震动发电机及发电方法

震动发电机及发电方法
摘要：本文主要论述针对现有发电机技术存在的缺陷，提供一种振动发电机及发电方法，由振动而引发线圈振动，切割磁感线产生电流，其结构简单，成本较低，线圈运动范围广，效率高。

关键词：震动发电机;电磁感应;切割磁感线;电磁感应定律;电磁力定律
发电机的形式很多，其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。

因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

振动是自然界中最常见的现象之一，虽然很多产品利用了振动这一现象，但总体而言，振动这一自然现象的利用率不高，利用振动产生电能的设备产品还有待发展、提高。

一、发电机的发展：
1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。

法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机，皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U形磁铁（通过手轮和齿轮使其旋转）的地方，用两根铁芯绕上导线线圈，使其分别对准磁铁的N极和S极，并将线圈导线引出。

这样，摇动手轮使磁铁旋转时，由于磁力线发生了变化，结果在线圈导线中就产生了电流。

上图中：底座1、螺栓2、输出极3、电池4、输入极5、半球壳形磁铁6、限制缸7、传输导线8、线圈9、挡片10、固定杆11、内置球壳12、滑竿套筒13、滑竿14、弹簧。

二、发电机的种类
发电机可分为直流发电机和交流发电机，由于交流发电机在许多方面优于直流发电机，直流发电机已被淘汰，目前所有汽车均采用交流发电机，交流发电机按照不同的分类方法分为以下几类：按结总体结构分五类：
（1）普通交流发电机（使用时需要配装电压调节器的发电机）;
（2）整体式交流发电机（发电机和调节器制成一个整体的发电机）;
（3）带泵交流发电机;
（4）无刷交流发电机（不需要电刷的发电机）;
（5）永磁交流发电机（磁极为永磁铁制成的发电机）。

三、震动发电机的结构
上述的线圈为半圆形结构，由纵向线圈、横向线圈以及平向线圈组成，分三层沿两两垂直的方向附在内置球壳表面，构成发电线圈整体结构。

四、震动发电机的发电方法：
（1）电池4位于球形振动发电机的下方，电池下方为底座1，底座钻有固定螺孔，可以将整个振动发电机固定于产生振动的位置处，两个半球壳型磁铁6在最外层，产生内部磁场，线圈9附在内置球壳12表面，构成发电线圈整体结构;
（2）振动产生时，在弹簧15作用下，滑竿14在滑竿套筒13内滑动，附在内置球壳12表面的各向的线圈9也在由两个半球壳形磁铁6形成的磁场中随之运动，切割磁感线，产生电能，并通过传输导线8与电池4的正负极相连，将其储存在电池4内部，电池4通过输出极3向外部输出电能。

五、震动发电机的特点：
（1）结构简单，成本较低;
（2）线圈运动范围广，效率高;
（3）线圈分横纵平三向，也提高了能量效率;
（4）应用范围广;
（5）可同比例放大或缩小。

六、震动发电机的发展趋势
震动发电技术可以应用到日常生活用品中。

某开发公司正在与一家著名的运动服装制造商共同研制一种内置震动发电机的”发电鞋”。

人们穿上”发电鞋”走路时，顺便还能给随身携带的音乐播放器和手机充电。

美国密歇根大学的科学家们近日开发出一种微型发电机，可以通过车辆移动、工厂作业和人类运动等产生的随机振动产生出足够的电能，可为手表、心脏起搏器和无线传感器等设备提供能量。

利用人类身体的独特振幅，这台微型发电机就可以产生0.5毫瓦的电能（500微瓦），这些能量足够用来驱动手表，手表驱动只需要1到10微瓦之间的能量。

这些能量还可以驱动心脏起搏器，它需要10到50微瓦的能量。

研究者希望微型震动发电机得到更加广泛的运用。

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