CN207134969U - 一种微能量采集装置 - Google Patents

Abstract

一种微能量采集装置，属于为低功耗电子系统供电的微能量采集技术领域。利用通过空心线圈的磁通量方向发生反转突变，产生感应电流来实现微能量的采集；改变微能量采集装置中的发电组件和驱动组件的相对位置来实现可自由旋转的永磁体的磁极方向的反转；实现通过空心线圈磁通量方向的反转突变；固定发电组件或驱动组件使发电组件内部的可自由旋转永磁体处于两块驱动永磁体之间，然后通过外界的动力来推动另一个未固定的组件，改变两个组件之间的相对位置，从而改变两块驱动永磁体与可自由旋转永磁体之间磁力的大小，驱动可自由旋转的永磁体旋转，改变线圈内部磁通量的方向，将机械能转换为电能。

Description

一种微能量采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种微能量采集装置，属于为低功耗电子系统供电的微能量采集技术领域。

背景技术

目前，小型电子设备的无线化为其使用提供了相当的便利，但由于电池容量的限制，需要频繁充电或更换电池，以实现长期使用。这样的使用方式，既带来使用成本的提升，同时大量的电池使用也可能导致严峻的环境问题。而目前市场上或已公布的专利技术，所提供的微型发电装置来采集能量，实现微低功耗电子系统的自供电的产品，普遍存在着按压力度大，按压时产生的声音较大的问题，给用户的使用体验较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种微能量采集装置。

一种微能量采集装置，包括发电组件和驱动组件；发电组件包括可自由自由旋转的永磁体、空心线圈、塑料支撑架；可自由旋转的永磁体可以是球形永磁体或圆柱形永磁体；所述的空心线圈可以是矩形空心线圈或圆柱形空心线圈；塑料支撑架包括上塑料支撑架和下塑料支撑架；可自由旋转的永磁体装于上塑料支撑架和下塑料支撑架之间，其与上、下塑料支撑架之间有微小的间隙且可以自由旋转，但不可脱离上下塑料支撑架所形成的空间；空心线圈装于可自由旋转的永磁体外侧，完全包裹可自由旋转的永磁体，空心线圈通过上、下塑料支撑架来固定，并通过塑料支撑架来保证空心线圈和可自由旋转的永磁体不会接触。

驱动组件包括第一驱动永磁体、第二驱动永磁体和永磁体支撑架；2块驱动永磁体分别固定于永磁体支撑架的两侧，其极性相对，即N对N，或S对S均可；驱动组件的永磁体可安装于发电组件的左右两侧，也可安装于发电组件的上下两侧，均可正常工作；上下两块永磁体，或左右两块永磁体最佳的可预留一定量的错位，错位的大小根据发电组件内部的旋转永磁体的直径来定。

工作时将驱动组件的两块驱动永磁体置于发电组件的两侧，当驱动组件和发电组件发生相对运动时，确保发电组件中的可自由旋转的永磁体轮流接近第一驱动永磁体、第二驱动永磁体。

两块驱动永磁体具体安装位置视使用环境、所采集能量的原始工作方式而定。

发电组件包括可自由旋转的永磁体、空心线圈、上塑料支撑架和下塑料支撑架；可自由旋转的永磁体11是球形永磁体，也可以是圆柱形永磁体；空心线圈是矩形空心线圈，也可以是圆柱形空心线圈。

可自由旋转的永磁体装于上塑料支撑架和下塑料支撑架之间，与上塑料支撑架、下塑料支撑架之间有微小的间隙以保证其可以自由旋转，但不可脱离上下塑料支撑架所固定的空间。

空心线圈装于可自由旋转的永磁体外侧，完全包裹可自由旋转的永磁体，空心线圈通过上、下塑料支撑架来固定，并通过塑料支撑架来保证空心线圈和可自由旋转的永磁体不会接触。

一种微能量采集方法，含有以下步骤；

利用通过空心线圈的磁通量方向发生反转突变，产生感应电流来实现微能量的采集；

通过突然反转空心线圈内部的可自由旋转的永磁体的磁极方向来实现通过空心线圈磁通量方向的反转突变；

改变微能量采集装置中的发电组件和驱动组件的相对位置来实现可自由旋转的永磁体的磁极方向的反转；

固定发电组件或驱动组件中的一个，使发电组件内部的可自由旋转永磁体处于至少两块驱动永磁体之间，

然后通过外界的动力来推动另一个未固定的组件，改变两个组件之间的相对位置，从而改变至少两块驱动永磁体与可自由旋转永磁体之间磁力的大小，来驱动可自由旋转的永磁体旋转，改变线圈内部磁通量的方向，将机械能转换为电能。

当两个驱动永磁体处于初始位置时，可自由旋转永磁体与第一驱动永磁体距离较近，两者之间为吸力，磁力较大；与第二驱动永磁距离较远，两者之间为斥力，磁力较小；可自由旋转的永磁体与第一驱动永磁体之间的吸力为主要作用力。

当驱动组件在外力的推动下与发电组件的相对位置发生改变时，第二驱动永磁体逐渐向可自由旋转永磁体靠近，两者之间的斥力变大；可自由旋转永磁体与第一驱动永磁体之间的距离变大，两者之间的吸力变小；此时，可自由旋转的永磁体因受力发生改变而发生突然旋转，变成与第二驱动永磁体相吸，与第一驱动永磁体相斥；可自由旋转永磁体的磁极方向发生反转，即通过空心线圈的磁通量方向发生反转，即由N-S(S-N)变为S-N(N-S)，空心线圈即可输出电能，实现机械能到电能的转化。

本实用新型用于采集有按压动作器件的能量，如开关、门铃、工业应急按钮、消防按钮、安防按钮，以及其他一切有按压动作的环境的能量；也可用于采集相互有错位运动的物体门、窗、保险柜、抽屉的能量；所采集的能量可用于低功耗的通信协议RF、蓝牙、2.4G、WIFI、红外发射无线信号，从而实现对终端设备的控制。

本实用新型的优点是：

1.本实用新型提供的微能量采集装置能够从日常使用的过程中采集电能，从而取代电池，为微低功耗的电子系统提供整个使用周期的电能供给；

2.本实用新型提出的微能量采集装置结构简单，成本低廉，能量转化效率高。

3.发明提出的微能量采集装置应用场景广，装配方便，可应用于自发电开关、自发电门铃、自发电遥控器、门磁等一切有按压运动的微能量的采集。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：

图1为本实用新型提供的微能量采集装置的整体效果图；

图2(a)为本实用新型提供的微能量采集装置的驱动永磁体位于线圈左右两侧的状态一示意图；

图2(b)为本实用新型提供的微能量采集装置的驱动永磁体位于线圈左右两侧的状态二示意图；

图3(a)为本实用新型提供的微能量采集装置的驱动永磁体位于线圈上下两侧的状态一示意图；

图3(b)为本实用新型提供的微能量采集装置的驱动永磁体位于线圈上下两侧的状态二示意图；

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当称元件、组件被“连接”到另一元件、组件时，它可以直接连接到其他元件或者组件，或者也可以存在中间元件或者组件。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

实施例1：如图1、图2(a)、图2(b)、3(a)、图3(b)所示，本实用新型提供了一种按压力度较柔和，能量采集效率高的微型能量采集装置。

本实用新型提供一种微能量采集装置，为低功耗电子系统提供一种长期稳定的能量来源，能以更柔和的按压力度、更高效的能量采集效率和更小的操作噪音，实现低功耗电子产品的自供电功能。

一种微能量采集装置，可用于采集微小的按压动作的能量，该装置由2部分组成：发电组件和驱动组件。

所述的发电组件包括可自由旋转的永磁体、空心线圈、塑料支撑架。所述的可自由旋转的永磁体可以是球形永磁体或圆柱形永磁体；所述的空心线圈可以是矩形空心线圈或圆柱形空心线圈；塑料支撑架包括上塑料支撑架和下塑料支撑架。可自由旋转的永磁体装于上塑料支撑架和下塑料支撑架之间，其与上、下塑料支撑架之间有微小的间隙且可以自由旋转，但不可脱离上下塑料支撑架所形成的空间。空心线圈装于可自由旋转的永磁体外侧，完全包裹可自由旋转的永磁体，空心线圈通过上、下塑料支撑架来固定，并通过塑料支撑架来保证空心线圈和可自由旋转的永磁体不会接触。

所述的驱动组件包括第一驱动永磁体、第二驱动永磁体和永磁体支撑架。2块驱动永磁体分别固定于永磁体支撑架的两侧，其极性相对，即N对N，或S对S均可；驱动组件的永磁体可安装于发电组件的左右两侧，也可安装于发电组件的上下两侧，均可正常工作。上下两块永磁体，或左右两块永磁体需要预留一定量的错位，错位的大小根据发电组件内部的旋转永磁体的直径来定。两块驱动永磁体具体安装位置视使用环境、所采集能量的原始工作方式而定。

工作时将驱动组装的两块驱动永磁体置于发电组件的两侧，当驱动组件和发电组件发生相对运动时，确保发电组件中的可自由旋转的永磁体轮流接近第一驱动永磁体、第二驱动永磁体。

一种微能量采集的方法，该方法可用于采集有按压动作器件的能量，如开关、门铃、工业应急按钮、消防按钮、安防按钮等，以及其他一切有按压动作的环境；也可用于采集相互有错位运动的物体的能量，如门、窗、保险柜、抽屉等。所采集的能量可用于低功耗的通信协议发射无线信号，如RF、蓝牙、2.4G、WIFI、红外等，从而实现对终端设备的控制。

一种微能量采集的方法，是通过改变上述的微能量采集装置中的发电组件空心线圈内部的磁通量方向来实现的。工作时需固定发电组件或驱动组件中的一个，使发电组件内部的可自由旋转永磁体处于两块驱动永磁体之间，然后通过外界的动力来推动另一个未固定的组件，改变两个组件之间的相对位置，从而改变两块驱动永磁体与可自由旋转永磁体之间磁力的大小，来驱动可自由旋转的永磁体旋转，改变线圈内部磁通量的方向，即可将机械能转换为电能输出电量。

当两个驱动永磁体处于初始位置时，可自由旋转永磁体与第一驱动永磁体距离较近，两者之间为吸力，磁力较大；与第二驱动永磁距离较远，两者之间为斥力，磁力较小；可自由旋转的永磁体与第一驱动永磁体之间的吸力为主要作用力。当驱动组件在外力的推动下改变位置时，与可自由旋转永磁体接近的驱动永磁体变为第二驱动永磁体，两者之间的斥力变大；与第一驱动永磁体之间的距离变大，两者之间的吸力变小；此时，可自由旋转的永磁体因受力发生改变而发生旋转，变成与第二永磁体相吸。可自由旋转永磁体的磁极方向发生反转，即通过空心线圈的磁通量方向发生反转，即由N-S(S-N)变为S-N(N-S)，空心线圈即可输出电能，实现机械能到电能的转化。

实施例2：

如图2(a)、图2(b)、3(a)、图3(b)所示，是本实用新型提供的一种微能量采集装置。

微能量采集装置包括发电组件和驱动组件。其中发电组件包括可自由旋转的永磁体11、空心线圈01、上塑料支撑架32和下塑料支撑架31。所述的可自由旋转的永磁体11可以是球形永磁体，也可以是圆柱形永磁体；所述的空心线圈01可以是矩形空心线圈，也可以是圆柱形空心线圈。可自由旋转的永磁体11装于上塑料支撑架32和下塑料支撑架31之间，与上塑料支撑架32、下塑料支撑架31之间有微小的间隙以保证其可以自由旋转，但不可脱离上下塑料支撑架所固定的空间。空心线圈01装于可自由旋转的永磁体11外侧，完全包裹可自由旋转的永磁体11，空心线圈01通过上、下塑料支撑架来固定，并通过塑料支撑架来保证空心线圈01和可自由旋转的永磁体11不会接触。

所述的驱动组件包括第一驱动永磁体12、第二驱动永磁体13和永磁体支撑架21。2块驱动永磁体分别固定于永磁体支撑架21的两侧，其极性相对，即N对N，或S对S均可。第一驱动永磁体12和第二驱动永磁体13安装时错位安装，错位的大小根据发电组件内部的可自由旋转永磁体11的直径来定。

当驱动组件处于初始位置时，可自由旋转永磁体11与第一驱动永磁体12距离较近，两者之间为吸力，磁力较大；可自由旋转永磁体11与第二驱动永磁距离13较远，两者之间为斥力，磁力较小；可自由旋转的永磁体11与第一驱动永磁体12之间的吸力为主要作用力。当驱动组件在外力的推动下改变位置时，与可自由旋转永磁体11接近的驱动永磁体变为第二驱动永磁体13，两者之间的斥力变大；与第一驱动永磁体12之间的距离变大，两者之间的吸力变小；此时，可自由旋转的永磁体11因受力发生改变而发生快速反转，变成与第二永磁体13相吸。可自由旋转永磁体11的方向发生反转，即通过空心线圈01的磁通量方向发生反转，即由N-S(S-N)变为S-N(N-S)，空心线圈01即可输出电能，实现机械能到电能的转化。

实施例3：

如图2(a)、图2(b)所示，是本实用新型提供的一种微能量采集装置的驱动永磁体安装于线圈左右两侧的状态。

实施例4：

如图3(a)、图3(b)所示，是本实用新型提供的一种微能量采集装置的驱动永磁体安装于线圈上下两侧的状态。

实施例5：

如图3(a)所示，是本实用新型提供的一种微能量采集装置，其可自由旋转的永磁体11为球形，空心线圈01为圆柱形空心线圈。

实施例6：

如图3(b)所示，是本实用新型提供的一种微能量采集装置，其可自由旋转的永磁体11为圆柱形，空心线圈01为矩形空心线圈。

如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种微能量采集装置，其特征在于包括发电组件和驱动组件；发电组件包括可自由旋转的永磁体、空心线圈、塑料支撑架；可自由旋转的永磁体可以是球形永磁体或圆柱形永磁体；所述的空心线圈可以是矩形空心线圈或圆柱形空心线圈；塑料支撑架包括上塑料支撑架和下塑料支撑架；可自由旋转的永磁体装于上塑料支撑架和下塑料支撑架之间，其与上、下塑料支撑架之间有微小的间隙且可以自由旋转，但不可脱离上下塑料支撑架所形成的空间；空心线圈装于可自由旋转的永磁体外侧，完全包裹可自由旋转的永磁体，空心线圈通过上、下塑料支撑架来固定，并通过塑料支撑架来保证空心线圈和可自由旋转的永磁体不会接触。

2.根据权利要求1所述的一种微能量采集装置，其特征在于所述的驱动组件包括第一驱动永磁体、第二驱动永磁体和永磁体支撑架；2块驱动永磁体分别固定于永磁体支撑架的两侧，其极性相对，即N对N，或S对S均可；上下两块永磁体，或左右两块永磁体预留一定量的错位。

3.根据权利要求1所述的一种微能量采集装置，其特征在于驱动组件的永磁体安装于发电组件的左右两侧。

4.根据权利要求1所述的一种微能量采集装置，其特征在于驱动组件的永磁体安装于发电组件的上下两侧。