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，是对线圈内置活塞运动的永磁体2的发电结构在胎压检测应用领域的改进，包括线包1、永磁体2、空心管3、导磁体4和弹簧5，导磁体4为横向尺寸小于纵向尺寸的轴对称体，其轴线与空心管3的轴线共线，永磁体2的数量≥2，均布地吸附在导磁体4末端的侧面，其N极和S极的连线与空心管3轴线垂直；特点是线包1的线圈在磁力线密集处切割磁力线，并通过导磁体4对回流磁场的引导使线圈磁通量变化增大；本实用新型专利技术具有发电效率高、体积小的优点，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
目前市场上的胎压监测仪基本上都采用锂电池供电，这种锂电池具有耐高温的要求，制造成本比较高，经过数年时间电池电量耗尽以后还需更换新电池，虽然随着电池技术的发展，锂电池的能量密度越来越高，或许终生都不需要更换电池，但这并不指的是通过自发电来供电的胎压监测仪没有市场，相反，只要自发电技术成熟，成本降低，无需内置电池，也永远不需更换电池的无电池胎压监测发射仪必将获得一席之地，特别是在小型汽车、工程汽车，载重汽车等特种车辆具有很好的的市场前景。这里无电池意思是胎压监测仪产品包括有发电装置，利用轮胎转动携带的动能自我发电，解决胎压监测仪内气压检测芯片和无线数据发射芯片的供电问题。经典的电磁感应发电技术应当是目前无电池胎压监测发射仪最有前途的发电方式，目前的公开的典型结构技术是永磁体在线圈内做活塞运动发电，如果采用径向充磁的话，在线圈内感应电压存在两股方向相反的抵消电压，因此永磁体注定只能轴向充磁，当永磁体在线圈内往复运动时，磁力线整体呈直线运动状态，由于磁力线的密集处在两个端面，而不是直接与线圈交叉，磁力线在空间的回路比较长，永磁体必须完全移出线圈一段距离后，然后再完全移入线圈内，运动行程比较长，不利于小型化。简单说来，就是采用永磁体在线圈内做活塞运动发电的方式本身没有什么问题，就是行程太长，选用粗矮的永磁体可缓解此问题但却不能根除。本技术的专利技术人认为，需要对活塞式切割磁力线的结构进行改进，最佳的方式是对永磁体发出的磁力线进行约束，以减少行程并改善切割磁力线的方式。由于胎压监测仪市场竞争十分激烈，发电的结构应当尽可能简单，使得降低工艺成本和制造成本成为可能，哪怕是局部的改进和效率轻微的提高，都有创新价值。本技术的专利技术人认为，对上述线圈内置活塞运动的永磁体的发电结构进行改进的最佳的方式是用导磁体对磁场导向和约束，使磁通变化更为迅捷，根据法拉第电磁感应定律，我们知道感应电动势的大小与磁通变化的速度成正比，这对自发电装置很重要，提高感应电压峰值，就能降低后级整流、储电等处理的难度；与此同时，磁场导向还可以降低活塞行程，原因是磁场导向会改变永磁体发出磁力线在空间的回路，磁力线经过精心设计后，活塞运动不需要太长的路径就能达到和上述线圈切割活塞运动的永磁体的同样的发电效果。本技术的专利技术人通过国内专利号CN201721758190.9公开了一种轮胎内自由运动的无电池汽车胎压监测发射器，这种发射器为球形且有一个配重块实际控制了球体在轮胎内的运动姿态，该专利采用的一种发电装置实际就是前面所述的感应线圈切割活塞运动的永磁体磁场方案。专利技术人在后续的研究过程中，发现该方案存在先前提到的缺点并意图进行改进。由于胎压监测仪市场竞争十分激烈，发电的结构应当尽可能简单，使得降低工艺成本和制造成本成为可能，虽然电磁感应的发电机理很简单，但是具有局部的有效改进，使其更加实用化是十分必要的。
技术实现思路
本文将使用导磁体进行磁场约束，以实现对前述活塞运动式电磁感应发电装置的改进，在提出方案之前，下面先对导磁体做简单解释。导磁体具有磁导率高、矫顽力低的特点，其磁阻很小，易于磁通通过，主要用来控制磁通的密度和方向，本文把“磁通”这种专业术语用更容易理解的磁力线来描述；导磁体通常有多种，常见的是电工纯铁制成的某种形状的小块。首先，简单解释一下为什么普通的永磁体在线圈内做活塞运动发电的方式存在活塞运动行程过长的原因。如图1所示，永磁体按上下方式运动，圆形截面代表线圈的横截面，假定永磁体不动，虚线圆和实线圆分别代表线圈相对于永磁体的两个极限位置，要切割磁力线，需要的行程是H1；对比图2，永磁体仍然按上下方式运动，但永磁体的磁力线方式与永磁体活塞运动方式垂直，线圈切割磁力线很密集，所需的行程是H2，显然H2小于H1，这个结果通过磁通量变化分析也可以得到，但是不如我们用图1和图2看的那么简单直接。“H2小于H1”这个结论表明了普通的永磁体在线圈内做活塞运动发电的方式发电的行程长，不利于产品小型化。那么关于能否直接采用图2的充磁方式的问题，答案是不行，因为每匝线圈内部存在两股极性相反而互相抵消的感应电动势。其次，我们简单解释一下磁场回路为什么需要约束，普通永磁体的磁力线从N极出发，四面向空中发散、弯曲后并从另一极S极回来，这是没有约束的情况，围绕充磁轴线，磁力线在永磁体的所有侧面其分布是均匀的；反之，如果的主要磁力线从某一侧进出，次要磁力线从另一侧进入，那么围绕充磁轴线，磁力线在永磁体的所有侧面其分布就不是均匀的，就是我们所说的有约束的情况，有约束的磁力线有利于发电，下面参考附图3和附图4解释为何磁力线多数从下方进入会有利于磁通量的快速变化。参见图3，为便于理解，我们假定两个永磁体的磁力线根数都是1，且均集中从下方回来，只有一匝的线圈相对于永磁体的位置存在实线、细虚线和粗虚线三处；在截面为实线处和细虚线处时，线圈的磁通量均为0；当线圈截面为粗虚线处时，磁通量为2且达到最大，显然，最大的磁通量变化为2；再参见图4，两个永磁体的磁力线的根数是还是1，但没有磁力线的集中，分别从上下两处回来，每路是0.5，当线圈在截面为实线处和细虚线处时，线圈的磁通量均为0；线圈在截面为细虚线和粗虚线时，线圈的磁通量都为1，显然，最大磁通总变化量为1。在磁通量变化方面，图3比图4的要高一倍，即磁力线被经过约束后在空间中从一侧回流会有助于磁通量的变化，有助于提高感应电压。实际中，由于磁力线不像图3和图4中那样泾渭分明，线圈也有很多匝不可能尺寸很小，实线、细虚线和粗虚线三个位置不是一个点，而是一个运动区间，使得图3比图4的磁通量变化达不到理论的2倍。在理解上面两个段落的前提下，阐述我们要改进的设想。为便于理解，我们假定永磁体在上下做活塞运动，改进要体现在以下两点：（1）从图1~图2所示的那样，改变磁力线从上下两端出入为从侧面出入，即改变磁力线在永磁体内的方向与运动方向相同改为与运动方向垂直，使线圈在磁力线密集的地方切割，缩短永磁体行程；（2）从图3~图4所示的那样，我们要改变磁力线在空中的四面发散为非均匀性分布，即磁力线的主要部分从永磁体的某一侧回来而次要部分从其他侧回来，实现这种非均匀性分布的方法是永磁体的布局和导磁体的使用。上面对本方案背后的技术原理进行了比较充分和简明扼要的阐述，下面阐述本技术的目的和方案。本技术的目的是对普通线圈内置活塞运动的永磁体的发电结构进行改进，提出一种使用导磁体进行磁场约束的活塞运动式电磁感应发电装置，能缩小活塞运动行程，缩小装置的体积，并提高发电效率。为达到上述目的，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、永磁体、空心管、导磁体和弹簧，被固定地安装于球形无电池胎压监测发射仪中并为其提供工作电能，球形无电池胎压监测发射仪的重心远离球心且重心位于所述线包的轴上；线包被固本文档来自技高网...
【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，其特征在于：包括线包（1）、永磁体（2）、空心管（3）和导磁体（4）和弹簧（5），被固定地安装于球形无电池胎压监测发射仪中并为其提供工作电能，球形无电池胎压监测发射仪的重心远离球心且重心位于所述线包（1）的轴上；线包（1）被固定在空心管（3）的外壁上且两者共轴；空心管（3）两端封闭，内部设有所述的永磁体（2）、导磁体（4）和弹簧（5）；封闭的空心管（3）限制了固结在一起做活塞运动的永磁体（2）和导磁体（4）的行程；当空心管（3）以竖立姿态被观察时，导磁体（4）为轴对称体，其横向尺寸即水平方向的尺寸小于纵向尺寸即垂直方向的尺寸，与空心管共轴；导磁体（4）纵向尺寸方向的末端之侧面设有吸附永磁体（2）的平面或者凹台；永磁体（2）的数量≥2，永磁体（2）均布地吸附在导磁体（4）同一末端或两个末端之侧面，其N极和S极的连线与空心管（3）轴线垂直而位于水平面内，位于导磁体（4）同一末端的永磁体的极性依轴对称且该末端的中央留有缝隙；弹簧（5）的一端顶住永磁体（2）或导磁体（4），使两者弹性地立于空心管（3）内，另一端与空心管（3）的封闭面相抵。/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，其特征在于：包括线包（1）、永磁体（2）、空心管（3）和导磁体（4）和弹簧（5），被固定地安装于球形无电池胎压监测发射仪中并为其提供工作电能，球形无电池胎压监测发射仪的重心远离球心且重心位于所述线包（1）的轴上；线包（1）被固定在空心管（3）的外壁上且两者共轴；空心管（3）两端封闭，内部设有所述的永磁体（2）、导磁体（4）和弹簧（5）；封闭的空心管（3）限制了固结在一起做活塞运动的永磁体（2）和导磁体（4）的行程；当空心管（3）以竖立姿态被观察时，导磁体（4）为轴对称体，其横向尺寸即水平方向的尺寸小于纵向尺寸即垂直方向的尺寸，与空心管共轴；导磁体（4）纵向尺寸方向的末端之侧面设有吸附永磁体（2）的平面或者凹台；永磁体（2）的数量≥2，永磁体（2）均布地吸附在导磁体（4）同一末端或两个末端之侧面，其N极和S极的连线与空心管（3）轴线垂直而位于水平面内，位于导磁体（4）同一末端的永磁体的极性依轴对称且该末端的中央留有缝隙；弹簧（5）的一端顶住永磁体（2）或导磁体（4），使两者弹性地立于空心管（...
【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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