CN104716868B - 噪声发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种噪声发电装置，包括外壳、安装槽、噪声发电单元、电路板、汇流排，安装槽内设置有噪声发电单元，噪声发电单元包括箱体、永磁铁和亥姆霍兹腔，永磁铁固定在箱体内侧；亥姆霍兹腔悬空固定在箱体内部，亥姆霍兹腔的上部设置有上发电薄膜和导管，亥姆霍兹腔的下部设置有下发电薄膜；上发电薄膜上设置有上感应线圈，下发电薄膜上设置有下感应线圈；亥姆霍兹腔上部靠近上感应线圈的部分为凹面；噪声发电单元产生的电能经汇流排汇集后提供给电路板，进一步经电路板整流、升压后提供给用电设备。该噪声发电装置能够有效回收复杂环境下的噪声能量。

Description

噪声发电装置

技术领域

本发明涉及一种噪声吸收与利用装置，特别是指一种噪声发电装置。

背景技术

通常，在全90dB的噪声环境下长期工作，就会导致人听觉迟钝和永久性听觉损伤，甚至造成噪声耳聋。

噪声是一种声波，具有有一定的能量。如喷气式飞机所产生160dB噪声，声功率为10000W。

如果对噪声能量加以利用，不仅能够减少噪声污染，而且能够产生电能。

但在通常环境下，噪声声功率偏低，以船舶机舱为例，其噪声一般在100—120dB之间，声功率仅为0.01～1W；且噪声的峰值频率分布比较分散，如柴油机排气噪声具有低频特性(50Hz左右)，而其进气噪声具有高频特性(4kHz左右)。现有的噪声回收装置一般采用喇叭式噪声收集单元，难以充分有效地回收这类噪声，其声电转换效率较低，输出功率难以满足照明等用电需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效回收复杂环境下的噪声能量的噪声发电装置。

为实现上述目的，本发明所设计的噪声发电装置，包括外壳、安装槽、噪声发电单元和电路板，所述安装槽和电路板设置在外壳内部，所述噪声发电单元固定在安装槽内；

所述安装槽的数量为两个及以上，各安装槽阵列布置在外壳内部，各安装槽内分别设置有一个噪声发电单元，所述噪声发电单元包括箱体、永磁铁和底面敞开的亥姆霍兹腔，所述永磁铁固定在箱体内侧，所述箱体、亥姆霍兹腔外围形状可以是圆形或方形等；

所述亥姆霍兹腔悬空固定在所述箱体内部，使亥姆霍兹腔下部不与箱体的下部壁面发生接触，所述亥姆霍兹腔的上部设置有上发电薄膜和导管，所述上发电薄膜的中心设置有可供导管穿过的圆孔，上发电薄膜覆盖在亥姆霍兹腔上部，导管从圆孔内穿出；所述亥姆霍兹腔的下部设置有下发电薄膜；

所述上发电薄膜上设置有上感应线圈，所述下发电薄膜上设置有下感应线圈，所述上感应线圈上设置有上引出导线，所述下感应线圈上设置有下引出导线，所述上引出导线、下引出导线分别用于导出对应感应线圈切割磁力线所产生的电流；

所述亥姆霍兹腔上部靠近上感应线圈的部分为凹面(可以是方形或弧形凹面)，凹面的作用是给上感应线圈的振动留下空间，使上感应线圈随上发电薄膜振动到极限最低点时不与亥姆霍兹腔上表面接触；

所述外壳内还设置有汇流排，所述汇流排与各安装槽内的上引出导线、下引出导线电连接，所述电路板与汇流排的电流输出端电连接。汇流排将各发电单元产生的电流汇集后输送给电路板进行整流、变压。

优选的，所述亥姆霍兹腔为方形，所述亥姆霍兹腔的四个侧面上分别设置有螺纹连接部，所述螺纹连接部通过固定螺栓固定在箱体上，所述上发电薄膜包括方形的上振动膜(用于振动发电)和三角形的上延展膜(主要起固定作用)，所述圆孔设置在上振动膜的中心，所述上延展膜的尖端处设置有上固定环；所述下发电薄膜包括方形的下振动膜(用于振动发电)和三角形的下延展膜(主要起固定作用)，所述下延展膜的尖端处设置有下固定环。所述螺纹连接部的外侧设置有环形凹槽，所述上固定环、下固定环分别连接在环形凹槽内。

可选的，所述安装槽包括槽框和锁紧条，所述槽框上设置有卡槽，所述锁紧条上设置有卡口，所述锁紧条通过螺钉固定在槽框上，所述卡槽、卡口合拢后恰好卡在噪声发电单元的固定螺栓上下以锁紧噪声发电单元。

优选的，所述上振动膜、下振动膜采用聚酯材料，所述上延展膜、下延展膜采用尼龙材料。

优选的，所述上发电薄膜在所述圆孔附近设置有橡胶补强层进行补强，所述圆孔处设置有加强环。

优选的，所述导管与亥姆霍兹腔相连的部分为变径或凸台，变径或凸台的作用是避免加强环过度靠近上表面。

可选的，各安装槽内的亥姆霍兹腔的共振频率不全相同。亥姆霍兹腔的共振频率与亥姆霍兹腔的体积及导管的尺寸(长度、内径)有关，改变亥姆霍兹腔的体积或导管的尺寸即可改变亥姆霍兹腔的共振频率。也可针对噪声频率同时安装多个本发明噪声发电装置，各噪声发电装置对应不同的噪声频率。

优选的，所述外壳内还设置有可充电电池，所述可充电电池连接在电路板上，以存储噪声发电产生的电能。

本发明噪声发电装置的有益效果是：1)本发明利用发电薄膜的振动带动感应线圈切割永磁铁磁场，将噪声能量转换为电能，进一步经电路板处理或存储后提供给照明灯或噪声监测仪；其中，上发电薄膜主要是直接利用声波振动进行发电，可吸收频率范围广泛的噪声；下发电薄膜主要利用亥姆霍兹腔共振作用进行发电，对共振频率附近的噪声具有更好的转换效率；2)考虑到噪声能量密度较低，采用多个噪声发电单元阵列式布置，可获得更高的发电量，以满足照明或噪声检测等用途，也可同时安装多个噪声发电装置为用电设备供能；3)可以通过改变赫姆霍兹腔容积及导管长度以根据实际噪声频率分布设计不同的赫姆霍兹腔。

附图说明

图1为本发明改进的噪声发电装置的结构示意图。

图2为图1中噪声发电单元的结构示意图。

图3为图2中上发电薄膜的结构示意图。

图4为图2中下发电薄膜的结构示意图。

图5为图1中安装槽的槽框的结构示意图。

图6为图1中安装槽的锁紧条的结构示意图。

其中：外壳1、安装环11、防护网12、安装槽2、槽框21、卡槽211、锁紧条22、卡口221、噪声发电单元3、箱体31、永磁铁32、亥姆霍兹腔33、导管331、凹面332、上发电薄膜34、上感应线圈341、上引出导线342、上振动膜343、上延展膜344、上固定环345、圆孔346、加强环347、下发电薄膜35、下感应线圈351、下引出导线352、下振动膜353、下延展膜354、下固定环355、螺纹连接部36、固定螺栓361、环形凹槽362、电路板4、汇流排5、可充电电池6

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明改进的噪声发电装置，包括外壳1、安装槽2、噪声发电单元3、电路板4、汇流排5和可充电电池6，安装槽2、电路板4、汇流排5和可充电电池6设置在外壳1内部。

安装槽2的数量为4个，各安装槽2内分别设置有一个噪声发电单元3。汇流排5为一多孔面板装置，内部由导线连接，其功能是将多个噪声发电单元3产生的电能汇集后提供给电路板4，经电路板4整流、升压后输送到可充电电池6，再提供给照明装置或噪声监测装置使用。外壳1的底面上设置有安装环11，便于安装固定。外壳1的正面设置有防护网12，以保护安装在其内的发电薄膜等部件。

如图2所示，噪声发电单元3包括箱体31、永磁铁32和底面敞开的亥姆霍兹腔33。箱体31为一上部敞开的长方体，其侧面为双层外壳，永磁铁32设置在双层外壳的夹层内。箱体31底部设置有一个小孔，便于引出导线穿出。

亥姆霍兹腔33的四个侧面上分别设置有螺纹连接部36，螺纹连接部36通过固定螺栓361固定在箱体31上，螺纹连接部36的外侧设置有环形凹槽362。亥姆霍兹腔33的上部设置有上发电薄膜34和导管331，亥姆霍兹腔33的下部设置有下发电薄膜35。

如图3所示，上发电薄膜34包括方形的上振动膜343和三角形的上延展膜344，上振动膜343的中心设置有可供导管331穿过的圆孔346，上振动膜343在圆孔346附近设置有橡胶补强层进行补强，在圆孔346处设置有加强环347。导管331与亥姆霍兹腔33相连的部分为直径变大的变径，变径的最大外径大于加强环347的内径。上振动膜343的加强环347穿过导管331使上振动膜343覆盖在亥姆霍兹腔33的上表面，上延展膜344的尖端处设置有上固定环345。

如图4所示，下发电薄膜35包括正方形的下振动膜353和三角形的下延展膜354，下振动膜353覆盖在亥姆霍兹腔33的下表面，下延展膜的尖端处设置有下固定环355。

上振动膜343、下振动膜353采用聚酯材料，上延展膜344、下延展膜354采用尼龙材料。

上振动膜343上设置有上感应线圈341，下振动膜353上设置有下感应线圈351，上感应线圈341上设置有上引出导线342，下感应线圈351上设置有下引出导线352。

亥姆霍兹腔33上部靠近上感应线圈341的部分为凹面332，上感应线圈341随上发电薄膜34振动到极限最低点时不与亥姆霍兹腔33的上表面接触。

上固定环345、下固定环355分别连接在环形凹槽362内。

汇流排5与各安装槽2内的上引出导线342、下引出导线352电连接，将各噪声发电单元产生的电流汇集后输入电路板4，经电路板4整流、升压处理后输入用电设备或可充电电池6。

如图5～6所示，安装槽2包括槽框21和锁紧条22，槽框21上设置有卡槽211，锁紧条22上设置有卡口221，锁紧条22通过螺钉固定在槽框21上。卡槽211、卡口221合拢后恰好分别卡在噪声发电单元3的固定螺栓361的上方和下方，以锁紧噪声发电单元3。

Claims (7)

1.一种噪声发电装置，包括外壳(1)、安装槽(2)、噪声发电单元(3)和电路板(4)，所述安装槽(2)和电路板(4)设置在外壳(1)内部，所述噪声发电单元(3)固定在安装槽(2)内，其特征在于：

所述安装槽(2)的数量为两个及以上，各安装槽(2)内分别设置有一个噪声发电单元(3)，所述噪声发电单元(3)包括箱体(31)、永磁铁(32)和底面敞开的亥姆霍兹腔(33)，所述永磁铁(32)固定在箱体(31)内侧；

所述亥姆霍兹腔(33)悬空固定在所述箱体(31)内部，所述亥姆霍兹腔(33)的上部设置有上发电薄膜(34)和导管(331)，所述上发电薄膜(34)的中心设置有可供导管(331)穿过的圆孔(346)，所述亥姆霍兹腔(33)的下部设置有下发电薄膜(35)；

所述上发电薄膜(34)上设置有上感应线圈(341)，所述下发电薄膜(35)上设置有下感应线圈(351)，所述上感应线圈(341)上设置有上引出导线(342)，所述下感应线圈(351)上设置有下引出导线(352)；

所述亥姆霍兹腔(33)上部靠近上感应线圈(341)的部分为凹面(332)，所述上感应线圈(341)随上发电薄膜(34)振动到极限最低点时不与亥姆霍兹腔(33)的上表面接触；

所述外壳(1)的内部还设置有汇流排(5)，所述汇流排(5)与各安装槽(2)内噪声发电单元(3)的上引出导线(342)、下引出导线(352)电连接，所述电路板(4)与汇流排(5)的电流输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的噪声发电装置，其特征在于：所述亥姆霍兹腔(33)为方形，其四个侧面上分别设置有螺纹连接部(36)，所述螺纹连接部(36)通过固定螺栓(361)固定在箱体(31)上，所述上发电薄膜(34)包括方形的上振动膜(343)和三角形的上延展膜(344)，所述圆孔(346)设置在上振动膜(343)的中心，所述上延展膜(344)的尖端处设置有上固定环(345)；所述下发电薄膜(35)包括方形的下振动膜(353)和三角形的下延展膜(354)，所述下延展膜的尖端处设置有下固定环(355)；所述螺纹连接部(36)的外侧设置有环形凹槽(362)，所述上固定环(345)、下固定环(355)分别连接在环形凹槽(362)内。

3.根据权利要求2所述的噪声发电装置，其特征在于：所述安装槽(2)包括槽框(21)和锁紧条(22)，所述槽框(21)上设置有卡槽(211)，所述锁紧条(22)上设置有卡口(221)，所述锁紧条(22)通过螺钉固定在槽框(21)上，所述卡槽(211)、卡口(221)合拢后恰好卡在噪声发电单元(3)的固定螺栓(361)的上下以锁紧噪声发电单元(3)。

4.根据权利要求2所述的噪声发电装置，其特征在于：所述上振动膜(343)、下振动膜(353)采用聚酯材料，所述上延展膜(344)、下延展膜(354)采用尼龙材料。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的噪声发电装置，其特征在于：所述导管(331)与亥姆霍兹腔(33)相连的部分为变径或凸台。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的噪声发电装置，其特征在于：所述外壳(1)内还设置有可充电电池(6)，所述可充电电池(6)连接在电路板(4)上，以存储噪声发电产生的电能。

7.根据权利要求5所述的噪声发电装置，其特征在于：所述外壳(1)内还设置有可充电电池(6)，所述可充电电池(6)连接在电路板(4)上，以存储噪声发电产生的电能。