CN205430027U - 一种微型振动式电磁发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微型振动式电磁发电机，主要由上底座、下底座、薄铝板、激振器、支架、感应线圈和一对永磁铁组成。工作时，调整好一对永磁铁的位置，接入电源使激振器工作，夹持在上底座和下底座之间的薄铝板在激振器作用下产生振动，固定在薄铝板右端部的一对永磁铁会随薄铝板一起上下振动。当永磁铁上下振动时，固定在支架上的感应线圈会切割永磁铁产生的磁场，从而在感应线圈中产生动生电动势，所产生的电动势经转换后可带动微设备进行工作。本实用新型通过拾振装置将外部环境的振动机械能转换成电能，构成微型振动式电磁发电机，非常适用于MEMS传感器、微执行器和微系统等场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电机，尤其涉及一种微型振动式电磁发电机。
背景技术
微型电源是MEMS技术发展最重要的研究方向之一，随着MEMS技术的迅速发展和成熟，微型电源已成为该领域急待研究解决的关键问题，是实现MEMS传感器、执行器和微系统独立工作最重要的关键基础部件。尽管各种微型电源已经面世，但是研究一种在理论上可以无限期使用的微型发电机系统，将外界环境的振动能量转换为电能，一直是人们期待解决的重要课题。传统微电源受到工作环境和使用功能的限制，无法实现电池充电或燃料更换等诸多使用条件受限环境下的问题。且现有各种微型电源由于使用环境和自身尺寸的限制，很难产生足够大的电流以适应各种MEMS工业需求，因此对微型电源的应用和推广造成很大局限性。
基于此，设计一种性能稳定、适用范围广、自控性好且结构相对紧凑的微型发电机，来满足日益增长的机电工业化需求，是亟需解决的问题，也是进一步拓宽MEMS行业应用的前提。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本设计提出一种微型振动式电磁发电机，利用微电子技术，依据电磁感应原理，将薄铝板制成悬臂梁与一对永磁铁构成拾振系统，然后与感应线圈组合成一种体积小且结构紧凑的振动式发电机系统，以满足工业自动控制、植入式医疗装置、无线网络传感系统、微型机器人自由移动系统等微振动领域存在的微型电源需求。
本实用新型通过拾振装置将外部环境的振动机械能转换成电能，可以应用于各种存在微振动的场合。它把一对作为质量块的永磁铁安装在薄铝板上，由实心铁芯漆包通线圈组成的感应线圈缠绕在一对永磁铁之间，且垂直于永磁铁的振动方向。薄铝板振动时，带动作为质量块的永磁铁相对于感应线圈上下振动，引起感应线圈切割磁力线，导致感应线圈中产生动生电动势。这种微型振动式电磁发电机不仅能实现MEMS传感器、执行器和微系统的应用推广，并且大大减少如连接、电子噪声及控制系统的复杂性等诸多问题，也是真正实现MEMS系统移动性、集成化、自控性的必要条件，具有良好的工业应用前景。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案包括：一种微型振动式电磁发电机，其特征在于包括：下底座(1)、上底座(2)、螺栓(3)、薄铝板(4)、激振器(5)、支架(6)、永磁铁Ⅰ(7)、感应线圈(8)、永磁铁Ⅱ(9)；下底座(1)左端设有通孔，可通过螺栓将下底座(1)固定在工作平台上；下底座(1)与上底座(2)通过螺栓(3)固定连接；薄铝板(4)左端部夹持在上底座(2)和下底座(1)之间，并通过螺栓(3)固定，构成悬臂梁；激振器(5)输出杆与薄铝板(4)固定连接；永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)粘接在薄铝板(4)右端部，并且永磁铁Ⅰ(7)的N极和永磁铁Ⅱ(9)的S极相对设置；支架(6)放置在薄铝板(4)右端部两侧，感应线圈(8)缠绕在支架(6)的绕线槽中；感应线圈(8)置于永磁铁Ⅰ(7)的N极和永磁铁Ⅱ(9)的S极之间，使感应线圈(8)处在永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)产生的磁场中。
薄铝板(4)是绝缘铝板材质，起固定永磁铁Ⅰ(7)、永磁铁Ⅱ(9)和传递振动的作用；永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)采用铷铁硼(NdFeB)磁铁，拥有很高的磁性能，可作为质量块和磁场发生装置随薄铝板(4)一起振动；感应线圈(8)是包漆铜线圈，是产生电流的装置，其表层包漆可以起到与其余零件绝缘的作用；下底座(1)可通过通孔将此微型发电机固定在需要工作的台面上；激振器(5)起模拟环境振动的作用；其余零件均由不导磁材料组成。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是：
(1)该微型振动式电磁发电机采用拾振原理，将周围环境振动转换为薄铝板带动永磁铁的上下振动，使固定在一对永磁铁之间的感应线圈切割永磁铁产生磁感线，从而产生动生电动势。这种结构设计充分利用了外部环境的振动，在不需要外界提供额外能量的前提下，达到自发电的效果。
(2)与传统发电机相比，本实用新型具有性能稳定、自控性好且结构相对紧凑等优点；和其它微电源相比，本实用新型具有电流强度大的优点，适用范围较广。
(3)本实用新型采用铷铁硼磁铁代替传统的铝镍钴磁铁，在保证结构尺寸的前提下，能大大增加磁场强度以及磁通密度，从而产生更强的电流。
附图说明
图1是本实用新型结构主视图。
图2是本实用新型结构俯视图。
图3是本实用新型工作几何示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
如图1和图2所示，本实用新型包括：下底座(1)、上底座(2)、螺栓(3)、薄铝板(4)、激振器(5)、支架(6)、永磁铁Ⅰ(7)、感应线圈(8)、永磁铁Ⅱ(9)。
下底座(1)和上底座(2)为不锈钢材料，薄铝板(4)为绝缘材料，起固定永磁铁Ⅰ(7)、永磁铁Ⅱ(9)及传递振动的作用；支架(6)起缠绕并固定感应线圈(8)的作用；其余零件均为不导磁材料制成。
图3所示为本实用新型工作几何示意图。图中，双向箭头表示磁铁和感应线圈的相对运动方向，当永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)随着薄铝板(4)上下运动时，感应线圈(8)会切割磁感线，产生动生电动势。
本实用新型工作原理如下：
如图1、图2和图3所示，当给激振器(5)输入一定大小的电流时，会带动薄铝板(4)一起上下振动，固定在薄铝板(4)上的一对永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)也会随薄铝板(4)一起上下振动。由于缠绕在支架(6)上的感应线圈(8)固定不动，当永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)上下振动时，感应线圈(8)会切割永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)之间形成的磁场，从而在感应线圈(8)中产生动生电动势，所产生的电动势经转换后可带动微设备进行工作。
调节激振器(5)的振幅，可以模拟不同振动环境下本实用新型微型振动式电磁发电机的工作情况；改变固定在薄铝板(4)上的永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)之间的距离，可以改变磁场强度，从而改变感应线圈(8)中产生的电动势大小；因此本实用新型可适用于不同电流强度和工作环境要求的场合。
Claims (1)
1.一种微型振动式电磁发电机，其特征在于包括：下底座(1)、上底座(2)、螺栓(3)、薄铝板(4)、激振器(5)、支架(6)、永磁铁Ⅰ(7)、感应线圈(8)、永磁铁Ⅱ(9)；下底座(1)左端设有通孔，可通过螺栓将下底座(1)固定在工作平台上；下底座(1)与上底座(2)通过螺栓(3)固定连接；薄铝板(4)左端部夹持在上底座(2)和下底座(1)之间，并通过螺栓(3)固定，构成悬臂梁；激振器(5)输出杆与薄铝板(4)固定连接；永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)粘接在薄铝板(4)右端部，并且永磁铁Ⅰ(7)的N极和永磁铁Ⅱ(9)的S极相对设置；支架(6)放置在薄铝板(4)右端部两侧，感应线圈(8)缠绕在支架(6)的绕线槽中；感应线圈(8)置于永磁铁Ⅰ(7)的N极和永磁铁Ⅱ(9)的S极之间，使感应线圈(8)处在永磁铁Ⅰ(7)和永磁铁Ⅱ(9)产生的磁场中。
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2016
- 2016-03-20 CN CN201620223486.XU patent/CN205430027U/zh not_active Expired - Fee Related
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