钢沿导轨作往复式运动时，来回穿过线包，感应出电动势。

这种技术方案使得每一次往复运动只能引起线包磁通量的一个周期变化，磁通变化率低，感应发电效率不高，也由于结构的缺陷，此种类型的发电机难以发出较大的功率，在许多应用场合无能为力。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种发电机，可以在一个往复式运动周期，引发线包中更强的磁通变化率，达到高效率发电的目的。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种高效率的往复运动式电磁感应发电机，将定子的线包沿着转子往复运动的轨迹排列，线包的轴线垂直于该运动方向。往复运动的转子安装有永久磁铁，最简单转子的实例就是一个圆柱形的永久磁铁，磁铁的磁场轴线垂直于往复运动的轨迹方向，平行于线包轴线。当转子往复运动时，定子线包中的磁通量剧烈变化，高效率地感应出电动势。

作为优选设计，如图1所示。定子1采用条形支架，多个线包置于其上N个线包槽4内。沿导槽3滑动的转子2为双条状支架结构，跨于定子1支架之上，多对永久磁铁安置在两侧支架的2^*Y个永久磁铁槽5内，同一支架上相邻永久磁铁的极性相反而交错排列，不同支架上相对磁铁的极性相同。当转子沿导槽运动时，效率极高地感应出电动势。

简易而高效的优选设计如图3所示：在电机机壳1中设有导槽2，定子的线包3安置在导槽的两侧，线包的轴线垂直于导槽，圆柱形的永久磁铁4可以在导槽内滚动，磁铁的磁场轴线垂直于导槽，与线包轴线平行。当磁铁滚动经过两侧线包时，线包中感应出电动势。

图1是一种高效率的往复运动式电磁感应发电机的核心部件示意图。在安装槽5里按照‘相邻极性交错，相对极性相同’的方式安装有永久磁铁的转子2，转子2沿着定子1的导轨3作往复式运动，转子2的永久磁铁队列经过定子1的线包安装槽4里的线包队列，在线包中高频率地感应出电动势，实现将往复运动的机械能高效率地转化为电能的过程。

采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：1)由于在转子往复式运动的有限的行程内，将原本是一次变化的转子运动，转化为多个线包内若干多次的磁感应变化，从而大大提高了线包中总的磁通变化率，获得高效率发电的效果；2)结构简单，重量轻，成本低廉，易于制作成精密而密封的产品，适用于条件严酷的场合；3)在难以获得电能但又具备频繁运动的场合，例如颠簸的车辆、风浪中的船舶和航标、行驶中的车辆和轮胎，以及长途跋涉的人畜等，在这些场合的用电设备长期依靠电池供电，既昂贵又不可靠，一旦电池耗尽，航标灯熄灭、TPMS系统失灵、手机等通讯设备无法正常工作，将会造成很大损失，另一方面，丢弃的电池会造成环境的严重而长期的污染，极其难以根治。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

【附图说明】

图1是条状定子与可沿导槽往复滑动的转子配合示意图。

图2是图1例中的转子骨架示意图。

图3是双线包单磁铁滚轴式感应发电机示意图。

【具体实施方式】

实施例一、如图1所示，是条状定子与可沿导槽往复滑动的转子配合示意图。为了突出重点，便于说明原理，该图没有将机壳、减震垫、悬挂弹簧等部件画进来。

按照本实施例中的结构，当转子沿着导槽作往复式运动时，转子上多对按照相邻极性相反交替排列的永久磁铁引发所经过的定子上的线包中磁通量的急剧变化，我们可以计算：如果对应1Hz的往复运动，线包中有效的磁通变化率为YHz，也就是说：线包中磁通变化率提高倍数与转子支架上永久磁铁对数相同，只要适当选取永久磁铁的数量，就可以获得相当高的磁通变化率，这是高效率发电的关键之所在。

实施例二、如图3所示，是双线包单磁铁滚轴式感应发电机示意图。其与实施例一相比，主要是简化了结构，具有结构简单、制做容易、成本低廉、性能价格比高的优越性，非常适用于要求体积小、密封好、发电功率比较小的场合，用以例如取代5号、7号电池或纽扣式电池的应用环境。

在本例中，两种方式各有优点，可以根据实际情况进行选择。

Claims

1、一种往复运动式电磁感应发电机，其特征是：定子的一侧或两侧安装有线包，有永久磁铁的转子可以沿定子的一侧或两侧进行往复式运动。

2、根据权利要求1所述的往复运动式电磁感应发电机，其特征是：定子上有沿转子运动方向排列成条状用以固定线包的支架，定子设有M条支架，M≥1，特殊情况下，定子支架就是发电机机壳的一部分。

3、根据权利要求1、2所述的往复运动式电磁感应发电机定子，其特征是：定子每条支架上装有N个线包，N≥1，线包轴线垂直于转子运动方向，至少与之夹角不小于45°。

4、根据权利要求1所述的往复运动式电磁感应发电机，其特征是：转子可往复运动，其条状支架上装有永久磁铁。转子有X条支架，X≥1，每一支架安装Y个永久磁铁，Y≥1。永久磁铁的磁极方向垂直于转子的运动方向，至少与该方向的夹角不小于45°。

5、根据权利要求1、4所述往复式感应发电机转子，其特征是：同一支架上相邻永久磁铁的极性相反而交错排列，不同支架上在同一极性轴线上对齐的永久磁铁的极性相同。

6、根据权利要求1所述的往复运动式电磁感应发电机转子，其特征是：转子本身就是仅包含一块永久磁铁的物体，是可以沿往复运动轨迹自由滚动的圆柱形或圆台形，或者是可以沿往复运动轨迹自由滑动的长方体、多面体或其它形状。

7、根据权利要求4、5、6所述的往复运动式电磁感应发电机的转子，其特征是：永久磁铁磁极连线方向与定子线包绕线的轴线方向平行，至少是与该方向的夹角不大于60°。

8、根据权利要求1所述的往复运动式电磁感应发电机，其特征是：在转子运动轨迹方向的两端或一端安装有弹簧，用于缓冲或悬挂转子，或者在转子运动轨迹方向的两端或一端安装有橡胶、塑料等其它材料制作的用于缓冲的部件。

9、根据权利要求2、3、4、5、7所述的往复式感应发电机转子，其特征是：当X＝M+1，M≥1，也就是说：当转子的磁铁排数比定子的线包排数多一时，转子的位于往复式运动方向两侧的磁铁的外侧，安装导磁性材料制造的长条如铁条，用以提供外发磁场的磁路。