[发明专利]振动发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动发电装置。

背景技术

近年来，随着能源的减少和环境污染的加重，人们对新型环保供电方式的兴趣不断增加，能量采集技术是替代传统供电方式的最有前途的方法之一。目前的能量采集技术研究热点之一为振动发电技术，有很多学者开始研究小型振动发电机。振动无处不在，如人体的运动、汽车的颠簸、树叶的随风振动等。目前，上述振动通常被忽略，或者被机械减振器和其他减振设备吸收，也有人提出振动发电装置，该振动发电装置能把振动产生的能量收集起来并应用于生活实际，该方式能有效减少对化学电池的依赖从而减少环境污染，例如为手机、物联网中的传感器节点等供电，这正是振动发电装置具有较高研究价值和广阔应用前景的主要原因。

现有技术中，实现振动发电的一种方式是利用电磁感应现象发电，称为电磁式振动发电装置，传统的电磁式振动发电装置，内部构造各不相同：例如专利申请号为200410067821.3的中国发明专利，共公开了一种振动发电机；专利申请号为200810230833.1的中国发明专利，公开了一种三维振动发电机；专利申请号为200710126703.9的中国发明专利，公开了一种便携式振动发电机；专利申请号为200610051677.3的中国发明专利，公开了一种磁场挤压增强型振动发电机；以及，论文“新型永磁体外置式直线振动发电机性能研究”(浙江大学学报工学版，第41卷第9期，pp.1604-1608)和论文“A micro electromagnetic generator for vibration energy harvesting”(JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING，17(2007)，pp.1257-1265)，公开了一种新型永磁体外置式直线振动发电机，该振动发电机在结构上均较难保证磁路中气隙较小的要求，未能实现闭合磁路，依照电机有关理论可知其磁感应强度低，磁路利用率不高，振动能量利用率不高。同时，上述有些公开文献中电磁线圈利用率也是一个可以改善之处，电磁线圈中有较多部分不能有效切割磁力线并产生电动势，大大影响发电效率。再如专利号为201020125287.8的中国实用新型专利，公开了一种环绕式振动发电机，它的永磁体的四个S极呈十字对称分布，其底部连接在一起并与N极连接，这对制造工艺有很高的要求，非常难制造；同时由于N极和S极之间安装有线圈，整体及结构比较复杂，即使能制造好永磁体，安装也比较困难。并且，由于N极和S极之间隔着线圈，磁路中的气隙还是比较大，可能会导致磁路中的磁通较弱，产生的电能较少，同样存在发电效率较低的技术问题。

发明内容

为了克服现有的振动发电装置的磁路利用率较低、发电效率较低、结构比较复杂、制造安装困难的不足，本发明提供一种提高磁路利用率、发电效率较高、结构紧凑合理、便于制造安装的振动发电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种振动发电装置，包括感应线圈和线圈支架，所述振动发电装置还包括外壳、两片磁轭、滑动轴和振子，所述外壳设有圆形空腔，所述线圈支架位于所述圆形空腔的下端，所述线圈支架包括上圆盘、中轴和下圆盘，所述感应线圈套装在所述中轴上，所述上圆盘外壁设有上扇形块，所述下圆盘的外壁设有下扇形块，以所述线圈支架的轴心为中心，所述上扇形块和下扇形块针对称设置；所述圆形空腔的内壁正对地设置两片磁轭，所述磁轭包括上面部分和下面部分，两片磁轭的上面部分的相对面上呈凹凸等宽的方齿，且两片磁轭之间的方齿呈凹凸错位分布；一片磁轭的下面部分的上端设有上弧形凸块，另一片磁轭的下面部分的下端设有下弧形凸块，所述上扇形块靠接在所述上弧形凸块上，所述下扇形块靠接在所述下弧形凸块上；所述上圆盘上安装滑动轴，所述滑动轴上安装振子，所述滑动轴的上端与端盖连接，所述端盖安装在所述圆形空腔的上端。

所述振子包括上衔铁、永磁体和下衔铁，所述永磁体的上部连接上衔铁，所述永磁体的下部连接下衔铁，所述上衔铁和下衔铁的厚度与磁轭齿宽相等，所述永磁体的厚度为磁轭齿宽的偶数倍。通常会选择永磁体的厚度为磁轭齿宽的2倍或4倍，当然，也可以选择其他偶数倍。本发明的磁轭齿宽是指齿顶的宽度，齿顶的宽度与齿底的宽度相等。

所述磁轭的横截面呈120°扇形。当然，也可以选择其他的角度，例如90°。150°等。

所述端盖的底面设有上缓冲垫，所述上圆盘的上端面设有下缓冲垫。所述缓冲垫可以选用泡沫垫。

所述端盖与圆形空腔的内壁之间设置密封圈。所述密封圈采用橡胶圈，使得端盖与外壳连接更加紧密。