一種永磁壓力發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種永磁壓力發(fā)電裝置，該裝置采用永磁動子、感應(yīng)線圈、硅鋼片磁芯、直線軸承和復(fù)位彈簧等器件作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，摩擦小，壓力傳遞效率高，工作壽命長，并且采用全封閉防塵防水結(jié)構(gòu)，能承受比較高的外界壓力，電能處理電路對不規(guī)律的電能進(jìn)行處理，實現(xiàn)為分布式電子設(shè)備供電。密封件、防水接線盒、保護(hù)殼保證發(fā)電裝置能防水、防壓，能適應(yīng)道路、橋梁、隧道沿線的工作環(huán)境。
【專利說明】一種永磁壓力發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將壓力作用下的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，特別涉及永磁壓力發(fā)電裝置及其實現(xiàn)方法，具體是采用永磁動子、感應(yīng)線圈、直線軸承、密封件、復(fù)位彈簧、硅鋼片磁芯、電能處理電路、防水接線盒、保護(hù)殼，實現(xiàn)將壓力作用下的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]信息化、智能化技術(shù)在道路、橋梁、隧道等運營管理上的應(yīng)用日益廣泛，相應(yīng)的電子設(shè)備在公路沿線、橋梁上、隧道中也越來越多地布設(shè)，這些電子設(shè)備布局分散，具有典型的點、線狀分布特征，傳統(tǒng)的采用遠(yuǎn)距離鋪設(shè)電纜等對其供電成本高、效率低，不利于其長期發(fā)展。
[0003]針對這些電子設(shè)備的點、線狀分布規(guī)律，現(xiàn)有集中供電技術(shù)存在諸多缺點:
[0004]1.用電設(shè)備分散，供電線路太長，負(fù)載分布不集中，造成線路損耗大，供電效率低。
[0005]2.供電線路的鋪設(shè)工程量較大，后續(xù)維護(hù)比較復(fù)雜，建設(shè)和使用成本高昂。
[0006]這些電子設(shè)備工作于道路沿線，機(jī)動車往來頻繁，具有豐富的壓力機(jī)械能資源，利用永磁壓力發(fā)電裝置可將壓力的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并基于分布式電源技術(shù)解決分布式電子設(shè)備的供電問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對當(dāng)前技術(shù)存在的不足，提供一種利用壓力機(jī)械能發(fā)電的永磁壓力發(fā)電裝置。該裝置采用永磁動子、感應(yīng)線圈、硅鋼片磁芯、直線軸承和復(fù)位彈簧等器件作為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，摩擦小，壓力傳遞效率高，工作壽命長，并且采用全封閉防塵防水結(jié)構(gòu)，能承受比較高的外界壓力，電能處理電路對不規(guī)律的電能進(jìn)行處理，實現(xiàn)為分布式電子設(shè)備供電。密封件、防水接線盒、保護(hù)殼保證發(fā)電裝置能防水、防壓，能適應(yīng)道路、橋梁、隧道沿線的工作環(huán)境。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]一種永磁壓力發(fā)電裝置，該裝置的圓筒外殼的底部固定在基座上；圓柱支撐筒的圓柱支撐筒柱固定在基座上，圓柱支撐筒的圓柱支撐筒頂上部通過下螺釘依次與下直線軸承、下U形磁芯夾具連接固定；復(fù)位彈簧置于圓柱支撐筒中，兩端分別緊貼基座上部和動子活塞桿的下端部；動子活塞桿從下往上依次貫穿下直線軸承、下U形磁芯夾具、上U形磁芯夾具、上直線軸承、圓筒外殼頂部中間開孔；下U形磁芯夾具與上U形磁芯夾具中間夾持著娃鋼片磁芯，娃鋼片磁芯由娃鋼片置制而成；感應(yīng)線圈一繞制在E形娃鋼片磁芯中間橫臂與下面橫臂之間的豎直部分上，感應(yīng)線圈二繞制在E形硅鋼片磁芯的中間橫臂上，感應(yīng)線圈三繞制在E形硅鋼片磁芯上面橫臂與中間橫臂之間的豎直部分上；上U形磁芯夾具與上直線軸承由上螺釘固定在一起；上直線軸承的頂端緊貼外殼頂部內(nèi)側(cè)；感應(yīng)線圈一、感應(yīng)線圈二、感應(yīng)線圈三的輸出端分別與電能處理電路的輸入端的Vinl、Vin2、Vin3連接，電能處理電路的輸出端Vout通過線孔接入防水接線盒，防水接線盒通過螺栓固定在圓筒外殼的中部外側(cè)。
[0010]所述的圓柱支撐筒為圓柱支撐筒柱和圓柱支撐筒頂?shù)慕M合，圓柱支撐筒柱和圓柱支撐筒頂為一體結(jié)構(gòu)，圓柱支撐筒頂上有螺紋孔便于與下直線軸承連接。
[0011]所述的下U形磁芯夾具和上U形磁芯夾具均由非導(dǎo)磁材料制成，下U形磁芯夾具、上U形磁芯夾具底部有螺紋孔便于與下直線軸承、上直線軸承連接，下U形磁芯夾具、上U形磁芯夾具的U形槽夾緊硅鋼片磁芯；下U形磁芯夾具和上U形磁芯夾具均有底部中孔。
[0012]所述的硅鋼片磁芯由兩組E形硅鋼片疊制而成，兩組E形硅鋼片按卜:3形相對放置，中間留有氣隙用于動子活塞桿穿過，感應(yīng)線圈一、感應(yīng)線圈二和感應(yīng)線圈三均由漆包線繞制。
[0013]所述的動子活塞桿為非導(dǎo)磁圓柱體，中間凹陷扁平結(jié)構(gòu)上鉆有三個方孔，放置三個立方體形動子永磁體，發(fā)電裝置在靜止時，3個動子永磁體的兩端分別正對E形硅鋼片磁芯的3個橫臂。
[0014]所述的電能處理電路位于圓筒外殼的內(nèi)側(cè)，其組成包括全橋整流電路、電容濾波電路、超級電容防過充保護(hù)電路、超級電容儲能電路和DC-DC穩(wěn)壓電路5個模塊，其連接關(guān)系為全橋整流電路、電容濾波電路、超級電容防過充保護(hù)電路、超級電容儲能電路和DC-DC穩(wěn)壓電路依次級聯(lián)組成。
[0015]本發(fā)明基于永磁壓力機(jī)電換能裝置、電能處理電路、保護(hù)裝置為分布式電子設(shè)備供電，將分布式電子設(shè)備工作環(huán)境中的壓力機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并經(jīng)電能處理、電能儲存、電能轉(zhuǎn)換之后，實現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出，為分布式電子設(shè)備進(jìn)行供電。
[0016]本發(fā)明基于永磁壓力機(jī)電換能裝置、電能處理電路、保護(hù)裝置為分布式電子設(shè)備供電，將分布式電子設(shè)備工作環(huán)境中的壓力機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能經(jīng)進(jìn)一步的整流、濾波、儲能、穩(wěn)壓處理之后，實現(xiàn)穩(wěn)定的電能輸出，實現(xiàn)完全或部分替代道路沿線的集中供電技術(shù)為分布式電子設(shè)備供電。本發(fā)明采用全封閉防塵防水結(jié)構(gòu)，能承受比較高的外界壓力，可以鋪裝在道路、地板等場合。所采用的直線軸承、活塞桿、復(fù)位彈簧結(jié)構(gòu)，摩擦小，壓力傳遞效率高，工作壽命長，預(yù)期壽命不少于5年。所采用的硅鋼片磁芯的磁路結(jié)構(gòu)經(jīng)過合理設(shè)計，在靜止?fàn)顟B(tài)漏磁低于10%，且硅鋼片磁芯與動子之間的作用力不超過100N，在保證較高磁密的條件下具有良好的動態(tài)特性，能量轉(zhuǎn)換效率高。電能處理電路采用微功耗設(shè)計，在沒有外界負(fù)載的條件下，自身功耗不高于30mW。具有優(yōu)點如下:
[0017]I)減少集中供電線纜的鋪設(shè)，節(jié)約大量建設(shè)成本。本發(fā)電裝置只需安裝在用電設(shè)備附近，利用周圍工程環(huán)境的壓力來發(fā)電，不需要遠(yuǎn)距離的電能輸送。以高速公路為例，參考天津市安裝工程預(yù)算基價(2008)，鋪設(shè)電纜的費用約為550元/米，包括:電纜420元/米、電纜鋪設(shè)16元/米、線槽80元/米、線槽鋪設(shè)12元/米、挖填施工22元/米，算下來每公里僅電纜鋪設(shè)的成本就不低于55萬元，還不算其它配套的配電裝置。
[0018]2)降低能耗，實現(xiàn)可再生資源的合理利用，節(jié)約大量的用電成本。道路沿線、地板等頻繁受到外界的壓力作用，壓力產(chǎn)生的機(jī)械能豐富，因此，本裝置將壓力轉(zhuǎn)換為電能可獲得長期穩(wěn)定的電源。對于分布式的電子設(shè)備，遠(yuǎn)距離輸電時電纜的能量損失較多，且電費價格較高，各個高速公路管理部門每年的電費支出都要在1000萬元以上。而本發(fā)電裝置可利用車輛行駛時的路面壓力發(fā)電，極大節(jié)省了用電成本。[0019]3)具有防水防塵、可靠性高、安裝方便、使用成本低等優(yōu)點。本發(fā)電裝置采用高強度外殼和密閉結(jié)構(gòu)，具有較高的環(huán)境適應(yīng)能力，可長期穩(wěn)定運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為永磁壓力發(fā)電裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0021]其中，1-基座，2-圓筒外殼，3-復(fù)位彈簧，4-圓柱支撐筒，5-動子活塞桿，6-下螺釘，7-下直線軸承，8-下U形磁芯夾具，9-硅鋼片磁芯，10-感應(yīng)線圈一，11-感應(yīng)線圈二，12-感應(yīng)線圈三，13-上U形磁芯夾具，14-動子永磁體，15-上螺釘，16-上直線軸承，17-電能處理電路，18-線孔，19-防水接線盒。
[0022]圖2為圓柱支撐筒的結(jié)構(gòu)圖，其中2 (a)為側(cè)視圖，2 (b)為俯視圖。其中，21-圓柱支撐筒柱，22-螺紋孔，23-圓柱支撐筒頂。
[0023]圖3為U形磁芯夾具的結(jié)構(gòu)圖，其中3 (a)為正視圖，3 (b)為側(cè)視圖，3 (C)為俯視圖。其中，31-U形磁芯夾具壁，32-螺紋孔，33-底部中孔。
[0024]圖4為硅鋼片磁芯正視圖。
[0025]其中，4bE3形硅鋼片磁芯上面橫臂與中間橫臂之間的豎直部分，42-卜:3形硅鋼片磁芯的中間橫臂，43-E3形硅鋼片磁芯中間橫臂與下面橫臂之間的豎直部分。
[0026]圖5為動子的結(jié)構(gòu)圖，其中5 (a)為正視圖，5 (b)為側(cè)視圖，5 (C)為俯視圖。
[0027]其中，5-動子活塞桿，14-動子永磁體。
[0028]圖6為電能處理電路圖。
[0029]圖7為永磁壓力發(fā)電裝置的運行示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明以永磁體為激磁元件，以直線軸承為潤滑和動子活塞桿限位裝置，該發(fā)電裝置一般包括:圓筒外殼、永磁體和活塞桿構(gòu)成的動子、硅鋼片磁路及固定夾具、復(fù)位彈簧、多個線圈組成的感應(yīng)線圈組、直線軸承、電能處理電路(包括:全橋整流電路、濾波電路、超級電容儲能電路、DC-DC穩(wěn)壓電路)、防水接線盒。
[0031]輸入壓力作用在動子活塞桿上，由于直線軸承的限位作用，動子活塞桿在輸入壓力的作用下向下做直線運動，其中運動位移不大于動子活塞桿伸出外殼的長度，在動子活塞桿的作用下復(fù)位彈簧受到壓縮，動子活塞桿上嵌入的永磁體相對硅鋼片磁芯和感應(yīng)線圈組產(chǎn)生直線運動，使得感應(yīng)線圈組中產(chǎn)生交流電，交流電能再經(jīng)電能處理電路的處理，輸出穩(wěn)定的直流電。
[0032]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，但它們不對本發(fā)明作任何限制。
[0033]實施例1
[0034]永磁壓力發(fā)電裝置剖面結(jié)構(gòu)如圖1所示，該裝置的圓筒外殼2的底部固定在基座I上；圓柱支撐筒4的圓柱支撐筒柱21粘接固定在基座I上，圓柱支撐筒4的圓柱支撐筒頂23上部通過下螺釘6依次與下直線軸承7、下U形磁芯夾具8連接固定；復(fù)位彈簧3置于圓柱支撐筒4中，兩端分別緊貼基座I上部和動子活塞桿5的下端部；動子活塞桿5從下往上依次貫穿下直線軸承7、下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13、上直線軸承16、圓筒外殼頂部中間開孔，由于直線軸承的限位作用，動子活塞桿5只能作豎直往復(fù)運動；下U形磁芯夾具8與上U形磁芯夾具13中間夾持著娃鋼片磁芯9，娃鋼片磁芯9由娃鋼片置制而成；感應(yīng)線圈一 10繞制在EH形硅鋼片磁芯中間橫臂與下面橫臂之間的豎直部分43上，感應(yīng)線圈二 11繞制在K3形硅鋼片磁芯的中間橫臂42上，感應(yīng)線圈三12繞制在E3形硅鋼片磁芯上面橫臂與中間橫臂之間的豎直部分41上；上U形磁芯夾具13與上直線軸承16由上螺釘15固定在一起；上直線軸承16的頂端緊貼外殼2頂部內(nèi)側(cè)；感應(yīng)線圈一 10、感應(yīng)線圈二 11、感應(yīng)線圈三12的輸出端分別與電能處理電路17的輸入端的Vinl、Vin2、Vin3連接，電能處理電路17的輸出端Vout通過線孔18接入防水接線盒19,防水接線盒19通過螺栓固定在圓筒外殼2的中部外側(cè)。
[0035]所述的圓柱支撐筒4為圓柱支撐筒柱21和圓柱支撐筒頂23的組合，如圖2所示，圓柱支撐筒柱21和圓柱支撐筒頂23為一體結(jié)構(gòu)，圓柱支撐筒頂23上有螺紋孔22便于與下直線軸承7連接。
[0036]所述的下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13由非導(dǎo)磁材料制成，如圖3所示，下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13底部有螺紋孔32便于與下直線軸承7、上直線軸承16連接，下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13的U形槽夾緊硅鋼片磁芯9以起到固定硅鋼片磁芯的作用。下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13均有底部中孔33，以便讓動子活塞桿5能上下自由直線運動。
[0037]所述的硅鋼片磁芯9由兩組E形硅鋼片疊制而成，如圖4所示，兩組E形硅鋼片按ES:形相對放置，中間留有氣隙用于動子活塞桿5穿過，感應(yīng)線圈一 10、感應(yīng)線圈二 11、感應(yīng)線圈三12由漆包線繞制。感應(yīng)線圈一 10繞制在ES形硅鋼片磁芯中間橫臂與下面橫臂之間的豎直部分43，感應(yīng)線圈二 11繞制在ES形硅鋼片磁芯的中間橫臂42，感應(yīng)線圈三12繞制在Ha形硅鋼片磁芯上面橫臂與中間橫臂之間的豎直部分41。
[0038]所述的動子由動子活塞桿5和動子永磁體14組成,如圖5所示,動子活塞桿5由非導(dǎo)磁圓柱體加工而成，其中，中間部分在硅鋼片磁芯9中穿過，因此采用中間凹陷扁平結(jié)構(gòu)以適應(yīng)氣隙尺寸，并鉆方孔以放置立方體形動子永磁體14。發(fā)電裝置在靜止時，3個動子永磁體14的兩端分別正對ES形硅鋼片磁芯的3個橫臂，如圖1所示。動子活塞桿5從下往上依次貫穿下直線軸承7、下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13、上直線軸承16、圓筒外殼頂部中間圓孔，動子活塞桿5的下端部壓在復(fù)位彈簧3上；動子活塞桿5的上端部伸出圓筒外殼2，并直接承受外部壓力源作用。在靜止?fàn)顟B(tài)下，動子活塞桿5上嵌入的3個動子永磁體14分別正對1:3形娃鋼片磁芯的橫臂。
[0039]所述的電能處理電路17的電能處理電路圖如圖6所示。本永磁壓力發(fā)電裝置的電能處理工作由電能處理電路17完成。電能處理電路17位于圓筒外殼2的內(nèi)側(cè)，其組成包括全橋整流電路、電容濾波電路、超級電容防過充保護(hù)電路、超級電容儲能電路和DC-DC穩(wěn)壓電路5個模塊，其連接關(guān)系為全橋整流電路、電容濾波電路、超級電容防過充保護(hù)電路、超級電容儲能電路和DC-DC穩(wěn)壓電路依次級聯(lián)組成。
[0040]其中，感應(yīng)線圈一的感應(yīng)電流(不穩(wěn)定交流電)由輸入端Vinl傳輸給電能處理電路板17，輸入端Vinl的兩根導(dǎo)線分別連接節(jié)點A、C (文中所述節(jié)點為導(dǎo)線連接點，若多個連接點之間由導(dǎo)線連接，則這些連接點采用同一節(jié)點編號)。感應(yīng)線圈二的感應(yīng)電流(不穩(wěn)定交流電)由輸入端Vin2傳輸給電能處理電路板17，輸入端Vin2的兩根導(dǎo)線分別連接節(jié)點F、G。感應(yīng)線圈三的感應(yīng)電流(不穩(wěn)定交流電)由輸入端Vin3傳輸給電能處理電路板17，輸入端Vin3的兩根導(dǎo)線分別連接節(jié)點H、I。
[0041]全橋整流電路模塊包括3個全橋整流電路，全橋整流電路一由二極管Dll、D12、D13、D14組成，全橋整流電路二由二極管D21、D22、D23、D24組成，全橋整流電路三由二極管D31、D32、D33、D34組成。全橋整流電路一、全橋整流電路二和全橋整流電路三的輸出正極性端均接節(jié)點B，輸出負(fù)極性端均接節(jié)點D，實現(xiàn)并聯(lián)輸出以提高電源的功率。
[0042]輸入端Vinl、Vin2和Vin3分別接全橋整流電路一、全橋整流電路二和全橋整流電路三，將3組線圈的輸出交流電轉(zhuǎn)換為直流電。
[0043]輸入端Vinl所接全橋整流電路一由4個二極管Dll、D12、D13、D14組成，二極管Dll的正、負(fù)極分別接節(jié)點A、B，二極管D12的正、負(fù)極分別接節(jié)點D、A，二極管D13的正、負(fù)極分別接節(jié)點C、B，二極管D14的正、負(fù)極分別接節(jié)點D、C。
[0044]輸入端Vin2所接全橋整流電路二由4個二極管D21、D22、D23、D24組成，二極管D21的正、負(fù)極分別接節(jié)點F、B，二極管D22的正、負(fù)極分別接節(jié)點D、F，二極管D23的正、負(fù)極分別接節(jié)點G、B，二極管D24的正、負(fù)極分別接節(jié)點D、G0
[0045]輸入端Vin3所接全橋整流電路三由4個二極管D31、D32、D33、D34組成，二極管D31的正、負(fù)極分別接節(jié)點H、B，二極管D32的正、負(fù)極分別接節(jié)點D、H，二極管D33的正、負(fù)極分別接節(jié)點1、B，二極管D34的正、負(fù)極分別接節(jié)點D、I。
[0046]全橋整流電路模塊后接電容濾波電路模塊，電容濾波電路模塊使整流后的直流電初步平穩(wěn)。電容濾波電路模塊由濾波電容Cl組成，濾波電容Cl兩端分別接節(jié)點D和B。
[0047]電容濾波電路模塊后接超級電容防過充保護(hù)電路模塊，超級電容防過充保護(hù)電路模塊為后續(xù)的超級電容提供充電保護(hù)。超級電容防過充保護(hù)電路模塊由穩(wěn)壓二極管D5、電阻R1、三極管Ql組成。穩(wěn)壓二極管D5正、負(fù)極分別接節(jié)點J、B，電阻Rl兩端分別接節(jié)點D和J，三極管Ql的發(fā)射極、基極和集電極分別接節(jié)點D、J和B。當(dāng)充電電壓超過超級電容的額定電壓時將停止為超級電容充電，轉(zhuǎn)而通過電阻Rl放電，防止過電壓損壞超級電容C2。
[0048]電容防過充保護(hù)電路模塊后接超級電容儲能電路模塊。超級電容儲能電路模塊由超級電容C2和防反充二極管D6組成。超級電容C2存儲電能，兩端分別接節(jié)點D、K。防反充二極管D6的正、負(fù)極分別接節(jié)點B、K，防止超級電容C2向輸入端漏電。
[0049]超級電容儲能電路模塊后接DC-DC穩(wěn)壓電路模塊。DC-DC穩(wěn)壓電路模塊由DC-DC穩(wěn)壓芯片、電容C3、電感L1、二極管D7、電容C4組成，其中電容C3、電感L1、二極管D7、電容C4用以設(shè)置DC-DC穩(wěn)壓芯片的工作條件。DC-DC穩(wěn)壓芯片的1、2和3引腳分別接節(jié)點M、N和D。電容C3兩端分別接節(jié)點D和L，電感LI兩端分別接節(jié)點L和M, 二極管D7正、負(fù)極分別接節(jié)點M和N，電容C4兩端分別接節(jié)點N和D。DC-DC穩(wěn)壓電路模塊將直流電進(jìn)行穩(wěn)壓，并通過輸出端Vout實現(xiàn)直流穩(wěn)壓輸出。
[0050]輸出端Vout為電能處理電路17的輸出端，Vout的正、負(fù)極性端分別接節(jié)點N、D。
[0051]電能處理電路17的輸出端Vout的引線穿過線孔18接入防水接線盒19,防水接線盒的輸出端為永磁壓力發(fā)電裝置的輸出端。
[0052]本實施例采用的具體材料和器件為:
[0053]基座I和圓筒外殼2均由不銹鋼制成，基座I和圓筒外殼2之間采用螺紋進(jìn)行連接?；鵌厚度10mm、直徑IOOmm ;圓筒外殼2厚度IOmm,內(nèi)徑100mm、高560mm。[0054]復(fù)位彈簧3為壓縮彈簧，標(biāo)準(zhǔn)編號為YZ2013012101，外徑26.6mm,內(nèi)徑23mm，自由高度39mm。
[0055]圓柱支撐筒4由厚度4mm不銹鋼制成，圓柱支撐筒柱21內(nèi)徑42mm、高100mm,螺紋孔22為M5 X0.5，圓柱支撐筒頂23外徑62mm。
[0056]螺釘(6、15)為M5X8沉頭十字機(jī)械螺絲，標(biāo)準(zhǔn)編號為DIN912。
[0057]下直線軸承7、上直線軸承16為JT牌LMEF25LUU型，內(nèi)徑25mm，外徑40mm。
[0058]動子活塞桿5如圖5所示，由直徑25mm、長500mm不銹鋼圓柱加工制成，中間330mm長的部分厚度為10mm。
[0059]下U形磁芯夾具8、上U形磁芯夾具13由厚度為2mm的鋁合金制成，內(nèi)部寬度27mm,整體高度55mm，長度80mm ;螺紋孔32在U形磁芯夾具底部中線上對稱分布，螺紋孔32為M5X0.5，兩螺紋孔32間距為36mm，底部中孔33的直徑為27mm。
[0060]硅鋼片磁芯9由兩組80片、0.5mm厚E型硅鋼片疊制而成，兩組硅鋼片之間的氣隙為12mm, E型娃鋼片水平部分長10mm、寬10mm, E型娃鋼片豎直部分長70mm、寬10mm。
[0061 ] 感應(yīng)線圈均由外徑0.2mm的漆包線繞制，感應(yīng)線圈一 10、感應(yīng)線圈二 11、感應(yīng)線圈三12分別由800、500、800匝線圈繞制而成。3個動子永磁體14均采用軸向磁化的釹鐵硼(牌號N35,立方體尺寸為20mmX 18mmX 10mm)。
[0062]電能處理電路17所用的原件如下:12個二極管D11、D12、D13、D14、D21、D22、D23、D24、D31、D32、D33、D34 的型號為 IN4001 ;C1 為 470 y F 電解電容；D5 為 2.7V 穩(wěn)壓二極管；R1為100Q金屬膜電阻；三極管Ql型號為S9013 ;二極管D6、D7為ssl4型肖特基二極管；C2為2F超級電容；C3為47 ii F鉭電容；L1為22 y H電感線圈；C4為100 y F電解電容；DC_DC穩(wěn)壓芯片型號為BL8530。經(jīng)該電能處理的直流穩(wěn)壓電能由永磁壓力發(fā)電裝置的Vout端輸出，輸出電壓為5V。
[0063]防水接線盒19為不銹鋼材質(zhì)，這里選用永琳牌FJXH型防水接線盒。
[0064]永磁壓力發(fā)電裝置的運行示意圖如圖7所示。外部輸入壓力作用在動子活塞桿5的上端部，復(fù)位彈簧在動子活塞桿5的下端部提供復(fù)位支撐力。在外部輸入壓力作用下，由于下直線軸承7、上直線軸承16的潤滑和限位作用，動子活塞桿5豎直向下運動，復(fù)位彈簧3受到壓縮，當(dāng)輸入壓力消失時，動子活塞桿5在復(fù)位彈簧3的作用下回到原位。當(dāng)輸入交變的壓力時，動子將產(chǎn)生往復(fù)運動，動子永磁體14隨動子一起運動，硅鋼片磁芯9中的磁通發(fā)生相應(yīng)變化，使得感應(yīng)線圈一 10、感應(yīng)線圈二 11、感應(yīng)線圈三12中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于實際工程環(huán)境中的輸入壓力具有非穩(wěn)定性，因此感應(yīng)線圈一 10、感應(yīng)線圈二 11、感應(yīng)線圈三12中產(chǎn)生不穩(wěn)定的交流電，感應(yīng)線圈一 10、感應(yīng)線圈二 11、感應(yīng)線圈三12分別通過Vinl、Vin2、Vin3端口接入電能處理電路17，3路電能經(jīng)3個全橋整流電路整流之后，輸出3路不穩(wěn)定直流電，3路不穩(wěn)定直流電經(jīng)疊加之后變?yōu)镮路不穩(wěn)定直流電，I路不穩(wěn)定直流電經(jīng)電容Cl濾波使電壓初步平穩(wěn)，之后給超級電容C2充電，超級電容C2后接DC-DC穩(wěn)壓電路，通過Vout端輸出直流穩(wěn)壓電，電能處理電路17的輸出端Vout通過引線接入防水接線盒19,通過防水接線盒19的輸出端實現(xiàn)直流穩(wěn)壓輸出。
[0065]路面、公共場所的地板等會頻繁受到較大的外部不穩(wěn)定壓力作用，存在豐富的壓力機(jī)械能，本永磁壓力發(fā)電裝置可將不穩(wěn)定壓力轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電。由于公路沿線、公共場所等的分布式用電設(shè)備日益增多，本發(fā)電裝置可以利用這些用電設(shè)備工作環(huán)境的能源，解決這些分布式用電設(shè)備的供電問題，減少或避免采用傳統(tǒng)的集中供電，降低了能源的浪費和使用成本。
[0066]本發(fā)電裝置采用封閉式結(jié)構(gòu)，外殼強度高，具有防塵防水性能，適于在外界環(huán)境中長期使用，具有很高的可靠性，能夠長期使用而無需維護(hù)，大大降低了用電成本。
[0067]本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁壓力發(fā)電裝置，其特征為該裝置的圓筒外殼的底部固定在基座上；圓柱支撐筒的圓柱支撐筒柱固定在基座上，圓柱支撐筒的圓柱支撐筒頂上部通過下螺釘依次與下直線軸承、下U形磁芯夾具連接固定；復(fù)位彈簧置于圓柱支撐筒中，兩端分別緊貼基座上部和動子活塞桿的下端部；動子活塞桿從下往上依次貫穿下直線軸承、下U形磁芯夾具、上U形磁芯夾具、上直線軸承、圓筒外殼頂部中間開孔；下U形磁芯夾具與上U形磁芯夾具中間夾持著娃鋼片磁芯，娃鋼片磁芯由娃鋼片置制而成；感應(yīng)線圈一繞制在E形娃鋼片磁芯中間橫臂與下面橫臂之間的豎直部分上，感應(yīng)線圈二繞制在E形硅鋼片磁芯的中間橫臂上，感應(yīng)線圈三繞制在E形硅鋼片磁芯上面橫臂與中間橫臂之間的豎直部分上；上U形磁芯夾具與上直線軸承由上螺釘固定在一起；上直線軸承的頂端緊貼外殼頂部內(nèi)側(cè)；感應(yīng)線圈一、感應(yīng)線圈二、感應(yīng)線圈三的輸出端分別與電能處理電路的輸入端的Vinl、Vin2、Vin3連接，電能處理電路的輸出端Vout通過線孔接入防水接線盒，防水接線盒通過螺栓固定在圓筒外殼的中部外側(cè)； 所述的動子活塞桿為非導(dǎo)磁圓柱體，中間凹陷扁平結(jié)構(gòu)上鉆有三個方孔，放置三個立方體形動子永磁體，發(fā)電裝置在靜止時，3個動子永磁體的兩端分別正對E形硅鋼片磁芯的3個橫臂。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁壓力發(fā)電裝置，其特征為所述的圓柱支撐筒為圓柱支撐筒柱和圓柱支撐筒頂?shù)慕M合，圓柱支撐筒柱和圓柱支撐筒頂為一體結(jié)構(gòu)，圓柱支撐筒頂上有螺紋孔便于與下直線軸承連接。
3.如權(quán)利要求1所述的永磁壓力發(fā)電裝置，其特征為所述的下U形磁芯夾具和上U形磁芯夾具均由非導(dǎo)磁材料制成，下U形磁芯夾具、上U形磁芯夾具底部有螺紋孔便于與下直線軸承、上直線軸承連接，下U形磁芯夾具、上U形磁芯夾具的U形槽夾緊硅鋼片磁芯；下U形磁芯夾具和上U形磁芯夾具均有底部中孔。
4.如權(quán)利要求1所述的永磁壓力發(fā)電裝置，其特征為所述的娃鋼片磁芯由兩組E形娃鋼片疊制而成，兩組E形硅鋼片按相對放置，中間留有氣隙用于動子活塞桿穿過，感應(yīng)線圈一、感應(yīng)線圈二和感應(yīng)線圈三均由漆包線繞制。
5.如權(quán)利要求1所述的永磁壓力發(fā)電裝置，其特征為所述的電能處理電路位于圓筒外殼的內(nèi)側(cè)，其組成包括全橋整流電路、電容濾波電路、超級電容防過充保護(hù)電路、超級電容儲能電路和DC-DC穩(wěn)壓電路5個模塊，其連接關(guān)系為全橋整流電路、電容濾波電路、超級電容防過充保護(hù)電路、超級電容儲能電路和DC-DC穩(wěn)壓電路依次級聯(lián)組成。
【文檔編號】H02K35/02GK103501099SQ201310481524
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月15日
【發(fā)明者】王志華, 崔洪軍, 姚濤, 王莉, 王博文 申請人:河北工業(yè)大學(xué)