一种便携储能发电机

1.本发明涉及发电储能技术领域，特别是涉及一种便携储能发电机。


背景技术：

2.发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备之一，它能够由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动。具体地，水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能后，由发电机转换为电能。
3.在日常生活中，经常遇到手机或者平板电量不足、出门在外时充电宝电量耗尽或者充电宝忘记充电的情况，若是无法及时找到稳定的电源，会带来了许多麻烦。而目前市面上的发电机体积相对较大，不利于随身携带；易于携带的发电机多为手摇式发电机，不便于平时的工作与生活，且发电效率低；便是充电宝，也存在充电效率低、充电时间过长的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种便携储能发电机，基于磁悬浮技术，减少发电过程中的能量损失，提高发电效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种便携储能发电机，包括线圈磁铁耦合块、第一磁铁、第二磁铁、循环运动部件和壳体；
7.所述第一磁铁、所述线圈磁铁耦合块和所述第二磁铁从上至下依次设置在所述壳体内；所述第一磁铁和所述第二磁铁用于产生磁感线；所述磁感线用于使所述线圈磁铁耦合块悬浮于所述壳体的内部；
8.所述循环运动部件设置在所述壳体的内壁上，所述循环运动部件用于在受到外界扰动时，推动所述线圈磁铁耦合块进行往复运动，使得所述线圈磁铁耦合块切割所述磁感线，并产生电流。
9.可选地，所述循环运动部件包括第一弹性元件和第二弹性元件；
10.所述第一弹性元件和所述第二弹性元件均设置在所述壳体的内壁上，且所述第一弹性元件和所述第二弹性元件对称设置于所述线圈磁铁耦合块的两端；
11.工作时，由于受到外界扰动，悬浮于所述壳体的内部的所述线圈磁铁耦合块开始运动，并撞击所述第一弹性元件，所述线圈磁铁耦合块在所述第一弹性元件提供的弹力作用下，与所述第二弹性元件发生撞击，然后在所述第二弹性元件提供的弹力作用下，与所述第一弹性元件再次发生撞击，从而使得所述线圈磁铁耦合块在所述第一弹性元件和所述第二弹性元件之间进行往复运动。
12.可选地，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件设置在目标区域内；所述目标区域为所述第一磁铁、所述第二磁铁以及所述壳体围成的区域；
13.所述线圈磁铁耦合块的运动方向与第一方向一致，且所述线圈磁铁耦合块的运动方向与第二方向垂直；所述第一方向为所述第一弹性元件与所述第二弹性元件所处的平面
的水平方向；所述第二方向为所述第一磁铁的中心与所述第二磁铁的中心的连线的方向。
14.可选地，所述第一磁铁和所述第二磁铁的形状均为v形，或者，所述第一磁铁和所述第二磁铁的形状均为平板形。
15.可选地，当所述第一磁铁和所述第二磁铁的形状均为v形时，所述第一磁铁和所述第二磁铁的张开角度的范围为0
°
到45
°
。
16.可选地，所述壳体上还开设有定位沟槽；
17.所述线圈磁铁耦合块悬浮于所述定位沟槽中。
18.可选地，所述定位沟槽与所述第一磁铁之间距离范围为5mm～15mm。
19.可选地，所述便携储能发电机还包括桥式整流电路和滤波电路；
20.所述桥式整流电路的一端与所述线圈磁铁耦合块连接，所述桥式整流电路的另一端与所述滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与电池连接；所述电池用于存储所述线圈磁铁耦合块产生的电能。
21.可选地，所述桥式整流电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一二极管的正极与所述第二二极管的正极相连接，所述第三二极管的负极与所述第四二极管的负极相连接，所述第一二极管的负极与所述第三二极管的正极相连接，所述第二二极管的负极与所述第四二极管的正极相连接；
22.所述滤波电路包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；所述第一电容与所述第二电容串联，以组成第一支路；所述第三电容与所述第四电容串联，以组成第二支路；所述第一支路与所述第二支路并联。
23.可选地，所述线圈磁铁耦合块包括线圈和悬浮磁铁；所述线圈缠绕在所述悬浮磁体上。
24.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
25.本发明提供了一种便携储能发电机，通过第一磁铁和第二磁铁产生磁感线，基于磁悬浮原理，使得线圈磁铁耦合块悬浮于壳体内部。当受到外界干扰时(比如人手持便携储能发电机移动时产生的微小振动)，循环运动部件推动线圈磁铁耦合块在壳体内进行往复运动，不断切割磁感线，基于电磁感应产生电能。本发明的便携储能发电机在工作过程中，使悬浮的线圈磁铁耦合块在切割磁感线的过程中基本没有因接触而导致的摩擦阻力，使得在工作过程中的能量损失小，提高了发电效率。另外，本发明中磁铁既作为磁感线源，又作为切割磁感线的主体，使得结构空间更小，更便于携带。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明便携储能发电机的内部结构示意图；
28.图2为本发明便携储能发电机的内部磁铁安装示意图；
29.图3为本发明便携储能发电机中整流滤波稳压电路示意图；
30.图4为本发明实施例二提供的便携储能发电机。
31.符号说明：
32.1-壳体，2-第一磁铁，3-悬浮磁铁，4-线圈，5-定位沟槽，6-第二磁铁，7-弹簧。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明提供一种基于电磁感应原理、将人体运动转化为电能储存于锂电池的磁悬浮式发电机，将磁生电原理与锂电池充放电原理相结合，将人们行走或运动中不断产生的微小振动能量，通过磁悬浮切割磁感线产生电能的方式收集并储存于锂电池中。充电时，锂电池可随时向外接设备(手机、平板等电子产品)提供所储存的电能。
35.为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
36.实施例一
37.如图1所示，本实施例提供一种便携储能发电机，包括线圈磁铁耦合块、第一磁铁2、第二磁铁6、循环运动部件和壳体1。
38.所述第一磁铁2、所述线圈磁铁耦合块和所述第二磁铁6从上至下依次设置在所述壳体1内；所述第一磁铁2和所述第二磁铁6用于产生磁感线；所述磁感线用于使所述线圈磁铁耦合块悬浮于所述壳体1的内部。所述线圈磁铁耦合块包括线圈4和悬浮磁铁3；所述线圈4紧密缠绕在所述悬浮磁体3上。具体地，第一磁铁2的磁极设置为：n极在上，s极在下；第二磁铁6的磁极设置为：s极在上，n极在下；悬浮磁铁3的磁极设置为：n极在上，s极在下。在实际应用中，第一磁铁2、第二磁铁6以及悬浮磁体的磁极设置可根据实际需要进行设置。
39.所述循环运动部件设置在所述壳体1的内壁上，所述循环运动部件用于在受到外界扰动时，推动所述线圈磁铁耦合块进行往复运动，使得所述线圈磁铁耦合块切割所述磁感线，并产生电流。具体地，所述循环运动部件包括第一弹性元件和第二弹性元件，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件均为弹簧，图1中的弹簧7为第一弹性元件，弹簧7的一端设置在壳体的内壁上，弹簧7的另一端与线圈磁铁耦合块相对。所述第一弹性元件和所述第二弹性元件均设置在所述壳体1的内壁上，且所述第一弹性元件和所述第二弹性元件对称设置于所述线圈磁铁耦合块的两端。
40.进一步地，所述第一弹性元件和所述第二弹性元件设置在目标区域内；所述目标区域为所述第一磁铁2、所述第二磁铁6以及所述壳体1围成的长方体空间区域。所述线圈磁铁耦合块的运动方向与第一方向一致，且所述线圈磁铁耦合块的运动方向与第二方向垂直；所述第一方向为所述第一弹性元件与所述第二弹性元件所处的平面的水平方向；所述第二方向为所述第一磁铁的中心与所述第二磁铁的中心的连线的方向，即磁感线的方向。
41.工作时，由于受到外界扰动，悬浮于所述壳体1的内部的所述线圈磁铁耦合块开始运动，并撞击所述第一弹性元件(弹簧)，所述线圈磁铁耦合块在所述第一弹性元件提供的弹力作用下，与所述第二弹性元件(弹簧)发生撞击，然后在所述第二弹性元件提供的弹力作用下，与所述第一弹性元件再次发生撞击，从而使得所述线圈磁铁耦合块在所述第一弹
性元件和所述第二弹性元件之间进行往复运动。
42.在一个具体实施例中，所述第一磁铁2和所述第二磁铁6分别采用液体树脂固化固定于所述壳体1的内部；且所述第一磁铁2与所述壳体1的内部的上表面相距5mm；所述第二磁铁6与所述壳体4的内部的下表面相距5mm，所述第一磁铁2和所述第二磁铁6不可移动，用以提供磁场。在实际应用中，可根据实际需要对磁铁与壳体表面的距离进行调整。
43.如图2所示，当第一磁铁2和第二磁铁6的形状均为v形时，所述第一磁铁2和所述第二磁铁6的张开角度的范围为0
°
到45
°
，图中的θ与磁铁的张开角度的关系为：2θ+张开角度＝180
°
。同时，悬浮磁体3的形状也为v形，且悬浮磁体3、第一磁铁2和第二磁铁6三者的张开角度相同。
44.所述壳体1上还开设有定位沟槽5；所述线圈磁铁耦合块受到第一磁铁2施加的向下的磁斥力，同时受到第二磁铁6施加的向上的磁斥力，上下磁斥力抵消，使线圈磁铁耦合块悬浮在定位沟槽内而不与其他部分接触。当线圈磁铁耦合块在第一弹性元件和第二弹性元件的推动下做往复运动时，线圈磁铁耦合块在定位沟槽5中滑动。由于线圈磁铁耦合块中的悬浮磁铁3悬浮在定位沟槽5内，两者之间有一定间隙，减小了磁悬浮切割磁感线时的阻力，使得工作过程中的能量损失很小。同时定位沟槽5可支撑悬浮磁铁3稳定，防止被上端的第一磁铁2和下端的第二磁铁6所吸引而移位，保证了发电机内部部件的稳定。
45.优选地，所述定位沟槽5与所述第一磁铁2或者第二磁铁6之间距离范围为5mm～15mm。在实际应用中，可根据发电机的具体尺寸需要对磁铁与定位沟槽之间的距离进行设置。
46.发电机的尺寸还可以根据第一磁铁2和第二磁铁6磁场强度来决定，磁性越强则斥力越强，定位沟槽5与第一磁铁2、第二磁铁6的距离越远。其中，第一磁铁2和第二磁铁6磁极选择范围为n42～n50。当磁极为n42时，定位沟槽5与第一磁铁或第二磁铁的距离为5mm；当磁极为n50时，定位沟槽5与第一磁铁或者第二磁铁的距离为15mm。
47.本实施例便携储能发电机还包括桥式整流电路和滤波电路；所述桥式整流电路的一端与所述线圈磁铁耦合块连接，所述桥式整流电路的另一端与所述滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与电池连接；所述电池用于存储所述线圈磁铁耦合块产生的电能。
48.如图3所示，所述桥式整流电路包括第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4；所述第一二极管d1的正极与所述第二二极管d2的正极相连接，所述第三二极管d3的负极与所述第四二极管d4的负极相连接，所述第一二极管d1的负极与所述第三二极管d3的正极相连接，所述第二二极管d2的负极与所述第四二极管d4的正极相连接；第一二极管d1的负极还穿过壳体1与壳体1内部的线圈磁铁耦合块上的线圈4的一端连接，第二二极管d2的负极还与线圈磁铁耦合块上的线圈4的另一端连接；第三电极管d3的负极还与滤波电路的一端连接，第二二极管d2的正极还与滤波电路的另一端连接。
49.所述滤波电路包括第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容c4；所述第一电容c1与所述第二电容c2串联，以组成第一支路；所述第三电容c3与所述第四电容c4串联，以组成第二支路；所述第一支路与所述第二支路并联。
50.当人手持本实施例提供的便携储能发电机移动时，微小的振动可使悬浮磁铁3和线圈4在装置内获得初始扰动而开始运动，当撞击到弹簧上便可受到与运动方向相反的弹
力，只要人体持续运动，就能使线圈磁铁耦合块在装置内进行往复运动而持续切割磁感线，产生交变电流。交变电流依次通过桥式整流电路进行整流，通过滤波电路进行滤波，最后将所得到的电能存储于锂电池中，由电能转化为化学能，因此充电状态不需要连续。
51.本实施例提供的便携储能发电机还包括lm7805ct型号的线性三段集成稳压器。当手机或者平板灯电子器件需要充电时，存储于锂电池中的电能通过线性三端集成稳压器输出恒定为2v～12v的电压，从而达到随时为手机、平板等电子产品充电的目的。
52.实施例二
53.如图4所示，本实施例与实施例一不同之处在于，所述第一磁铁和所述第二磁铁的形状均为平板形。
54.本实施例中，第一磁铁2、悬浮磁体3、第二磁铁6由上至下依次平行设置于壳体1的内部，且悬浮磁体3上紧密缠绕着线圈，悬浮磁体3的两端设置在定位沟槽中。当悬浮磁体与线圈组成的线圈磁铁耦合块在弹簧的作用下进行往复运动时，线圈磁铁耦合块在定位沟槽中滑动。
55.相对于现有技术，本发明还具有以下优点：
56.(1)本发明阻力较小：基于磁悬浮技术，使悬浮的线圈磁铁耦合块在切割磁感线的过程中基本没有因接触而导致的摩擦阻力，使得在工作过程中的能量损失远小于现有同类型的发电装置产品，提高了能量转换率。上述优点源于悬浮磁铁线的稳定悬浮，不与机构其他部分接触而产生摩擦。
57.(2)方向稳定反馈：悬浮磁铁在位于上端的第一磁铁和位于下端的第二磁铁的磁斥力合力作用下悬浮，可以自动调节悬浮的线圈磁铁耦合块的位置使装置内部部件达到稳定。
58.(3)结构紧凑：本发明中磁铁既作为磁感线源，又作为切割磁感线的主体，相较于现有的发电装置，本产品设计空间更小，更便于携带。
59.(4)耐久性：本发明不产生直接接触运动，因此相较于现有的各种发电装置不易磨损。
60.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
61.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。