[发明专利]用于将机械振动能量转化为电能的永磁体发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将机械振动能量转化为电能的机电发电机。 特别是，本发明涉及这样的设备，它是一种能将周围振动能量转化为 电能的小型发电机，例如用于为智能传感器系统供电。这种系统可以 用在许多取消电缆或电池可以带来经济优势或者操作优势的领域。

背景技术

已经知道利用机电发电机从环境振动采集有用电力，例如给无线 传感器供电。常用的磁体-线圈发电机由连接到磁体或线圈的弹簧-质 块组合构成，当该系统振动时，线圈切割由磁性芯部形成的磁力线。

作为原则，在本领域普遍知道，磁性芯部发电机的弹簧-质块组合 的质量越大，输出电力越大。能量采集器需要在较宽的带宽范围内产 生较大电力，因为在设置之前并不知道振动频率，或者振动频率可能 改变。谐振能量采集器在较宽带宽范围内具有较大电力，要求质量较 大、Q值较大且磁性耦合因子较大。

US-A-2003/0173725公开了一种振动阻尼设备，其将机械能转化 为电能，并且作为加热器以熟知方式安装在飞行器中，特别是安装在 直升机中。这种设备并非设计用作机电发电机而从环境振动中有效收 集大量电力例如用于给无线传感器供电的。

CN-A-1852011公开了一种磁场挤压增强振动发电机，其中两个相 反的磁体由其间的非磁性材料片连接，形成组件，该组件被相反的弹 簧偏压，在壳体内上/下振动。线圈环绕该材料片，并且安装在该壳体 内，位于其内壁上。该组件的上下振动在周围线圈内感生出电流。

发明内容

本发明的目标是提供一种能以切实方式将全部三个参数最大化的 设备。

因此，本发明提供一种用于将机械振动能量转化为电能的机电发 电机，该机电发电机包括壳体；固定安装在该壳体内的导电线圈组件， 该线圈组件具有径向内外侧部和上下边缘；用于该线圈组件的安装件， 该安装件向径向内侧部的内部延伸，用于将该线圈组件固定在该壳体 内的固定位置；磁性芯部组件，该磁性芯部组件移动安装在该壳体内， 沿着轴线线性振动；和安装在该壳体和该磁性芯部组件之间的偏压设 备，该偏压设备沿着所述轴线向着中央位置以相反方向偏压该磁性芯 部组件，其中所述磁性芯部组件在径向外侧部和所述上下边缘以及所 述径向内侧部的一部分上封闭所述导电线圈组件，所述磁性芯部组件 在其径向内部部分具有间隙，所述安装件通过该间隙延伸，并且所述 径向内部部分包括沿着所述轴线隔开的两个相反磁体。

优选，所述偏移设备包括一对弹簧，每个弹簧位于所述磁性芯部 组件的各端部。

优选，所述弹簧包括板簧。

优选，所述磁性芯部组件包括沿着所述轴线隔开的两个相反磁路。

优选，所述磁性芯部组件包括一对沿着所述轴线隔开的磁体，所 述磁体的磁极具有彼此面对的第一共同极性，并且所述磁体彼此背向 的磁极具有第二共同极性并且耦接到共用铁磁体，该铁磁体相对于该 轴线位于所述磁体的径向外侧。

优选，所述共用铁磁体为管状，且在其每一端具有径向向内延伸 的臂，每条臂上安装各磁体。

优选，所述共用铁磁体包括所述磁性芯部组件的径向外部部分、 上部部分以及下部部分，并且所述磁体包括所述径向内部部分。

优选，用于所述线圈组件的安装件包括环状线圈支撑件，该线圈 支撑件具有从所述线圈组件中央部分径向向内延伸并安装在沿着所述 轴线固定的中央主体上的中央安装部分。

优选，所述安装部分限定环状凹部，其中接收电路，用于电气调 节所述线圈组件的电气输出。

优选，所述电路由密封材料包封在所述环状凹部内，所述密封材 料密封并保护所述电路免受不期望的环境影响。

优选，用于所述线圈组件的所述安装件包括模制塑料主体，该模 制塑料主体包封所述线圈，所述模制塑料主体包括整体形成的中央主 体，该中央主体沿着所述轴线固定并配合在所述壳体的盖板和基座。

优选，所述整体形成的中央主体包封沿着所述轴线延伸的细长强 化构件。

优选，所述模制塑料主体包封用于电气调节所述线圈组件电气输 出的电路。

优选，所述模制塑料主体包封从所述线圈组件延伸的电线，并进 一步包括连接到所述导线的连接销，以用于电气连接到外部电路，所 述连接销从所述模制塑料主体暴露在所述壳体外部的的外表面延伸。