阅读说明：本技术 一种直线发电装置 (Linear power generation device ) 是由 汪成哲 余磊 熊心怡 杜松 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种直线发电装置,包括初级和次级,初级包括永磁阵列、线圈及初级轭,永磁阵列中的永磁体N、S极交替均匀排列,永磁阵列设置在初级轭上,线圈绕在初级轭或者永磁阵列上；所述次级包括次级轭及导磁材料构成的次级杆阵列,次级杆阵列中次级杆沿同一平面均匀排列,次级杆阵列的端部通过次级轭连接形成栅栏结构,次级杆的杆距等于永磁体的极距的非零偶数倍,次级杆阵列位于永磁阵列上方,次级杆与永磁阵列之间存在间隙,为第一气隙；次级杆端部与初级轭之间存在间隙,为第二气隙；所述次级在平面上运动,通过磁路和磁通量的变化使线圈中产生电流。本发明提供了一种体积小、结构简单的新型的直线发电装置。(The invention discloses a linear power generation device, which comprises a primary and a secondary, wherein the primary comprises a permanent magnet array, a coil and a primary yoke, poles N, S of permanent magnets in the permanent magnet array are alternately and uniformly arranged, the permanent magnet array is arranged on the primary yoke, and the coil is wound on the primary yoke or the permanent magnet array; the secondary pole comprises a secondary yoke and a secondary pole array formed by magnetic materials, secondary poles in the secondary pole array are uniformly arranged along the same plane, the end parts of the secondary pole array are connected through the secondary yoke to form a fence structure, the pole pitch of the secondary pole is equal to nonzero even times of the pole pitch of the permanent magnet, the secondary pole array is positioned above the permanent magnet array, and a gap is formed between the secondary pole and the permanent magnet array and is a first air gap; a gap exists between the end of the secondary rod and the primary yoke, and the gap is a second air gap; the secondary moves in a plane, and a current is generated in the coil through the magnetic circuit and the change of the magnetic flux. The invention provides a novel linear power generation device with small volume and simple structure.)

一种直线发电装置

技术领域

本发明涉及发电机领域，尤其涉及一种直线发电装置。

背景技术

常规直线发电机由初级线圈和次级永磁组成，初级由多组线圈构成，同时次级上布置有交替分布的极性相反永磁，次级的质量较大，次级要在大质量的情况下作旋转或直线运动，势必造成电机结构复杂，并且次级在运动时需要的动力大，产生电流需要的能耗高；由于线圈绕组齿槽间距的长度限制，常规直线发电机尺寸难以做到很小。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有常规直线发电机结构相对复杂、效能低的不足而提供一种体积小、结构简单的新型的直线发电装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种直线发电装置，包括初级和次级，初级包括永磁阵列、线圈及初级轭，永磁阵列中的永磁体N、S极交替均匀排列,永磁阵列设置在初级轭上，线圈绕在初级轭或者永磁阵列上；所述次级包括次级轭及导磁材料构成的次级杆阵列，次级杆阵列中次级杆沿同一平面均匀排列，次级杆阵列的端部通过次级轭连接形成栅栏结构，次级杆的杆距等于永磁体的极距的非零偶数倍,次级杆阵列位于永磁阵列上方，次级杆与永磁阵列之间存在间隙，为第一气隙；次级杆端部与初级轭之间存在间隙，为第二气隙；所述次级在平面上运动，通过磁路和磁通量的变化使线圈中产生电流。

初级轭为横截面为U型的长方体结构，U型的两侧上端面上设置有滑槽，次级杆两端的次级轭上均设置有至少两个滑块，滑块为倒L型结构，滑块的下端设置在滑槽内，滑块带动次级在滑槽内前后滑动。

永磁阵列设置在初级轭的下底面上，线圈绕在永磁阵列上。

永磁阵列设置在初级轭的下底面上，初级轭的两侧端上各绕一个线圈。

永磁阵列设置在初级轭的下底面上，初级轭的下底面永磁阵列两侧各绕一个线圈。

所述初级轭为横截面为L型的长方体结构，L型的左侧端上端面和L型右侧开口处的上端面上均设置有滑槽，次级杆阵列靠近L型左侧的次级轭上设置至少两个第一滑块，另一侧的次级轭上设置至少两个第二滑块，第一滑块下端设置在L型左侧的滑槽内，第二滑块的下端设置在L型结构右侧的滑槽内，第一滑块和第二滑块带动次级在两个滑槽内前后滑动。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：本发明的直线发电装置永磁体和线圈全都设置在初级上，次级仅由栅栏状的导磁材料构成，无需永磁和绕组，次级结构简单，成本低，在长行程运行领域优势明显。由于发电机结构变化以及采用大线圈，无需考虑线圈绕组齿槽间距，发电机尺寸可以小型化。另外，随着永磁体数量的增加，发电电势可以做的更大。

附图说明

图1为本发明实施例一中直线发电装置的俯视图之一。

图2为本发明实施例一中直线发电装置的侧视图。

图3为本发明实施例一中直线发电装置的俯视图之二。

图4为图1中A-A剖视图。

图5本发明实施例一中直线发电装置的立体图之一。

图6为图5中B-B剖视图。

图7为本发明实施例一中直线发电装置的立体图之二。

图8为图7中C-C剖视图。

图9为本发明实施例一中直线发电装置的立体图之三。

图10为图9中D-D剖视图。

图11为本发明实施例二中双线圈布置示意图。

图12为本发明实施例三中L型截面布置示意图。

图中标注为：1、初级轭；2、滑槽；3、滑块；4、次级轭；5、次级杆阵列；6、永磁阵列；7、线圈；8、第一气隙；9、第二气隙；10、磁力线方向；11、第一滑块；12、第二滑块。

具体实施方式

下面结合附图及两个实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述和说明。

实施例一

一种直线发电装置，如图1-10所示，包括初级和次级；初级包括初级轭1、永磁阵列6及线圈7，初级轭为横截面为U型的长方体结构，底部中心设置有永磁阵列，永磁阵列中的永磁体均为N、S极交替均匀排列，即永磁体之间的极距均相同，永磁体充磁方向为垂直方向，线圈绕永磁阵列上，形成一个环状大线圈；次级为栅栏状结构，该结构由导磁材料构成，次级包括次级轭4和次级杆阵列5，次级杆阵列中的次级杆沿同一平面均匀排列，次级杆阵列两端分别通过次级轭连接，次级杆阵列中次级杆的杆距τ_t等于永磁阵列中永磁体的极距τ_p的非零偶数倍,即τ_t=2mτ_p ，其中m为非0自然数；次级布置在永磁阵列上方，次级杆阵列与永磁阵列之间的间隙为第一气隙8，次级杆阵列端部与初级轭1之间的间隙为第二气隙9；所述初级轭上端U型的两端的上端面上均设置有滑槽2，所述次级轭4上连接有两组滑块3，滑块可在初级轭上端的滑槽内滑动。

次级在外在动力作用下往复运动过程中，当次级杆阵列中的次级杆与永磁体磁极对齐时（如图1-6），磁路为横向方向经过初级轭、第二气隙、次级杆、第一气隙、永磁体，磁力线方向10如图6中；当次级杆阵列中的次级杆横跨初级两块永磁体时（如图7-8），磁路为纵向方向，次级阵列中的次级杆将相邻两块永磁体磁场形成闭合回路；当再一次，次级阵列中的次级杆与永磁体磁极对齐时（如图9-10），由于相邻永磁体极性相反，磁路为横向经过第一气隙、次级杆、第二气隙、初级轭、永磁体，磁力线方向如图10；磁路方向的改变及磁通量的变化使线圈中产生电流。

实施例二

一种直线发电装置，如图11所示，与实施例一中不同的是，初级包括两个线圈7，线圈分别绕在永磁阵列6两侧的初级轭1底部（如图11a），或者线圈分别绕在初级轭U型的两侧端（如图11b）。

次级在外在动力作用下往复运动过程中，当次级杆阵列5中的次级杆与永磁体磁极对齐时，磁路为横向方向经过初级轭、第二气隙9、次级杆杆、第一气隙8、永磁体，；当次级杆阵列中的次级杆横跨初级两块永磁体时，磁路为纵向方向，次级阵列中的次级杆将相邻两块永磁体磁场形成闭合回路；当再一次，次级阵列中的次级杆与永磁体磁极对齐时，由于相邻永磁体极性相反，磁路为横向经过第一气隙、次级杆、第二气隙、初级轭、永磁体；通过磁路方向及磁通量的变化使线圈中产生电流。

实施例三

一种直线发电装置，如图12所示，与实施例一中不同的是初级轭1为横截面为L型的长方体，L型的左侧端上端面和L型右侧开口处的上端面上均设置有滑槽2，次级杆阵列5靠近L型左侧的次级轭4上设置两个第一滑块11，另一侧的次级轭上设置两个第二滑块12，第一滑块下端设置在L型左侧的滑槽内，第二滑块的下端设置在L型右侧的滑槽内，第一滑块和第二滑块带动次级在两个滑槽内前后滑动。永磁阵列6排列在L型的下底面的中心，线圈7绕在永磁阵列上形成大线圈，次级设置在永磁阵列上方。

次级在外在动力作用下往复运动过程中，当次级杆阵列中的次级杆与永磁体磁极对齐时，磁路为横向方向经过初级轭、第二气隙9、次级杆、第一气隙8、永磁体，磁力线为单侧，当次级杆阵列中的次级杆横跨初级两块永磁体时，磁路为纵向方向，次级阵列中的次级杆将相邻两块永磁体磁场形成闭合回路；当再一次，次级阵列中的次级杆与永磁体磁极对齐时，由于相邻永磁体极性相反，磁路为横向经过第一气隙、次级杆、第二气隙、初级轭、永磁体；通过磁路方向及磁通量的变化使线圈中产生电流。

如图12中的a，b，c，线圈可以绕在永磁阵列上，或绕在永磁阵列的左侧的初级轭底部或者绕在初级轭左侧，三种线圈绕法均为单侧有磁路。

本发明的直线发电机永磁体和线圈全都设置在初级上，次级上无需永磁和绕组，次级结构简单，运动更加便捷且成本低，在长行程运行领域优势明显。

本发明的上述三个实施例仅是对本发明技术方案的阐述和说明，不作为本发明技术方案的限定，凡是根据本发明技术方案作出简单变换得到的实施例均在本发明的保护范围之内。