一种无源自动复位脉冲电压发生装置及其发生方法与流程

1.本发明涉及磁感应发电领域，具体涉及一种无源自动复位脉冲电压发生装置及其发生方法。


背景技术：

2.电能在现代社会不可或缺，但是目前在生产生活中，仍然存在很多场景不具备有缘供电条件，这时候就需要无源自供电方案解决问题，在大型应用场景中，可以利用太阳能发电等方法在一定程度上解决问题，但是在小微型电器、设备领域，目前并没有合适高效的解决方案。
3.目前使用的方例如手摇发电、压电材料发电、温差发电等等、这些方法和应用存在以下缺点：1）对使用环境温度要求高，使用范围窄，供电的持续性，存续性、稳定性能差；2）产生的电能很小，并且持续时间短，不能使用高功率的场景，因而应用范围较小；3）结构臃肿不合理，安装所需空间大，并且操作设备所需活动空间大，不利于实现小形化应用；4）可靠性、防护能力差，不耐暴力破坏，防水防尘效果差。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明将针对以上缺点，提供一种无源自动复位脉冲电压发生装置及其发生方法，以解决现有技术存在的上述问题。
5.技术方案：一种无源自动复位脉冲电压发生装置，包括壳体、复位滑套、线圈组件、磁芯组件和复限位组件；壳体，所述壳体一端贯穿开设有圆形容纳腔，所述圆形容纳腔内形成有环形圆台，所述环形圆台上设置有第一螺纹，所述环形圆台中部开设有沉孔；复位滑套，与所述壳体贯穿一端镶嵌滑动配合，所述复位滑套内形成有第三容纳腔；线圈组件，设置于所述环形圆台上，用于构成回路、限制磁场发散；磁芯组件，设置于所述第三容纳腔内且位于线圈组件中部，用于切割线圈组件、产生脉冲电压；复限位组件，对应设置于所述壳体、复位滑套、线圈组件和磁芯组件上，用于控制复限位。
6.在进一步的实施例中，所述磁芯组件包括磁芯壳、多个垫片和多个磁铁；磁芯壳，滑动设于壳体和复位滑套内；多个垫片，设置于所述磁芯壳靠近壳体的一端，多个所述垫片另一端抵接有磁铁座；
多个磁铁，间隔设置于多个所述垫片之间。
7.在进一步的实施例中，所述线圈组件包括线圈屏蔽罩、线圈屏蔽盖和线圈；线圈屏蔽罩，设置于所述环形圆台上；线圈屏蔽盖，与所述第一螺纹相适配，所述线圈屏蔽盖和线圈屏蔽罩之间包覆有线圈，所述线圈配合线圈屏蔽罩和线圈屏蔽盖形成回路。
8.在进一步的实施例中，所述复限位组件包括按压盖、下弹簧和上弹簧；按压盖，设置于所述复位滑套远离壳体的一端；下弹簧，设置于所述第三容纳腔内且两端分别与按压盖和磁芯壳抵接；上弹簧，设置于所述圆形容纳腔内且两端分别与复位滑套和线圈屏蔽盖抵接，用于配合下弹簧实现复位。
9.在进一步的实施例中，所述磁芯壳包括第一凸台、第二通孔和第二容纳腔；第一凸台，用于套放下弹簧；第二通孔，开设于所述磁芯壳中部，用于安装部分复限位组件；第二容纳腔，开设于所述磁芯壳远离第一凸台的一面，用于安放垫片、磁铁和线圈，本技术中，磁芯壳为软性材质制成，其外型为三段式，上端伸出第一凸台，用以套放下弹簧，下弹簧的另一端抵接于按压盖内侧，磁芯壳中部设第二通孔，内径略小于限位销外径，二者采用过盈安装，在磁芯壳下端还有第二容纳腔，用以安放垫片、磁铁和磁铁座。
10.在进一步的实施例中，所述复限位组件还包括限位螺钉和限位销；限位螺钉，安装于所述复位滑套上，用于限制复位滑套进行轴向运动；限位销，外径略大于所述第二通孔内径，所述限位销通过第二通孔与磁芯壳过盈安装。
11.在进一步的实施例中，所述复位滑套包括螺纹圆台、螺纹孔、第二凸台和四边槽形开关；螺纹圆台，设置于所述复位滑套上端，用于连接按压盖；螺纹孔，开设于所述复位滑套中部，用于安装限位螺钉；第二凸台，设置于所述复位滑套下部，用于安装上弹簧；四边槽形开关，开设于所述复位滑套中央且呈镜像对称，用于配合限位销实现磁芯组件的往返滑动，本技术中，复位滑套材质为高强耐腐蚀合金，内设第三容纳腔用以安放磁芯组件，外部嵌套于壳体上的圆形容纳腔中，此处对其内外表面粗糙度要求为ra≤3.2μm。
12.在进一步的实施例中，所述壳体上开设有第一通孔，用于接出线圈的引线。
13.在进一步的实施例中，所述壳体上开设有腰形通槽，用于配合复位滑套上的限位螺钉实现轴向限位，使得复位滑套沿着轴向往复滑动；所述壳体上还开设有呈镜像对称的l型通槽，用于给限位销提供导向，实现磁芯组件的l型移动。
14.一种无源自动复位脉冲电压发生装置的发生方法，包括以下步骤：s1、通过外力压下按压盖，从而挤压下弹簧变形并降低至预设位置后，复位滑套上的四边槽形开关上沿推动磁芯组件、限位销脱开限位；s2、在上弹簧弹力作用下释放磁芯组件，并推动其在限位螺钉的配合下沿壳体内
壁直线移动，产生高速切割线圈产生脉冲电压；s3、在动作完成后，卸去外力；s4、下弹簧顶起磁芯组件，四边槽形开关下沿在弹力作用下推动磁芯组件沿l型返回复位。
15.有益效果：本发明涉及一种无源自动复位脉冲电压发生装置及其发生方法，通过采用按压驱动、嵌套式连接、双弹簧配合四边槽形开关可以控制磁芯切割线圈和复位；并采用按压式机械发电，配合弹簧可自动复位，能提供长时间、多次稳定脉冲发电，具有差值小、响应快、纯机械动作适用于各种气候环境等优点；采用大线圈、高强磁铁，单次脉冲电压高达30v，单次脉冲持续时长高达0.4秒，可实现供给高达10a大电流；同时，本发明外径小于一元硬币，并在高度方向做紧凑化设计，适合小型化推广使用，采用合金外壳，重量轻、强度高，军工级工艺，适应各种环境，三防性能好，有着“精简实用”的属性。
附图说明
16.图1为本发明压紧状态下的剖视图。
17.图2为本发明打开状态下的剖视图。
18.图3为本发明整体的结构示意图。
19.图4为本发明壳体的结构示意图。
20.图5为本发明磁芯壳的结构示意图。
21.图6为本发明复位滑套的结构示意图。
22.图中各附图标记为：1.壳体、1a.第一通孔、1b.腰形通槽、1c.l型通槽、1d.圆形容纳腔、1e.第一螺纹、1f.环形圆台、1g.沉孔、2.垫片、3.磁铁、4.线圈、5.线圈屏蔽盖、6.磁芯壳、6a.第一凸台、6b.第二通孔、6c.第二容纳腔、7.上弹簧、8.限位螺钉、9.复位滑套、9a.第三容纳腔、9b.螺纹圆台、9c.螺纹孔、9d.第二凸台、9e.四边槽形开关、10.按压盖、11.下弹簧、12.限位销、13.线圈屏蔽罩、14.磁铁座。
具体实施方式
23.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
24.申请人认为，目前使用的方例如手摇发电、压电材料发电、温差发电等等、这些方法和应用存在以下缺点：1）对使用环境温度要求高，使用范围窄，供电的持续性，存续性、稳定性能差；2）产生的电能很小，并且持续时间短，不能使用高功率的场景，因而应用范围较小；3）结构臃肿不合理，安装所需空间大，并且操作设备所需活动空间大，不利于实现小形化应用；4）可靠性、防护能力差，不耐暴力破坏，防水防尘效果差。
25.为此，申请人提出一种无源自动复位脉冲电压发生装置及其发生方法，其中，一种无源自动复位脉冲电压发生装置，如图1-图6所示，包括壳体1、复位滑套9、线圈组件、磁芯组件和复限位组件。
26.其中，壳体1一端贯穿开设有圆形容纳腔1d，圆形容纳腔1d内形成有环形圆台1f，
环形圆台1f上设置有第一螺纹1e，环形圆台1f中部开设有沉孔1g。
27.具体地，壳体1为高强耐腐蚀合金材质，圆形容纳腔1d设置在其内，用于设置线圈组件和磁芯组件等，沉孔1g开设在壳体1的底部中央环形圆台1f处，用于给磁芯组件留有活动空间，环形圆台1f用于安放线圈4，第一螺纹1e用于线圈4的旋紧。
28.复位滑套9与壳体1贯穿一端镶嵌滑动配合，复位滑套9内形成有第三容纳腔9a。
29.线圈组件设置于环形圆台1f上，用于构成回路、限制磁场发散。
30.磁芯组件设置于第三容纳腔9a内且位于线圈组件中部，用于切割线圈组件、产生脉冲电压。
31.复限位组件对应设置于壳体1、复位滑套9、线圈组件和磁芯组件上，用于控制复限位。
32.如图1-图2所示，磁芯组件包括磁芯壳6、多个垫片2和多个磁铁3。
33.其中，磁芯壳6滑动设于壳体1和复位滑套9内。
34.多个垫片2设置于磁芯壳6靠近壳体1的一端，多个垫片2另一端抵接有磁铁座14。
35.多个磁铁3间隔设置于多个垫片2之间。
36.本技术中，垫片2设有三个，磁铁3设有两个，其分布为三垫片2双磁铁3相斥包夹式、末端抵接磁铁座14，在圆形容纳腔1d末端采用塑性变形包紧，使得磁芯壳6、垫片2、磁铁3和磁铁座14共同组成磁芯组件。
37.如图1-图2所示，线圈组件包括线圈屏蔽罩13、线圈屏蔽盖5和线圈4。
38.其中，线圈屏蔽罩13设置于环形圆台1f上。
39.线圈屏蔽盖5与第一螺纹1e相适配，线圈屏蔽盖5和线圈屏蔽罩13之间包覆有线圈4，线圈4配合线圈屏蔽罩13和线圈屏蔽盖5形成回路。
40.本技术中，线圈组件套设在磁芯组件外部，由线圈屏蔽罩13、线圈4、线圈屏蔽盖5组成，线圈屏蔽罩13和线圈屏蔽盖5为高导磁材质，二者包覆线圈4构成回路，限制磁场发散，整个线圈组件安放于环形圆台1f上，上部靠线圈屏蔽盖5螺纹旋接压紧。
41.如图1-图2所示，复限位组件包括按压盖10、下弹簧11和上弹簧7。
42.其中，按压盖10设置于复位滑套9远离壳体1的一端。
43.下弹簧11设置于第三容纳腔9a内且两端分别与按压盖10和磁芯壳6抵接。
44.上弹簧7设置于圆形容纳腔1d内且两端分别与复位滑套9和线圈屏蔽盖5抵接，用于配合下弹簧11实现复位。
45.本技术中，上弹簧7为高强不锈钢材质，一端套接于第二凸台9d上，另一端安放于线圈屏蔽罩13上方。
46.如图5所示，磁芯壳6包括第一凸台6a、第二通孔6b和第二容纳腔6c。
47.其中，第一凸台6a用于套放下弹簧11。
48.第二通孔6b开设于磁芯壳6中部，用于安装部分复限位组件。
49.第二容纳腔6c开设于磁芯壳6远离第一凸台6a的一面，用于安放垫片2、磁铁3和线圈4。
50.本技术中，磁芯壳6为软性材质制成，其外型为三段式，上端伸出第一凸台6a，用以套放下弹簧11，下弹簧11的另一端抵接于按压盖10内侧，磁芯壳6中部设第二通孔6b，内径略小于限位销12外径，二者采用过盈安装，在磁芯壳6下端还有第二容纳腔6c，用以安放垫
片2、磁铁3和磁铁座14。
51.如图1-图2所示，复限位组件还包括限位螺钉8和限位销12。
52.其中，限位螺钉8安装于复位滑套9上，用于限制复位滑套9进行轴向运动。
53.限位销12外径略大于第二通孔6b内径，限位销12通过第二通孔6b与磁芯壳6过盈安装。
54.如图6所示，复位滑套9包括螺纹圆台9b、螺纹孔9c、第二凸台9d和四边槽形开关9e。
55.其中，螺纹圆台9b设置于复位滑套9上端，用于连接按压盖10。
56.螺纹孔9c开设于复位滑套9中部，用于安装限位螺钉8。
57.第二凸台9d设置于复位滑套9下部，用于安装上弹簧7。
58.四边槽形开关9e开设于复位滑套9中央且呈镜像对称，用于配合限位销12实现磁芯组件的往返滑动。
59.本技术中，复位滑套9材质为高强耐腐蚀合金，内设第三容纳腔9a用以安放磁芯组件，外部嵌套于壳体1上的圆形容纳腔1d中，此处对其内外表面粗糙度要求为ra≤3.2μm。
60.另外，为了普及小微设备领域的自发电应用，本技术通过按压驱动、嵌套式连接、双弹簧配合四边槽形开关9e控制磁芯组件来切割线圈4和以及实现复位的，结合采用按压式机械发电，配合弹簧可自动复位，具有可重复使用、位移精准、能提供长时间、多次稳定脉冲发电、差值小、响应快、纯机械动作适用于各种气候环境等优点，解决了同类产品对环境要求高，稳定性差的问题。
61.另外，采用500匝高密线圈4，高强磁铁3，单次脉冲电压高达30v，单次脉冲持续时长高达0.3秒，可实现大电流、大功率激活和供电，解决了同类产品产生电能小，持续时间短的问题。
62.同时，本装置外径小于一元硬币，并在高度方向做紧凑化、极简设计适合小型化推广使用。采用合金外壳，重量轻、强度高，军工级工艺，适应各种环境，三防性能好，有效解决了同类产品结构臃肿的问题。
63.如图4所示，壳体1上开设有第一通孔1a，用于接出线圈4的引线。
64.壳体1上开设有腰形通槽1b，用于配合复位滑套9上的限位螺钉8实现轴向限位，使得复位滑套9沿着轴向往复滑动。
65.壳体1上还开设有呈镜像对称的l型通槽1c，用于给限位销12提供导向，实现磁芯组件的l型移动。
66.本技术中，第一通孔1a、腰形通槽1b、l型通槽1c均贯穿开设于壳体1外壁上且均与圆形容纳腔1d相连通。
67.另外，本技术与现有技术相比其显著的效果如下：一、自动复位：本技术的产品使用双弹簧驱动，可在每次脉冲发电后自复位，适合多次长时间使用工况。
68.二、功率大、单次脉冲持续时间长：采用高强磁铁3配合500匝高密线圈4，单次脉冲电压高达30v，单次脉冲持续时长高达0.3秒，可驱动大功率应用。
69.三、响应快、稳定耐用：采用高强弹簧，激发速度快，恢复性能好，经久耐用，纯机械动作限位，产生脉冲电压数值稳定，差值小。
70.四、重量轻、体积小：主体采用铝合金，极大的减小了产品重量，并且本发明外径小于一元硬币，并在高度方向做紧凑化设计，体积极为小巧。
71.五、寿命长、抗干扰、三防性能好：关键元件选用不锈钢及高强度铝合金，耐腐蚀、耐磨损，机械性能好，可长期使用。内部采用军工级工艺安装，对干扰抵抗力强，防水防尘防震动。
72.六、易于适配和普及：采用极简设计，加工简单，成本低、经过优化可适用于大部分现有产品，易于实现大批量使用。
73.基于上述技术方案，本发明具体的工作过程如下：通过外力压下按压盖10，从而挤压下弹簧11变形并降低至预设位置后，复位滑套9上的四边槽形开关9e上沿推动磁芯组件、限位销12脱开限位，在上弹簧7弹力作用下释放磁芯组件，并推动其在限位螺钉8的配合下沿壳体1内壁直线移动，产生高速切割线圈4产生脉冲电压，在动作完成后，卸去外力，下弹簧11顶起磁芯组件，四边槽形开关9e下沿在弹力作用下推动磁芯组件沿l型返回复位。
74.如上，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。