專利名稱：一種振動(dòng)發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電機(jī)，特別是一種利用動(dòng)子和定子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將振 動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的振動(dòng)發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
中國(guó)專利第200420107948.9公開了一種微型振動(dòng)發(fā)電機(jī)，它包含有在殼體 內(nèi)的磁鋼和位于磁鋼左右兩側(cè)與磁鋼配合的二組高強(qiáng)度線圈。磁鋼的上下端面 分別與二組彈簧相連接，彈簧的另一端與殼體內(nèi)壁相連接。這種振動(dòng)發(fā)電機(jī)具 有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。但磁鋼與線圈的氣隙較大，且沒有鐵磁體與磁 鋼構(gòu)成磁路，磁鋼的邊緣效應(yīng)及磁通的擴(kuò)散比較大，因此磁場(chǎng)利用率不高；而 且磁鋼與滑槽的配合存在缺陷，即滑槽只能保證磁鋼不做前后運(yùn)動(dòng)，但磁鋼會(huì) 左右晃動(dòng)，并會(huì)與線圈發(fā)生碰撞，這樣就會(huì)增加能量損耗，使振動(dòng)機(jī)械能利用 率下降。 發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種振動(dòng)發(fā)電機(jī)，它具有磁場(chǎng) 及振動(dòng)機(jī)械能利用率高的特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型設(shè)計(jì)出一種磁路，由磁體和鐵心構(gòu)成，以充分 利用磁場(chǎng)，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的直線導(dǎo)軌，使磁體沿直線導(dǎo)軌做直線運(yùn)動(dòng)，以充分 利用振動(dòng)機(jī)械能?；谏鲜鰳?gòu)思本實(shí)用新型采用這樣的技術(shù)方案它包含有位于殼體內(nèi)的U形磁體、T形鐵心、線圈、彈簧及直線導(dǎo)軌，U形磁體與彈簧一端連接構(gòu)成動(dòng)子，彈簧另一端固定在T形鐵心或殼體下蓋上；T形鐵心包括鐵心橫臂和與鐵心橫臂垂直的鐵心柱，鐵心橫臂固定在殼體上，位于u形磁體上部，起磁屏蔽作用，鐵心柱位于U形磁體兩極之間，與U形磁體兩極間留有間隙，形成工作氣隙；T 形鐵心、U形磁體和工作氣隙構(gòu)成磁路；線圈由兩部分構(gòu)成有效邊和端接線， 有效邊固定在鐵心柱上，端接線繞鐵心橫臂將有效邊連接起來，線圈與T形鐵 心構(gòu)成定子；直線導(dǎo)軌由左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌構(gòu)成，U形磁體左右兩極分別位于左導(dǎo) 軌與右導(dǎo)軌之中。外界振動(dòng)時(shí)，促使動(dòng)子振動(dòng)，U形磁體兩極間的磁場(chǎng)沿直線導(dǎo) 軌上下振動(dòng)，位于鐵心柱上的線圈有效邊切割U形磁體兩極間的磁場(chǎng)感應(yīng)出電 動(dòng)勢(shì)。在本實(shí)用新型的殼體下蓋開孔，傳動(dòng)桿穿過該孔伸至殼體外，傳動(dòng)桿位于 殼體內(nèi)的一端與U形磁體下側(cè)彈簧的另一端連接，位于殼體外的部分套有復(fù)位 彈簧，則傳動(dòng)桿接受外界驅(qū)動(dòng)時(shí)，可促使動(dòng)子做受迫振動(dòng)，進(jìn)行常規(guī)發(fā)電。本實(shí)用新型還可以采用另一種技術(shù)方案它包含有位于殼體內(nèi)的H形磁體、T形鐵心、線圈、彈簧及直線導(dǎo)軌，H形磁體與彈簧一端連接構(gòu)成動(dòng)子，彈簧另 一端固定在T形鐵心上；T形鐵心包括鐵芯橫臂和與鐵芯橫臂垂直的鐵芯柱，兩個(gè)T形鐵心通過鐵芯橫臂對(duì)稱地固定在殼體上下兩端，鐵心橫臂分別位于H形 磁體上部和下部，鐵心柱分別位于H形磁體上下兩對(duì)磁極的兩極之間，鐵心柱 與H形磁體兩極間留有間隙，形成工作氣隙；T形鐵心、H形磁體和工作氣隙構(gòu) 成兩條磁路；上下兩組線圈均由兩部分構(gòu)成有效邊和端接線，有效邊固定在 鐵心柱上，端接線繞鐵心橫臂將有效邊連接起來，線圈與T形鐵心構(gòu)成定子； 直線導(dǎo)軌由左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌構(gòu)成，H形磁體左右兩極分別位于左導(dǎo)軌與右導(dǎo)軌之 中。外界振動(dòng)時(shí)，促使動(dòng)子振動(dòng)，H形磁體兩極間的磁場(chǎng)沿直線導(dǎo)軌上下振動(dòng)， 位于鐵心柱上的線圈有效邊切割H形磁體兩極間的磁場(chǎng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。上述兩種技術(shù)方案采用的T形鐵心為軟磁材料制成，殼體和直線導(dǎo)軌為非 鐵磁材料制成。為了進(jìn)一步減小磁路氣隙并有利于固定線圏，上述兩種方案所采用的T形 鐵心的鐵心柱兩側(cè)開有鐵心槽。本實(shí)用新型由于了采用U形磁體或H形磁體與T形鐵心構(gòu)成磁路，能有效 減小氣隙，降低磁通擴(kuò)散，充分利用磁場(chǎng)；磁體沿相應(yīng)的直線導(dǎo)軌作直線運(yùn)動(dòng)， 能更充分地利用振動(dòng)機(jī)械能；本實(shí)用新型在采用U形磁體時(shí)還可以通過增加傳 動(dòng)桿接受外界驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行常規(guī)發(fā)電。所以本實(shí)用新型具有磁場(chǎng)及振動(dòng)機(jī)械能利 用率高的優(yōu)點(diǎn)，既可用在汽車及其它行走機(jī)械或振動(dòng)物體上，又可通過原動(dòng)機(jī) 或其它動(dòng)力帶動(dòng)進(jìn)行常規(guī)發(fā)電，應(yīng)用范圍很廣。

圖1是本實(shí)用新型采用的定子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的主視圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是圖2的B-B剖視圖；圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例二的主視圖；圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例三的主視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
詳細(xì)說明本實(shí)用新型提出的振動(dòng)發(fā)電機(jī)的細(xì) 節(jié)及工作情況。為了更好的理解本實(shí)用新型，先結(jié)合附圖1介紹本實(shí)用新型具體實(shí)施方式所采用的定子定子由線圈2和T形鐵心3構(gòu)成。T形鐵心3是以表面涂有絕緣 漆的硅鋼片疊壓緊固而成，包括鐵心橫臂3-1和與鐵心橫臂垂直的鐵心柱3-2; 線圈2為漆包銅線制成，由兩部分構(gòu)成有效邊2-2和端接線2-1，有效邊2-2 固定在鐵心柱上，端接線2-1繞鐵心橫臂3-1將有效邊2-2連接起來。為了將 線圈2固定，可以用絕緣帶或絕緣繩將線圈2綁扎在T形鐵心3上，還可以在 鐵心柱3-2兩側(cè)開出鐵心槽3-3，將有效邊2-2嵌放在鐵心槽3-3內(nèi)固定。線圈 2匝間及線圈2與T形鐵心3之間都妥善地絕緣。該圖只畫出了一個(gè)線圈2的一 部分，實(shí)際線圈不限于一個(gè)，線圈之間可以串聯(lián)或并聯(lián)，但串聯(lián)時(shí)須保證線圈 中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是互相疊加的，并聯(lián)時(shí)須保證線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相同以免產(chǎn) 生環(huán)流。實(shí)施例一參照附圖1 附圖4，在殼體1內(nèi)有左右對(duì)稱的直線導(dǎo)軌7， U 形永磁體5左右兩極分別位于左導(dǎo)軌與右導(dǎo)軌之中。U形永磁體5底部固定有彈 簧連接架8，彈簧6的一端固定在彈簧連接架8上。鐵心橫臂3-1固定在殼體1 上，位于U形永磁體5上部，鐵心柱3-2位于U形永磁體5兩極之間，與U形 永磁體5兩極間留有間隙，形成工作氣隙9，保證U形永磁體5與線圏有效邊 2-2及鐵心柱3-2不致相擦，本實(shí)施例采用開有鐵心槽3-3的T形鐵心3，能進(jìn) 一步減小工作氣隙9。鐵心柱3-2端部固定有彈簧座10，彈簧6的另一端固定 在彈簧座10上。U形永磁體5與彈簧6構(gòu)成動(dòng)子，線圈2與T形鐵心3構(gòu)成定 子。鐵心柱3-2、 U形永磁體5和工作氣隙9構(gòu)成磁路。本實(shí)施例是這樣工作的 在動(dòng)子靜止時(shí)，U形永磁體5磁極端面位于鐵心柱3-2中部位置，彈簧連接架8 和彈簧座10之間的距離為彈簧6靜態(tài)時(shí)的長(zhǎng)度。發(fā)生振動(dòng)時(shí)，動(dòng)子振動(dòng)，U形 永磁體5兩極間的磁場(chǎng)沿直線導(dǎo)軌7上下振動(dòng)，位于鐵心柱3-2上的線圈有效 邊2-2切割兩極間的磁場(chǎng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，由于鐵心橫臂3-1的磁屏蔽作用，位 于鐵心橫臂3-1上的端接線2-1則不受磁場(chǎng)影響，只起連接有效邊2-2的作用。 設(shè)線圈2匝數(shù)為仏即線圈2有"條有效邊2-2相串聯(lián)，有效邊2-2長(zhǎng)度為Z， U形永磁體5在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)速度為「，由于磁場(chǎng)沿鐵心柱3-2方向是非均勻 分布的，且隨著U形永磁體5的上下運(yùn)動(dòng)而變化，對(duì)于線圈2的任意一條有效邊2-2，設(shè)該時(shí)刻其所在位置的磁通密度為fi,.，則根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知線圈2 兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為由于U形永磁體5上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度矢量K的方向發(fā)生180°變化，因此感 應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向也隨之變化，為交流電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率與動(dòng)子的振動(dòng)頻率 相同。線圈2兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e可通過上蓋1-1的孔1-3引出，供外界電器使 用。為了防止沖擊振動(dòng)使U形永磁體5振幅過大以致撞擊鐵心橫臂3-1及下蓋 1-2造成損壞，在鐵心橫臂3-1內(nèi)側(cè)和下蓋1-2上固定有橡膠墊4，也可以是其 它彈性元件。本實(shí)施例也可以采用只在U形永磁體5的彈簧連接架8下側(cè)固定彈簧的結(jié) 構(gòu)，還可以采用在彈簧連接架8上側(cè)及下側(cè)均固定彈簧的結(jié)構(gòu)，下側(cè)彈簧的另 一端可固定在下蓋1-2上，或者固定在傳動(dòng)桿上，如此就構(gòu)成了本實(shí)用新型的 實(shí)施例二。實(shí)施例二參照附圖1和附圖5，為了使本實(shí)用新型在外界自然振動(dòng)較弱，
不足以發(fā)出足夠的電能時(shí)，充分利用其發(fā)電能力，可在下蓋1-2開孔1-4，孔 卜4內(nèi)固定有導(dǎo)向套13，傳動(dòng)桿14穿過導(dǎo)向套13伸至殼體1外。U形永磁體5 的彈簧連接架8上側(cè)固定有彈簧6，下側(cè)固定有彈簧12。彈簧6的另一端固定 在鐵心柱3-2端部的彈簧座IO上，彈簧12的另一端固定在傳動(dòng)桿14位于殼體 1內(nèi)的一端上。傳動(dòng)桿14位于殼體1外的部分套有復(fù)位彈簧15，傳動(dòng)桿14接 受外界原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)使動(dòng)子做受迫振動(dòng)，進(jìn)行常規(guī)發(fā)電。復(fù)位彈簧15使傳動(dòng) 桿14及時(shí)復(fù)位，保證動(dòng)子振動(dòng)的穩(wěn)定性。在本實(shí)施例中，可以取消U形永磁體5的彈簧連接架8上側(cè)的彈簧6,只保 留彈簧連接架8下側(cè)的彈簧12。若外界驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能保證傳動(dòng)桿14及時(shí)復(fù)位，也 可以不用復(fù)位彈簧15而采用外界機(jī)構(gòu)復(fù)位。實(shí)施例三對(duì)于本實(shí)用新型提出的另一種技術(shù)方案，可參照附圖1和附圖6 及本實(shí)施例進(jìn)行理解。在殼體1內(nèi)有左右對(duì)稱的直線導(dǎo)軌7， H形永磁體5是由 兩塊U形永磁體固定連接而成，左右兩極分別位于左導(dǎo)軌與右導(dǎo)軌之中。H形永 磁體5的中部5-1固定有彈簧連接架8，彈簧連接架8上側(cè)固定有彈簧6，下側(cè) 固定有彈簧12。彈簧6的另一端固定在鐵心柱3-2端部的彈簧座10上，彈簧 12的另一端以相同方式固定在另一彈簧座上。定子為上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，即線圈2 與鐵心3構(gòu)成上下定子，上下兩個(gè)T形鐵心3的鐵心橫臂3-1固定在殼體1上 下兩端，分別位于H形永磁體5上部和下部，鐵心柱3-2分別位于H形永磁體5 上下兩對(duì)磁極的兩極之間，與H形永磁體5兩極間留有間隙，形成工作氣隙9， 保證H形永磁體5與線圈有效邊2-2及鐵心柱3-2不致相擦。H形永磁體5與彈 簧6、彈簧12構(gòu)成動(dòng)子。T形鐵心3、 H形永磁體5和工作氣隙9構(gòu)成兩條磁路。 本實(shí)施例是這樣工作的在動(dòng)子靜止時(shí)，H形永磁體5磁極端面位于鐵心柱3-2 中部位置，彈簧連接架8和上下彈簧座之間的距離分別為彈簧6和彈簧12靜態(tài) 時(shí)的長(zhǎng)度。發(fā)生振動(dòng)時(shí)，動(dòng)子振動(dòng)，H形永磁體5兩極間的磁場(chǎng)沿直線導(dǎo)軌7上 下振動(dòng)，位于鐵心柱3-2上的線圈有效邊2-2切割兩極間的磁場(chǎng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)， 由于鐵心橫臂3-1的磁屏蔽作用，位于鐵心橫臂3-1上的端接線2-1則不受磁 場(chǎng)影響，只起連接有效邊2-2的作用。設(shè)上下兩組線圈的匝數(shù)均為"，即上下兩 組線圈均有/7條有效邊相串聯(lián)，有效邊長(zhǎng)度為Z， H形永磁體5在某一時(shí)刻的的 運(yùn)動(dòng)速度為K，由于磁場(chǎng)沿鐵心柱3-2方向是非均勻分布的，且隨著H形永磁體 5的上下運(yùn)動(dòng)而變化，對(duì)于線圈的任意一條有效邊，設(shè)該時(shí)刻其所在位置的磁通密度為A，則根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知上下兩組線圈兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表 達(dá)式均為上下兩組線圈兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e可通過殼體上蓋1-1的孔l-3和下蓋1-2 的孔1-4分別引出，也可將兩線圈串聯(lián)后將總感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)2e輸出，供外界電器使用。為了防止沖擊振動(dòng)使H形永磁體5振幅過大以致撞擊鐵心橫臂3-1造成損 壞，在鐵心橫臂3-1內(nèi)側(cè)固定有橡膠墊4，也可以是其它彈性元件。本實(shí)施例也可以釆用只在H形永磁體5的彈簧連接架8上側(cè)或只在彈簧連 接架8下側(cè)固定彈簧的結(jié)構(gòu)。H形永磁體5可以采用一體成型的永磁體。對(duì)于上述三個(gè)實(shí)施例，殼體1為鋁合金制成，在殼體1內(nèi)壁加工出直線導(dǎo) 軌7，直線導(dǎo)軌7與殼體1是一體的。為了減小摩擦，避免磁體磨損，并利于保 持磁性穩(wěn)定，U形磁體和H形磁體左右兩極與直線導(dǎo)軌接觸部分均貼有磁體保護(hù) 層11,上述三個(gè)實(shí)施例所采用的磁體保護(hù)層11均為薄銅片。在具體應(yīng)用時(shí)，殼體、直線導(dǎo)軌及磁體保護(hù)層可采用其它非鐵磁材料；直 線導(dǎo)軌可以單獨(dú)加工制成然后固定在殼體內(nèi)壁上；U形磁體或H形磁體和直線導(dǎo) 軌之間可采取必要的潤(rùn)滑措施；在要求較強(qiáng)磁場(chǎng)和較高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用場(chǎng)合， U形磁體或H形磁體可采用電磁體。
權(quán)利要求1.一種振動(dòng)發(fā)電機(jī)，它包含有位于殼體內(nèi)的定子及動(dòng)子，其特征在于U形磁體與彈簧一端連接構(gòu)成動(dòng)子，彈簧另一端固定在T形鐵心或殼體下蓋上；T形鐵心包括鐵心橫臂和與鐵心橫臂垂直的鐵心柱，鐵心橫臂固定在殼體上，位于U形磁體上部，鐵心柱位于U形磁體兩極之間，與U形磁體兩極間留有工作氣隙；T形鐵心、U形磁體和工作氣隙構(gòu)成磁路；線圈由兩部分構(gòu)成有效邊和端接線，有效邊固定在鐵心柱上，端接線繞鐵心橫臂將有效邊連接起來，線圈與T形鐵心構(gòu)成定子；直線導(dǎo)軌由左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌構(gòu)成，U形磁體兩極分別位于左導(dǎo)軌與右導(dǎo)軌之中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于在殼體下蓋開孔，傳 動(dòng)桿穿過該孔伸至殼體外，傳動(dòng)桿位于殼體內(nèi)的一端與U形磁體下側(cè)彈簧的另 一端連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于傳動(dòng)桿位于殼體外的 部分套有復(fù)位彈簧。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于T形鐵心的鐵心柱兩 側(cè)開有鐵心槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于U形磁體左右兩極與 直線導(dǎo)軌接觸部分貼有磁體保護(hù)層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于T形鐵心為軟磁 材料制成，殼體、直線導(dǎo)軌及磁體保護(hù)層均為非鐵磁材料制成。
7. —種振動(dòng)發(fā)電機(jī)，它包含有位于殼體內(nèi)的定子及動(dòng)子，其特征在于H 形磁體與彈簧一端連接構(gòu)成動(dòng)子，彈簧另一端固定在T形鐵心上；T形鐵心包括鐵心橫臂和與鐵心橫臂垂直的鐵心柱，兩個(gè)T形鐵心通過鐵心橫臂對(duì)稱地固 定在殼體上下兩端，鐵心橫臂分別位于H形磁體上部和下部，鐵心柱分別位于 H形磁體上下兩對(duì)磁極的兩極之間，鐵心柱與H形磁體兩極間留有工作氣隙；T 形鐵心、H形磁體和工作氣隙構(gòu)成兩條磁路；上下兩組線圈均由兩部分構(gòu)成 有效邊和端接線，有效邊固定在鐵心柱上，端接線繞鐵心橫臂將有效邊連接起 來，線圈與T形鐵心構(gòu)成定子；直線導(dǎo)軌由左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌構(gòu)成，H形磁體左 右兩極分別位于左導(dǎo)軌與右導(dǎo)軌之中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于T形鐵心的鐵心柱兩 側(cè)開有鐵心槽。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于H形磁體左右兩極與 直線導(dǎo)軌接觸部分貼有磁體保護(hù)層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的振動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于T形鐵心為軟 磁材料制成，殼體、直線導(dǎo)軌及磁體保護(hù)層均為非鐵磁材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)發(fā)電機(jī)，包含有位于殼體內(nèi)的U形或H形磁體、T形鐵心、線圈、直線導(dǎo)軌及彈簧。直線導(dǎo)軌由左導(dǎo)軌和右導(dǎo)軌構(gòu)成，磁體兩極分別位于左導(dǎo)軌與右導(dǎo)軌之中。磁體與彈簧連接構(gòu)成動(dòng)子；T形鐵心的鐵心橫臂固定在殼體上，位于磁體上部，鐵心柱位于磁體兩極間，與磁體兩極間留有工作氣隙；線圈由有效邊和端接線構(gòu)成，有效邊固定在鐵心柱上，端接線繞鐵心橫臂將有效邊連接起來。動(dòng)子振動(dòng)時(shí)，線圈有效邊切割磁體兩極間的磁場(chǎng)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。由于采用了U形或H形磁體與T形鐵心構(gòu)成磁路，能有效減小氣隙，降低磁通擴(kuò)散，且動(dòng)子沿直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)降低了損耗，所以本實(shí)用新型具有磁場(chǎng)及振動(dòng)機(jī)械能利用率高的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于振動(dòng)發(fā)電領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02K35/00GK201018389SQ20062016732
公開日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者韓學(xué)志 申請(qǐng)人:韓學(xué)志