CN209982307U - 一种自发电模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自发电模块，本模块结构简单，安装拆卸便捷，节约成本、减小体积，增大磁极化强度，所述高效率自发电模块，包括U型铁芯，所述U型铁芯包括第一铁芯和从所述第一铁芯的一端弯曲延伸形成的第二铁芯，所述第一铁芯和所述第二铁芯相对，所述第二铁芯的延伸方向与所述第一铁芯的延伸方向一致；还包括缠绕所述第一铁芯的线圈和设置在所述第一铁芯和所述第二铁芯之间的永磁体；所述永磁体被配置为在外力作用下所述永磁体的一端能够从与所述第一铁芯接触切换到与所述第二铁芯接触。结构简单，安装拆卸便捷，节约成本、减小体积，增大磁极化强度，优化了发电模块复杂的结构，加大发电电压峰峰值，提高磁极化强度。

Description

一种自发电模块

技术领域

本实用新型涉及电工电子开关面板领域，具体而言，涉及一种用于开关的自发电模块。

背景技术

目前具有复位功能的自发电开关中普遍存在一些客观问题，如开关内的自复位发电装置中的各部件对安装空间要求较高、按压力度大，极大影响了用户的体验感。目前，现有的发电模块结构比较复杂，需要设计铁片将模块包围，线圈中间需要留下铁磁材料撬动空间，体积较大。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有自发电模块体积尺寸较大的问题，提供了一种高效率的自发电模块，本模块结构简单，安装拆卸便捷，节约成本、减小体积，增大磁极化强度，所述高效率自发电模块，包括U型铁芯，所述U型铁芯包括第一铁芯和从所述第一铁芯的一端弯曲延伸形成的第二铁芯，所述第一铁芯和所述第二铁芯相对，所述第二铁芯的延伸方向与所述第一铁芯的延伸方向一致；还包括缠绕所述第一铁芯的线圈和设置在所述第一铁芯和所述第二铁芯之间的永磁体；所述永磁体被配置为在外力作用下所述永磁体的一端能够从与所述第一铁芯接触切换到与所述第二铁芯接触。

进一步地，还包括用于固定所述U型铁芯的支架，所述永磁体可相对所述支架摆动。

进一步地，所述支架包括第一基板和位于所述第一基板上方第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成有第一贯通槽和与所述第一贯通槽连通的第二贯通槽；所述第二铁芯插入到所述第一贯通槽内，所述线圈缠绕所述第一铁芯和所述第二基板。

进一步地，所述永磁体的两端设想有铰接轴，所述铰接轴与所述支架铰接，所述铰接轴位于所述第一铁芯的延伸方向的两侧。

进一步地，还包括开关把，所述开关把与所述永磁体固定。

进一步地，所述支架还包括位于所述第一铁芯上方的第三基板。

进一步地，所述支架还包括用于连接所述第一基板和所述第二基板的第一柱体和用于连接所述第一基板和所述第三基板的第二柱体，所述第一柱体和所述第二柱体位于所述第一基板的四周。

进一步地，所述第一贯通槽的开口方向位于相邻的第一柱体之间和相邻的第二柱体之间，所述第二贯通槽的开口方向为相邻的第一柱体和第二柱体之间。

进一步地，所述第三基板与所述第一铁芯贴合，所述第二铁芯与所述第一基板贴合。

进一步地，所述线圈缠绕于所述第一柱体和所述第二柱体之间。

本实用新型中的自发电模块，结构简单，安装拆卸便捷，节约成本、减小体积，增大磁极化强度，优化了发电模块复杂的结构，加大发电电压峰峰值，提高磁极化强度节约成本，增加实用性。铁芯穿过线圈，其余部分从线圈外部绕回，直接接触永磁体，通过撬动永磁体改变线圈磁通量。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型一些实施例中的自发电模块的整体示意视图；

图2为本实用新型一些实施例中的自发电模块的爆炸示意视图；

图3为本实用新型一些实施例中的自发电模块的众向剖面示意视图；

图4为本实用新型一些实施例中的自发电模块的横向剖面示意视图；

图5为本实用新型一些实施例中的自发电模块中的支架的示意视图；

图6为本实用新型一些实施例中的自发电模块中的支架的示意视图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～6所示，本实用新型提供了一种高效率的自发电模块100，本模块结构简单，安装拆卸便捷，节约成本、减小体积，增大磁极化强度，所述高效率自发电模块，包括U型铁芯 110，所述U型铁芯110包括第一铁芯111和从所述第一铁芯111的一端弯曲延伸形成的第二铁芯112，所述第一铁芯111和所述第二铁芯112相对，所述第二铁芯112的延伸方向与所述第一铁芯111的延伸方向一致；还包括缠绕所述第一铁芯111的线圈120和设置在所述第一铁芯111和所述第二铁芯112之间的永磁体130；所述永磁体130被配置为在外力作用下所述永磁体130的一端能够从与所述第一铁芯111接触切换到与所述第二铁芯112接触。所述永磁体130的两级分别与所述第一铁芯111和所述第二铁芯112相对设置，例如所述永磁体130的N级与所述第一铁芯111相对，所述永磁体130的S级与所述第二铁芯112相对，所述永磁体130与所述第一铁芯111接触状态时U型铁芯110中的磁通量与所述永磁体130 与所述第二铁芯112接触状态时U型铁芯110中的磁通量方向不同，使得穿过所述线圈120 的磁通量也不同，所述线圈120感应产生电动势。

还包括用于固定所述U型铁芯110的支架140，为了使得整体结构紧凑，所述永磁体130 可相对所述支架140摆动的形式来切换状态(与第一铁芯111接触转变为与所述第二铁芯112 接触或者相反)。这时第一铁芯111与第二铁芯112之间的距离控制在与所述永磁体130的厚度相似配的范围内，结构紧凑。

目前发电模块撬动铁磁材料改变磁通量，此类型结构效率较低，本结构中，通过撬动磁体实现磁通量的变化，提高效率。根据电磁感应定律，线圈磁通量发生变化时会产生感应电动势，本结构中永磁体130和主铁芯(即U型铁芯110)直接接触，提升磁极化化强度。当磁铁(即永磁体130)N极与上铁磁材料(即第一铁芯111)接触，S极与下铁磁材料(即第二铁芯112)接触时，U型铁芯110分别被两个磁极磁化，此时线圈120有正向磁通量，当磁铁N极与下铁磁材料接触，S极与上铁磁材料接触时，U型铁芯分别被两个磁极磁化，此时线圈有反向磁通量，一个周期之内线圈磁通量发生变化，线圈产生感应电动势E。电动势公式为

其中Φ为磁通量，Φ＝BS，N为线圈匝数，B为磁感应强度，S为线圈面积，t为时间。

插入线圈部分的铁磁材料称为主铁芯(即第一铁芯111)，永磁体直接接触主铁芯，提供更大的外部磁场强度H，同时，在下半个周期开始时，更加迅速的退去铁磁材料的剩余磁感应强度，获得更高的磁极化强度，磁感线由N极出发，沿铁磁材料穿过线圈，回到S极，通过撬动永磁体，让永磁体N、S极来回接触铁磁材料，改变通过线圈磁通量，让线圈获得感应电动势。本结构简单，操作方便，省去外部包材，在同体积情况下可绕更多匝的线圈即增加线圈有效部分，根据磁介质磁化机理，磁极化强度J与磁场强度H的关系为：

J＝χ_mμ₀H

其中χ_m代表磁化率，μ代表磁导率，磁感应强度B和磁场强度H的关系为：

B＝(1+χ_m)μ₀H

据此绘制出磁滞回线图像，所以外加磁场强度越大，被磁化铁体材料获得磁感应强度越大。

根据本结构剖面图，本结构中，将第一铁芯111插入线圈120中，其余部分置于线圈120 外部，绕回磁极，线圈壳中无需预留铁芯撬动空位，因此线圈壳可以做得更小，从而可以增加线圈匝数，根据感生电动势公式

增大线圈匝数和有效面积可提高电动势峰峰值，为外电负载提供更大的输出电压。线圈越多则自感系数L将会改变，以空心线圈为例子

L＝μμ₀N²V

其中N为线圈匝数，V为线圈体积，线圈储能量即发电模块发电量W与自感系数的关系为

其中，H＝NI,B＝μμ₀H，能量密度

将此特例延伸至所有线圈中可以得到线圈的总磁能即发电模块的发电能量为

所以，更多匝数可以增大线圈有效体积，可以储存更多的能量。

由上分析，可知，本实用新型中的自发电模块效率高，结构紧凑。

进一步地，所述支架140包括第一基板141和位于所述第一基板141上方的第二基板142，所述第一基板141和所述第二基板142之间形成有第一贯通槽143和与所述第一贯通槽143 连通的第二贯通槽144；所述第二铁芯112插入到所述第一贯通槽143内，所述线圈120缠绕所述第一铁芯111和所述第二基板142，所述线圈120穿过所述第二贯通槽144。可选的，所述第一贯通槽143和所述第二贯通槽144的延伸方向垂直。可选的，所述第二铁芯112与所述第一基板141固定，或者第一铁芯111与所述第二基板142固定。

进一步地，所述永磁体130的两端设想有铰接轴131，所述铰接轴131与所述支架140铰接，所述铰接轴131位于所述第一铁芯111的延伸方向的两侧。可选的，所述铰接轴131位于所述永磁体130中部。具体地，所述支架140上设有与所述铰接轴131对应的铰接孔148，所述铰接轴131设置在所述铰接孔148中。

进一步地，还包括开关把150，所述开关把150与所述永磁体130固定。外力作用到所述开关把150上，从而使得所述永磁体130运动。

进一步地，所述支架140还包括位于所述第一铁芯111上方的第三基板145。

进一步地，所述支架140还包括用于连接所述第一基板141和所述第二基板142的第一柱体146和用于连接所述第一基板141和所述第三基板145的第二柱体147，所述第一柱体 146和所述第二柱体147位于所述第一基板141的四周。所述第一贯通槽143的开口方向位于相邻的第一柱体146之间和相邻的第二柱体147之间，所述第二贯通槽144的开口方向为相邻的第一柱体146和第二柱体147之间。

进一步地，所述第三基板145与所述第一铁芯111贴合，所述第二铁芯112与所述第一基板141贴合。通过第一基板141和所述第三基板145限制所述U型铁芯。

进一步地，所述线圈120缠绕于所述第一柱体146和所述第二柱体147之间。充分利用了第一柱体146和所述第二柱体147之间的距离，使得感应电动势增强。

本实用新型中的自发电模块，结构简单，安装拆卸便捷，节约成本、减小体积，增大磁极化强度，优化了发电模块复杂的结构，加大发电电压峰峰值，提高磁极化强度节约成本，增加实用性。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自发电模块，其特征在于，包括U型铁芯，所述U型铁芯包括第一铁芯和从所述第一铁芯的一端弯曲延伸形成的第二铁芯，所述第一铁芯和所述第二铁芯相对，所述第二铁芯的延伸方向与所述第一铁芯的延伸方向一致；还包括缠绕所述第一铁芯的线圈和设置在所述第一铁芯和所述第二铁芯之间的永磁体；所述永磁体的被配置为在外力作用下所述永磁体的一端能够从与所述第一铁芯接触切换到与所述第二铁芯接触。

2.根据权利要求1所述的自发电模块，其特征在于，还包括用于固定所述U型铁芯的支架，所述永磁体可相对所述支架摆动。

3.根据权利要求2所述的自发电模块，其特征在于，所述支架包括第一基板和位于所述第一基板上方第二基板，所述第一基板和所述第二基板之间形成有第一贯通槽和与所述第一贯通槽连通的第二贯通槽；所述第二铁芯插入到所述第一贯通槽内，所述线圈缠绕所述第一铁芯和所述第二基板。

4.根据权利要求3所述的自发电模块，其特征在于，所述永磁体的两端设想有铰接轴，所述铰接轴与所述支架铰接，所述铰接轴位于所述第一铁芯的延伸方向的两侧。

5.根据权利要求4所述的自发电模块，其特征在于，还包括开关把，所述开关把与所述永磁体固定。

6.根据权利要求3所述的自发电模块，其特征在于，所述支架还包括位于所述第一铁芯上方的第三基板。

7.根据权利要求6所述的自发电模块，其特征在于，所述支架还包括用于连接所述第一基板和所述第二基板的第一柱体和用于连接所述第一基板和所述第三基板的第二柱体，所述第一柱体和所述第二柱体位于所述第一基板的四周。

8.根据权利要求7所述的自发电模块，其特征在于，所述第一贯通槽的开口方向位于相邻的第一柱体之间和相邻的第二柱体之间，所述第二贯通槽的开口方向为相邻的第一柱体和第二柱体之间。

9.根据权利要求6所述的自发电模块，其特征在于，所述第三基板与所述第一铁芯贴合，所述第二铁芯与所述第一基板贴合。

10.根据权利要求8所述的自发电模块，其特征在于，所述线圈缠绕于所述第一柱体和所述第二柱体之间。

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