一种微型发电机及用于微型发电机的柔性印刷电路板的制作方法

1.本发明涉及发电机技术领域，尤其是涉及一种微型发电机及用于微型发电机的柔性印刷电路板。


背景技术：

2.蓄电池的储电容量有限,单独用蓄电池为一些小型场景供电，短则几小时长则十多个小时，蓄电池电量就会耗尽。采用微型发电机供电可以比蓄电池有更长的维持时间。微型发电机是一种节能环保的新型产品，在一些小型场景中，通过外部动力发电，其具有节能环保、无污染等的特点，而被广泛的利用，并且能够比蓄电池具有更长的供电时间。
3.目前的微型发电机一般依然采用传统的定子绕组或者转子绕组的方式制造，然而传统的绕组式发电机会导致微型发电机的结构尺寸受到限制。对于一些微型的场景需要微型发电机的尺寸非常小，如果对绕组的尺寸进一步压缩，这将大大增加绕组制造的工艺难度；如果选用压电陶瓷发电机，其发电效率又将降低，难以满足特定场景下的用电情况。
4.因此，为了解决现有技术中存在的难题，需要一种既能减小发电机的尺寸，又能保证发电效率的微型发电机。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种微型发电机，以解决现有技术中特定用电场景中，发电机尺寸太大或者发电效率不高的技术的问题。
6.根据本发明的一个方面在于提供一种微型发电机，以解决现有技术中特定场景下发电机尺寸太大或者发电效率低的技术问题，本发明考虑到在微型结构中，其结构体积小，空间狭窄，采用绕组的方式制造发电机，难以实现发电机微型化。
7.根据本发明的一个方面提供一种微型发电机包括：定子，所述定子为一个空心的永磁体，或者所定子为多个内部成弧面的永磁体拼接而成的内部成空心的部件；
8.转子，所述转子包括插入所述定子内部空心的铁芯，所述铁芯外表面至少由两片柔性印刷电路板覆盖固定；
9.所述柔性印刷电路板开窗后形成蛇形导线，当所述转子转动时，所述蛇形导线切割所述永磁体形成的磁感线，在所述蛇形导线内形成感应电流。
10.本发明将柔性印刷电路板代替传统的绕线作为转子，解决了绕线在微型发电机中不能放入定子的问题，通过柔性印刷电路板上的蛇形导线等效替代铜线绕组，进行切割磁感线，从而获得电流。
11.优选地，本发明微型发电机还包括壳体，所述定子嵌入到所述壳体内。壳体内表面布置多个键，所述定子的外表面开设多个与所述键对应的键槽，所述定子通过表贴式镶嵌的方式固定在所述壳体内。
12.本发明微型发电机壳体内表面设置键，定子的外表面开设多个与键对应的键槽，使定子能够通过轴向推动/滑动的方式完成与壳体的拆卸，很大程度上了可以提升微型发
电机的的装配工艺。
13.优选地，本发明微型发电机还包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖、所述第二端盖，分别贴合固定于所述壳体的两端。
14.铁芯的第一端部固定转轴，所述转轴伸出所第一端盖；所述铁芯的第二端部固定整流器，蛇形导线端部延伸至所述柔性印刷电路板边缘，并固定连接引流导线，所述引流导线连接所述整流器；所述整流器伸出所述第二端盖。
15.优选地，本发明蛇形导线上均匀的银浆，增加所述蛇形导线的厚度。本发明通过柔性印刷电路板上的蛇形导线涂上均匀的银浆来增强切割效果。使用柔性印刷电路板作为电磁感应的反应物，蛇形导线均匀涂抹银浆增大反应面积，可以大大增加发电效率，与同等体积下的绕组相比，柔性印刷电路板的获得电能的效率更高。
16.优选地，本发明微型发电机还包括碳刷，所述碳刷的第一端面抵接所述整流器。
17.优选地，本发明微型发电机还包括固定器，所述固定器固定在第二端盖，所述碳刷通过所述固定器固定。
18.固定器内布置弹簧；所述弹簧的一端与所述碳刷的第二端面固定，所述弹簧的另一端与调节螺栓固定，通过所述调节螺栓调整所述弹簧挤压并固定所述碳刷。
19.本发明一个方面，将固定器固定在第二端盖上，保证了第二固定器的稳定性。另一方面，在固定器内部设置弹簧，使碳刷始终保持与整流器的抵接连通，从而避免了碳刷磨损导致的碳刷与整流器的断开连接，并且通过弹簧的调整碳刷的长度，实现微型发电机可以使用不同规格的碳刷。
20.本发明的另一个方面在于提供一种柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板用于固定在微型发电机转子的铁芯上；
21.所述柔性印刷电路板开窗后形成蛇形导线，所述蛇形导线上均匀的银浆，增加所述蛇形导线的厚度；
22.当所述转子转动时，所述蛇形导线切割所述永磁体形成的磁感线，在所述蛇形导线内形成感应电流。
23.本发明采用柔性印刷电路板替代绕组转子，使发电机转子尺寸大幅缩小，解决了微型发电机转子难以放入定子内部的困境，大幅缩小发电机的结构。
24.本发明的柔性印刷电路板的蛇形导线能够增大切割磁感线的反映面积，提高微型发电机获取电能的效率。
25.本发明通过柔性印刷电路板上的蛇形导线等效替代铜线绕组，进行切割磁感线，从而获得电流。柔性印刷电路板上的蛇形导线涂上均匀的银浆增强切割效果，使用柔性印刷电路板作为电磁感应的反应物，蛇形导线均匀涂抹银浆增大反应面积，可以大大增加发电效率，与同等体积下的铜线绕组相比，柔性印刷电路板的获得电能的效率更高。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明微型发电机的整体结构示意图。
28.图2为本发明微型发电机的侧面示意图。
29.图3为图2的俯视图。
30.图4为本发明微型发电机的铁芯、转轴和整流器的固定示意图。
31.图5为本发明微型发电机碳刷与整流器固定示意图。
32.图6为本发明微型发电机的壳体示意图。
33.图7为本发明微型发电机的永磁体的示意图。
34.图8是本发明微型发电机的柔性印刷电路板的展开示意图。
35.图9是本发明微型发电机的柔性印刷电路板的卷曲示意图。
36.图10是本发明微型发电机的两片柔性印刷电路板的拼接示意图。
37.图11是两片柔性印刷电路板连接端的侧视图。
38.图12是图11的左视图。
39.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
40.1、壳体，2、第一端盖，3、第二端盖，4、螺栓孔，5、转轴，6、整流器，7、铁芯，8、固定器，9、碳刷，10、弹簧，11、调节螺栓，12、弹簧的一端，13、弹簧的另一端，14、第一端面，15、第二端面，16、固定螺栓，17、永磁体(定子)，18、键槽，19、弧面，20、柔性印刷电路板，20a、第一片柔性印刷电路板，20b、第二片柔性印刷电路板，21、拼接的两片柔性印刷电路板，22、蛇形导线，23、引流导线，24、柔性印刷电路板边缘，25、连接板，26、第一连接端，27、第二连接端。
具体实施方式
41.为了使本发明的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
42.在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说将明显的是，不需要采用具体细节来实践本发明。在其他情况下，未详细描述众所周知的步骤或操作，以避免模糊本发明。
43.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
48.为了解决现有技术中微型发电机对结构尺寸的要求，以及发电效率低的技术问题，根据本发明的实施例提供了微型发电机。在下文的实施例中结合图1至图12详细的给出具体实施例中微型发电机的构造、功能以及工作原理，应当理解，实施例中仅仅是示例性的展示，本领域技术人员在不脱离权利要求范围的基础上进行具体的扩展。
49.如图1所示本发明微型发电机的整体结构示意图，图2所示本发明微型发电机的侧面示意图，图3所示图2的俯视图。根据本发明的实施例，一种微型发电机包括：微型发电机包括壳体1，本实施例中的壳体1是一个外表面为圆柱形的壳体，在一些实施例中，壳体1的外表面可以是其他结构的形状，例如长方体形状的壳体。在壳体1的两端固定端盖，具体地，本实施例中，微型发电机还包括第一端盖2和第二端盖3，第一端盖2、第二端盖3，分别贴合固定于壳体1的两端。本实施例中第一端盖2上开设螺栓孔4，第二端盖3上开设螺栓孔，壳体1同样开设螺栓孔，通过螺栓将第一端盖2固定在壳体1的一端，将第二端盖3固定在壳体1的另一端。
50.图4所示本发明微型发电机的铁芯、转轴和整流器的固定示意图。根据本发明的实施例，微型发电机包转子，转子包括铁芯7，铁芯7外表面至少由两片柔性印刷电路板覆盖固定(下文中详细说明本发明柔性印刷电路板)。
51.铁芯7的第一端部固定转轴5，转轴伸出所第一端盖2；铁芯的第二端部固定整流器6，整流器6伸出第二端盖3。
52.根据本发明的实施例，整流器6伸出第二端盖3后，通过固定器将碳刷与整流器6接通。如图5所示本发明微型发电机碳刷与整流器固定示意图，微型发电机包括固定8和碳刷9，碳刷9的第一端面14抵接整流器6，碳刷9通过固定器8固定。根据本发明固定器8固定在第二端盖3，本实施例中通过固定螺栓16将固定器8固定在第二端盖3(如图2/图3所示)。
53.根据本发明的实施例，固定器8内布置弹簧10，弹簧的一端12与碳刷9的第二端面15固定，弹簧的另一端13与调节螺栓11固定，通过调节螺栓11调整弹簧10挤压并固定碳刷9。例如在发电机工作过程中，碳刷9磨损，通过调节螺栓11调节碳刷9的长度，使碳刷9始终保持与整流器6的抵接连通。
54.根据本发明的实施例，碳刷9的第二端面15引出导流线(图中未视出)，并由弹簧8
的内部引至弹簧10顶部相连，由弹簧顶部设置导线将发电机的电流输出。
55.如图6所示本发明微型发电机的壳体示意图，图7所示本发明微型发电机的永磁体的示意图。如上文所述，本实施例中的壳体1是一个圆柱形的壳体，定子嵌入到壳体内。本实施例中，在壳体1内表面布置多个键28，定子(永磁体)17的外表面开设多个与键28对应的键槽18，定子17通过表贴式镶嵌的方式固定在壳体1内腔。
56.根据本发明的实施例，微型发电机的定子17为一个空心的永磁体，或者为多个内部成弧面的永磁体拼接而成的内部成空心的部件。在一些实施例中，定子17可以选用一个内部空心的圆柱体永磁体，在定子外部开设键槽18固定于壳体1的内腔。本实施例优选地，选用两个内部成弧面19的永磁体拼接成内部空心的圆柱体。永磁体由铝镍钴构成，通过轴向推动，表贴式镶嵌的方式固定在壳体1上的内腔。
57.下面对本发明微型发电机的柔性印刷电路板给出详细的实施例，转子包括铁芯7，铁芯7插入定子内部空心，铁芯7外表面至少由两片柔性印刷电路板覆盖固定。如图8所示本发明微型发电机的柔性印刷电路板的展开示意图，图9所示本发明微型发电机的柔性印刷电路板的卷曲示意图，柔性电路板上突出的导线部分都带有聚氯乙烯外皮，本发明对柔性电路板上20的导线部分在经过开窗之后形成蛇形导线22，蛇形导线22端部延伸至柔性印刷电路板边缘24，并固定连接引流导线23，引流导线23连接整流器6(如图5所示)。应当理解，柔性印刷电路板20覆盖固定在铁芯7上时，蛇形导线22与定子(永磁体)的磁场垂直。
58.当转子转动时，蛇形导线22切割定子(永磁体)形成的磁感线，在蛇形导线22内形成感应电流，感应电流分别从引流导线23导出，流入整流器6，通过碳刷9获得方向一致的电压后，由微型发电机输出。
59.本发明的柔性印刷电路板20的宽度h根据其所覆盖的铁芯7的截面周长所确定，对于不同的铁芯可以选择不同宽度h的柔性印刷电路板20，在本发明所确定的权利要求所限定的范围内，可以选择两片或者更多片柔性印刷电路板20拼接后覆盖在铁芯7的外表面。柔性印刷电路板20与铁芯7固丁连接，有效减小了微型发电机的径向尺寸。
60.在一些优选的实施例中，蛇形导线22上均匀的涂抹银浆，增加蛇形导线22的厚度。柔性印刷电路板20上的蛇形导线22涂上均匀的银浆增强切割效果，同时蛇形导线22均匀涂抹银浆增大反应面积，可以大大增加发电效率，与同等体积下的铜线绕组相比，柔性印刷电路板20的具有更加高效的获电能力。
61.在一些更加优选的实施例中，蛇形导线22上均匀涂抹的银浆，在柔性印刷电路板20的表面形成凸起，进一步保证蛇形导线的切割磁感线的效果，以及增大切割磁感线反应的面积。
62.如图10所示本发明微型发电机的两片柔性印刷电路板的拼接示意图，图11所示两片柔性印刷电路板连接端的侧视图，图12所示图11的左视图。根据本发明的实施例，在转子的铁7上至少覆盖固定两片柔性印刷电路板20，本实施例中示例性的给出两片柔性电路板的拼接示例，应当理解，印刷电路板的拼接方式并不限于本说明书中所限定的方式。本实施例中，覆盖在铁芯7上的柔性印刷电路板包括第一片柔性印刷电路板20a和第二片柔性印刷电路板20b。本实施例中通过连接板25将第一片柔性印刷电路板20a和第二片柔性印刷电路板20b相互拼接，形成拼接的两片柔性印刷电路板21。连接板25成半圆形结构，具有第一连接端26和第二连接端27，第一连接端26与第二片柔性印刷电路板20b一侧边缘固定，第二连
接端27与第一片柔性印刷电路板20a一侧边缘固定。需要说明的是，在一些优选的实施例中，连接板25为带有绝缘皮的连接导线。
63.第一片柔性印刷电路板20a和第二片柔性印刷电路板20b的引流导线23延伸至整流器6并与整流器接触连接。
64.本发明通过外部的能量输入(例如风力、水流等)，带动转子轴转动，转子轴上固定的柔性印刷电路板开窗后形成蛇形导线，其涂抹银浆增加厚度。转子转动带动柔性电路板转动，柔性电路板上的蛇形导线切割永磁体提供的磁场，产生感应电流，感应电流经柔性电路板上的蛇形导线和引流导线导出，流入到整流器，整流器通过碳刷将电流输出至储电介质中。
65.本发明针对现有发电机体积大，结构复杂，应用场景限制，发电效率不足的问题，通过开窗后的柔性电路板提到绕组，使用永磁体作为励磁定子，提供磁场，通过外部输入动能，经过直流发电机转化为电能。本发明的柔性印刷电路板的蛇形导线能够增大切割磁感线的反映面积，提高微型发电机获取电能的效率。本发明通过柔性印刷电路板上的蛇形导线等效替代铜线绕组，进行切割磁感线，从而获得电流。柔性印刷电路板上的蛇形导线涂上均匀的银浆增强切割效果，使用柔性印刷电路板作为电磁感应的反应物，蛇形导线均匀涂抹银浆增大反应面积，可以大大增加发电效率，与同等体积下的铜线绕组相比，柔性印刷电路板的获得电能的效率更高。
66.以上描述的各技术特征可以任意地组合。尽管未对这些技术特征的所有可能组合进行描述，但这些技术特征的任何组合都应当被认为由本说明书涵盖，只要这样的组合不存在矛盾。
67.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。