CN101669269A - 振荡型电磁发电机和制造振荡型电磁发电机的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于提高振荡型电磁发电机的发电效率的特定条件。构成振荡型电磁发电机的电磁线圈之间具有预定的线圈间隙，并且是以相互相反的方向缠绕的。可移动磁体的相邻磁体经由具有预定厚度的间隔器连接，以使得具有相同极性的磁极相互相对。作为一个电磁线圈的线圈长度与线圈间隙的总尺寸的线圈间距和作为可移动磁体的一个磁体的磁体长度与间隔器的厚度的总尺寸的磁体间距相互间基本相同，并且线圈长度短于磁体长度。
Description
技术领域
本发明涉及振荡型电磁发电机，其通过例如使在长度方向上被磁化的多个柱状磁体振荡或移动通过多个电磁线圈来产生发电电压；本发明还涉及制造振荡型电磁发电机的方法。特别地，本发明涉及一种振荡型电磁发电机，其通过使具有相同极性的磁极以指定的间隔相互相对来使多个磁体被一体化，从而提高发电效率；本发明还涉及制造这种振荡型电磁发电机的方法。
背景技术
近年来，便携式电话终端和游戏机等便携式电子设备已经普及，并且内置于这些设备中的可充电电池的数量越来越多。另外，随着当前无线电技术的发展，利用微小电力发送信号的RFID(射频识别)技术的应用得到了扩展。具体地，具有电源的有源RFID能够进行数百米以上距离的通信。因此，越来越期望将其应用在牧场中牛、马等的保健以及儿童在上下学路上的安全管理等中。
另一方面，为了保持或改善全球环境，积极地研究和开发对环境影响尽可能小的电池。其中普遍认为，可以将通常被无益地以及无意识地消耗的能源转换为电能来对电池重新充电，并且这种能源可以用作便携式设备等的电源。
专利文献1公开了采用如下系统的振荡型发电机：在该系统中，在长度方向上被磁化的多个永磁体被布置为具有相同极性的磁极以微小距离相互相对，且所述多个永磁体被一体化以提供可移动磁体；以及，使得该可移动磁体移动通过以相邻的线圈具有相反的极性的方式串联连接的多个线圈。
专利文献2公开了如下的发电机：将多个磁体结合，使得具有相同极性的磁极面相互相对；并且以相邻的线圈具有相反的极性的方式串联连接线圈。
专利文献1：日本未审特开2006-296144号公报
专利文献2：日本未审特开(PCT国际申请的日文译文)2006-523081号公报
发明内容
同时，本申请的发明人研究了用于进一步提高发电效率的条件。结果，本发明人发现构建使用多个磁体和多个线圈的振荡型发电机的最重要的要求是：使作为磁体的长度(磁体长度)和微小距离(间隔器厚度)的总尺寸而给出的磁体间距，与作为线圈长度和线圈间隙的总尺寸而给出的线圈间距相匹配。
如果不满足上述要求，则利用多个线圈产生的电压彼此相位不同，并且各个电压相互抵消，从而产生合成输出电压降低的问题。然而，在专利文献1中，没有关于有必要使磁体间距与线圈间距相匹配性的说明，并且也没有公开如何定义基准磁体长度。
另外，专利文献2中所公开的发电机的多个磁体和结构组件以如下方式直接结合：具有相同极性的磁极相互相对，而不使用任何间隔器。没有任何线圈间隙地排列两个或更多个线圈。此外，对比文献2没有公开如何具体地确定磁体的尺寸和线圈的尺寸来提高发电效率。
此外，如专利文献2中所述，磁体的具有相同极性的磁极之间直接连接，这将因退磁而导致发电效率降低。此外，由于具有相同极性的磁极的排斥力相当大，因此存在连接操作可能变得困难的问题。
本发明意图通过阐明传统的振荡型电磁发电机中未明确的用于提高发电效率的特定条件，来提供一种比传统的振荡型电磁发电机小但具有高发电效率的振荡型电磁发电机。
本发明的振荡型电磁发电机，包括：发电线圈，在所述发电线圈中两个或更多个电磁线圈串联连接，以及可移动磁体，其包括多个磁体，所述多个磁体被布置成相互面对的磁极具有相同的极性，所述可移动磁体位于所述发电线圈的内部并且能够在沿所述发电线圈的缠绕轴的方向上移动，其中，所述发电线圈的所述两个或更多个电磁线圈以预定的线圈间隙相互间隔开，并且是每相邻的两个线圈以相互相反的方向缠绕的，所述可移动磁体的相邻磁体经由具有预定厚度的间隔器连接，以使得具有相同极性的磁极相互相对，作为所述两个或更多个电磁线圈中的一个电磁线圈的线圈长度与所述线圈间隙的总尺寸的线圈间距，基本上等于作为所述可移动磁体中的一个磁体的磁体长度与所述间隔器的厚度的总尺寸的磁体间距，以及所述线圈长度短于所述磁体长度。
此外，本发明的制造振荡型电磁发电机的方法，所述振荡型电磁发电机包括发电线圈以及可移动磁体，在所述发电线圈中两个或更多个电磁线圈串联连接，所述可移动磁体包括多个磁体，所述多个磁体被布置成相互面对的磁极具有相同的极性，所述可移动磁体位于所述发电线圈的内部并且能够在沿所述发电线圈的缠绕轴的方向上移动，其中，所述发电线圈的所述两个或更多个电磁线圈以预定的线圈间隙相互间隔开，并且是每相邻的两个线圈以相互相反的方向缠绕的，所述可移动磁体的相邻磁体经由具有预定厚度的间隔器连接，以使得具有相同极性的磁极相互相对，作为所述两个或更多个电磁线圈中的一个电磁线圈的线圈长度与所述线圈间隙的总尺寸的线圈间距，基本上等于作为所述可移动磁体中的一个磁体的磁体长度与所述间隔器的厚度的总尺寸的磁体间距，以及所述线圈长度短于所述磁体长度，所述方法包括如下步骤：制作具有预定的线圈直径、预定的每单位长度匝数并且所述线圈长度为所述线圈直径的至少三倍的电磁线圈；测量如下情况下的输出电压的上升特性：使得具有预定的磁体直径并且具有与所述线圈长度基本上相同的长度的磁体以预定的通过速度通过所述电磁线圈；根据所测量到的所述上升特性，获得从所述输出电压达到最大振幅的10％时到所述输出电压达到所述最大振幅的90％时所经过的上升时间；以及将基本上为根据所述上升时间和所述通过速度而获得的长度的两倍的长度定义为所述磁体间距的长度。
根据本发明，由于能够对磁体的间隔器、磁体、线圈以及线圈间隙进行优化设计，因此能够获得发电效率提高了的振荡型电磁发电机。
根据本发明，由于能够在增大磁体数量和线圈数量情况下实现振荡型电磁发电机的优化设计，因此本发明对于获得最大发电电力是有效的。另外，由于能够对磁体的间隔器、磁体、线圈以及线圈间隙进行优化设计，因此本发明对于减小发电机的尺寸是有效的。
附图说明
图1是示出当振荡型电磁发电机的一个柱状磁体通过电磁线圈时所产生的输出电压波形的例子的说明图。
图2是示出振荡型电磁发电机的结构的例子的截面图。
图3是示出当可移动磁体通过第一～第三电磁线圈时输出电压波形的例子的示意图。
图4是示出振荡型电磁发电机的结构的例子的截面图。
图5是示出当第一和第二磁体分别通过第一～第三电磁线圈时输出电压波形的例子的说明图。
图6是示出由柱状磁体在空中形成的磁场的分布的例子的截面图。
图7是示出当具有不同磁体长度的四个柱状磁体分别通过具有预定线圈长度的电磁线圈时输出电压波形的实际测量值的例子的说明图。
图8是示出当具有预定磁体长度的柱状磁体通过具有不同线圈长度的三个电磁线圈中的每个电磁线圈时输出电压波形的实际测量值的例子的说明图。
图9A和图9B是示出根据本发明实施例的振荡型电磁发电机的结构的例子的外部立体图。
图10是示出根据本发明实施例的振荡型电磁发电机的输出电压波形的测量的例子的说明图。
图11A、图11B和图11C是分别示出根据本发明实施例的柱状磁体、磁体的间隔器和可移动磁体的例子的外部结构图。
图12A、图12B和图12C是分别示出由根据本发明实施例的柱状磁体和可移动磁体产生的磁通密度的例子的说明图。
具体实施方式
在下文中，将参照图1～图12A、图12B和图12C说明本发明的实施例。在本实施例中，说明了将本发明应用于如下振荡型电磁发电机的例子：作为利用来自外部的振荡移动电磁线圈中所设置的磁体的结果，该振荡型电磁发电机产生电力。
首先，在说明根据本发明的振荡型电磁发电机的结构的具体例子之前，参照图1～图3说明包括可移动磁体和电磁线圈的发电机。
图1示出了包括一个柱状磁体2和一个电磁线圈1的振荡型电磁发电机10的结构的例子，还示出了输出电压波形的例子。
振荡型电磁发电机10的电磁线圈1的长度基本上与柱状磁体2的长度相等。此外，将柱状磁体2沿电磁线圈1的缠绕轴方向通过电磁线圈1时所获得的输出电压表示为输出电压波形3。
输出电压波形3的波长基本上是磁体长度或线圈长度(电磁线圈的长度)的两倍，并且其波形周期基本上与正弦波的周期相同。换言之，在图1中，当将输出电压波形的水平轴用作时间轴时，一个周期的时间对应于将为磁体长度两倍的距离除以通过速度所获得的值。
顺便提及，根据本发明的振荡型电磁发电机包括电磁线圈和移动穿过电磁线圈的可移动磁体。可移动磁体包括两个或更多个相连接的磁体，使得具有相同极性的磁极相互相对。另外，串联连接电磁线圈，使得相邻的线圈具有相反的极性。然后，将可移动磁体移动穿过电磁线圈而从各个电磁线圈产生的输出电压相加，以此获得根据本发明的振荡型电磁发电机的输出电压。此时，各电磁线圈产生的输出电压的波形类似于图1所示的电压波形。另外，重要的是使从所有线圈产生的电压的相位相匹配，并使通过将来自各个线圈的电压相加而获得的输出电压最高。为此，需要使磁体间距与线圈间距基本相同，其中，磁体间距为磁体长度与磁体的间隔器的厚度之和，线圈间距为线圈长度与线圈间隙之和。
另外，如果磁体由相同的材料制成，则为了获得发电效率较高的小型发电机，如何通过短的磁体长度获得较大的输出电压成为重要的挑战。为此，本发明的发明人在各种条件下验证了根据本发明的振荡型电磁发电机的特性。
图2是包括三个电磁线圈(即第一电磁线圈21、第二电磁线圈22和第三电磁线圈23)和由一个磁体构成的可移动磁体25的振荡型电磁发电机20的截面图。
相邻的电磁线圈以预定的间隙24相互间隔开。这些电磁线圈的线圈缠绕方向为每两个相邻的线圈相互相反，即，这些线圈分别按正、反和正的方向缠绕。将串联连接的第一电磁线圈21、第二电磁线圈22和第三电磁线圈23统称为发电线圈26。可移动磁体25的长度等于线圈长度与线圈间隙之和(例如，电磁线圈21与间隙24的总长度)。
图3是当可移动磁体25通过以极性分别为正、反和正的方向的方式串联连接的第一电磁线圈21、第二电磁线圈22和第三电磁线圈23时，输出电压波形的示意图。图3中水平轴的刻度是与磁体长度(＝线圈长度+间隙)相对应的时间刻度。
在图3中，图中的各个数字表示每个电磁线圈的输出电压与合成输出电压之间的振幅比。
第一电磁线圈21、第二电磁线圈22和第三电磁线圈23的极性分别为正、反和正方向。因此，第一电磁线圈21、第二电磁线圈22和第三电磁线圈23中产生的电压根据与磁体长度相对应的时间发生了相位上的偏移，并且极性也发生改变。
另外，由于第一电磁线圈21、第二电磁线圈22和第三电磁线圈23串联连接，因此，输出电压是通过将从第一～第三电磁线圈21～23产生的电压相加所得到的合成电压。此时，获得图3所示的合成输出电压波形。
接着，将参照图4的截面图说明根据本发明的振荡型电磁发电机40的结构的例子。
振荡型电磁发电机40包括三个电磁线圈(第一电磁线圈41、第二电磁线圈42和第三电磁线圈43)和由多个磁体构成的可移动磁体48。
相邻的电磁线圈以预定的间隙44相互间隔开。这些线圈的线圈缠绕方向为每两个相邻的线圈相互相反，即，这些线圈分别按正、反和正的方向缠绕。将串联连接的第一电磁线圈41、第二电磁线圈42和第三电磁线圈43统称为发电线圈49。
可移动磁体48包括具有相同的长度且在长度方向上被磁化的两个磁体45和46，并且通过由非磁性材料制成的、具有预定厚度的间隔器47将磁体45和46连接为一体，使得具有相同极性的磁极相互相对。
磁体间距51等于线圈间距52，其中，磁体间距51为磁体长度和间隔器47的厚度的总尺寸，线圈间距52为电磁线圈长度和电磁线圈间隙的总尺寸。此外，在这种情况下，优选为线圈长度短于磁体长度。
图5是当两个磁体45和46通过如图4所示的以极性分别为正、反和正方向的方式依次连接的第一电磁线圈41、第二电磁线圈42和第三电磁线圈43时，输出电压波形的示意图。在图5中，图中的各数字表示每个电磁线圈的输出电压与合成输出电压之间的振幅比。
当具有不同极性的两个磁体45和46通过每个电磁线圈时，各电磁线圈产生根据与磁体长度相对应的时间发生了相位偏移的电压。作为这些电压之和而提供的输出电压具有如图5所示的合成输出电压波形。
如图2和图4所示，在振荡型电磁发电机20和40中，相互接近地设置磁体和电磁线圈。因此，如图3和图5所示，存在如下的基本属性：输出电压被合成，并且合成输出电压的振幅的一部分被放大了数倍。利用这种基本属性，本发明的发明人旨在增大来自振荡型电磁发电机的输出电力。并且，在本发明的振荡型电磁发电机中，使磁体间距51与线圈间距52相等是非常重要的。
这里，将参照图6说明由柱状磁体60在空中形成的磁场的分布。图6是示出由柱状磁体60在空中形成的磁场的典型分布的截面图。
由图6显然可知，在磁体的端部表面附近的磁场可以到达远离与柱状磁体60的长度相对应的区域的位置。此外，图6还示出了在柱状磁体60的端部表面附近的磁场的方向不与柱状磁体60的长度方向相平行。因此，需要通过设计线圈长度短于磁体长度，来使电磁线圈有效耦合至与磁体的长度方向相平行的磁场。
至此，已经说明了为了提高发电效率，需要使磁体间距与线圈间距相等并且设计线圈长度短于磁体长度。在下文中，将说明用于确定最适合于提高发电效率的磁体长度和磁体间距的方法。
图7示出通过使具有不同磁体长度的四个不同的柱状磁体以1.2m/s的速度通过具有预定线圈长度的电磁线圈而获得的输出电压的实际测量值的例子。
这四个不同的柱状磁体具有同一直径4mm，但分别具有不同的磁体长度8mm、16mm、24mm和32mm。
电磁线圈的内径为6mm，每单位长度的匝数为60，并且线圈长度为30mm。
由图7显然可知，对于所有磁体长度的情况，磁体长度增加时输出电压的上升特性基本相同。此外，当磁体长度从8mm增加到16mm时，输出电压的峰值增加，但即使当磁体长度从16mm增加到32mm时，输出电压的峰值也基本恒定。然而，随着磁体长度的增加，输出电压峰值的持续时间增加。
此外，如图7所示，对于各磁体长度，输出电压的上升特性基本不变。因此，可以确信限定上升特性的因素包括磁体的直径和电磁线圈的尺寸，尤其是电磁线圈的内径。因此，可以通过使电磁线圈的内径接近磁体的直径来更多地缩短上升时间。
这里，注意产生最大输出电压的长度为16mm、24mm和32mm的柱状磁体，从图7所示的输出电压的上升特性获得从输出电压达到最大值的10％时到输出电压到达最大值的90％时所经过的时间。在这种情况下，如图所示，该时间约为5ms。此时，磁体的移动速度为1.2m/s，因此与5ms的上升时间的两倍相对应的移动距离为1.2(m/s)×5(ms)×2＝12mm。
换言之，可以说12mm的磁体长度使得输出电压基本等于最大值，同时使得能够提供最短的磁体长度。
图8示出当预定磁体长度的柱状磁体通过具有不同线圈长度的三个不同的电磁线圈时，输出电压的实际测量值的例子。
柱状磁体的直径为4mm，磁体长度为8mm。
电磁线圈具有相同的每单位长度匝数，但分别具有不同的线圈长度7mm、10mm和30mm。
由图8显然可知，在磁体长度为8mm的情况下，即使线圈长度从7mm增加至10mm，输出电压也仅会轻微增加。并且，即使线圈长度从7mm增加至30mm，输出电压的最大振幅也基本恒定(约为0.5V)。
即，如图8所示，对于一个长度为8mm的磁体，如果将线圈长度设置为与8mm的磁体长度基本上相等，则输出电压几乎达到最大值(饱和电压)。
参照图7和图8，作为例子说明了可移动磁体具有一个磁体的振荡型发电机。相反，在由多个电磁线圈和包括多个磁体(至少两个或更多个)的可移动磁体构成的振荡型发电机40的情况下，可以在类似的条件下选择相对于预定的线圈尺寸达到最大输出电压的最短磁体间距。
换言之，通过使磁体间距与线圈间距相等可以在减小振荡型发电机的40的整体尺寸的同时获得高的发电效率，其中，磁体间距为磁体长度和间隔器厚度的总尺寸，线圈间距为线圈长度和线圈间隙的总尺寸。这里，优选地，在磁体间距等于线圈间距的同时，线圈长度短于磁体长度。
因此，在包括多个磁体和多个电磁线圈的振荡型电磁发电机40的情况下，可以选择相对于预定的电磁线圈大小达到最大输出电压的最短磁体间距。因此，能够获得具有高的发电效率的振荡型电磁发电机40，即使它们的尺寸小。
以下将说明用于获得用以提高发电效率的最佳磁体间距的过程。
(1)首先，准备具有预定的线圈直径、预定的每单位长度匝数并且线圈长度为线圈直径的至少三倍的电磁线圈。
(2)接着，使得具有预定的磁体直径并且与线圈长度基本上相同的长度的磁体以恒定速度通过电磁线圈，并测量此时输出电压的上升特性。
(3)基于所得到的上升特性，确定从输出电压达到最大振幅的10％时到输出电压达到最大振幅的90％时所经过的时间。
(4)然后，将约为根据作为结果的时间和通过速度所获得的距离的两倍的长度定义为理想的磁体间距。
在获得磁体间距后，在将电磁线圈的线圈长度与线圈间隙的总尺寸设为与磁体间距相等且磁体长度长于前述电磁线圈的线圈长度的条件下，确定线圈间隙和磁体的间隔器的尺寸条件。因此，能够获得如下的振荡型电磁发电机，其可以获得接近最大输出的电压并且发电机主体的尺寸最小化。
在上面的说明中，预定的线圈直径、预定的每单位长度匝数和预定的磁体直径分别表示要准备的振荡型电磁发电机所用的尺寸。
这里，将参照图9A和图9B的立体图说明振荡型电磁发电机40的典型外部结构。
图9A是振荡型电磁发电机40的立体图，其中各组件已被拆分。
图9B是各组件组装后的振荡型电磁发电机40的局部透视图，其中局部透视地示出组件中的外壳55。
第一电磁线圈41、第二电磁线圈42和第三电磁线圈43以电磁线圈间隙44的间隔，绕用于容纳可移动磁体48的柱状外壳55的外周表面缠绕。第一～第三电磁线圈41～43串联连接。此外，这些电磁线圈以相互相反的方向，即分别以正、反和正的缠绕方向进行缠绕。
从第一电磁线圈41和第三电磁线圈43分别引出线圈端子53，并且线圈端子53连接至图中未示出的外部组件(负载)。
为了将可移动磁体48容纳在外壳55中，将端盖56分别安装至外壳55的两端。端盖56由能够减轻对可移动磁体的挤压的树脂等制成。
可移动磁体48平滑地移动通过外壳55，结果可移动磁体48沿第一～第三电磁线圈41～43的缠绕轴方向移动通过第一～第三电磁线圈41～43。因此，第一～第三电磁线圈41～43产生电压并用作发电机。
这里，将参照图10说明使用振荡型电磁发电机40实际获得的输出电压波形的实际测量值的例子。
可移动磁体由两个直径为4mm、长度为8mm的Nd(钕)磁体构成，其中，经由厚度为1.5mm的间隔器连接两个Nd(钕)磁体，以使得具有相同极性的磁极相互相对。
以3mm的线圈间隙为间隔，串联连接分别以正、反和正方向缠绕的线圈长度均为6.5mm、线圈内径均为5mm和匝数均为3000的三个电磁线圈。
此外，图10示出当可移动磁体以大约1.2m/s的速度沿电磁线圈的缠绕轴方向移动通过电磁线圈时获得的输出电压波形。
将图10与图5所示的合成输出电压的波形进行比较，两者非常一致。可以说这表明了参照图1～图5说明的内容的有效性。
这里，将参照图11A、图11B和图11C以及图12A、图12B和图12C说明在间隔器的材料互不相同的情况下各个可移动磁体的磁通密度的例子。
图11A、图11B和图11C示出柱状磁体和经由间隔器连接柱状磁体的可移动磁体的典型结构。
图11A示出柱状磁体61的结构的例子。柱状磁体61的轴向长度约为10mm，直径约为5mm。
图11B示出各间隔器71和81的结构的例子。作为非磁性材料，用于形成间隔器71的材料可以使用例如树脂。作为磁性材料，用于形成间隔器81的材料可以使用例如纯铁。间隔器71和81的轴向长度均为约2mm，直径均为约5mm。
图11C示出各可移动磁体70和80的结构的例子。可移动磁体70由经由采用非磁性材料制成的间隔器71以具有相同极性的磁极相互相对的方式连接的三个柱状磁体61构成。另一方面，可移动磁体80由经由采用磁性材料制成的间隔器81以具有相同极性的磁极相互相对的方式连接的三个柱状磁体61构成。
图12A、图12B和图12C示出由柱状磁体61以及可移动磁体70和80产生的、沿磁体的长度方向在柱状磁体61以及可移动磁体70和80的表面附近的磁通密度的测量结果的例子。
图12A示出一个柱状磁体61的磁通密度的测量结果。
图12B示出可移动磁体70的磁通密度的测量结果。
图12C示出可移动磁体80的磁通密度的测量结果。
在图12A、图12B和图12C中，表示磁通密度的垂直轴设置有等间距的标记(B1～B6)，以对各图进行相互比较。
如图12A所示，通常，在柱状磁体61的端部(N极和S极附近)，由于磁通量集中，因此磁通密度增加。
另外，如图12B和12C所示，与一个柱状磁体61的磁通密度相比，在以具有相同极性的磁极相互相对的方式连接的磁体在其N极和S极附近表现出更高的磁通密度最大值。这是由于作为以具有相同极性的磁极相互相对的方式连接磁体的结果，产生了磁通的相互排斥，从而导致磁通密度增加。
此外，通过在图12B和图12C之间进行比较，可以看出，与包括由非磁性材料制成的间隔器71的可移动磁体70的最大磁通密度相比，包括由磁性材料制成的间隔器81的可移动磁体80表现出更高的最大磁通密度。此时，可移动磁体80的最大磁通密度大约为可移动磁体70的最大磁通密度的3/2倍。可以确信这是由于由具有高磁导率的磁体材料制成的间隔器81趋于从柱状磁体61引出磁力线，因而磁通的指向性增加并且磁通密度也增加。
由图12A、图12B和图12C所示的测量结果显然可知，当使用包括由磁性材料制成的间隔器81的可移动磁体80来构成振荡型发电机时，磁通密度增加并且与电磁线圈通量交叉的磁通量的数量增加。因此，在磁体的间隔器所用的材料是磁性材料的情况下，与间隔器所用的材料是非磁性材料的情况相比，可以进一步提高振荡型电磁发电机的发电效率。
如上所述，已经阐明了用于提高振荡型电磁发电机40的发电效率的具体条件，因此现在能够适当地设计振荡型电磁发电机40的磁体间距和线圈间距。因此，具有能够获得尽管小但具有高发电效率的振荡型电磁发电机40的效果。
此外，可容易地构建振荡型电磁发电机40。因此，具有获得组装处理变得容易并且不易损坏的可靠振荡型电磁发电机40的效果。
并且，由于当磁体的间隔器由磁性材料制成时可以提高磁通密度，因此具有提高振荡型电磁发电机的发电容量的有利效果。因此，当关注于要获得的电力产出时，即使这种振荡型电磁发电机的外部尺寸比使用由非磁性材料制成的间隔器的振荡型电磁发电机的外部尺寸小，也能获得相同的电力产出。在这种情况下，可以减小电磁线圈的匝数。因此，对于进一步减小振荡型电磁发电机的尺寸并减轻其重量是有效的。此外，可以通过减少所使用的组件的数量来获得成本降低的效果。
另一方面，与使用磁性材料制作间隔器的情况相比，具有通过利用非磁性材料制作磁体的间隔器来廉价地制造振荡型电磁发电机的有利效果。此外，由于使用塑料等合成树脂作为非磁性材料，因此存在由于合成树脂优良的可处理性而使生产率提高的有利效果。
尽管由两个或更多个磁体以及两个或更多个电磁线圈的组合构成振荡型电磁发电机40，但也可以由三个或更多个磁体以及四个或更多个电磁线圈的组合构成振荡型电磁发电机。
在上述的实施例中，相邻的电磁线圈被相互间隔开。可选地，可以经由采用树脂等材料制成的间隔器来相互间隔相邻的电磁线圈。此外，可以使用由磁性材料制成的间隔器和由非磁性材料制成的间隔器的组合来构成可移动磁体。
在上述的实施例中，可移动磁体形成为柱状形状。可选地，可移动磁体的截面形状可以是多边形、椭圆形或由曲线和直线的组合表示的形状。在这种情况下，可以将电磁线圈和磁体的间隔器的截面形状均制成与可移动磁体的截面形状匹配。
另外，可以对电磁线圈的内径设置导轨，并对可移动磁体的侧面安装滚轮。相反，可以对电磁线圈的内径安装滚轮，并对可移动磁体的侧面安装导轨。通过构成为如上所述的振荡型电磁发电机，能够起到平滑地移动可移动磁体的有利效果，从而即使仅施加微小的力也能获得发电量。
附图标记说明
1.电磁线圈
2.柱状磁体
3.输出电压波形
10.振荡型电磁发电机
20.振荡型电磁发电机
21.第一电磁线圈
22.第二电磁线圈
23.第三电磁线圈
24.线圈间隙
25.可移动磁体
40.振荡型电磁发电机
41.第一电磁线圈
42.第二电磁线圈
43.第三电磁线圈
44.线圈间隙
45.第一磁体
46.第二磁体
47.间隔器
48.可移动磁体
61.柱状磁体
70.可移动磁体
71.间隔器(非磁性材料)
80.可移动磁体
81.间隔器(磁性材料)
Claims (3)
1.一种振荡型电磁发电机，包括：
发电线圈，在所述发电线圈中两个或更多个电磁线圈串联连接，以及
可移动磁体，其包括多个磁体，所述多个磁体被布置成相互面对的磁极具有相同的极性，所述可移动磁体位于所述发电线圈的内部并且能够在沿所述发电线圈的缠绕轴的方向上移动，
其中，所述发电线圈的所述两个或更多个电磁线圈以预定的线圈间隙相互间隔开，并且是每相邻的两个线圈以相互相反的方向缠绕的，
所述可移动磁体的相邻磁体经由具有预定厚度的间隔器连接，以使得具有相同极性的磁极相互相对，
作为所述两个或更多个电磁线圈中的一个电磁线圈的线圈长度与所述线圈间隙的总尺寸的线圈间距，基本上等于作为所述可移动磁体中的一个磁体的磁体长度与所述间隔器的厚度的总尺寸的磁体间距，以及
所述线圈长度短于所述磁体长度。
2.根据权利要求1所述的振荡型电磁发电机，其特征在于，所述间隔器由磁性材料制成。
3.一种制造振荡型电磁发电机的方法，所述振荡型电磁发电机包括发电线圈以及可移动磁体，在所述发电线圈中两个或更多个电磁线圈串联连接，所述可移动磁体包括多个磁体，所述多个磁体被布置成相互面对的磁极具有相同的极性，所述可移动磁体位于所述发电线圈的内部并且能够在沿所述发电线圈的缠绕轴的方向上移动，
其中，所述发电线圈的所述两个或更多个电磁线圈以预定的线圈间隙相互间隔开，并且是每相邻的两个线圈以相互相反的方向缠绕的，
所述可移动磁体的相邻磁体经由具有预定厚度的间隔器连接，以使得具有相同极性的磁极相互相对，
作为所述两个或更多个电磁线圈中的一个电磁线圈的线圈长度与所述线圈间隙的总尺寸的线圈间距，基本上等于作为所述可移动磁体中的一个磁体的磁体长度与所述间隔器的厚度的总尺寸的磁体间距，以及
所述线圈长度短于所述磁体长度，
所述方法包括如下步骤：
制作具有预定的线圈直径、预定的每单位长度匝数并且所述线圈长度为所述线圈直径的至少三倍的电磁线圈；
测量如下情况下的输出电压的上升特性：使得具有预定的磁体直径并且具有与所述线圈长度基本上相同的长度的磁体以预定的通过速度通过所述电磁线圈；
根据所测量到的所述上升特性，获得从所述输出电压达到最大振幅的10％时到所述输出电压达到所述最大振幅的90％时所经过的上升时间；以及
将基本上为根据所述上升时间和所述通过速度而获得的长度的两倍的长度定义为所述磁体间距的长度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CI01 | Publication of corrected invention patent application |
Correction item: Third inventor Correct: Suganuma Shigemi False: Suganuma Shigemi Number: 23 Volume: 28 |
|
| CI02 | Correction of invention patent application |
Correction item: Third inventor Correct: Suganuma Shigemi False: Suganuma Shigemi Number: 23 Page: The title page Volume: 28 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120606 |