[发明专利]一种永磁阻尼直线发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及小型发电设备技术领域，尤其涉及一种永磁阻尼直线发电装置。

背景技术

某些特定的工业场合，由于工作环境的要求，需要应用无线传感器。然而现有的无线传感器主要使用电池供电，缺点是电池储能有限，需要定期更换，增加维护的成本，降低系统可靠性。

能量收集器可以将设备工作环境周围已有的能量转换成为电能，代替电池。现在已有的能量收集器主要是将热能、光能、振动能量转换成电能。将振动能量转换成电能的形式主要有电磁式、压电式、静电式。现有的电磁式多采用弹簧-质量块系统，通过弹簧放大振动，使得能量收集器中不同部分产生相对运动，将相应的振动能量转换成电能。采用弹簧-质量块系统时，弹簧的弹性系数选择容易受到实际弹簧的限制(实际弹簧的弹簧系数有相应的国家标准)。由于弹性系数为离散的，而系统的固有频率的设定与弹簧的弹性系数和动子的质量有关，所以很难将系统的固有频率调整至与振源频率相等。另外，实际弹簧的弹性系数一定时，对相应弹簧的有效图数、簧丝直径等有一定要求，进而弹簧的安装尺寸和空间大小限制比较大；目前在相似系统中大多采用压簧，在振源加速度较大的情况下，可能会损坏弹簧，同时限制动子的行程，同时也增加了能量收集器的制造成本。

公开号为CN1877973的专利文献公开了一种便携式电子设备的振动发电装置，该装置采用一个永磁体在运动腔体内往复运动，与绕组产生相对运动，通过切割磁力线在绕组内产生感应电流，并整流成为直流电，为电池充电。这种振动发电装置运动腔体只有一块永磁体，产生的感应电势比较小，同时当需要一定的感应电压时，单块永磁体的长度一定，这样和端部永磁体相互作用等效弹簧的弹簧系数的可调范围比较小。设计一种根据振动源的特性和负载特性选择相应的绕组和弹簧系数成为目前需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种结构简单、感应电动势高、生产成本较低的永磁阻尼直线发电装置。

一种永磁阻尼直线发电装置，包括圆筒形的机壳、机壳两端的端盖以及设置在机壳空腔内的动子、定子和固定永磁体；所述的定子包括与机壳同轴的圆筒形的绕组支架以及缠绕在绕组支架外侧的绕组，绕组支架为非导磁材料，绕组支架与机壳之间留有导线引出槽，机壳上设有导线引出口，导线引出口与导线引出槽连通；所述的动子为与机壳同轴的圆柱体，位于绕组支架内，所述的动子包括若干轴向充磁的动子永磁体、位于相邻两个动子永磁体之间的铁心以及将动子永磁体和铁心包裹的护套，护套为非导磁材料，相邻两块动子永磁体充磁方向相反，动子永磁体与铁心直径相等；所述的端盖内侧固定有固定永磁体，固定永磁体与靠近固定永磁体的动子端部的动子永磁体充磁方向相反。

机壳和机壳两端的端盖均可选择导磁材料，根据实际应用场合不同机壳主体可以为圆筒形、长方体形或者其他形状，机壳与端盖上均布连接孔，用于将绕组支架与机壳固定以及机壳与振源的连接。机壳的直径和长度一般可根据实际需要确定。机壳主体靠近端盖的一端留有导线引出孔，用于将绕组的导线引出，方便与外设部件连接。

绕组支架为具有一定厚度的圆筒体，一般可选用高分子聚合物非导磁材料，绕组支架外壁设有环形凹槽，环形凹槽一般设置在绕组支架外壁的中部；环形槽的宽度、深度以及设置个数可根据实际需要调整；绕组支架外壁设有导线引出槽，导线引出槽与环形凹槽相连通，导线引出槽与机壳主体的导线引出孔连通，便于绕组的缠绕与连接；另一方面导线引出槽的设置可以使得绕组支架与机壳之间更加紧凑，有利于减小发电装置的整体体积。绕组支架内侧经过抛光处理，或者同时喷涂润滑剂，这样可以减少动子往复运动的摩擦力，并减低噪音。

动子由动子永磁体、铁心以及包裹动子永磁体和铁心的护套组成，在相互磁力的吸引下，动子永磁体与铁心组成完整的圆柱体。护套外表面经过抛光处理，以进一步减小动子往复运动的摩擦力；动子永磁体可选用市场常见的铁氧体、钕铁硼或钐钴。铁心可由实心铁组成或由硅钢片叠制组成。动子的形状也可根据实际需要调整。动子永磁体采用轴向充磁，加工比较方便，生产成本较低。相邻两块动子永磁体充磁方向相反，铁心中磁力线沿径向扩散，与定子的绕组线圈垂直，气隙中的磁密增加，定子的绕组垂直切割磁力线，产生的感应电动势增大；实际应用中一般可以通过调整动子永磁体和铁心的相对厚度，调整气隙磁场，通过调整一对动子永磁体和相邻的铁心的厚度可以调整动子的极距，配合定子绕组线圈，调整感应电势的波形。动子采用多块永磁体，极对数较多，使得动子整个行程中，定子绕组线圈的利用率提高。动子永磁体和铁心外包有护套，以保证整个动子为一个整体，方便对整个动子外侧进行抛光处理，减小动子与定子绕组支架的摩擦。