一种振动发电装置优化设计方法与流程

1.本发明涉及电磁仿真辅助设计技术领域，特别是涉及一种振动发电装置优化设计方法。


背景技术：

2.如图1和图4所示，给出了一种传统振动发电装置结构示意图，由于磁体位于单一线圈中间，当磁体运动时，只有磁体两端部分范围内的少量线圈切割磁感线，而中间区域的线圈并不能切割磁感线产生感应电势，导致振动发电装置发电效率较低，整体较重并且生产成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有技术中生产成本高、设计周期长的缺点，提供了一种具有低成本，高效率的振动发电装置优化设计方法。
4.为解决上述问题，本发明的目的是这样实现的，提供一种振动发电装置优化设计方法，包括上下两个线圈、对称套接固定在磁体两端，磁体两端通过两端的两组弹簧限位在下底座和上顶盖之间，外壳、下底座和上顶盖封闭形成壳体，上下两个线圈、磁体和两组弹簧固定在壳体内。
5.所述的下底座和上顶盖中心有用于连接的连接杆，磁体套接在连接杆上；下底座外侧有一圈圆槽，中间有下面大上面小的安装孔，上顶盖中间有内螺纹，连接杆贯穿下底座安装孔、上下两组弹簧和弹簧之间的磁体，使连接杆上端的外螺纹与上顶盖中间有内螺纹连接，连接杆底部连接杆大头端进入下面大上面小的安装孔内，外壳插入下底座的外侧一圈的圆槽内，外壳上端有上顶盖封闭。
6.所述的上下两个线圈高度与两组弹簧相等，上下两个线圈分布在两组弹簧的外侧。
7.所述的上下两个线圈由非磁支架固定。
8.所述的导磁管为纯铁材料。
9.所述的上下两个线圈每个线圈的高度为30mm。
10.所述的上下两个线圈之间的间距是30mm。
11.所述的导磁管的厚度为4mm。
12.所述的导磁管材料为电工纯铁。
13.所述的导磁管高度为90mm。
14.本发明的优点是：首先，利用计算机辅助设计可以节省时间成本和经济成本，其次使用仿真分析软件，本发明将线圈改为“工”字形的上下两部分，充分利用线圈的有效感应部分，当磁体运动时，只有磁体两端部分范围内的线圈才能切割磁感线，而中间区域的线圈并不能切割磁感线产生感应电势，“工”字形线圈不仅充分利用有效感应范围，还节省了线圈用料，减轻了产品重量。本发明在线圈外加入电工纯铁，使磁场磁感应线分布得以改变，
加入电工纯铁后，线圈有效切割部分的磁感线与线圈角度更趋于直角，因此发电效率也相应提高。
15.下面结合附图对本发明做进一步说明。
16.图1为现有产品仿真示意图；图2为本发明实施例产品仿真示意图；图3是本发明实施例结构示意图；图4为现有振动发电装置内部磁场分布图；图5为本发明实施例内部磁场分布图。
17.图中:1、外壳；2、上顶盖；3、弹簧；4、线圈；5、导磁管；6、下底座；7、磁体；8、连接杆；9、圆槽；10、安装孔；11、内螺纹；12、非磁支架。
具体实施方式
18.为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
19.如图2和图3所示，本发明涉及一种振动发电装置优化设计方法，包括上下两个线圈4、对称套接固定在磁体7两端，磁体7两端通过两端的两组弹簧3限位在下底座6和上顶盖2之间，外壳1、下底座6和上顶盖2封闭成壳体，使上下两个线圈4、磁体7和两组弹簧3固定在壳体内。
20.所述的下底座6和上顶盖2中心有用于连接的连接杆8，磁体7套接在连接杆8上；下底座6外侧有一圈圆槽9，中间有下大上小的安装孔10，上顶盖2中间有内螺纹11，连接杆8贯穿与下底座6安装孔10、上下两组弹簧3和上下两组弹簧3之间的磁体7，使连接杆8上端的外螺纹与上顶盖2中间有内螺纹11连接，连接杆8底部连接杆大头端进入下大上小的安装孔10内，外壳1插入下底座6外侧一圈的圆槽9内，外壳1上端有上顶盖2封闭。
21.所述的上下两个线圈4高度与两组弹簧3相等，上下两个线圈4分布在两组弹簧3外侧。
22.所述的上下两个线圈4由非磁支架12固定。
23.导磁管5为纯铁材料，优化了装置内部的磁场分布。
24.上下两个线圈4每个线圈4的高度为30mm，两线圈4之间的间距是30mm，线圈4的间距随线圈4的高度和非磁支架12的高度变化，随着装置体积的不同而变化。
25.导磁管5的厚度为4mm，高度为90mm，磁体7的磁性越强，导磁管5越厚，其厚度随磁体7磁性不同而变化。
26.如图4、图5所示，使用maxwell电磁仿真软件对振动发电装置进行建模仿真，将一个线圈4改为上下两个线圈4，对称放置在磁体7两端附近，优化了装置线圈4的结构和位置，在线圈4外加入材料为电工纯铁的导磁管5，优化了装置内部的磁场分布，提高发电效率，降低了产品优化设计成本，缩短了设计周期，使得每一次改进的效果更加直观，也为优化设计提供了设计数据。
27.本发明的工作原理是，底座与外壳1通过螺钉连接固定，将线圈4和电工纯铁放入外壳1内，然后用一根长螺栓从底座的底部向上穿出，在其上如图示顺序套入弹簧3和磁体7，再将盖板盖上，将长螺栓拧紧。当振动发电装置工作时，外部振动使得产品内部磁体7及
弹簧3系统做有规律的上下直线运动，根据电磁感应定律，线圈4上产生感应电动势。
28.本发明解决了以下三个问题：1、解决了振动发电装置发电效率较低的问题。
29.2、解决了振动发电装置整体较重的问题。
30.3、本发明使用仿真软件模拟产品内部磁场，解决了此类产品在优化设计时耗时长、不能直观反映产品内部磁场变化、优化设计成本高的问题。
31.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种振动发电装置优化设计方法，其特征是：包括上下两个线圈（4）、对称套接固定在磁体（7）两端，磁体（7）两端通过两端的两组弹簧（3）限位在下底座（6）和上顶盖（2）之间，外壳（1）、下底座（6）和上顶盖（2）封闭形成壳体，上下两个线圈、磁体（7）和两组弹簧（3）固定在壳体内。2.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的下底座（6）和上顶盖（2）中心有用于连接的连接杆（8），磁体（7）套接在连接杆（8）上；下底座（6）外侧有一圈圆槽（9），中间有下大上小的安装孔（10），上顶盖（2）中间有内螺纹（11），连接杆（8）贯穿与下底座（6）安装孔（10）、上下两组弹簧（3）和上下两组弹簧（3）之间的磁体（7），使连接杆（8）上端的外螺纹与上顶盖（2）中间有内螺纹（11）连接，连接杆（8）底部的连接杆大头端进入下面大上面小的安装孔（10）内，外壳（1）插入下底座（6）外侧一圈的圆槽（9）内，外壳（1）上端有上顶盖（2）封闭。3.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的上下两个线圈（4）高度与两组弹簧（3）相等，上下两个线圈（4）分布在两组弹簧（3）外侧。4.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的上下两个线圈（4）由非磁支架（12）固定。5.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的导磁管（5）为纯铁材料。6.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的上下两个线圈（4）的每个线圈（4）的高度为30mm。7.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的上下两个线圈（4）之间的间距是30mm， 线圈（4）的间距随线圈（4）的高度和非磁支架（12）的高度变化，随着装置体积的不同而变化。8.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的导磁管（5）的厚度为3mm~5mm，磁体（7）的磁性越强，导磁管（5）越厚，其厚度随磁体（7）磁性不同而变化。9.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的导磁管（5）的材料为电工纯铁。10.根据权利要求1所述的振动发电装置优化设计方法，其特征是：所述的导磁管（5）的高度为90mm。

技术总结
本发明公开了一种振动发电装置优化设计方法，主要用于产品优化设计过程。其特征是：使用Maxwell电磁仿真软件对振动发电装置进行建模仿真，将一个线圈改为上下两个线圈，对称放置在磁体两端附近，优化了装置线圈的结构和位置，在线圈外加入材料为电工纯铁的导磁管，优化了装置内部的磁场分布，提高发电效率，降低了产品优化设计成本，缩短了设计周期，使得每一次改进的效果更加直观，也为优化设计提供了设计数据。设计数据。设计数据。


技术研发人员：房广禄 陈超 王峰
受保护的技术使用者：西安铁路信号有限责任公司
技术研发日：2021.07.19
技术公布日：2021/11/9