[实用新型]内含Halbach阵列的方柱形发电电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种内含Halbach阵列的方柱形发电电池，具体涉及一种内含Halbach阵列且能够利用人体摇摆发电的装置。

背景技术

目前，很多如遥控器、无线鼠标、手电筒等的低功耗电子产品主要使用AA（5号）或AAA（7号）型号的化学电池供电，但这些电池使用寿命短，需要频繁更换，造成了资源的浪费和环境的污染，甚至危害到人类健康。

为了解决上述问题，很多研究者提出了利用人体动能发电的电池的构想，将人体运动时四肢、脚底、背部等各个部位摆动、冲压、振动等形式的动能转化为电能，能够替代普通电池，源源不断地为这些电子设备供电。

张怡强提出了一种可振动发电的电池（申请号：201120576187.1），其外形尺寸与AA（5号）或AAA（7号）电池完全一致，内部有一组同轴的磁铁固定在电池的中心轴处，磁铁外有一线圈绕组，在手晃动下沿着轴线方向做直线往复运动，切割磁力线发电。然而电池盒内部通常为矩形空间，圆柱形的发电电池放入矩形盒内必然会造成棱边处空间的浪费。赵兴强为了充分利用这些棱边的空间，设计了截面为正方形的发电电池（申请号：201620375765.8），提升了发电电池的性能；同时采用极性相对的磁铁阵列作为动子，增加磁场强度分布梯度，但磁铁易与外界发生相互作用，造成磁铁运动受阻。

实用新型内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，减小磁铁动子与外界铁磁材料的相互作用，本实用新型提供一种内含Halbach阵列的方柱形发电电池，一方面，Halbach永磁阵列的磁场具有单边分布的特性，磁场强度在一侧具有优良的正弦特性，另一侧几乎为零，具有自屏蔽作用，可以有效地减小磁铁动子与外界铁磁材料的相互作用；另一方面，方柱形的结构能够充分利用电池盒的空间。

技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种内含Halbach阵列的方柱形发电电池，包括外壳、正极、负极、Halbach永磁阵列、线圈和管理电路；

所述外壳内设置有为Halbach永磁阵列提供上下运动空间的磁体壳，Halbach永磁阵列置于磁体壳内，且可在磁体壳内自由上下滑动；在Halbach永磁阵列磁场增强的一侧安装线圈，线圈绕线的两端连接管理电路，管理电路连接正极、负极，使得线圈产生的交流电经由管理电路处理后，输出稳定的直流电给发电电池的正负极。

所述的内含Halbach阵列的方柱形发电电池，其特征在于：所述外壳为方柱形，其截面为标准AA（5号）或AAA（7号）电池截面圆的外切正方形。

所述的内含Halbach阵列的方柱形发电电池，其特征在于：所述外壳内分为两个腔，其中一个为磁体壳腔体，另一个用来安装线圈和管理电路。

所述的内含Halbach阵列的方柱形发电电池，其特征在于：所述外壳的上下部分别设有电极槽，用于安装正极和负极。

所述的内含Halbach阵列的方柱形发电电池，其特征在于：所述Halbach永磁阵列为五块长方体磁铁组成的直线型Halbach阵列，置于磁体壳内，零磁场的一侧朝向外壳壁，磁场增强的一侧朝向外壳内部。

所述的内含Halbach阵列的方柱形发电电池，其特征在于：所述线圈为矩形线圈，固定在外壳内磁场增强一侧的腔内，线圈平面正对Halbach永磁阵列的侧面，与Halbach永磁阵列运动方向平行。

所述的管理电路具有整流、升压和稳压等功能，主要是将线圈输出的交流电转换为1.5V（代替单节化学电池）或3V（代替2节化学电池）的直流电。

有益效果：本实用新型提供的内含Halbach阵列的方柱形发电电池，与现有技术相比，采用Halbach永磁阵列提供磁场，能够增强线圈一侧的磁场强度，提高输出性能；同时自身另一侧磁场强度几乎为零，具有自屏蔽效应，减小了Halbach永磁阵列与外界的磁相互作用；能够利用人体摇摆发电，具有绿色环保、无需更换电池的优点，能够代替化学电池应用于遥控器、无线鼠标、手电筒等的低功耗电子产品中。

附图说明

图1为内含Halbach阵列的方柱形发电电池的结构示意图；

图2为Halbach永磁阵列和线圈的结构图；

图中：1、外壳；2、线圈；3、Halbach永磁阵列；4、管理电路；11、正极；12、负极；101、正极槽；102、负极槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。