一種旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能量轉(zhuǎn)換研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，綠色節(jié)能環(huán)保建筑理念得到越來越廣泛的推崇，尤其是歐美地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了諸多綠色節(jié)能建筑，并且，對現(xiàn)有的傳統(tǒng)建筑大量地實(shí)施了綠色節(jié)能改造工程。現(xiàn)有的樓宇自控領(lǐng)域多采用BEMS系統(tǒng)(樓宇能源管理系統(tǒng))達(dá)到降低建筑能耗的目的，然而建筑的開銷不僅僅局限于水、電、熱等傳統(tǒng)能源的消耗，還包括線纜的鋪設(shè)、開關(guān)、調(diào)節(jié)器、電池更換等設(shè)備維護(hù)帶來的開銷；當(dāng)然還包括對發(fā)電供熱等過程中所產(chǎn)生的硫、二氧化碳等污染物、廢棄電池產(chǎn)生的有害化學(xué)物質(zhì)等污染物的排放、處理，而產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)開銷。
[0003]無源無線開關(guān)或者傳感器是無源無線樓控產(chǎn)品的基本構(gòu)成單元，這些無源產(chǎn)品的成功運(yùn)用得益于不斷發(fā)展并成熟的能量收集技術(shù)，使我們將日常生活中室內(nèi)的微弱環(huán)境能源能夠充分利用。例如人體活動的機(jī)械能量能夠為樓宇自控服務(wù)，實(shí)現(xiàn)無線控制的目的。采用無源無線設(shè)備前，往往需要耗費(fèi)許多繁雜的工作，如布線設(shè)計、鋪設(shè)線纜等。當(dāng)采用了無源無線設(shè)備后，繁雜的布線、鋪設(shè)工作將變得多余，從而節(jié)省大量的安裝材料和安裝時間，并大大降低系統(tǒng)的安裝費(fèi)用。開關(guān)類電器應(yīng)用于接通或斷開電路，通常依靠機(jī)械能實(shí)現(xiàn)電路的“通”與“斷”。開發(fā)一種依靠人工旋轉(zhuǎn)、推拉或旋轉(zhuǎn)等動作而產(chǎn)生一定功率的脈動能量，提供微功耗無線收發(fā)裝置作為電源，實(shí)現(xiàn)“通”與“斷”、調(diào)節(jié)、傳感測量等操作的能源模塊，進(jìn)而提供節(jié)能、環(huán)保、低排放的綠色電器產(chǎn)品，必將具有巨大的應(yīng)用前景與市場空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器，能夠依靠人工旋轉(zhuǎn)的動作而產(chǎn)生一定功率的脈動能量，提供微功耗無線收發(fā)裝置作為電源，實(shí)現(xiàn)“通”與“斷”、調(diào)節(jié)、傳感測量等操作的能源模塊，進(jìn)而提供節(jié)能、環(huán)保、低排放的綠色電器產(chǎn)品。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器，包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有正方形定鐵芯框，正方形定鐵芯框的每條邊上分別纏繞一個線圈，定鐵芯框的相鄰兩邊連接形成的直角處均沿對角線方向向中心延伸形成延伸部，定鐵芯框中心設(shè)有垂直于定鐵芯框所在平面的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上套設(shè)有條狀鐵芯，鐵芯與定鐵芯框處于同一平面，轉(zhuǎn)動軸的兩端與外殼前、后壁轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸的其中一端伸出外殼并安裝有旋鈕；通過轉(zhuǎn)動旋鈕帶動轉(zhuǎn)動軸及鐵芯一起旋轉(zhuǎn)，且鐵芯旋轉(zhuǎn)的過程中與四根延伸部的末端相接觸；定鐵芯框的上邊線圈與下邊線圈異名端連接在一起組成線圈I，定鐵芯框的左邊線圈與右邊線圈異名端連接在一起組成線圈II，線圈I和線圈II連接后通過二極管輸出。
[0006]所述的線圈I和線圈II采用串聯(lián)的連接方式或者并聯(lián)的連接方式。
[0007]所述的四根延伸部等長本發(fā)明利用手指旋轉(zhuǎn)旋鈕的機(jī)械動作，帶動轉(zhuǎn)動軸及鐵芯一起旋轉(zhuǎn)，利用電磁機(jī)構(gòu)磁回路的正反向切換，由此形成的磁通大梯度變化，進(jìn)而高效的在磁路線圈中感應(yīng)出感生電動勢，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；經(jīng)過能量收集、整流環(huán)節(jié)處理后，為低功耗射頻收發(fā)模塊提供間歇性工作電源。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的線圈I和線圈II串聯(lián)電路原理圖；
圖3為本發(fā)明的線圈I和線圈II并聯(lián)電路原理圖；
圖4為本發(fā)明的鐵芯由I 一 I位置逆時針轉(zhuǎn)動一周后，上邊線圈的感應(yīng)電動勢大小、方向的變化波形圖；
圖5為本發(fā)明的鐵芯由I 一 I位置逆時針轉(zhuǎn)動一周后，左邊線圈的感應(yīng)電動勢大小、方向的變化波形圖；
圖6為本發(fā)明的鐵芯由I 一 I位置逆時針轉(zhuǎn)動一周后，下邊線圈的感應(yīng)電動勢大小、方向的變化波形圖；
圖7為本發(fā)明的鐵芯由I 一 I位置逆時針轉(zhuǎn)動一周后，右邊線圈的感應(yīng)電動勢大小、方向的變化波形圖；
圖8為本發(fā)明的鐵芯由I 一 I位置逆時針轉(zhuǎn)動一周后，線圈I的感應(yīng)電動勢大小、方向的變化波形圖；
圖9為本發(fā)明的鐵芯由I 一 I位置逆時針轉(zhuǎn)動一周后，線圈II的感應(yīng)電動勢大小、方向的變化波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1、2和3所不,本發(fā)明包括外殼9,外殼9不導(dǎo)線,夕卜殼9內(nèi)設(shè)有正方形定鐵芯框5，正方形定鐵芯框5的每條邊上分別纏繞一個線圈，定鐵芯框5的相鄰兩邊連接形成的直角處均沿對角線方向向中心延伸形成延伸部8，且四根延伸部8等長；定鐵芯框5中心設(shè)有垂直于定鐵芯框5所在平面的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸7，轉(zhuǎn)動軸7上套設(shè)有條狀鐵芯6，鐵芯6采用永磁鐵，鐵芯6與定鐵芯框5處于同一平面，轉(zhuǎn)動軸7的兩端與外殼9前、后壁轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸7的其中一端伸出外殼9并安裝有旋鈕；通過轉(zhuǎn)動旋鈕帶動轉(zhuǎn)動軸7及鐵芯6一起旋轉(zhuǎn)，且鐵芯6旋轉(zhuǎn)的過程中與四根延伸部8的末端相接觸；定鐵芯框5的上邊線圈I與下邊線圈3異名端連接在一起組成線圈I，定鐵芯框5的左邊線圈2與右邊線圈4異名端連接在一起組成線圈II，線圈I和線圈II采用串聯(lián)的連接方式或者并聯(lián)的連接方式連接后通過二極管輸出。
[0010]如圖2所示，4個線圈的連接方式為:定鐵芯框5的上邊線圈I與下邊線圈3異名端連接在一起組成線圈I，定鐵芯框5的左邊線圈2與右邊線圈4異名端連接在一起組成線圈II，圖中“?”標(biāo)記表示線圈同名端。如圖3所示，本例應(yīng)用的一個實(shí)例是:線圈1、線圈II串聯(lián)，通過二極管實(shí)現(xiàn)全波整流，提供后續(xù)負(fù)載供電。
[0011]如圖1所示，鐵芯6相對定鐵芯6的初始位置處于I 一 I位置，鐵芯6可隨轉(zhuǎn)動軸7順時針、逆時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)鐵芯6依次逆時針方向旋轉(zhuǎn)90°，則鐵芯6所處位置依次為0°、90°、180°、270°、360°。設(shè)逆時針方向電動勢為正，反之為負(fù)，感應(yīng)電動勢最大幅值為A。鐵芯66每旋轉(zhuǎn)90°，對應(yīng)各線圈的感應(yīng)電動勢大小、方向如圖4至9所示，即:
1.鐵芯6由I 一 I位置逆時針旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)到II一II位置，對應(yīng)0° —90°，則各線圈受到磁感應(yīng)后，電動勢發(fā)生變化為:
上邊線圈1:0 — A — O ;電動勢先由O逐漸升至A，再由A逐漸降到O ;
左邊線圈2:0 — 0.5A — -0.5A — O ;電動勢先由O逐漸升至0.5A，再由0.5A逐漸降到-0.5A，再由-0.5A逐漸升至O ;
下邊線圈3:0 — -A — O ;電動勢由O逐漸降到-A，再由-A逐漸升至O ;
右邊線圈4:0 — -0.5A — 0.5A — O ;電動勢由O逐漸降到-0.5A，再由-0.5A逐漸升至
0.5A，再由0.5A逐漸降到O ;
線圈1: O — 2A — O ;該過程，線圈I的總電動勢由O逐漸升至2A，再由2A逐漸降到
O ；
線圈II:0 ;該過程，線圈II的總電動勢始終為O。
[0012]2.鐵芯6由II —II位置逆時針旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)到1一1位置，對應(yīng)90° —180°，則各線圈受到磁感應(yīng)后，電動勢發(fā)生變化為:
上邊線圈 1:0 — -0.5A — 0.5A — O ;
左邊線圈2:0 — A — O ;
下邊線圈 3:0 — 0.5A — -0.5A — O ;
右邊線圈4:0 — _A — O ；
線圈1: O；
線圈 I1: O —2A —O。
[0013]過程2的線圈電動勢變化情況與過程I的變化情況相類同，在此不再贅述。
[0014]3.鐵芯6由I —I位置逆時針旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)到II —II位置，對應(yīng)180° — 270°，則各線圈受到磁感應(yīng)后，電動勢發(fā)生變化為:
上邊線圈1:0 — _A — O ；
左邊線圈 2:0 — -0.5A — 0.5A — O ;
下邊線圈3:0 — A — O ;
右邊線圈 4:0 — 0.5A — -0.5A — O ;
線圈 1: O — -2k — O ；
線圈II: O。
[0015]過程3的線圈電動勢變化情況與過程I或者過程2的變化情況相類同，在此不再贅述。
[0016]4.鐵芯6由II一II位置逆時針旋轉(zhuǎn)90°，轉(zhuǎn)到1一1位置，對應(yīng)270° — 360°，則各線圈受到磁感應(yīng)后，電動勢發(fā)生變化為:
上邊線圈 1:0 — 0.5A — -0.5A — O ;
左邊線圈2:0 — _A — O ;
下邊線圈 3:0 — -0.5A — 0.5A — O ;
右邊線圈4:0 — A — O ;
線圈1: O； 線圈 I1: O —-2A —O。
[0017]過程4的線圈電動勢變化情況與過程I或者過程2或者過程3的變化情況相類同，在此不再贅述。
[0018]利用本發(fā)明，在類似旋轉(zhuǎn)普通照明開關(guān)操作狀態(tài)下，該裝置可以輸出足以滿足低功耗射頻收發(fā)模塊一次發(fā)射或接收數(shù)據(jù)幀操作所需的電源能量。
【主權(quán)項】
1.一種旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器，其特征在于:包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有正方形定鐵芯框，正方形定鐵芯框的每條邊上分別纏繞一個線圈，定鐵芯框的相鄰兩邊連接形成的直角處均沿對角線方向向中心延伸形成延伸部，定鐵芯框中心設(shè)有垂直于定鐵芯框所在平面的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上套設(shè)有條狀鐵芯，鐵芯與定鐵芯框處于同一平面，轉(zhuǎn)動軸的兩端與外殼前、后壁轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸的其中一端伸出外殼并安裝有旋鈕；通過轉(zhuǎn)動旋鈕帶動轉(zhuǎn)動軸及鐵芯一起旋轉(zhuǎn)，且鐵芯旋轉(zhuǎn)的過程中與四根延伸部的末端相接觸；定鐵芯框的上邊線圈與下邊線圈異名端連接在一起組成線圈I，定鐵芯框的左邊線圈與右邊線圈異名端連接在一起組成線圈II，線圈I和線圈II連接后通過二極管輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器，其特征在于:所述的線圈I和線圈II采用串聯(lián)的連接方式或者并聯(lián)的連接方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器，其特征在于:所述的四根延伸部等長。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)式電磁轉(zhuǎn)換脈沖能量發(fā)生器，包括內(nèi)部設(shè)有正方形定鐵芯框的外殼，定鐵芯框的每條邊上分別纏繞一個線圈，定鐵芯框的相鄰兩邊連接形成的直角處均沿對角線方向向中心延伸形成延伸部，定鐵芯框中心設(shè)有垂直于定鐵芯框所在平面的可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動軸，轉(zhuǎn)動軸上套設(shè)有條狀鐵芯，鐵芯與定鐵芯框處于同一平面，轉(zhuǎn)動軸的兩端與外殼前、后壁轉(zhuǎn)動連接，且轉(zhuǎn)動軸的其中一端伸出外殼并安裝有旋鈕；通過轉(zhuǎn)動旋鈕帶動轉(zhuǎn)動軸及鐵芯一起旋轉(zhuǎn)，且鐵芯旋轉(zhuǎn)的過程中與四根延伸部的末端相接觸；定鐵芯框的上邊線圈與下邊線圈異名端連接在一起組成線圈I，左邊線圈與右邊線圈異名端連接在一起組成線圈II，線圈I和線圈II連接后通過二極管輸出。
【IPC分類】H02K39-00
【公開號】CN104716809
【申請?zhí)枴緾N201510099415
【發(fā)明人】陳建明, 白磊, 王亭嶺, 王國康, 霍海濤, 朱松齡, 胡銘琪, 鄭彥青, 王成鳳, 趙明明, 劉子介, 陳嘉琦, 張亞軍, 陳方里
【申請人】華北水利水電大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月6日