瞬时磁极转换自发电装置的研究

2017-08-10

中国设备工程 2017年15期

关键词：磁通量磁极火力发电

（中国石油大学（华东），山东青岛 266580）

瞬时磁极转换自发电装置的研究

王兴伟，潘雨昂，张彦泽

（中国石油大学（华东），山东青岛 266580）

现如今，能源短缺是全世界面临的一个问题。生活用电的来源存在诸多问题，传统的火力发电高污染、低利用率，所以电能生产迫切需要一系列可广泛应用于人类生活，并且低成本、零污染、无消耗的自发电装置。

自发电装置；瞬时磁极转换；设计

瞬时磁极转换自发电装置从日常生活入手，利用瞬时对调磁极的原理将日常生活中产生的机械能转化为电能，用于辅助解决生活中小规模的用电问题，以达到节能环保的目的。例如，将其安装在人流量较大的公共场所的地表上，就能把人自身的重力势能转化为电能，从而达到节能发电的效果。

技术层面上，本装置由磁通量变化产生感应电动势。在闭合线圈面积不变条件下，本装置通过改变磁场强度改变磁通量，发生电磁感应现象产生电能。在结构层面上，本装置模块由八个部分组成，当装置由自然状态转化到压板压下时，“E”型铁芯的中部的磁感线由于瞬时磁极转换由出变为入，磁通量发生改变并生产出电能。整体结构设计灵活性强，适用性广，使用方便。

经过拓展包装，已经在自发电电子秤、一种针对于特殊人群的防出走装置、安全环卫警示服等产品上进行运用。可以看出，本装置能够走进生活，开拓一个新的电能生产领域。

1 研制背景及意义

在发电层面，生活中常用的火力发电方式存在诸多应用限制条件以及使用弊端，它的运转与维护困难，在用水、燃料输送、环境保护等有很大的限制。同时，运用的成本高、融通性低。

在储电层面，任何发电装置都需要一个合适的储电设备。各类电池在电能的存储领域占主导地位，而其内部有毒物质可能造成的环境污染问题不可轻视。废电池无论在大气中还是深埋在地下，其重金属成分都会随渗液溢出，造成地下水和土壤的污染。综上所述，目前迫切需要一种适用性高、成本低且零污染、无消耗的自发电装置。

在解决传统发电装置不贴近生活、高污染、多限制、依赖原料的问题上，本装置出现。

2 设计方案

本装置有以下技术优点。

（1）高可塑性，可适用于日常生活中的多个领域。

（2）满足低成本、零污染、无消耗，切合节能减排的特点。现阶段占主导地位的火力发电消耗大量原料的同时也会产生难以估量的污染物质，因此电能生产迫切需要一系列低成本、零污染、低消耗的自发电装置。

2.1 发电结构设计

本装置的发电原理为瞬时变换磁极以产生最大的磁通量改变。核心模块由底板、“E”型铁芯、固定轴、控制磁铁、压板、支撑杆、弹簧、线圈共八个部分组成，如图1。

图1 各部分结构图

当装置处于自然状态时，控制磁铁4的两极板块的上表面分别与“E”型铁芯上中板块的下表面连在一起。当本装置收到外部力量按压时，压板5被压下，此时控制磁铁4的两极板块上表面与铁芯下表面分离，而两级板块的下表面分别与“E”型铁芯的中下板块上表面连在一起。假设控制磁铁的上板块为“S”极，下板块为“N”级，则“E”型铁芯中部板块的磁感线方向由“E”型铁芯指向磁铁，而在按压过程中，由于瞬时磁极转换，铁芯中部板块的磁感线方向转化为由指磁铁向“E”型铁芯，从而改变磁通量实现发电的目的。

2.2 执行电路设计

发电装置产生的电压为交流电，故第一步使用整流桥电路将交流电压转换为直流电压；在储电装置的选择上，由于电容的充放电特性，采用电容进行电量的储存和释放；同时加装光敏电阻和继电器电路，以适用于白天和黑夜的切换，如图2。