一種磁極對稱的微型發電裝置的製作方法

2023-10-11 02:34:19 6

本實用新穎涉及一種磁極對稱的微型發電裝置，屬於低功耗電子系統自供電技術領域，適用於低功耗無線傳輸系統等多種需要能量採集與不用電池的場合。

背景技術：

隨著無線物聯網的蓬勃發展，大量無線節點需要解決自供電問題，以取代需要不斷更換的電池，本專利提供的微型發電裝置，通過輕觸按鍵帶動鐵心旋轉來發電，解決了物聯網無線節點的自供電問題。適用於物聯網無線節點、自供電無線開關、自供電無線門鈴、自供電無線遙控器等多種需要通過能量採集來解決自供電的場合。

技術實現要素：

現有微型發電裝置存在一個共同的弱點，即磁力線迴路在線圈內部都是通過鐵心，而在線圈外部往往都是通過空氣形成迴路；空氣是極不良的導磁介質，通過空氣形成磁力線迴路，其磁通量密度將受極大影響。

一種磁極對稱的微型發電裝置，其結構與工作原理為：永磁鐵兩極分別固定導磁片及導磁屏蔽罩，導磁屏蔽罩內有固定的空心線圈，空心線圈內插入有可旋轉的鐵心；導磁片與導磁屏蔽罩在鐵心的兩端形成一組磁極極性互為對稱的感應磁極；由於鐵心的兩端有互為對稱的磁極，當鐵心旋轉到不同位置，鐵心兩端始終保持一端與N極接觸另一端與S極接觸，從而使得通過線圈內的磁力線具有最大磁通量密度；通過旋轉線圈內的鐵心，能夠快速改變鐵心的磁力線方向，從而使得通過線圈內的磁力線方向發生快速反轉，產生最大的磁通量變化率；線圈的感應電動勢大小取決於磁通量變化率，磁通量變化率越大，線圈產生的感應電勢越大，從而發出的電能量越大；

本實用新穎優點在於：線圈外側的導磁屏蔽罩能將永磁鐵磁極分別引到鐵心的另一端，使插入線圈內的鐵心兩端形成一組磁極極性互為對稱的應感磁極，由於線圈外側的導磁屏蔽罩、線圈內部的鐵心，都是導磁性能優異的導磁介質，所形成的磁力線路徑暢通，磁通量密度大，線圈外部磁迴路損失小，從而使得通過線圈內部的磁感應強度最大，在線圈上產生的感應電動勢達到最強，使其發電性能大幅提高，能量轉化效率成倍增加；同時導磁屏蔽罩還能屏蔽掉其他外部磁場的幹擾，發電性能穩定。

一種磁極對稱的微型發電裝置，其特徵在於：永磁鐵的N極固定有第一導磁片與第一導磁屏蔽罩，通過第一導磁片與第一導磁屏蔽罩在插入線圈內的鐵心一邊的兩端形成兩個N極；永磁鐵的S極固定有第二導磁片與第二導磁屏蔽罩，通過第二導磁片與第二導磁屏蔽罩在插入線圈內的鐵心另一邊形成的兩端形成兩個S極；從而使得插入線圈內的鐵心兩端形成一組磁極互為對稱的感應磁極；空心線圈固定不動，插入線圈內的鐵心繞支點旋轉；開始時鐵心一端與第一導磁片的N極接觸，另一端與第二導磁屏蔽罩的S極接觸，形成閉合的磁力線迴路，磁力線從第一導磁片的N極通過鐵心流向第二導磁屏蔽罩的S極；鐵心從開始位置旋轉到另個位置時，原來與第一導磁片的N極接觸的點變成了與第二導磁片S極相接觸，另一端正好相反，原來與第二導磁屏蔽罩的S極接觸的點變成與第一導磁屏蔽罩的N極相接觸，在鐵心內部形成了方向相反的閉合磁力線迴路，磁力線從第一導磁屏蔽罩的N極通過鐵心流向第二導磁片S極，鐵心內部磁力線流向方向正好相反；當鐵心在上述兩種狀態之間旋轉切換時，通過鐵心的磁力線的極性發生快速反轉，使得通過線圈內的磁力線方向發生快速變化，從而產生最大的磁通量變化率；線圈的感應電動勢大小取決於磁通量變化率，磁通量變化率越大，線圈產生的感應電勢越大，發出的電流越大；

第一導磁屏蔽罩與第二導磁屏蔽罩也可以聯成一體；

由於線圈外側為導磁屏蔽罩，線圈內部為鐵心，都是導磁性能優異的導磁介質，由此而形成的磁力線迴路磁通密度最大，線圈外側的磁迴路損失最小，從而使得通過線圈內部的磁感應強度最大；當鐵心在上述兩種狀態之間旋轉切換時，通過鐵心的磁力線的極性發生快速反轉，從而在線圈內形成的快速變化磁力線。線圈的感應電動勢大小取決於磁力線變化，磁力線變化越快，線圈產生的感應電勢越大。

本實用新穎提供的一種磁極對稱的微型發電裝置，通過導磁片及導磁屏蔽罩合理組合，能將單一的永磁鐵在鐵心兩端形成互為對稱的磁極，使得通過線圈的磁力線迴路暢通，外部損失減少，能量轉化效率成倍增加。

附圖說明

附圖1：本實用新穎結構之一狀態切換示意之一

附圖2：本實用新穎結構之一狀態切換示意之二

附圖3：本實用新穎結構之二

具體實施方式

實施例1：如圖1所示的一種磁極對稱的微型發電裝置，永磁鐵①、第一導磁片②、第二導磁片③、第一導磁屏蔽罩④、第二導磁屏蔽罩⑤、空心線圈⑥、旋轉鐵心⑦；永磁鐵①的N極固定有第一導磁片②與第一導磁屏蔽罩④，通過第一導磁片②與第一導磁屏蔽罩④在插入空心線圈⑥內的旋轉鐵心⑦的一邊的兩端形成兩個N極；永磁鐵①的S極固定有第二導磁片③與第二導磁屏蔽罩⑤，通過第二導磁片③與第二導磁屏蔽罩⑤在插入空心線圈⑥內的旋轉鐵心⑦的另一邊的兩端形成兩個S極；從而使得插入線圈內⑥的鐵心⑦兩端形成一組磁極互為對稱的感應磁極；空心線圈⑥固定不動，插入線圈內的鐵心⑦繞支點旋轉；開始時鐵心⑦一端與第一導磁片②的N極接觸，另一端與第二導磁屏蔽罩⑤的S極接觸，形成閉合的磁力線迴路；磁力線從第一導磁片②的N極通過鐵心⑦流向第二導磁屏蔽罩⑤的S極；由於線圈外側為導磁屏蔽罩，線圈內部為鐵心，都是導磁性能優異的導磁介質，由此而形成的磁力線迴路磁通量最大，線圈外側的磁迴路損失最小，從而使得通過線圈內部鐵心的磁感應強度最大。

鐵心⑦從開始位置旋轉到另個位置時，原來與第一導磁片②的N極接觸的點變成了與第二導磁片③的S極相接觸，另一端正好相反，原來與第二導磁屏蔽罩⑤的S極接觸的點變成與第一導磁屏蔽罩④的N極相接觸，形成了方向相反的閉合磁力線迴路，磁力線從第一導磁屏蔽罩④的N極通過鐵心⑦流向第二導磁片③的S極，鐵心⑦內部磁力線流向方向正好相反；當鐵心⑦在上述兩種狀態之間旋轉切換時，通過鐵心⑦的磁力線的極性發生快速反轉，從而形成的快速變化磁力線。線圈⑥的感應電動勢大小取決於磁力線變化，磁力線變化越快，線圈產生的感應電勢越大。

實施例2：如圖3所示的一種磁極對稱的微型發電裝置，與實施例1不同之處在於將實施例1中的第一導磁屏蔽罩④與第二導磁屏蔽罩⑤聯成一體，變成導磁屏蔽罩④；導磁屏蔽罩④開有鐵心引出方孔。

如圖3所示的一種磁極對稱的微型發電裝置，有永磁鐵①、第一導磁片②、第二導磁片③、導磁屏蔽罩④、空心線圈⑥、旋轉鐵心⑦組成；永磁鐵①的N極固定有第一導磁片②與導磁屏蔽罩④，通過第一導磁片②與導磁屏蔽罩④在插入空心線圈⑥內的旋轉鐵心⑦的一邊的兩端形成兩個N極；永磁鐵①的S極固定有第二導磁片③，第二導磁片③與導磁屏蔽罩④，通過第二導磁片③與導磁屏蔽罩④在插入空心線圈⑥內的旋轉鐵心⑦的另一邊的兩端形成兩個S極；從而使得插入線圈內⑥的鐵心⑦兩端形成一組磁極互為對稱的感應磁極；空心線圈⑥固定不動，插入線圈內的鐵心⑦繞支點旋轉；開始時鐵心⑦一端與第一導磁片②的N極接觸，另一端與導磁屏蔽罩④的S極接觸，形成閉合的磁力線迴路；磁力線從第一導磁片②的N極通過鐵心⑦流嚮導磁屏蔽罩④的S極；由於線圈外側為導磁屏蔽罩，線圈內部為鐵心，都是導磁性能優異的導磁介質，由此而形成的磁力線迴路磁通量最大，線圈外側的磁迴路損失最小，從而使得通過線圈內部鐵心的磁感應強度最大。

鐵心⑦從開始位置旋轉到另個位置時，原來與第一導磁片②的N極接觸的點變成了與第二導磁片③的S極相接觸，另一端正好相反，原來與導磁屏蔽罩④的S極接觸的點變成與導磁屏蔽罩④的N極相接觸，形成了方向相反的閉合磁力線迴路，磁力線從導磁屏蔽罩④的N極通過鐵心⑦流向第二導磁片③的S極，鐵心⑦內部磁力線流向方向正好相反；當鐵心⑦在上述兩種狀態之間旋轉切換時，通過鐵心⑦的磁力線的極性發生快速反轉，從而形成的快速變化磁力線。線圈⑥的感應電動勢大小取決於磁力線變化，磁力線變化越快，線圈產生的感應電勢越大。

本實用新穎的結構簡單，容易實施。