CN205490077U - 一种自发电电池 - Google Patents

Abstract

为了解决现有电池无法连续使用且易对环境造成污染的问题，本实用新型提供了一种自发电电池，包括：壳体，所述壳体的顶端设有开口，内部设有容纳腔；线圈绕组，所述线圈绕组设置在容纳腔内，临近所述壳体的内壁设置，所述线圈绕组内部设有空腔；磁体，所述磁体设置在线圈绕组的空腔内，并可沿线圈绕组的轴线方向移动；电路板，所述电路板设置在容纳腔内，所述线圈绕组与所述电路板连接；正极片，所述正极片设置在壳体的顶端开口处，并与电路板连接；负极片，所述壳体至少底部由金属材料制成，所述壳体的底部为负极片，所述负极片与电路板相连；所述线圈绕组与壳体之间还设置有导磁件。本实用新型的自发电电池，发电效率高，且相互没有影响。

Description

一种自发电电池

技术领域

本实用新型涉及一种电池，具体涉及一种自发电电池。

背景技术

目前，人们对低碳生活、绿色能源和环保无污染产品的追求不断提升，绿色型电子产品的市场也越来越大。随着科学技术的发展和进步，电子产品的能耗做得越来越低，能量收集技术也得到不断发展。振动能量广泛分布在周围的环境中，利用电磁式、压电式和静电式等发电方式，将环境中的振动能量转换成电能的能量采集技术变得越来越受关注，通过采集振动能量的自发电装置来驱动的低功耗电子器件也在日益增多。目前，许多诸如遥控器、无线鼠标、手电筒、传感器等的低功耗电子产品主要还是使用普通镍镉电池供电，而普通的镍镉电池使用寿命短、需频繁更换，容易造成资源浪费，并且普通镍镉电池内含有铅、汞等重金属，会对人类的生活环境及生态环境造成污染。而且，现有的电池电量用光后需要更换新电池，或者需要进行充电操作，不能连续使用。

实用新型内容

为了解决现有电池无法连续使用且易对环境造成污染的问题，本实用新型提供了一种自发电电池。

本实用新型的自发电电池包括：壳体，所述壳体的顶端设有开口，内部设有容纳腔；线圈绕组，所述线圈绕组设置在容纳腔内，并临近所述壳体的内壁设置，所述线圈绕组内部设有空腔；磁体，所述磁体设置在线圈绕组的空腔内，并可沿线圈绕组的轴线方向移动；电路板，所述电路板设置在容纳腔内，所述容纳腔的上部设置有支架，所述电路板设置在支架上，所述线圈绕组与所述电路板连接；正极片，所述正极片设置在壳体的顶端开口处，并与电路板连接；负极片，所述壳体至少底部由金属材料制成，所述壳体的底部为负极片，所述负极片与电路板相连；所述线圈绕组与壳体之间还设置有导磁件。

本实用新型的自发电电池，在有外部振动的情况下，磁体可相对线圈绕组运动，从而使通过线圈绕组的磁通量发生变化，在线圈绕组上形成感应电流，所述线圈绕组与电路板相连，所述电路板上设有对感应电流进行处理的电子器件，所述正极片和负极片分别与电路板相连，感应电流经过电路板处理后可以给外部用电设备供电。本实用新型可以解决现有的电池对环境带来污染、使用寿命短需频繁更换的问题，可以很好的替代现有普通电池，提升用户体验。由于本实用新型采用绕组线圈镶嵌在导磁件的结构，导磁件起到导通磁路的作用，能够增强绕组线圈中的磁通量变化，从而提高发电效率。而且，导磁壳体能够起到磁屏蔽的作用，降低自发电电池对外界其他用电设备产生的电磁干扰，使两节同类型的电池能够并排使用，不会相互影响。

进一步，所述导磁件由软磁材料制成，所述磁体由永磁材料制成。

进一步，所述导磁件形成为上下开口的圆筒状，所述线圈绕组的外表面和上下端面被所述导磁件覆盖。

进一步，所述线圈绕组为多个，所述多个线圈绕组在容纳空间内沿轴线方向上下排列，所述每个线圈绕组的外表面和上下端面均被所述导磁件覆盖。

进一步，所述电路板包括依次相连的整流滤波模块、稳压模块和蓄能装置，所述线圈绕组与整流滤波模块连接，所述蓄能装置的正负极分别与正极片和负极片连接。

进一步，所述多个线圈绕组相互并联后与所述电路板连接。

进一步，所述自发电电池还包括设置在线圈绕组上部的上端组件和设置在线圈绕组下部的下端组件，所述下端组件包括第一橡胶垫和第一辅助磁体，所述上端组件包括第二橡胶垫和第二辅助磁体，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫临近所述线圈绕组相对设置。

进一步，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫均设置有凹槽，所述第一辅助磁体和第二辅助磁体分别设置在第一橡胶垫和第二橡胶垫的凹槽内。

进一步，所述自发电电池还包括导杆，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫均设置有中心孔，所述导杆的两端分别设置在所述中心孔中，所述磁体中心设有通孔，所述磁体穿设在所述导杆上，并可沿导杆上下移动。

进一步，所述磁体外表面还覆盖有配重。

进一步，所述磁体包括主磁体、第一次磁体和第二次磁体，所述第一次磁体设置在主磁体的上端，所述第二次磁体设置在主磁体的下端，所述第一次磁体和第二次磁体与主磁体同极相对布置。

进一步，所述第一辅助磁体与第二次磁体同极相对设置，所述第二辅助磁体与第一次磁体同极相对设置。

进一步，所述磁体还包括第一软磁片、第二软磁片、第三软磁片和第四软磁片，所述第一软磁片、第一次磁体、第二软磁片、主磁体、第三软磁片、第二次磁体和第四软磁片沿上下方向依次设置。

进一步，所述磁体还包括铆钉，所述铆钉依次沿轴线方向穿过所述第一软磁片、第一次磁体、第二软磁片、主磁体、第三软磁片、第二次磁体和第四软磁片，所述铆钉中心设有通孔，所述导杆穿设在所述铆钉中心的通孔中。

进一步，所述电路板的上部设置有环形的封口片，所述封口片内侧设置有凹槽，所述正极片设置在封口片的凹槽内。

进一步，所述整个壳体为金属材料制成。

进一步，所述蓄能装置为超级电容器。

附图说明

图1 为本实用新型自发电电池的剖面图；

图2为本实用新型自发电电池详细结构的剖面图；

图3为本实用新型自发电电池部分结构的剖面图；

图4为本实用新型自发电电池磁体结构的剖面图；

图5为本实用新型自发电电池磁体结构的示意图；

图6为本实用新型自发电电池结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型的自发电电池100包括壳体10，所述壳体10的上端开口，内部设有容纳腔，壳体10可以采用电池领域的常用材料制成，如金属材料。壳体10圆筒形状，与现有常用的电池相同，包括底面和侧面，所述侧面分为内壁和外壁。所述线圈绕组21设置在容纳腔内，并临近所述壳体的内壁设置。所述线圈绕组可以采用漆包线绕制成内部具有空腔的圆筒状，所述线圈绕组可以是一个线圈，也可以包括多组线圈。所述磁体50采用永磁材料制成，如钕铁硼材料，磁体设置在线圈绕组的空腔内，并可沿着线圈绕组的轴线方向上下移动。电路板60设置在壳体10的内部，如本实用新型的一个实施例，所述电路板可以设置在壳体10的上部，且位于线圈绕组21之上，所述线圈绕组21与所述电路板60连接，用于将线圈绕组产生的感应电流传递给电路板。所述自发电电池还包括正极片70和负极片80，所述正极片和负极片均为金属片，当所述壳体10整体由金属材料制成时，所述金属壳体的下端封闭，形成负极片80。所述正极片70和负极片80均与电路板60相连，用于自发电电池向外部输出电信号。当壳体10全部采用金属材料制成时，所述正极片需与壳体10绝缘。具体的，如图2所示，所述壳体10内部上端设有封口片71，所述封口片紧贴壳体内壁设置，所述封口片71为环形且由绝缘材料制成，所述封口片内侧设有环形凹槽，所述正极片70设置在环形凹槽内，由此正极片70和金属壳体10内部形成密闭的容纳空间。

本实用新型的自发电电池100受到外部振动时，磁体50会在线圈绕组21内部空腔内上下移动，线圈绕组21内的磁通量发生变化，进而在线圈绕组21上产生感应电动势，产生的电能由线圈绕组21传递到电路板60上，经过电路板60的处理后输出至正极片70和负极片60，为外部用电设备供电。

所述线圈绕组21和壳体10内壁之间还设置有导磁件22，所述导磁件22由软磁材料制成，所述导磁件22可以起到导通磁路的作用，增强线圈绕组21中的磁通量变化，从而提高发电效率；导磁件还能够起到磁屏蔽的作用，可以屏蔽沿电池径向发散的磁力线，降低对外界其他产品产生的磁场干扰，而且使得两节同类型的电池能够并排使用而不会相互影响。

如图1所示，所述导磁件22形成为上下开口的圆筒形状，所述线圈绕组21的外表面和上下端面被所述导磁件22覆盖。所述线圈绕组21靠近壳体10一侧的侧面为外表面，线圈绕组21的上部为上端面，下部为下端面。这样的结构设置可以产生较好的磁屏蔽效果，并有效提高发电效率。如图2所示，本实用新型的一个实施例，所述线圈绕组由多组线圈组成，具体包括沿壳体10的轴向上下排列的第一线圈绕组211、第二线圈绕组212、第三线圈绕组213、第四线圈绕组214和第五线圈绕组215。所述导磁件22的数量与线圈绕组21的数量相同，所述每个线圈绕组的外表面和上下端面均被所述导磁件覆盖。具体的，所述导磁件22包括沿上下方向依次设置的第一导磁壳体221、第二导磁壳体222、第三导磁壳体223、第四导磁壳体224和第五导磁壳体225，所述第一导磁壳体221、第二导磁壳体222、第三导磁壳体223、第四导磁壳体224和第五导磁壳体225均为圆筒形状，底部开口，上部设有端面，端面设有中心孔。所述导磁件22还包括设置在第五导磁壳体225下部的导磁片23，这样多个导磁壳体与导磁片23之间形成环形凹槽，用以容纳多个所述线圈绕组。所述多个线圈绕组并联后直接与电路板60连接，每个线圈绕组均可独立产生感应电流，有效的提高发电效率。

本实用新型的自发电电池，所述电路板60包括依次电连接的整流滤波模块、稳压模块和蓄能装置，所述线圈绕组与整流滤波模块连接，线圈绕组上产生的感应电流经导线传递到电路板60的输入端，输入的交流电经过整流滤波模块进行整流和滤波处理后输出至稳压电路稳压，稳压电路向蓄能装置输送稳压处理后的电流，这样线圈模组21产生的电能存储在蓄能装置中。蓄能装置的输出负极与负极片80电连接，蓄能装置的输出正极与正极片70电连接，这样蓄能装置存储的电能经正负极片输出供用电设备使用，所述蓄能装置可以为超级电容器。

所述自发电电池100还包括设置在线圈绕组21上部的上端组件32和设置在线圈绕组21下部的下端组件31。如图2所示，所述下端组件31包括第一橡胶垫311和第一辅助磁体312，所述上端组件32包括第二橡胶垫321和第二辅助磁体322，所述第一橡胶垫311和第二橡胶垫321临近所述线圈绕组相对设置。这样第一橡胶垫、第二橡胶垫与线圈绕组之间形成封闭的空间，所述磁体50可以在此封闭空间内上下运动。进一步，如图2所示，所述第一橡胶垫311和第二橡胶垫321上均设置有凹槽，所述第一辅助磁体312和第二辅助磁体322分别设置在第一橡胶垫311和第二橡胶垫312的凹槽内。这样线圈绕组21的空腔与上橡胶垫321和下橡胶垫311一起，组成了磁体50的运动空间，当磁体50碰撞到上橡胶垫321和下橡胶垫311时可以起到缓冲的作用。所述第一辅助磁体312和第二辅助磁体322可以采用永磁材料制成。

所述自发电电池100还包括导杆40，所述第一橡胶垫311和第二橡胶垫321相对的一侧均设置有中心孔，所述导杆40固定在所述第一橡胶垫311和第二橡胶垫321的中心孔中。所述磁体50设有通孔，所述磁体50穿设在导杆40上，并可沿导杆40上下运动。

如图3和图4所示，所述磁体50包括主磁体511、第一次磁体512和第二次磁体513，所述第一次磁体512和第二次磁体513分别设置在主磁体511的上下两端并与主磁体511同极相对布置。所述同极相对布置可以为所述主磁体的S极与第一次磁体的S极相对，主磁体的N极与第二次磁体的N极相对，可以是主磁体的N极与第一次磁体的N极相对，主磁体的S极与第二次磁体的S极相对。这样的布置方式能够在磁体端部附近获得较强的磁场，使线圈绕组内部磁通量变化增大，从而使得发电功率更高。

进一步，第一辅助磁体312与第二次磁体513采用永磁材料制成，且同极相对布置，如S极相对或N极相对。当磁体50运动到下部时，第一辅助磁体312与第二次磁体513相斥，对磁体50起到缓冲作用。第二辅助磁体322与第一次磁体512同极相对布置，当磁体50运动到上部时，第二辅助磁体322与第一次磁体512相斥，对磁体50起到缓冲作用。同时由于第一辅助磁体312和第二辅助磁体322的存在，限制了磁体50产生的磁力线沿轴向方向发散到电池外部，屏蔽了轴向方向发散的磁力线。而且可以防止磁体50被吸附到自发电电池两端外围的金属上而不能顺畅运动。

所述磁体50还包括第一软磁片531、第二软磁片532、第三软磁片533和第四软磁片534，所述第一软磁片531、第一次磁体512、第二软磁片532、主磁体511、第三软磁片533、第二次磁体513和第四软磁片534沿上下方向依次层叠设置。所述主磁体511的高度比第一次磁体512和第二次磁体513的高度大，具体主磁体511的高度可以是第一次磁体512和第二次磁体513高度的两倍。第一软磁片531、第二软磁片532、第三软磁片533和第四软磁片534能够增强主磁体511、第一次磁体512、第二次磁体513端部的磁感应强度，同时引导磁力线经过导磁件22，使磁力线形成回路，从而，使得经过线圈绕组的磁通量增大，当磁体50在通道中作往返运动时，经过线圈绕组21的磁通量的变化量也变得更大，线圈会产生更高的感应电动势，使得发电功率更高。

如图1和图4所示，所述磁体50上还设置有配重52，具体包括设置在主磁体511外表面的配重521、设置在第一次磁体512外表面的配重522、设置在第二次磁体513外表面的配重523。在所述磁体50上设置配重52使磁体50在外界很小的振动下，更容易产生上下移动，更有利于自发电电池收集振动能量。

如图3和4所示，所述磁体50还包括铆钉54，所述铆钉54从上到下依次穿过第一软磁片531、第一次磁体512、第二软磁片532、主磁体511、第三软磁片533、第二次磁体513、第四软磁片534的中心孔，把磁体50和配重组52铆接成一体，是结构更加紧凑。所述铆钉54中心设有通孔，所述导杆40穿过铆钉54中心的通孔，所述导杆40外径与铆钉54中心通孔内径间隙配合，所以磁体50能顺畅的沿着导杆40做往复运动。

如图6所示，本实用新型的自发电电池100采用现有通用的电池外形，有利于与现有用电设备匹配，通用性好。

本实用新型的自发电电池，能够收集手摇等振动能量，也可以用在经常处于振动条件下使用的用电设备中，可以将振动的机械能转换成电能，解决了普通电池对环境带来污染及使用寿命短、需频繁更换的问题。本实用新型的自发电电池绿色无污染，寿命长，维护费用低，可以替代普通电池，更好地满足新形势下绿色环保的需求。而且通过微小振动就可给外部用电设备供电，提升用户体验。而且本实用新型采用线圈绕组镶嵌在导磁件的结构，即导磁件覆盖在线圈绕组的外表面，导磁件采用软磁材料，起到导通磁路的作用，能够增强线圈绕组中的磁通量变化，从而提高发电效率。同时导磁件能够起到磁屏蔽的作用，降低对外界其他产品产生的磁场干扰，使得两节同类型的电池能够并排使用而不会相互影响。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的特征和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种自发电电池，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的顶端设有开口，内部设有容纳腔；

线圈绕组，所述线圈绕组设置在容纳腔内，并临近所述壳体的内壁设置，所述线圈绕组内部设有空腔；

磁体，所述磁体设置在线圈绕组的空腔内，并可沿线圈绕组的轴线方向移动；

电路板，所述电路板设置在容纳腔内，所述容纳腔的上部设置有支架，所述电路板设置在支架上，所述线圈绕组与所述电路板连接；

正极片，所述正极片设置在壳体的顶端开口处，并与电路板连接；

负极片，所述壳体至少底部由金属材料制成，所述壳体的底部为负极片，所述负极片与电路板相连；

所述线圈绕组与壳体之间还设置有导磁件。

2.根据权利要求1所述的自发电电池，其特征在于，所述导磁件由软磁材料制成，所述磁体由永磁材料制成。

3.根据权利要求2所述的自发电电池，其特征在于，所述导磁件形成为上下开口的圆筒状，所述线圈绕组的外表面和上下端面被所述导磁件覆盖。

4.根据权利要求3所述的自发电电池，其特征在于，所述线圈绕组为多个，所述多个线圈绕组在容纳空间内沿轴线方向上下排列，所述每个线圈绕组的外表面和上下端面均被所述导磁件覆盖。

5.根据权利要求1所述的自发电电池，其特征在于，所述电路板包括依次相连的整流滤波模块、稳压模块和蓄能装置，所述线圈绕组与整流滤波模块连接，所述蓄能装置的正负极分别与正极片和负极片连接。

6.根据权利要求4所述的自发电电池，其特征在于，所述多个线圈绕组相互并联后与所述电路板连接。

7.根据权利要求1所述的自发电电池，其特征在于，所述自发电电池还包括设置在线圈绕组上部的上端组件和设置在线圈绕组下部的下端组件，所述下端组件包括第一橡胶垫和第一辅助磁体，所述上端组件包括第二橡胶垫和第二辅助磁体，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫临近所述线圈绕组相对设置。

8.根据权利要求7所述的自发电电池，其特征在于，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫均设置有凹槽，所述第一辅助磁体和第二辅助磁体分别设置在第一橡胶垫和第二橡胶垫的凹槽内。

9.根据权利要求8所述的自发电电池，其特征在于，所述自发电电池还包括导杆，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫均设置有中心孔，所述导杆的两端分别设置在所述中心孔中，所述磁体中心设有通孔，所述磁体穿设在所述导杆上，并可沿导杆上下移动。

10.根据权利要求9所述的自发电电池，其特征在于，所述磁体外表面还覆盖有配重。

11.根据权利要求10所述的自发电电池，其特征在于，所述磁体包括主磁体、第一次磁体和第二次磁体，所述第一次磁体设置在主磁体的上端，所述第二次磁体设置在主磁体的下端，所述第一次磁体和第二次磁体与主磁体同极相对布置。

12.根据权利要求11所述的自发电电池，其特征在于，所述第一辅助磁体与第二次磁体同极相对设置，所述第二辅助磁体与第一次磁体同极相对设置。

13.根据权利要求12所述的自发电电池，其特征在于，所述磁体还包括第一软磁片、第二软磁片、第三软磁片和第四软磁片，所述第一软磁片、第一次磁体、第二软磁片、主磁体、第三软磁片、第二次磁体和第四软磁片沿上下方向依次设置。

14.根据权利要求13所述的自发电电池，其特征在于，所述磁体还包括铆钉，所述铆钉依次沿轴线方向穿过所述第一软磁片、第一次磁体、第二软磁片、主磁体、第三软磁片、第二次磁体和第四软磁片，所述铆钉中心设有通孔，所述导杆穿设在所述铆钉中心的通孔中。

15.根据权利要求2所述的自发电电池，其特征在于，所述电路板的上部设置有环形的封口片，所述封口片内侧设置有凹槽，所述正极片设置在封口片的凹槽内。

16.根据权利要求1所述的自发电电池，其特征在于，所述整个壳体为金属材料制成。

17.根据权利要求5所述的自发电电池，其特征在于，所述蓄能装置为超级电容器。