本实用新型专利技术公开了一种用于无电池胎压监测发射仪的发电装置，是对线圈式电磁感应发电技术在胎压检测应用领域的改进，包括线包、永磁体、空心圆管，巧妙地利用了空心圆管的圆柱形内壁和永磁体外圆相切的约束关系形成可变重力支撑点，使永磁体具有动能和势能转换的能力，在不使用弹簧的情况下易于在空心圆管内小角度滚动，从而使发电装置易于吸收轮胎内存在的晃动动能，并在后续来回翻滚中不断释放出来，持续高效地切割转动的磁力线发电；本实用新型专利技术的特点是构思巧妙、结构极简、成本极低，适用于无电池胎压监测仪的研制和生产；安装该发电装置要考虑发射仪的重心。
【技术实现步骤摘要】
一种用于无电池胎压监测发射仪的发电装置
本技术属于汽车配件领域，公开了一种用于无电池胎压监测发射仪的发电装置，适用于无电池胎压监测仪的研制和生产。
技术介绍
目前的胎压监测仪几乎都是采用内置一次性电池的方式为胎压测量集成电路和无线数据发射电路提供电能，由于夏天炎热的天气和滚烫的地面温度，使得轮胎内气温轻易能超过70℃，这就要求一次性电池能够耐受较高的温度，导致电池的成本较高；数年的后电力耗尽后还需要更换新的电池，因此研制无电池的胎压监测仪具有重要意义，市场前景广阔。显而易见，利用汽轮胎转动本身提供的动能产生电能是一个较佳的途径，轮胎转动时，附于轮胎的胎压监测仪会随着轮胎转动，轮胎在路面上的颠振将传递到胎压监测仪，如果胎压监测仪内置发电装置，把这种颠振动能转化为电能，就可以不再内置一次性电池了，即所谓的无电池胎压监测发射仪。关于这种内置的发电装置，公开的典型技术是把永磁体在线圈内做活塞运动以通过切割磁力线发电，为此有的方案还增加了弹簧，使得永磁体能更好地吸收动能并为发电而做功，这种技术本身没有问题，但存在一个缺陷，就是活塞运动的路径比较长，尺寸比较大，这是源于该方案线圈切割磁力线的方式不是最佳，比较好的切割磁力线的方式是线圈切割旋转的磁力线发电，从市场上直流电机可见一窥，它们无论是发电还是做机械功，都鲜有活塞形式的，因此这种简单地把永磁体在线圈内做活塞运动的发电结构并不是一个优化方案。在胎压监测仪应用中，普通的活塞做功方式的发电装置需要三个元件，一个是线圈，一个是永磁体，还有弹簧。弹簧的作用是使装置能更多地吸收颠振能量，并以永磁体的动能方式保存起来在后续的往复过程中逐步把动能释放出来，增加持续发电的时间，弹簧也使得往复变得容易，可见在这种发电结构中，弹簧是一个很重要的构件，但是弹簧除了会占用空间外，还势必被永磁体吸引且不好固定，本技术提供一种极简的发电结构，这种结构只需要线圈和永磁体，不需要弹簧，而是利用圆柱形内壁和圆柱形永磁体的底面圆边线之间相切的巧妙配合关系，使得永磁体同样具有易于吸储能量的能力，并且来回小幅度滚动使得线圈持续切割以转动的磁力线发电，如前面所提到的，磁力线旋转运动的方式优于活塞那种磁力线直线运动。
技术实现思路
提出一种极简结构的电磁感应发电装置，能用于无电池胎压监测发射仪内自发电装置的开发和生产，具有结构简单，体积小，发电效率较高，成本低的显著优点。先阐述一下本技术背后的基本原理。在一头稍高一头稍低的空心圆管内放一枚硬币，硬币放在较高的一端，其直径稍小于空心圆管的内径，用手拨动一下硬币，硬币就会在圆管内翻着跟头滚动到空心圆管的低处，似乎圆管很适合硬币在其内部滚动。为了更详细研究，我们把空心圆管放水平，静止时，硬币将会在圆管内也保持水平状态，其正面或反面朝上，当轻轻拨动一下硬币后，可以看到硬币的重心基本保持不动，但是硬币会在空心圆管内来回地小幅度滚来滚去，这里所谓小幅度滚动意思是不会转过90°后翻跟头，硬币在空心圆管内滚动很多次才能停下来，好像硬币两侧有隐形的弹簧推拉一样，或者说圆管有助于硬币处于不稳定的晃动状态，下面我们结合附图分析一下。如图1所示的剖面图，空心圆管70水平放置，假定空心圆管70的轴线为Z方向，纸面朝上为X方向，垂直于纸面跃入眼帘的方向为Y方向图1中未示出。硬币80静止时，其正面或反面朝上即朝向X方向，此时硬币80与空心圆管70内壁相接触的地方为A点，其实在负Y方向还有一个在图1中被遮挡而未画出的对称性A'点，A点和A'点作为支撑点把硬币80平衡地抬起，由于硬币80的重心在连线A-A'的上方且重心比较低，因此硬币80处于重心平衡的水平状态，如图1中实线所示；当用手轻轻拨动硬币80使其倾斜一个不至于翻倒的小角度α后，如图1中的双点划线所示，硬币80与空心圆管70内壁相接触的地方改变为B点，同样，在负Y方向还有一个在图中被遮挡而未画出的对称性B'点，A点到B点的滚动轨迹在被约束在空心圆管70内壁上，且长度等于硬币80边沿A点到B点的圆弧距离，由于硬币80的直径只是略微小于圆管的内径，因此硬币80的重心不会改变太多，可以简单地认为硬币80的重心没有变化，但是，硬币80的支点从A点改变到了B点，显然支撑点B和B'的连线已经偏离硬币80的重心，这意味着当我们用手拨动硬币80使其倾斜角度α后，由于支撑点偏离了重心，硬币80因此而存储了势能；当我们放手后，硬币80的支撑点将从B点回到A点，把势能变为围绕A-A'转动的动能，并继续往B点的以X轴为参考的对称点B''点运动，为避免混淆起见，B''在图中未示出，在B''点后把动能再次转换为势能，如此硬币80将在空心圆管70内来回摆动，好像硬币80两侧有隐形的弹簧进行推拉一样。在硬币80以A点为中心来回晃动的过程中，硬币80的支撑点始终在动态变化，使硬币80的动能和势能来回转化，从而在空心圆管70内来回晃动，如同发生了物理机械振荡一样。这个现象背后的机理归纳起来就是：1）在重力作用下，硬币的下圆边线和圆管内柱面的始终相切，这个约束使得支撑硬币的支撑点会随其翻转而改变，且其偏移量与滚动角度成正比（非线性）；2）硬币在小幅滚动过程中没有滑动摩擦，只有滚动摩擦，损失很少的能量，使得硬币很容易地在圆管内晃动。我们利用硬币在圆管内易于晃动且具有动能和势能转换能力的特点来发电。把硬币换成同样形状的永磁体，那么永磁体就能很容易地在空心圆管内来回持续地晃动，这种易晃的特性不但使永磁体易于吸收外部的机械动能转变为永磁体的动能，而且永磁体来回地持续晃动也使得绕在圆管上的线圈能持续高效地切割磁力线发电，这就是我们提出新型电磁感应发电装置的原理所在。需要说明的是，当硬币小幅度滚动时，我们所表达的晃动和滚动两个词汇并无本质区别，晃指的是硬币看起来是来回小幅度的摆，看起来类似于像钟摆一样，滚指的是没有滑动摩擦，看起来类似于滚的形态。从运动中的汽车轮胎中获取动能，要求获取动能的机械装置存在不稳定性，这里讲的不稳定性意味着更容易吸收轮胎的动能，通常和系统存在弹性储能零件有关，伴随轮胎转动而存在的颠振动能被吸收至弹性储能零件，使其存在并保持一定时间的周期运动，比如直线往复的活塞运动和往复旋转的角度运动。比如一次大的晃动导致装置来回运动，较长时间做功发电，而不是仅仅一次冲击性发电，一次性冲击发电也意味着后级处理难度增加，比如要增加限幅电路。为了解决普通线圈活塞式发电装置存在的问题，提供线圈切割旋转磁力线且避免使用弹簧的电磁感应发电装置，本技术采用以下技术方案：一种用于无电池胎压监测发射仪的发电装置，包括线包和永磁体，发电装置被固定于偏重心的球形无电池胎压监测发射仪中并为其提供工作电能，监测发射仪的重心偏离球心且位于所述线包的径向平面上，所述发电装置还包括硬塑料制成的空心圆管，所述的线包被固定在空心圆管长度方向正中央的外壁上，空心圆管两端封闭，内部设有自由放置的永磁体；永磁体为矮柱形状，充磁方向为轴向充磁；当空心圆管处于水平状态以观察时，永磁体的下圆边线与空心圆管的柱面内壁两处相切，两处相切点为永磁体的重本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于无电池胎压监测发射仪的发电装置，其特征是：包括线包（1）和永磁体（2），发电装置被固定于偏重心的球形无电池胎压监测发射仪中并为其提供工作电能，监测发射仪的重心偏离球心且位于所述线包（1）的径向平面上；所述发电装置还包括硬塑料制成的空心圆管（3），所述的线包（1）被固定在空心圆管（3）长度方向正中央的外壁上，空心圆管（3）两端封闭，内部设有自由放置的永磁体（2）；永磁体（2）为矮柱形状，充磁方向为轴向充磁；当空心圆管（3）处于水平状态以观察时，永磁体（2）的下圆边线与空心圆管（3）的柱面内壁两处相切，两处相切点为永磁体（2）的重力支撑点，永磁体（2）处于初始水平状态；当空心圆管（3）随所述发射仪在滚动的轮胎内晃动时，所述支撑点维持永磁体（2）的下圆边线与空心圆管（3）的柱面内壁两处相切的约束关系，在空心圆管（3）的内壁围绕初始支撑点来回移动，永磁体（2）存在势能和动能的互相转化关系具备弹性，易于在空心圆管（3）内小角度来回滚动而非滑动，这种滚动使永磁体（2）发出的磁力线在空间小角度旋转，线包（1）中的线圈导体高效地切割转动的磁力线而发电。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于无电池胎压监测发射仪的发电装置，其特征是：包括线包（1）和永磁体（2），发电装置被固定于偏重心的球形无电池胎压监测发射仪中并为其提供工作电能，监测发射仪的重心偏离球心且位于所述线包（1）的径向平面上；所述发电装置还包括硬塑料制成的空心圆管（3），所述的线包（1）被固定在空心圆管（3）长度方向正中央的外壁上，空心圆管（3）两端封闭，内部设有自由放置的永磁体（2）；永磁体（2）为矮柱形状，充磁方向为轴向充磁；当空心圆管（3）处于水平状态以观察时，永磁体（2）的下圆边线与空心圆管（3）的柱面内壁两处相切，两处相切点为永磁体（2）的重力支撑点，永磁体（2）处于初始水平状态；当空心圆管（3）随所述发射仪在滚动的轮胎内晃动时，所述支撑点维持永磁体（2）...
【专利技术属性】
技术研发人员：向英特，
申请(专利权)人：向英特，
类型：新型
国别省市：山东;37
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