振动发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种振动发电机，其特征在于，包括上支架和下支架、摆杆、连接上支架和下支架的摆杆支架、弹簧以及设置在两侧且与上支架和下支架连接的绕组骨架；所述的摆杆支架上设有用于为摆杆导向以及用于弹簧定位的导向杆，所述的摆杆套装在该导向杆上，弹簧为上下各一个，均套装在该导向杆上；所述的摆杆可以沿导向杆上下运动；所述的摆杆两端各设有２个磁铁；所述的绕组骨架为中空结构，外周缠绕有绕组，当摆杆上下运动时，摆杆两端的磁铁在绕组骨架中间的空腔中上下运动，使绕组切割磁力线。本振动发电机结构紧凑，将动能转化为电能的效率高。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电力电子
，涉及一种发电设备，尤其涉及一种振动发电机。技术背景目前，在能源危机的社会大背景下，人们需要各种高效发电设备，但利用振动能的发电 设备已经实用化的还不多见。根据机械能守恒和电磁感应原理，振动发电机均由绕组、磁 铁和弹簧等基本部件构成，但往往存在发电功率小，效率不高，弹簧被磁化、弹簧的抗疲劳 强度、动能与弹性势能及电能的转换效率低等技术问题，成为制约其发展的关键要素。
技术实现思路
本技术的所要解决的技术问题是提供一种振动发电机，具有更高的发电效率。 为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为一种振动发电机，其特征在于，包括上支架和下支架、摆杆、连接上支架和下支 架的摆杆支架、弹簧以及设置在两侧且与上支架和下支架连接的绕组骨架；所述的摆杆支架上设有用于为摆杆导向以及用于弹簧定位的导向杆，所述的摆杆 套装在该导向杆上，弹簧为上下各一个，均套装在该导向杆上；所述的摆杆可以沿导向 杆上下运动；所述的摆杆的每一个端部各设有2个磁铁；所述的绕组骨架为中空结构，外周缠绕有绕组，当摆杆上下运动时，所述的磁铁 在绕组骨架中间的空腔中上下运动，使绕组切割磁力线产生电能。所述的弹簧采用金属或非磁性材料。所述的弹簧为记忆合金弹簧或塑料弹簧。所述的上支架、下支架、摆杆和摆杆支架采用铁磁性材料。所述的摆杆具有2个端部，每一个所述端部具有2个磁铁，共有4个磁铁，共有2 个所述的绕组骨架和4个所述的绕组与所述的2个端部分别对应。所述的磁铁的磁极分布为摆杆同侧的上下两个磁铁磁极极性方向顺序相同，摆 杆异侧同部位的两个磁铁磁极极性方向相反。所述的摆杆具有4个端部，每一个所述端部具有2个磁铁，共有8个磁铁，共有4 个所述的绕组骨架和8个所述的绕组与所述的4个端部分别对应。所述的摆杆上相对的两个端部的磁铁的磁极极性相同；相邻的两个端部的磁铁的 磁极极性相反；每一个端部的上下2个磁铁的磁极极性相同。该4个(或8个)绕组中位于摆杆同侧的2个(或4个)绕组顺向串联，另2个(或4个) 同侧绕组也顺向串联，经整流桥之后再并联输出。所述的弹簧两端不固定。所述的绕组的输出电能经桥式整流电路接储能器。 本技术的有益效果(1) 摆杆向上或向下振动时均可产生感应电势，提高了整体运行效率。(2) 采用摆杆同侧的2个或4个绕组顺向串联整流后再并联输出电能，可降低线路 的铜耗、提高输出电压，并可提髙电路效率。(3) 4个或8个磁极的相对分布安装方式，提高了磁通量的变化率，消弱了弹簧的磁化 问题，提升了电路的整体效能。(4) 采用记忆合金或非磁性材料(包括塑料弹簧)制作弹性振子，提高了动能转换为弹 性势能的效率，排除了采用铁磁性材料制作弹簧振子的磁化问题。(5) 采用超级电容器存储电能，能效比高，输出功率大。(6) 支架、摆杆及摆杆支架采用铁磁性材料,在运行过程中构成动态磁路，提升了磁路 的磁通变化率，从而可提高电路的输出电压。(7) 弹簧在摆杆支架中由导向杆定位，两端不固定，摆杆向下运动时，上弹簧未受拉力; 同理,摆杆向上运动时，下弹簧也未受拉力，将摆杆动能转换为弹簧弹性势能的效率最高。该振动发电机的能效比是一般振动发电机的2 4倍，安装时无方向性，在上下振动过 程中均可产生电能，附图说明图1为本技术实施例的结构示意图；(a为内部结构图，b为左侧视图，c为8 绕组振动发电机剖视图，d为外型立体图，e为摆杆立体图)图2为本技术原理框图；图3为本技术的摆杆结构图；(a为主视图，b为俯视图，e为立体图) 图4为本技术的摆杆支架结构图；(a为剖面图，b为左视图，c为立体图) 图5为电路连接图；图6为磁极布置图。(其中a图为2个端部摆杆的磁极布置示意图；b图为4个端 部摆杆的磁极布置示意图) 标号说明标号说明1.上支架，2.定位销钉，3.绕组，4.摆杆，5.绕组骨架，6.磁铁，7.下支架，8.摆 杆支架，9.弹簧，IO.导向杆(又名弹簧定位销杆)。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步说明。 实施例l :如附图1和2所示， 一种振动发电机，其特征在于，包括上支架1和下支架7、摆 杆4、连接上支架1和下支架7的摆杆支架8、弹簧9以及设置在两侧且与上支架1和 下支架7连接的绕组骨架5;所述的摆杆支架8上设有用于为摆杆导向以及用于弹簧定 位的导向杆IO，所述的摆杆4套装在该导向杆10上，弹簧9为上下各一个，均套装在 该导向杆10上；所述的摆杆可以沿导向杆10上下运动；所述的摆杆4两端各设有2 个磁铁6;所述的绕组骨架5为中空结构，外周缠绕有绕组3，当摆杆4上下运动时， 摆杆两端的磁铁6在绕组骨架5中间的空腔中上下运动，使绕组3切割磁力线。所述的 弹簧为记忆合金弹簧或塑料弹簧。所述的上支架l、下支架7、摆杆4和摆杆支架5采 用磁性材料。所述的绕组3为4个或8个，每个绕组骨架上各2个，该4个或8个绕组 中的上部2个或4个绕组串联，另2或4个绕组也串联，经联接整流桥(如附图5)之后 再并联输出。所述的弹簧9两端不固定。所述的磁铁6为具有髙磁场强度的稀土磁钢。 所述的磁铁的磁极分布为摆杆同侧的上下两个磁铁磁极极性方向顺序相同，摆杆异侧 同部位的两个磁铁磁极极性方向与之相反，具体如图6所示(图6只指示出一种情况， 还可以是另一种情况，即与图6的磁极分布恰好相反的情况，g卩图6a的左侧磁极的 方向从上之下为SNSN，右侧为NSNS;图6b的左右两侧为的磁极分布自上至下为 NSNS，前后两侧的每个端部的磁极分布自上而下为SNSN。)本振动发电机在受到振动时，摆杆从静态时的平衡位置向下运动，压縮本装置中的 下部弹簧，将摆杆的动能转换为弹簧的弹性势能，摆杆运行至下端极限位置后,下部的弹簧在弹力作用下就会推动摆杆向上运行，将弹性势能恢复为摆杆反向运动的动能;当摆杆 到达平衡位置后，因惯性会继续向上运动，这时将压縮本装置中的上部弹簧，又将摆杆的 动能转换为上部弹簧的弹性势能，摆杆运行至上端极限位置后，上部的弹簧弹力又推动摆 杆向下运行，将弹性势能恢复为摆杆向下运动的动能;循环往复，当本装置受到外部振动 后，摆杆将在装置中几经上下运动。摆杆两端安装有4个或8个具有高磁场强度的稀土磁钢，，在摆杆上下往复运动的过程中，绕组中的磁通量将发生变化，根据电磁感应定律,i :A^^^/^(式中，E为感应电势的大小，N为绕组匝数，cb为磁通量，t为时间)，将同时在本装置中的上部两相(或4相像组 或下部两相(或4相)绕组中产生交变感应电势，感应电势的大小与绕组的匝数及磁通量 的变化率成正比;当摆杆运行到上(下)极限位置时，磁钢与上(下)支架的间隙很小，磁力线 经支架、摆杆及摆杆支架构成磁通回路，此时回路中的磁阻最小,磁通量最大。当摆杆运 行到绕组中的不同位置,磁钢与支架间的气隙不同，摆杆的运动速度不同，所引起的磁通 量的变化率也不同，从而在绕组中产生周期性的交变感应电势。因磁极的分布方式，使 得通过摆杆支架(包括导向杆和弹簧)的合成磁通量为零，可避免弹簧磁化。4个(或8个)绕组的线径、匝数相同，采用绝缘漆包铜线紧密绕制，顺向串联的每组 绕组输出的交变感应电势经桥式硅堆整流后，输出为脉动直流，存储在超级电容器或可充 电电池中。4个(或8个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动发电机，其特征在于，包括上支架和下支架、摆杆、连接上支架和下支架的摆杆支架、弹簧以及设置在两侧且与上支架和下支架连接的绕组骨架；　所述的摆杆支架上设有用于为摆杆导向以及用于弹簧定位的导向杆，所述的摆杆套装在该导向杆上，弹簧为上 下各一个，均套装在该导向杆上；所述的摆杆可以沿导向杆上下运动；所述的摆杆的每一个端部各设有２个磁铁；　所述的绕组骨架为中空结构，外周缠绕有绕组，当摆杆上下运动时，所述的磁铁在绕组骨架中间的空腔中上下运动，使绕组切割磁力线产生电能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘劲松，蒲玉兴，谭目发，
申请(专利权)人：刘劲松，蒲玉兴，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]