本发明专利技术为一种用于为小功率电子设备供电的永磁振动发电装置，该装置外壳底部内侧固定有下圆柱永磁弹簧永磁体和圆筒骨架，圆筒骨架顶部内侧固定有上圆柱永磁弹簧永磁体、顶部外侧固定有电能处理电路板；中间圆环感应线圈直接绕制在圆筒骨架上；外壳上端外侧嵌入电源正负极输出端；两个端部线圈骨架分别粘合在上、下圆柱永磁弹簧永磁体内侧；两个端部感应线圈分别绕制在两个端部线圈骨架外侧；圆柱永磁振子悬浮在两个端部线圈骨架中间。本发明专利技术可以降低设备对电池的依赖，并具有结构简洁明了、可靠性高、使用成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及将振动的机械能转换为电能的技术，特别涉及永磁振动发电装置及其实现方法，具体是采用永磁振子、感应线圈、拾振弹簧和电能处理电路实现为小功率电子设备供电的振动发电装置。
技术介绍
小功率电子设备广泛应用于信号采集、无线通信等领域，是一类工业生产和日常生活都必不可少的重要设备。目前，各种小功率电子设备的软件、硬件具有很高的可靠性和稳定性，而电源容量的局限性成为影响其工作时间、功能拓展的关键因素。小功率电子设备现有的电源主要依赖于电池，需要经常进行电池的更换或充电。针对小功率电子设备工作时只能依赖电池的特点，现有的电源技术存在诸多缺·占-^ \\\ ·I.电池的维护成本高；2.续航时间有限，影响设备工作时间；3.会产生较多的能源浪费和较严重的环境污染。小功率电子设备的工作环境中存在一定的振动能源，利用永磁振动发电装置将能解决这些电子设备的供电问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于小功率电子设备的永磁振动发电装置及其实现方法，采用永磁振子、感应线圈、拾振弹簧作为发电机，整流、滤波、储能、稳压电路对电能进行处理，实现为小功率电子设备供电。本专利技术的技术方案为一种用于为小功率电子设备供电的永磁振动发电装置，其整体结构为轴对称式圆柱结构，外壳底部内侧固定有下圆柱永磁弹簧永磁体和圆筒骨架，其中圆筒骨架在下圆柱永磁弹簧永磁体外部；圆筒骨架顶部内侧固定有上圆柱永磁弹簧永磁体、顶部外侧固定有电能处理电路板；中间圆环感应线圈直接绕制在圆筒骨架上；外壳上端外侧嵌入电源正负极输出端；两个端部线圈骨架分别粘合在上、下圆柱永磁弹簧永磁体内侧；两个端部感应线圈分别绕制在两个端部线圈骨架外侧；圆柱永磁振子悬浮在两个端部线圈骨架中间；电能处理电路板通过电路板引出线与电源正负极输出端相连接。外壳为招合金圆筒；所述的圆柱永磁振子为圆柱永磁体和圆柱夹铁的组合，圆柱永磁振子的两端为轴向磁化的永磁体；与两个圆柱永磁弹簧永磁体相排斥；圆柱永磁体与圆柱夹铁依次粘合在一起，且在圆柱夹铁21两端的永磁体磁化方向相对； 所述的永磁振子的永磁体为轴向磁化的钕铁硼。所述的一个中间圆环感应线圈和二个端部感应线圈由漆包线制成，三个线圈按照“端部感应线圈一中间圆环感应线圈一端部感应线圈”的次序串接在一起，圆筒骨架上部端部感应线圈的引出两个出线端与电能处理电路板的输入端连接。感应线圈均由漆包线绕制。电能处理电路板按照全桥整流电路、RC滤波电路、储能电路、DC-DC稳压电路的次序由4个电路模依次串联组成。本专利技术基于永磁振动发电机和电能处理电路为小功率电子设备供电，将小功率电子设备工作环境中的振动能量进行收集并转化为电能，永磁振动发电机输出的电能经过进一步的处理，实现稳定的直流电能输出，为小功率电子设备供电。本专利技术基于永磁振动发电机和电能处理电路为小功率电子设备供电，将小功率电子设备工作环境中的振动能量进行收集并转化为电能，永磁振动发电机输出的电能经过进一步的处理，实现稳定的直流电能输出，完全或部分替代电池为小功率电子设备供电，降低设备对电池的依赖，延长其工作时间，也减少了电池对环境的污染，具有结构简洁明了、可靠性高、使用成本低等优点。 附图说明图I为永磁振动发电装置的剖面结构图。其中，I-下圆柱永磁弹簧永磁体，2-圆筒外壳,3-下圆柱端部线圈骨架,4-圆柱永磁振子，5-上圆柱端部线圈骨架，6-上圆柱永磁弹簧永磁体，7-圆筒骨架，8-中间圆环感应线圈，9-端部感应线圈，10-电能处理电路板，11-电路板引出线，12-电源正负极输出端。图2为永磁振子结构图。其中，21-圆柱夹铁，22-圆柱永磁体。图3为电能处理电路板对应电路结构图。图4为用于小功率电子设备的永磁振动发电装置的运行示意图具体实施例方式本专利技术以永磁弹簧作为拾振弹簧，该发电装置一般包括铝合金圆筒外壳、永磁体与夹铁构成的三明治式永磁振子、轴向磁化永磁体与永磁振子磁极相对构成永磁弹簧、分体式多个线圈组成的感应线圈组、电能处理电路(包括全桥整流电路、RC滤波电路、超级电容储能电路、DC-DC稳压电路)。输入振动作用在铝合金外壳上，振动位移在永磁弹簧的传递下，驱动永磁振子相对感应线圈组产生直线运动，使得感应线圈中产生交流电动势，电能再经电能处理电路的处理，实现稳定的直流输出。下面结合附图对本专利技术进行说明，但它们不是对本专利技术作任何限制。实施例I用于为小功率电子设备供电的永磁振动发电装置(剖面结构如图I所示)，整体结构为轴对称式圆柱结构，外壳2底部内侧固定有下圆柱永磁弹簧永磁体I和圆筒骨架7，其中圆筒骨架7在下圆柱永磁弹簧永磁体I外部；圆筒骨架7顶部内侧固定有上圆柱永磁弹簧永磁体6、顶部外侧固定有电能处理电路板10 ;中间圆环感应线圈8直接绕制在圆筒骨架7上；圆柱永磁振子4悬浮在两个端部线圈骨架3和5中间；外壳2上端外侧嵌入电源正负极输出端12 ;两个端部线圈骨架3、5分别粘合在圆柱永磁弹簧永磁体1、6内侧；端部感应线圈9绕制在两个端部线圈骨架3、5上；电能处理电路板10通过电路板引出线11与电源正负极输出端12相连接。外壳2为招合金圆筒；所述的圆柱永磁振子4为圆柱永磁体22和圆柱夹铁21的组合，如图2所示，圆柱永磁体22与圆柱夹铁21依次粘合在一起，圆柱永磁振子的两端为轴向磁化的永磁体22 ；与圆柱永磁弹簧永磁体1、6相排斥。圆柱永磁振子4根据需要的磁场强度来确定永磁体和夹铁的尺寸及数量，采用胶粘的方式将圆柱永磁体22与圆柱夹铁21连接在一起，且在圆柱夹铁21两端的永磁体磁化方向相对，提高磁场集中度。所述的中间圆环感应线圈8和二个端部感应线圈9由漆包线制成,三个线圈按照“端部感应线圈9一中间圆环感应线圈8—端部感应线圈9”的次序串接在一起，圆筒骨架7 上部端部感应线圈9的引出两个出线端与电能处理电路板10的输入端连接。感应线圈均由漆包线绕制，绕制在磁场分布比较集中的位置，其厚度不均匀，实现输出电动势的最大化。如图3所示，电能处理电路板10按照全桥整流电路、RC滤波电路、储能电路、DC-DC稳压电路的次序由4个电路模依次串联组成。其中，感应线圈的感应电流(不稳定交流电)由输入端VIN传输给电能处理电路板10。输入端VIN的两根导线分别连接节点①、②(文中所述节点为导线连接点，若多个连接点之间由导线连接，则这些连接点采用同一节点编号)。全桥整流电路由4个二极管01、02、03、04组成，二极管01的正、负极分别接节点④、①，二极管D2的正、负极分别接节点①、③，二极管D3的正、负极分别接节点②、①，二极管D4的正、负极分别接节点④、②。全桥整流电路的输入端为节点①、②，与输入端VIN连接，全桥整流电路的输出端为节点③、④，节点④接地。RUCl组成的RC滤波电路接全桥整流电路的输出端，Rl与Cl并联，两端分别接节点③和地。滤波电路后接储能电路。储能电路由防漏电二极管D5和超级电容电路C2组成，二极管D5正负极分别接节点③和⑤，超级电容C2两端分别接节点⑤和地。储能电路后接DC-DC稳压电路。DC-DC稳压电路由DC-DC稳压芯片(有6个引脚GND、EN、VBAT, SW、VOUT, FB)和外围控制元件(电容C3、电容C4、电感LI、电阻R2、电阻R3)组成。其中，DC-DC稳压芯片的引脚GND接地，引脚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于为小功率电子设备供电的永磁振动发电装置，其特征该装置整体结构为轴对称式圆柱结构，外壳底部内侧固定有下圆柱永磁弹簧永磁体和圆筒骨架，其中圆筒骨架在下圆柱永磁弹簧永磁体外部；圆筒骨架顶部内侧固定有上圆柱永磁弹簧永磁体、顶部外侧固定有电能处理电路板；中间圆环感应线圈直接绕制在圆筒骨架上；外壳上端外侧嵌入电源正负极输出端；两个端部线圈骨架分别粘合在上、下圆柱永磁弹簧永磁体内侧；两个端部感应线圈分别绕制在两个端部线圈骨架外侧；圆柱永磁振子悬浮在两个端部线圈骨架中间；电能处理电路板通过电路板引出线与电源正负极输出端相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王博文，王志华，翁玲，孙英，黄文美，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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