CN104201857A - 振动发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动发电装置，包括由单个或者多个振动发电单元组成的振动发电模组，振动发电单元用于消减振动源振动能量的减振器、用于产生磁场的产磁体及用于产生感应电流的发电体；振动源振动驱使所述减振器及产磁体同时运动并导致磁通量改变，使得发电体产生感应电流输出；振动源振动时由减振器消减振动能量，同时带动产磁体的运动，从而引起通过闭合回路的磁场磁通量发生变化，根据电磁感应原理，发电体就会产生电流并直接应用于电力设备或者储存起来备用，不仅能够将振动所产生的机械能转化为电能，有效收集利用振动能量，做到节能环保，而且本身具有减振功能，能够消减振动源的振动，降低甚至消除振动对周围环境造成的危害。

Description

振动发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种振动发电装置。

背景技术

振动是发声的根源并能传播固体声造成噪声危害，振动还会影响仪器设备的使用寿命，影响精密仪器的测量精度，并对建筑结构造成破坏，对长期工作与生活在强烈振动环境中的人造成危害。随着对绿色能源的开发和节能意识的提高，如何利用振动所产生的能量成了一个极具意义的研究课题。中国实用新型专利CN202424476U公开了一种振动发电装置，能将环境中振动能量持续收集并转换为稳定电能，该装置包含振动发电模组、整流电路及储能单元，振动发电模组由单个或多个振动发电元件组成，振动发电元件可设置为不同共振频率的音圈型或动磁型或其组合，整流电路用以将振动发电模组输出的感应电流转为直流电，储能单元用以储存电能。但是，该装置只能够将振动所产生的机械能转化为电能，其本身不具有减振功能，不能消减振动源的振动，振动依然会对周围环境造成危害。

因此，就需要对现有的振动发电装置进行改进，不仅能够将振动所产生的机械能转化为电能，有效收集利用振动能量，做到节能环保，而且本身具有减振功能，能够消减振动源的振动，降低甚至消除振动对周围环境造成的危害。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种振动发电装置，不仅能够将振动所产生的机械能转化为电能，有效收集利用振动能量，做到节能环保，而且本身具有减振功能，能够消减振动源的振动，降低甚至消除振动对周围环境造成的危害。

本发明的振动发电装置，包括由单个或者多个振动发电单元组成的振动发电模组，所述振动发电单元用于消减振动源振动能量的减振器、用于产生磁场的产磁体及用于产生感应电流的发电体；振动源振动驱使所述减振器及产磁体同时运动并导致磁通量改变，使得发电体产生感应电流输出。

进一步，所述振动发电单元还包括采用非导磁金属材料制成的缸体，所述减振器和产磁体设置在缸体内，所述发电体设置在缸体外。

进一步，所述减振器包括活塞及设于活塞与缸体之间的可压缩的缓冲体，所述活塞与缸体内壁滑动配合并可沿缸体轴线往复运动。

进一步，所述缓冲体为气体或者弹簧中的一种或者它们的组合。

进一步，所述气体为惰性气体。

进一步，所述产磁体为经过磁化的黏性油液或者与减振器同步运动的永磁体中的一种或者它们的组合。

进一步，所述发电体为卷绕在缸体外周面上的导线线圈。

进一步，所述减振器包括还包括穿过缸体开口与活塞连接的活塞杆，所述缸体开口设有导向座，所述活塞杆穿设在导向座上并与导向座内壁滑动配合。

进一步，振动发电装置还包括用于将所述发电体输出的感应电流转为直流电的整流电路。

进一步，振动发电装置还包括用于储存所述整流电路所输出电能的储能单元。

本发明的有益效果：本发明的振动发电装置，振动源振动时由减振器消减振动能量，同时带动产磁体的运动，从而引起通过闭合回路的磁场磁通量发生变化，根据电磁感应原理，发电体就会产生电流并直接应用于电力设备或者储存起来备用，不仅能够将振动所产生的机械能转化为电能，有效收集利用振动能量，做到节能环保，而且本身具有减振功能，能够消减振动源的振动，降低甚至消除振动对周围环境造成的危害。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的架构图；

图2为本发明振动发电单元的结构示意图；

图3为本发明的结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明的架构图，图2为本发明振动发电单元的结构示意图，图3为本发明的结构示意图，如图所示：本实施例的振动发电装置，包括由单个或者多个振动发电单元组成的振动发电模组1，所述振动发电单元11用于消减振动源振动能量的减振器、用于产生磁场的产磁体及用于产生感应电流的发电体113；振动源振动驱使所述减振器及产磁体同时运动并导致磁通量改变，使得发电体113产生感应电流输出；振动发电模组1既可以由一个振动发电单元11组成，也可以由多个(即两个以上)振动发电单元11组成(图1仅显示两个振动发电单元11，图3仅显示一个振动发电单元11，但实际上可根据需要而设置成任意数量)；本装置利用电磁感应原理进行发电，产磁体可以使用磁铁或者其他能够产生磁场回路的元件，减振体与产磁体之间可以具有固定连接的关系，也可以仅仅是相接触而同步运动；振动源(例如发电机、汽车悬架等动力机械)振动时由减振器消减振动能量，同时带动产磁体的运动，从而引起通过闭合回路的磁场磁通量发生变化，根据电磁感应原理，发电体113就会产生电流并直接应用于电力设备或者储存起来备用，不仅能够将振动所产生的机械能转化为电能，有效收集利用振动能量，做到节能环保，而且本身具有减振功能，能够消减振动源的振动，降低甚至消除振动对周围环境造成的危害。

本实施例中，所述振动发电单元11还包括采用非导磁金属材料制成的缸体114，所述减振器和产磁体设置在缸体114内，所述发电体113设置在缸体114外；缸体114与现有的气缸结构类似，其作为安装减振器、产磁体和发电体113的主体部件；非导磁金属材料可以是例如钛合金，避免出现电磁屏蔽，使电磁感应能够顺利发生，并且具有足够的强度和刚度，满足减振需求。

本实施例中，所述减振器包括活塞115a及设于活塞115a与缸体114之间的可压缩的缓冲体111，所述活塞115a与缸体114内壁滑动配合并可沿缸体114轴线往复运动；活塞115a与缓冲体111的配合利于减振功能的发挥；本实施例中，所述缓冲体111为气体或者弹簧(图中未示出)中的一种或者它们的组合；缓冲体111选为气体，利用气体的可压缩性实现弹性回复的作用，使得缓冲体111体积小、弹力大、行程长、工作平稳，其弹力曲线平缓，使用时不需要预紧，具有金属弹簧、橡胶和气垫等常规弹性组件难以完成的工作，同时简化本装置的设计和制造，方便安装和调整，延长本装置的使用寿命；当然，缓冲体111还可以采用气体与弹簧的组合，弹簧连接在活塞115a顶部与缸体114内腔顶部之间，增强缓冲减振的效果。

本实施例中，所述气体为惰性气体；惰性气体可提高使用的安全性，本实施例的惰性气体优选为氮气；由于使用高压气体，缸体114必须具有良好的密闭性以实现气体的压缩和膨胀；在活塞115a与缸体114内壁之间设有用于保持缸体114内腔密封性的密封机构4，密封机构4可使用密封圈，密封圈的横截面为U型或Y型，起到加强密封效果的作用；缸体114还需要开设充气管道及充气阀门以便于进行充放气操作；为进一步提高使用的安全性，缸体114上还可以开设泄压管道及泄压阀门，当缸体114内腔压强达到阀值时进行泄压。

本实施例中，所述产磁体为经过磁化的黏性油液112a或者与减振器同步运动的永磁体112b中的一种或者它们的组合；经过磁化的黏性油液112a不仅能够形成磁场，而且还起到一定的辅助减振作用，同时还能起到密封和润滑作用；经过磁化的黏性油液112a可通过现有的阻尼油与人工磁化水以适当比例(具体的比例可以根据需要而定)混合，这种油液基本上能够保证具有长时间的磁性，并且磁化的油液分子相互间也不太会因磁场各异而造成干扰；当然，产磁体还可以包括永磁体112b，例如可以在活塞115a顶部开设安装槽，将永久性磁铁镶嵌入该安装槽中，永久性磁铁即随活塞115a而同步运动；还可以同时在缸体114内腔顶部也设置永久性磁铁，当两磁铁相对运动时也会改变磁场的变化强度，进而增强电流。

本实施例中，所述发电体113为卷绕在缸体114外周面上的导线线圈；发电体113为绕成螺旋形的导线线圈，可利用最小的空间来实现高电流生成；导线可使用铜线，导电性强。

本实施例中，所述减振器包括还包括穿过缸体114开口与活塞115a连接的活塞杆115b，所述缸体114开口设有导向座5，所述活塞杆115b穿设在导向座5上并与导向座5内壁滑动配合；导向座5中空并与活塞杆115b直径相配合，对活塞杆115b形成定位作用，引导活塞杆115b的轴向运动，使运动平稳；如图2所示，缸体114下端开口，缓冲体111处于内腔上部，产磁体处于内腔下部并与活塞115a接触，活塞115a上升时推动产磁体上升并压缩缓冲体111，活塞115a下降时降低压强使缓冲体111膨胀，膨胀的缓冲体111推动产磁体下降。

本实施例中，振动发电装置还包括用于将所述发电体113输出的感应电流转为直流电的整流电路2；整流电路2优选为桥式整流电路，其效率高、纹波小，对电流方向相反的电路都有导通作用，从而能将往复振动产生的电能全部收集起来，有效提高能量转换的效率；该电路采用二极管作为整流元件，可根据不同的整流方式和负载大小加以选择。

本实施例中，振动发电装置还包括用于储存所述整流电路2所输出电能的储能单元3；储能单元3可选择电容、铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池或者镍镉电池中的一种或者它们的任意组合；本实施例采用法拉第电容进行储能，法拉第电容兼有物理电容器和电池的特性，能提供比物理电容器更高的能量密度，比电池具有更高的功率密度和更长的循环寿命，并且这种电容器己在工业领域实现产业化和实际应用，其来源广泛，有利于降低本装置的制造成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种振动发电装置，包括由单个或者多个振动发电单元组成的振动发电模组，其特征在于：所述振动发电单元用于消减振动源振动能量的减振器、用于产生磁场的产磁体及用于产生感应电流的发电体；振动源振动驱使所述减振器及产磁体同时运动并导致磁通量改变，使得发电体产生感应电流输出。

2.根据权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：所述振动发电单元还包括采用非导磁金属材料制成的缸体，所述减振器和产磁体设置在缸体内，所述发电体设置在缸体外。

3.根据权利要求2所述的振动发电装置，其特征在于：所述减振器包括活塞及设于活塞与缸体之间的可压缩的缓冲体，所述活塞与缸体内壁滑动配合并可沿缸体轴线往复运动。

4.根据权利要求3所述的振动发电装置，其特征在于：所述缓冲体为气体或者弹簧中的一种或者它们的组合。

5.根据权利要求4所述的振动发电装置，其特征在于：所述气体为惰性气体。

6.根据权利要求2所述的振动发电装置，其特征在于：所述产磁体为经过磁化的黏性油液或者与减振器同步运动的永磁体中的一种或者它们的组合。

7.根据权利要求2所述的振动发电装置，其特征在于：所述发电体为卷绕在缸体外周面上的导线线圈。

8.根据权利要求3所述的振动发电装置，其特征在于：所述减振器包括还包括穿过缸体开口与活塞连接的活塞杆，所述缸体开口设有导向座，所述活塞杆穿设在导向座上并与导向座内壁滑动配合。

9.根据权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：振动发电装置还包括用于将所述发电体输出的感应电流转为直流电的整流电路。

10.根据权利要求8所述的振动发电装置，其特征在于：振动发电装置还包括用于储存所述整流电路所输出电能的储能单元。