一種微型發(fā)電聚合單元的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種微型發(fā)電聚合單元，涉及新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。非均衡E型構(gòu)架的底座與頂層板之間設(shè)有振動板，頂層板一端與底座側(cè)壁固結(jié)，太陽能薄膜外嵌在頂層板上方；位于頂層下方的振動板的一端與底座的側(cè)壁固結(jié)，振動板設(shè)有發(fā)電線圈組；位于振動板下方的永磁體固定板與由頂層板自由端垂直延伸的聯(lián)結(jié)板下端固結(jié)，聯(lián)結(jié)板的上端與頂層板固結(jié)；永磁體固定板設(shè)有永磁體組，且與振動板上的發(fā)電線圈組對齊，底座也設(shè)有發(fā)電線圈組，并與永磁體組對齊。每三個發(fā)電線圈組并聯(lián)后與橋式整流電路串聯(lián)構(gòu)成一個微型發(fā)電聚合單元。
【專利說明】
一種微型發(fā)電聚合單元
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對能源的需要量也不斷提高。新型能源的出現(xiàn)減少了人們對不可再生能源的依賴。振動能量采集是指振動源通過力激勵或基礎(chǔ)激勵兩種形勢作用于能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)，將機械能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)，是可再生能源的重要采集途徑。根據(jù)能源收集方式原理，其主要分為電容式、壓電式和電磁式三種方法。在以上三種方法中，電容式的優(yōu)點在于它和IC技術(shù)及MEMS技術(shù)具有很好的相容性，在同等尺寸的條件下具有更高的電壓和功率密度，但由于其工藝復(fù)雜及需要提供初始電壓或電荷等固有缺點導(dǎo)致相應(yīng)的研究漸冷。壓電式振動能量采集結(jié)構(gòu)主要部件為壓電元件，其價格低廉、安裝簡單、輸出電壓水平較高且機電能量轉(zhuǎn)換效率較高，但由于其內(nèi)部阻抗大輸出電流小、拾振結(jié)構(gòu)多為懸臂梁無法適應(yīng)復(fù)雜振動環(huán)境等問題使其應(yīng)用受到一定的限制。電磁式能量采集裝置的輸出功率與拾振結(jié)構(gòu)與能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的尺寸、設(shè)計外型、材料特性等因素密切相關(guān)，能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的主要元件為永磁體和線圈。早期研究的電磁式振動能量采集裝置的結(jié)構(gòu)外型尺寸較大，將其微型化用于微機電系統(tǒng)是其發(fā)展方向之一;但結(jié)構(gòu)微型化帶來了輸出功率的下降和輸出功率與輸出電壓無法兼得等問題。盡管電磁式振動型能量采集系統(tǒng)存在這些固有缺陷，但隨著工藝條件的進步涌現(xiàn)出了各種新型電磁能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，近年來該類型的能量收集器在國內(nèi)外進行了大量的研究，獲得了較大的進展，并出現(xiàn)了成熟的商業(yè)化產(chǎn)品。
[0003]例如其他專利里的例子:據(jù)檢索，目前已有微型能量采集的裝置，如公開號為CN201320075279.0的中國專利申請公開了一種手握式微型發(fā)電裝置，由一個握柄，一個彈簧，一個齒條，一個齒輪箱板，一套增速齒輪組，一個微型發(fā)電機組成，在發(fā)電機的輸出端電連接了由普通二極管和發(fā)光二極管組成的橋式整流器，使用時手握握柄即可給手機等充電。
[0004]又如公開號CN200520052054.9的中國專利申請公開了一種步行便攜式微型發(fā)電裝置，其包括固定于鞋子底部的充氣氣墊、背包、固定于背包內(nèi)的微型氣輪發(fā)電機，鞋底充氣氣墊通過氣管與固定于背包內(nèi)的微型氣輪發(fā)電機相連;還可以包括與微型發(fā)電機相連的充電器和充電電池。
[0005]上述兩種對行走能量采集發(fā)電背包的技術(shù)方案均存在不足之處，第一種技術(shù)方案的發(fā)電裝置體積太大，而且能量是通過人為做功獲取。第二種技術(shù)方案的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要配套使用，使用起來較為繁瑣，不宜推廣。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]—種微型發(fā)電聚合單元的目的是提供一種微型發(fā)電聚合單元，它能有效地解決發(fā)電單元聚合問題，且結(jié)構(gòu)簡單，使用安全可靠，發(fā)電效率高，對環(huán)境污染極低。
[0007]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種微型發(fā)電聚合單元，包括太陽能薄膜、永磁體和線圈，非均衡E型構(gòu)架的底座與頂層板之間設(shè)有振動板，頂層板一端與底座側(cè)壁固結(jié)，太陽能薄膜外嵌在頂層板上方;位于頂層板下方的振動板的一端與底座的側(cè)壁固結(jié)，振動板設(shè)有發(fā)電線圈組;位于振動板下方的永磁體固定板與由頂層板自由端垂直延伸的聯(lián)結(jié)板下端固結(jié)，聯(lián)結(jié)板的上端與頂層板固結(jié);永磁體固定板設(shè)有永磁體組，且與振動板上的發(fā)電線圈組對齊，底座也設(shè)有發(fā)電線圈組，并與永磁體組對齊。
[0008]每三個發(fā)電線圈組并聯(lián)后與橋式整流電路串聯(lián)構(gòu)成一個微型發(fā)電聚合單元。
[0009]本發(fā)明的工作過程和原理是:
[0010]當光照射在太陽能薄膜上時，太陽能薄膜將光能轉(zhuǎn)化成電能，經(jīng)過穩(wěn)壓電路儲存在蓄電池中。
[0011]當下雨時，雨滴落在頂層板上面，引起頂層板振動，由于頂層板與永磁體固定板剛性連接，所以會帶動永磁體板頻率振動，上面的三個磁體會隨著上下振動，引起振動板上三個線圈和底座上三個線圈的磁通量發(fā)生變化，六個線圈均產(chǎn)生交流電，交流電通過整流、濾波、穩(wěn)壓電路變?yōu)橹绷麟?，儲存在蓄電池當中?br>[0012]當風(fēng)從該發(fā)電單元中貫穿時，由于振動板較薄，而且不是平面結(jié)構(gòu)(板上表面有三個線圈)，導(dǎo)致流經(jīng)上下兩面的風(fēng)速不一致，同時產(chǎn)生渦流，引起振動板振動，上面的三個線圈中的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生交流電;永磁體固定板相對較厚，風(fēng)引起的振動雖不大但可增加發(fā)電效率。線圈產(chǎn)生的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓電路變?yōu)橹绷麟?，儲存在蓄電池當中?br>[0013]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0014]一、本實用新型的發(fā)電系統(tǒng)可以收集太陽能、風(fēng)能和雨水的動能三種類型的能量， 并通過光電效應(yīng)和磁力生電兩種方式發(fā)電?？梢栽诠庹諘r，下雨時，風(fēng)吹時三種狀態(tài)下工作，不僅提高了發(fā)電的功率，而且在一定程度上彌補了微型發(fā)電裝置能量收集的間歇性缺點。
[0015]二、本實用新型的發(fā)電單元中，頂層板設(shè)計的很巧妙。太陽能薄膜嵌入到頂層板中，成為兩用板，一方面可以直接收集太陽能，另一方面雨水直接落在薄膜太陽能板上，間接帶動磁體固定板振動，收集雨能。
[0016]三、本實用新型收集雨水的能量時，永磁體板的的振動，可以被上下兩層板(振動板和底座)上的兩對發(fā)電線圈組(每組三個線圈)轉(zhuǎn)化能量。每組的三個線圈中磁通量的改變均不相同，發(fā)電單元產(chǎn)生的電流高于只設(shè)一個線圈或一組線圈，這種結(jié)構(gòu)充分提高了振動能的轉(zhuǎn)化效率。
[0017]四、本實用新型的振動板上固定三個柔性線圈，可以做到對風(fēng)致振動產(chǎn)生較小的影響，同時收集到振動的能量。而且板面的不平整可以引起板上下兩側(cè)的風(fēng)速不一致，加大振動?！靖綀D說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例的單元主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本實用新型圖1的俯視圖。
[0020]圖3是本實用新型實施例的電路原理圖?！揪唧w實施方式】
[0021]本實用新型的一種【具體實施方式】是，一種微型發(fā)電聚合單元，包括底座1、頂層板 2、安裝于底座1與頂層板2之間的振動板4,頂層板2—端與底座1側(cè)壁固結(jié)。所述的發(fā)電單元分為三個部分;第一部分的構(gòu)成是:太陽能薄膜3外嵌在頂層板2上方。第二部分的構(gòu)成是: 位于頂層板2下方的振動板4的一端固結(jié)于底座1的側(cè)壁上，發(fā)電線圈組8固定在振動板4 上;位于振動板4下方的永磁體固定板5通過聯(lián)結(jié)板6與頂層板2自由端連接，聯(lián)結(jié)板6下端與永磁體固定板5的一端固結(jié)，聯(lián)結(jié)板6的上端與頂層板2固結(jié);永磁體組7內(nèi)嵌在永磁體固定板5上，且與振動板4上的發(fā)電線圈組8對齊。第三部分的構(gòu)成是:發(fā)電線圈組8固定在底座1 上，和第二部分共用永磁體組7，并與永磁體組7對齊。
[0022]每三個發(fā)電單元并聯(lián)后與橋式整流電路串聯(lián)，構(gòu)成一個微型發(fā)電聚合單元。數(shù)個微型發(fā)電聚合單元并聯(lián)，構(gòu)成一個微型發(fā)電聚合系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1.一種微型發(fā)電聚合單元，包括太陽能薄膜(3)、永磁體組(7)，其特征在于:非均衡E型構(gòu)架的底座(I)與頂層板(2)之間設(shè)有振動板(4)，頂層板(2)—端與底座(I)側(cè)壁固結(jié)，太陽能薄膜(3)外嵌在頂層板(2)上方;位于頂層板(2)下方的振動板(4)的一端與底座(I)的側(cè)壁固結(jié)，振動板(4)設(shè)有發(fā)電線圈組(8);位于振動板(4)下方的永磁體固定板(5)與由頂層板(2)自由端垂直延伸的聯(lián)結(jié)板(6)下端固結(jié)，聯(lián)結(jié)板(6)的上端與頂層板(2)固結(jié);永磁體固定板(5)設(shè)有永磁體組(7)，且與振動板(4)上的發(fā)電線圈組(8)對齊，底座(I)也設(shè)有發(fā)電線圈組(8)，并與永磁體組(7)對齊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型發(fā)電聚合單元，其特征在于:每三個發(fā)電線圈組(8)并聯(lián)后與橋式整流電路串聯(lián)構(gòu)成一個微型發(fā)電聚合單元。
【文檔編號】H02J7/32GK205657481SQ201620228931
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月23日 公開號201620228931.1, CN 201620228931, CN 205657481 U, CN 205657481U, CN-U-205657481, CN201620228931, CN201620228931.1, CN205657481 U, CN205657481U
【發(fā)明人】張興田, 張祖濤, 李欣顥, 王雪研, 楊志明, 謝怡霄, 王曉萱, 陳廷宇, 潘亞嘉
【申請人】西南交通大學(xué)