CN211790903U - 电磁发电电路及发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电磁发电电路。该电磁发电电路包括：至少2个发电单元，至少2个发电单元之间并联，用于产生供电电流并输出；与发电单元的输出端连接的至少2个整流倍压单元，用于对供电电流进行整流和放大，以获取与至少2个发电单元对应的直流电流并输出；与每两个整流倍压单元的输出端连接的复合隔离单元，用于将每一个整流倍压单元输出的直流电流整合并输出，并对各个发电单元进行相互隔离和对各个整流倍压单元进行相互隔离；与每一个复合隔离单元的输出端连接的储能供电单元，用于储存电能和为负载供电。在本实用新型实施例还公开了一种应用该电磁发电电路的发电装置。采用本实用新型，在发电机的功率较小时，也可以为负载供电。

Description

电磁发电电路及发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电机领域，尤其涉及一种电磁发电电路及发电装置。

背景技术

发电机是一种能够将其他形式的能源转换成电能的机械设备，通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。现有发电技术中，比如风力发电机、发电手电筒等，都是利用电磁发电原理发电的产品。

但在实际运用中，可能存在由于发电机的发电功率过低而无法驱动负载的情况，例如通过微型发电机发电过程中，由于微动发电机发出的电压或功率太小，而无法工作。现有技术中，有的微型发电机因为使用极其细微的导线绕制线圈，导致其线圈内阻很大无法向负载提供功率驱动；有的微型发电机使用了较粗的导线绕制线圈，但是线圈匝数太少，输出电压过低，也无法驱动负载。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题的提出，而提供一种电磁发电电路，该电磁发电电路能够通过微型发电机为负载提供足够的电压，满足负载的驱动需求，同时还提供了一种具有该电磁发电电路的发电装置。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种电磁发电电路，包括：

至少2个发电单元，至少2个所述发电单元之间并联，所述发电单元用于产生供电电流并输出；

与每一个所述发电单元对应设置的至少2个整流倍压单元，所述整流倍压单元与所述发电单元的输出端连接，所述整流倍压单元用于对所述供电电流进行整流和放大，以获取与至少2个所述发电单元对应的直流电流并输出；

复合隔离单元，所述电磁发电电路包括一个或一个以上的所述复合隔离单元，且每一个所述复合隔离单元与两个所述整流倍压单元的输出端连接，每一个所述复合隔离单元用于将两个所述整流倍压单元输出的所述直流电流整合并输出，并对两个所述发电单元进行相互隔离和对两个所述整流倍压单元进行相互隔离；

储能供电单元，与每一个所述复合隔离单元的输出端连接，所述储能供电单元用于储存电能和为负载供电。

可选地，所述发电单元的数量为2个或2个的倍数，所述发电单元为微型发电机。

可选地，所述微型发电机包括单相振动型微发电机和/或旋转型微发电机。

可选地，所述电磁发电电路还包括固定单元，至少2个所述发电单元固定设置与所述固定单元上，且相邻的两个所述发电单元之间的间隔距离在预设间距范围内，所述间隔距离指所述发电单元中磁体的距离。

可选地，所述预设间距范围的取值为25mm～50mm。

可选地，所述整流倍压单元包括第一输入端、第二输入端、倍压模块和整流模块，所述整流模块与所述倍压模块并接，所述第一输入端与所述倍压模块连接，所述第二输入端与所述整流模块连接；

所述第一输入端和第二输入端用于接收所述供电电流；

所述整流模块用于对所述供电电流进行整流；

所述倍压模块用于对整流后的所述供电电流进行放大处理。

可选地，所述整流模块包括第一二极管和第二二极管，所述倍压模块包括第一电容和第二电容；

所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接，且所述第一二极管与所述第二二极管的连接端通过所述第一输入端连接所述发电单元；

所述第一二极管的阳极接地，且所述第一二极管的阳极与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二二极管的阴极连接；

所述第一电容与所述第二电容的连接端通过所述第二输入端连接所述发电单元；

所述第二电容与所述第二二极管的连接端连接所述复合隔离单元。

可选地，每一个所述复合隔离单元包括三极管，所述三极管的集电极与每一个所述复合隔离单元连接的2个所述整流倍压单元中的一个连接，所述三极管的基极与每一个所述复合隔离单元连接的另一个所述整流倍压单元连接。

可选地，所述储能供电单元包括电容，所述电容一端与所述三极管的发射极连接，另一端接地；

所述电容为超级电容。

一种发电装置，包括如上所述的电磁发电电路。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述电磁发电电路及发电装置之后，通过至少2个发电单元产生供电电流后，经过整流倍压单元的整流和放大作用，获得放大后的直流电流后输出；并且发电单元并联连接，每一个发电单元均与一整流倍压单元连接后与复合隔离单元连接，通过复合隔离单元将各个发电单元、整流倍压单元隔离，同时对各个整流倍压单元输出的直流电流进行整合后输出；此外，设置于复合隔离单元连接的储能供电单元，该储能供电单元一方面可以存储电能，另一方面可以将存储的电能为负载供电。本实用新型实施例通过多个并联的发电单元、整流倍压单元能够提供更高的发电功率和驱动电压，解决了通过微型发电机为负载供电过程中，可能存在的功率不足或无法满足负载驱动需求的问题；同时，通过储能供电单元，本实用新型实施例能够为应用于间歇性供电设备，扩展了应用场景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为本实用新型一实施例中所述电磁发电电路的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中所述整流倍压单元的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中所述电磁发电电路的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为解决传统技术中的微型发电机在发电过程中，由于发电生成的电压和功率过低，而无法满足负载的驱动需求的问题，在本实施例中，特提出了一种电磁发电电路，该电磁发电电路通过增加微型发电机的数量，并对每一个微型发电机产生的电压/电流进行放大处理，以得到更大的输出电压；同时，通过对微型发电机产生的电能进行存储，保证能够提供满足负载驱动需求的功率和电压。

如图1所示，本实用新型提供了一种电磁发电电路100，该电磁发电电路100包括：至少2个发电单元110；与每一个发电单元110对应设置的至少2个整流倍压单元120，其中，整流倍压单元120与发电单元110的输出端连接；一个或一个以上的复合隔离单元130，且每一个复合隔离单元130与两个整流倍压单元120的输出端连接，以及与每一个复合隔离单元130的输出端连接的储能供电单元140。

其中，发电单元110的数量为2个或2个的倍数。

具体的，至少2个发电单元110之间并联，通过发电单元110产生供电电流后输出至整流倍压单元120；整流倍压单元120对供电电流进行整流和放大，通过整流操作和放大操作后，能够获得与所有发电单元110对应的直流电流并输出，且输出的直流电流为经过放大的，远大于发电单元110生成的供电电流大小。

经过整流倍压单元120对供电电流进行整流和放大操作后，通过复合隔离单元130整流倍压单元120输出的直流电流进行整合，即通过复合隔离单元130将各个整流倍压单元120输出的直流电流合并至同一传输路线上，以增大输出至负载的电流大小；同时，通过复合隔离单元130还可以将各个发电单元110进行相互隔离，以及对各个整流倍压单元120进行相互隔离，避免发电单元110或整流倍压单元120相互之间的影响，从而最大限度让通过复合隔离单元130输出至负载的功率接近发电单元110的发电功能。

具体通过各个隔离复合单元130将两个整流倍压单元120输出的直流电流整合并输出，并对两个发电单元110进行相互隔离和对两个整流倍压单元120进行相互隔离。

储能供电单元140用于储存电能和为负载供电，具体的，储能供电单元140可以用于储存供电电流经过整流倍压单元120和复合隔离单元130处理后输出电流对应的电能；同时储能供电单元140可将存储的电能为负载供电，有利于提升整个电磁发电电路的供电功率。

通过设置至少2个发电单元110产生供电电流，通过至少2个整流倍压单元120对供电电流进行整流和放大操作，通过复合隔离单元130对整流倍压单元120输出的直流电流的整合，与对各个发电单元110、各个整流倍压单元120的隔离作用，以及储能供电单元140的储能和供电功能，能够有效提升电磁发电电路100的输出功率，以满足负载的驱动需求。

特别地，当电磁发电电路100只包括有2个发电单元110时，在实现为负载提供足够大的功率和驱动电压的同时，能够有效控制使用该电磁发电电路100的进行发电的产品的整体尺寸，即保证产品的尺寸足够小，以便于运用于小功率设备中，例如：车载间歇小功率用电设备ETC机。

在一个实施例中，发电单元110为微型发电机。其中，微型发电机是指尺寸在国家/国际标准规定的尺寸范围，具体可包括如尺寸在83×30×10mm以内的单相震动型微发电机，或者其他区类型发电机如旋转型微发电机等。

其中，至少2个发电单元110可以是任意型号微发电机的组合，本实施例对此并不进行限制和固定。并且当发电单元110为震动发电机，可控制所有发电单元110同步发电，有利于提高发电单元110的发电输出率，从而使得发电单元110生成的供电电流输出至负载时，能以发电单元110的个数为倍数提供发电功率，即有几个发电单元110，即可提供几倍单个发电单元110的发电功率，起到提升电磁发电电路100法功功率的效果。具体的，上述震动发电机可以是单相震动型微发电机等。

电磁发电电路100能够提升微型发电机的发电功率，以满足负载的驱动需求，同时，运用该电磁发电电路100，能够有效控制供电设备/装置的体积，以满足不同的供电需求。

在一个实施例中，由于发电单元110通过电磁切割发电，为了避免发电单元110相互之间的影响，还设置有用于对发电单元110进行固定的固定单元。其中，至少2个发电单元110均固定设置在固定单元上，且相邻的两个发电单元之间的间隔距离在预设间距范围内，即在发电单元110固定在固定单元后，保证相邻的发电单元110中磁体的间隔距离在该预设距离范围内。

在一个实施例中，该预设间距范围的取值为25mm～50mm，即通过固定单元对发电单元110的固定后，保证相邻两个发电单元110中磁体的间隔距离在25mm～50mm之内，能够避免由于发电单元110中的磁体相互作用，而影响发电的效率。

其中，固定单元为硬性非磁性体，如塑胶壳体等，以起到对发电单元的良好固定效果，同时，不会影响发电单元110的发电效果。

通过固定单元将发电单元110固定，以保证相邻发电单元110中磁体的间隔距离在预设范围内，有效避免了发电单元110中磁体间的相互影响，即保证每一发电单元110均能够输出其额定功率至负载。

在一个实施例中，如图2所示，整流倍压单元120包括第一输入端121、第二输入端122、整流模块123和；其中，整流模块123与倍压模块124并接，第一输入端121与整流模块123连接，第二输入端122与倍压模块124连接；第一输入端121和第二输入端122用于接收供电电流；整流模块123用于对供电电流进行整流；倍压模块124用于对整流后的供电电流进行放大处理。

通过整流倍压单元120可以实现对供电电流的整流和放大作用，即通过整流倍压单元120能够将发电单元110产生的供电电流，由交流电转换成可供负载使用的直流电，并且将供电电流进行放大，以增加驱动负载的电压大小，满足负载的驱动需求。

示例性地，如图3所示，若电磁发电电路100包括2个发电单元110，则对应设置有2个整流倍压单元120。则对应第一微型发电机L1，其产生供电电流后，分别通过端口1和端口2传输供电电流至整流倍压单元120，对应的，整流倍压单元120设置有第一输入端VIN1和第二输入端VIN2。其中，如图3所示，倍压模块124包括第一电容C1和第二电容C2，整流模块123包括第一二极管D1和第二二极管D2。

在实际运用中，为了保证对供电电流的整流作用和放大作用，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极连接，且第一二极管D1与第二二极管D2的连接端通过第一输入端VIN1连接发电单元110，即与第一微型发电机L1的端口2连接；第一二极管D1的阳极接地，且第一二极管D1的阳极与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与第二二极管D2的阴极连接；第一电容C1与第二电容C2的连接端通过第二输入端VIN2连接发电单元110，即与第一微型发电机L1的端口1连接；第二电容C2与第二二极管D2的连接端还与复合隔离单元120连接。

具体的，由于第一微型发电机L1产生的供电电流为交流电，则当端口2输出供电电流为正电流时，供电电流经过第二二极管D2为第二电容C2充电，基于二极管的导通特性，实现对供电电流的整流作用；且第二电容C2的电压大小与第一微型发电机L1产生的电压大小相等。

当端口2输出供电电流为负电流时，供电电流经过第一二极管D1为第一电容C1充电，同样的，基于二极管的导通特性，实现对供电电流的整流作用；且第一电容C1与第二电容C2的连接端连接第一微型发电机L1的端口1，此时，第二电容C2与第一电容C1连接端的电压大小与第一微型发电机L1产生的电压大小相等，由于第二电容C2并未进行放电操作，第二电容C2两端的电压大小仍然与第一微型发电机L1的电压大小相等，因此，第二电容C2与第二二极管D2阴极的连接端电压会增大，从而实现对输出至复合隔离单元130的直流电流的放大作用。

以第一微型发电机L1为例进行说明，具体的，第一微型发电机L1通过切割磁感线运动可产生大小为5V的电压，则当端口2输出为正电流时，第二电容C2两端电压差为5V，且第二电容C2与第二二极管D2连接端为正极；反过来，当端口2输出为负电流时，此时第二电容C2与第一电容C1连接端与端口1连接，因此，第二电容C2与第一电容C1的连接端的电压值为5V，而第二电容C2并未进行放电操作，为了保证第二电容C2两端电压差为5V，则此时第二电容C2与第二二极管D2连接端的电压值为10V，从而实现由整流倍压单元120输出至复合隔离单元130的直流电流的放大作用。

实现对第二微型发电机L2的供电电流的放大和整流操作的原理与上述第一微型发电机L1的原理一致，具体可参阅上述内容，在此不再进行赘述。

在一个可选实施例中，组成整流模块123的二极管为肖特基二极管。

在其他实施例中，还可以通过MOS管代替二极管实现对供电电流的整流作用。

在一个实施例中，如图3所示，复合隔离单元130包括三极管Q1，具体基于三极管的导通特性，即当三极管导通时，电流可由基极b流向发射极和集电极流向发射极，这样，一方面可以将与复合隔离单元130连接的两个整流倍压单元120输出的直流电流进行整合；另一方面，可以防止与复合隔离单元130连接的两个整流倍压单元120之间导通，从而起到隔离作用。

具体的，如图3所示，三极管Q1的集电极e与每一个复合隔离单元130连接的2个整流倍压单元120中的一个连接，三极管Q1的基极b与每一个复合隔离单元130连接的另一个整流倍压单元120连接.

示例性地，如图3中所示，即三极管Q1的集电极c与第二二极管D2的阴极、第二电容C2连接，三极管Q1的基极b与第四二极管D4的阴极、第四电容C4连接。

基于三极管的导通特性，通过复合整流单元130可以对整流倍压单元120输出的直流电流进行整合，并起到将与复合整流单元130连接的两个整流倍压单元120、发电单元110隔离的效果。

在一个实施例中，如图3所示，储能供电单元140包括电容C5；其中，电容5一端与三极管Q1的发射极e、电磁发电电路的输出端OUT连接，另一端接地。

特别地，电容C5为超级电容。在实际运用中，通过采用超级电容作为储能供电单元140，可以应用于间歇式微动发电，如汽车震动发电场景，以提升负载能力效果显著。

基于电容的充放电特性，通过储能发电单元140能够将电磁发电电路100运用至间歇式应用场景，如车载间歇小功率用电设备ETC机等。

基于同一发明构思，本实用新型实施例还提供了一种发电装置，包括如上任一实施例所述的电磁发电电路。

需要说明的是，本实施例中发电装置的实现与上述任一实施例中的电磁发电电路的实现思想一致，其实现原理在此不再进行赘述，可具体参阅上述方法中对应内容。

采用了上述电磁发电电路及发电装置之后，通过至少2个发电单元产生供电电流后，经过整流倍压单元的整流和放大作用，获得放大后的直流电流后输出；并且发电单元并联连接，每一个发电单元均与一整流倍压单元连接后与复合隔离单元连接，通过复合隔离单元将各个发电单元、整流倍压单元隔离，同时对各个整流倍压单元输出的直流电流进行整合后输出；此外，设置于复合隔离单元连接的储能供电单元，该储能供电单元一方面可以存储电能，另一方面可以将存储的电能为负载供电。本实用新型实施例通过多个并联的发电单元、整流倍压单元能够提供更高的发电功率和驱动电压，解决了通过微型发电机为负载供电过程中，可能存在的功率不足或无法满足负载驱动需求的问题；同时，通过储能供电单元，本实用新型实施例能够为应用于间歇性供电设备，扩展了应用场景。

综上可知，本实用新型提供的电磁发电电路及发电装置，该电磁发电电路通过各组成部件的配置和相互配合，能够有效提升电磁发电电路的发电功率。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电磁发电电路，其特征在于，包括：

至少2个发电单元，至少2个所述发电单元之间并联，所述发电单元用于产生供电电流并输出；

与每一个所述发电单元对应设置的至少2个整流倍压单元，所述整流倍压单元与所述发电单元的输出端连接，所述整流倍压单元用于对所述供电电流进行整流和放大，以获取与至少2个所述发电单元对应的直流电流并输出；

复合隔离单元，所述电磁发电电路包括一个或一个以上的所述复合隔离单元，且每一个所述复合隔离单元与两个所述整流倍压单元的输出端连接，每一个所述复合隔离单元用于将两个所述整流倍压单元输出的所述直流电流整合并输出，并对两个所述发电单元进行相互隔离和对两个所述整流倍压单元进行相互隔离；

储能供电单元，与每一个所述复合隔离单元的输出端连接，所述储能供电单元用于储存电能和为负载供电。

2.如权利要求1所述的电磁发电电路，其特征在于，所述发电单元的数量为2个或2个的倍数，所述发电单元为微型发电机。

3.如权利要求2所述的电磁发电电路，其特征在于，所述微型发电机包括单相振动型微发电机和/或旋转型微发电机。

4.如权利要求3所述的电磁发电电路，其特征在于，所述电磁发电电路还包括固定单元，至少2个所述发电单元固定设置与所述固定单元上，且相邻的两个所述发电单元之间的间隔距离在预设间距范围内，所述间隔距离指所述发电单元中磁体的距离。

5.如权利要求4所述的电磁发电电路，其特征在于，所述预设间距范围的取值为25mm～50mm。

6.如权利要求1所述的电磁发电电路，其特征在于，所述整流倍压单元包括第一输入端、第二输入端、倍压模块和整流模块，所述整流模块与所述倍压模块并接，所述第一输入端与所述倍压模块连接，所述第二输入端与所述整流模块连接；

所述第一输入端和第二输入端用于接收所述供电电流；

所述整流模块用于对所述供电电流进行整流；

所述倍压模块用于对整流后的所述供电电流进行放大处理。

7.如权利要求6所述的电磁发电电路，其特征在于，所述整流模块包括第一二极管和第二二极管，所述倍压模块包括第一电容和第二电容；

所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接，且所述第一二极管与所述第二二极管的连接端通过所述第一输入端连接所述发电单元；

所述第一二极管的阳极接地，且所述第一二极管的阳极与所述第一电容的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第二电容的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第二二极管的阴极连接；

所述第一电容与所述第二电容的连接端通过所述第二输入端连接所述发电单元；

所述第二电容与所述第二二极管的连接端连接所述复合隔离单元。

8.如权利要求7所述的电磁发电电路，其特征在于，每一个所述复合隔离单元包括三极管，所述三极管的集电极与每一个所述复合隔离单元连接的2个所述整流倍压单元中的一个连接，所述三极管的基极与每一个所述复合隔离单元连接的另一个所述整流倍压单元连接。

9.如权利要求8所述的电磁发电电路，其特征在于，所述储能供电单元包括电容，所述电容一端与所述三极管的发射极连接，另一端接地；

所述电容为超级电容。

10.一种发电装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的电磁发电电路。

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