CN203301337U - 直线电磁式振动能量吸收转换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的名称是直线电磁式振动能量吸收转换器，涉及一种将振动能量或有位移的压力能量吸并转化为电能的装置。它主要是解决生活中的振动或有位移的压力，如人行走踩在地面上，汽车行驶中对路面的压力及自身振动或桥梁的振动等所携带的能量往往白白浪费的问题。本实用新型在上固定架的下方固定有至少一个永磁体，每个永磁体均通过下复位弹簧连接在下固定架上，在每个永磁体的N.S极侧面均设有一个带磁芯的线圈，带磁芯的线圈固定在下固定架上，在上述结构的永磁体和带磁芯的线圈外围设有一圈外围磁芯。本实用新型可以设置在路面上或者汽车、桥梁振动的部件上；通过上固定架的位移将能量转化为电能，本实用新型具有转化效率高，输出功率大，结构简单，紧凑，应用灵活、方便等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直线电磁式振动能量吸收转换器，具体是涉及一种将振动能量或者有位移的压力能量吸收并转化为电能的装置。
背景技术
生活中，振动及有位移的压力无处不在，如人行走时踩在鞋上的压力，汽车行进中自身的振动及对路面的压力，或者桥梁的振动等等。然而这些运动所携带的能量往往都是白白浪费掉了，有时候甚至还需要额外增添能量去消除这些运动所带来的危害，这样就造成了资源的不必的浪费，更加加剧了能源危机。如何能够有效利用现有的无用的振动或者位移能量成了近年来各国新能源研究的一个方向。目前，针对振动能量收集的装置中，多采用压电收集模式或电磁式收集模式。压电模式由于自身的发电功率很小，应用有限；现有的电磁式收集装置收集振动能量也存在输出功率不足，效率低下，实用价值不高等问题。（参考《振动与冲击》2007年26卷9期文章“微型电磁式振动能量采集器的研究进展”）。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述不足，而提出的转化效率高，输出功率大，结构简单、紧凑，应用灵活、方便，适用范围广，易于规模集成，易于批量生产，具有较高实用价值的直线电磁式振动能量吸收转换器。
本实用新型的技术解决方案是：直线电磁式振动能量吸收转换器是,在上固定架的下方固定有至少一个永磁体，每个永磁体均通过下复位弹簧支撑在下固定架上，在每个永磁体的N.S极侧面均设有一个带磁芯的线圈，带磁芯的线圈固定在下固定架上，在上述结构的永磁体和带磁芯的线圈外围设有一圈外围磁芯。
本实用新型的技术解决方案中所述的永磁体与线圈相互交错，平行设置在同一个平面、同一高度上。
本实用新型的技术解决方案中所述的上固定架的两侧设有导杆，导杆的下端伸到下固定架上的腔体内，导杆通过下固定架腔体内的上复位弹簧连接在下固定架的腔体内。
本实用新型的技术解决方案中所述的上复位弹簧套装在导杆上，上复位弹簧的一端定位在导杆下端的挡板上，另一端定位在腔体的开口端处。
本实用新型使用时，可将上固定架或下固定架固定在有振动或有压力产生的地方，如鞋底上，或者直接设置在人、车行走的路面上，亦或者汽车振动或桥梁振动的部位上，通过上固定架的位移将外部能量直接传入本实用新型，从而完成发电。由于直接采用振动能量本身所特有的直线运动来完成发电，有效避免了由直线运动转化为旋转运动造成的能量损耗；本实用新型输出电功率大小主要取决于振源或者压力源能量的大小，具有转化效率高，结构简单、紧凑，应用灵活、方便，适用范围广，易于规模集成和批量生产的特点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1中一组发电单元的立体图。
具体实施方式
如图1、2所示，在上固定架1的下方设有一个或多个（图中为三个）永磁体5，永磁体5可采用强磁材料，如钕铁硼，永磁体5的一端固定在上固定架1上，永磁体5的另一端通过下复位弹簧4支撑在下固定架2上，永磁体5的排列是相互平行，磁极同向，即每个永磁体5均按N.S或者S. N极依次排列，两永磁体5之间间隔相等均匀地排列在同一个平面，同一个高度上，在每个永磁体5的两侧，即N.S极两侧均设有一个带磁芯7的线圈6，永磁体5和带磁芯的线圈6相互交替间隔排列置于同一高度上，带磁芯的线圈6固定在下固定架2上，在上述结构的永磁体5和带磁芯的线圈6的外围设有一圈闭合的外围磁芯8构成完整磁回路；为了使上固定架1在作上下运动时不会超出限位，在上固定架1的两侧或四周设有多个导杆9，导杆9的下端伸到下固定架2上的腔体内，在该腔体内设有上复位弹簧3，上复位弹簧3套装在导杆9上，上复位弹簧3的一端定位在导杆9下端的挡板上，另一端定位在下固定架2腔体内的开口处。上、下固定架1、2和导杆9需要采用高强度的非铁磁材料制作，如铝合金材料；线圈磁芯7及外围磁芯8采用高磁导率材料，如硅钢。
工作原理：本实用新型的振动或者压力产生的位移可直接视为上固定架的位移。图1是本实用新型未工作时的状态，此时穿过线圈6的磁能量最大；当固定架1或下固定架2有振动或者压力位移发生时，带动上固定架1向上或者向下运动，即永磁体5向上或者向下运动，此时，由于永磁体5与线圈6及磁芯7相对位置的变化，造成穿过线圈6磁通量的迅速减小，当运动至最大位移点，即最上或者最下时，此时穿过线圈6的磁通量最小，接近于0，此时，导杆9作用防止部件位移超出限位。根据电磁感应定律可知，磁通量变化产生感应电动势；当上固定架1运动由最大位移点恢复至平衡点时，在弹簧回弹力及振源恢复力的双重作用下，穿过线圈6的磁通量迅速增加，产生相应方向的感应电动势。在整个过程中，永磁体5克服安培力做功，实现动能转化为电能。本实用新型中永磁体尺寸，线圈匝数及弹簧强度都可根据实际应用中振源能量大小及应用环境来选择决定，各组线圈可串联或者并联输出，具体串并联方式根据实际应用场合决定。通过本实用新型直接转化来的电能为波形不规则的交流电，输出时需要外接转换电路。
Claims (4)
1.一种直线电磁式振动能量吸收转换器，其特征是：在上固定架（1）的下方固定有至少一个永磁体（5），每个永磁体（5）均通过下复位弹簧（4）支撑在下固定架（2）上，在每个永磁体（5）的N.S极侧面均设有一个带磁芯的线圈（6），带磁芯的线圈（6）固定在下固定架（2）上，在上述结构的永磁体（5）与带磁芯的线圈（6）外围设有一圈外围磁芯（8）。
2.根据权利要求1所述的直线电磁式振动能量吸收转换器，其特征是：所述的永磁体（5）与线圈（6）相互交错，平行设置在同一个平面、同一高度上。
3.根据权利要求1所述的直线电磁式振动能量吸收转换器，其特征是：所述的上固定架（1）的外侧设有导杆（9），导杆（9）的下端伸到下固定架（2）上的腔体内，导杆（9）通过下固定架（2）腔体内的上复位弹簧（3）连接在下固定架（2）的腔体内。
4.根据权利要求3所述的直线电磁式振动能量吸收转换器，其特征是：所述的上复位弹簧（3）套装在导杆（9）上，上复位弹簧（3）的一端定位在导杆（9）下端的挡板上，另一端定位在腔体的开口端处。
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