CN106817008A - 一种振动发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动发电装置，包括：弹性外框架，电磁线圈，弹性折片单元，弹性内支撑，振动子，电磁线圈电连接端口。其中所述的弹性折片单元设置在装置外侧的弹性外框架与装置中央的弹性内支撑之间，具有柔性、低刚度、高弹性水波纹状的弯曲结构特征，将弹性外框架与弹性内支撑两者连接起来构成一个弹柔性组件结构，组件本体结构能够对所处环境中的几赫兹至几百赫兹噪音与振动发生谐振，附着在弹性内支撑端头表面的振子上下振动，在弹性外框架本体表面上的电磁线圈中产生交流电压，将发电装置所处环境的振动与噪音转换为易获得、可用、低成本的电能量。

Description

一种振动发电装置

技术领域

本发明涉及一种将生活与工作环境中的的振动与噪音转化为可用的电能量的振动发电装置。

背景技术

在人类生活与工作环境中充满了各种振动与噪音，如随机存在的振动与任意噪声。现有能够将机器设备与机动车辆的振动转化为电能量的发电装置，存在着装置体积大，重量重，结构复杂，制造成本高等问题于不足，同时也无法利用环境中的低频率振动与噪音来产生电能；目前已有的微电子器件MEMS虽然可以将行人与车辆运动时所产生的低频振动与噪音转化为可用的电能量，但微电子器件MEMS的结构复杂，制造工艺性不良，生产制造成本高，经济性不好。

发明内容

本发明的目的是依据电磁效应原理，提供一种振动发电装置；装置具有柔性、低刚度的弹性结构特征，能够与所处环境中的几赫兹至几百赫兹振动与噪音发生谐振，装置中的振动子上下振动，从而在装置内的电磁线圈中产生交流电压，将装置所处环境的低频振动与噪音转化为可用、低成本的电能量。

本发明提供的振动发电装置，包括：发电装置外环侧的外支架，发电装置内环中央的弹性支撑片；设置在发电装置外侧的弹性外框架与发电装置中央的弹性内支撑之间，具有柔性、低刚度、高弹性水波纹状的弯曲结构特征的弹性折片单元；附着于内环中央的弹性内支撑的端头表面上的振子磁铁环质量块，设置在弹性外框架本体表面上的电磁线圈，电磁线圈电连接端口。所述的弹性折片单元将发电装置外侧的弹性外框架与发电装置中央的弹性内连接起来构成一个柔性、低刚度的弹性组件结构，组件本体结构能够对所处环境中的几赫兹至几百赫兹噪音与振动发生谐振，附着在弹性内支撑端头表面上的的振子上下振动，从而在弹性外框架本体表面上的电磁线圈中产生交流电压，将发电装置所处环境的振动与噪音转换为易获得、可用、低成本的电能量。可以根据发生谐振频率的要求，可以弹性折片单元的表面上开一定数量与特定形状的孔与槽，调整节振动发电装置本体结构的谐振频率。

本发明提供的振动发电装置与现有技术相比，能够与装置所处环境中的几赫兹至几百赫兹的低频噪音与振动发生谐振，将现有技术无法利用的低频环境振动与噪音转换为易获得、可用、低成本的电能量，且发电装置的结构简单、生产工艺性好，制造成本低，经济性好。

以下结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明。

附图说明

图1是本发明的一个具体实施例的振动发电装置的立体图。

图2是图1中本发明的振动发电装置的俯视图。

图3是图1中本发明的振动发电装置的底视图。

图4是图1中本发明的振动发电装置的径向剖视图。

图5是图4中本发明的振动发电装置剖视图的局部放大图。

图6是图1中本发明的振动发电装置内的弹性折片单元结构的立体图。

附图中标记说明：

1 弹性外框架；

2 弹性折片单元；

21 弹性折片单元本体，22 弹性折片单元本体刚度调节孔；

3 弹性内支撑；

4 振子；

5 电磁线圈；

6 电磁线圈电连接端口；

具体实施方式

图1是本发明的一个具体实施例的发电装置100的立体图。振动发电装置100包括：位于发电装置100外环侧的外框架1，弹性外框架1本体表面上的电磁线圈5，电磁线圈5的电连接端口6，发电装置100内环中央的弹性内支撑3，设置在弹性内支撑端头3表面之上的振子磁铁环质量块4；发电装置100外环侧弹性外框架1和内环中央弹性内支撑3之间、多个柔性、低刚度、高弹性水波纹状具有弯曲结构特征的弹性折片单元2。所述的弹性折片单元2将发电装置100外环侧的弹性外框架1与装置内环中央的弹性内支撑3连接起来构成一个柔性、低刚度的弹性组件结构。组件本体结构能够对发电装置100所处环境中的几赫兹至几百赫兹噪音与振动发生谐振，附着在弹性内支撑3端头表面上的的振子磁铁环4上下振动，从而在弹性外框架1本体表面上的电磁线圈5中产生交流电压，将发电装置100所处环境中的振动与噪音转换为易获得、可用、低成本的电能量，所产生的电能量通过电磁线圈5的电连接端口6向外输出。

图2是图1中本发明的振动发电装置100的俯视图。本发明的振动发电装置100包括：弹性外框架1，电磁线圈5，弹性折片单元2，弹性内支撑3，振动子4，电磁线圈5的电连接端口6。多个弹性折片单元2位于发电装置100外环侧的弹性外框架1与内环中央的弹性内支撑3之间，弹性折片单元2具有柔性、低刚度、高弹性水波纹状的弯曲结构特征，将弹性外框架1与弹性内支撑3两者连接起来构成一个弹柔性组件结构，组件本体结构能够对发电装置100所处环境中的几赫兹至几百赫兹噪音与振动发生谐振。

图3是图1中本发明的振动发电装置100的底视图，位于发电装置100外环侧的弹性外框架1与内环中央的弹性内支撑3之间的多个弹性折片单元2，可以采用粘接、焊接方式等方式将弹性外框架1与弹性内支撑3连接起来构成一个弹柔性组件结构。

图4是图1中本发明的振动发电装置100的径向剖视图，图5是图4中发电装置100径向剖视图的局部放大图。电磁线圈5设置振动发电装置100外环侧的弹性外框架1本体表面上，电磁线圈5与弹性外框架1本体表面之间可以采用粘接方式将两者结合成为一个整体。采用同样的方式将振子磁铁环质量块4固定在弹性内支撑端头3的表面上。多个位于发电装置100外环侧弹性外框架1和内环中央弹性内支撑3之间，具有柔性、低刚度、高弹性水波纹状弯曲结构特征的弹性折片单元2外环侧的弹性外框架1与装置内环中央的弹性内支撑3连接起来构成一个柔性、低刚度的弹性组件结构。弹性折片单元2、弹性外框架1、弹性内支撑3的横截面可以包括圆弧、双曲线、正余弦曲线、抛物线等S形几何曲线或各种曲线的组合。

图6是图1中本发明的振动发电装置内弹性折片单元2的结构立体图。弹性折片单元2的本体结构21具有柔性、低刚度、高弹性水波纹状的S型弯曲结构特征，可以采用高分子、塑料、铜铝钛合金、不锈钢等材质或这些材料的复合物制成，本体21的典型厚度为0.05毫米-0.13毫米；根据发电装置100所处环境的振动与噪音发生谐振谐振频率的要求，可以在弹性折片单元2的本体结构21表面上开一定数量、特定形状的孔和槽22，以调整振动发电装置100本体结构的谐振频率，从而最大化地在电磁线圈5中产生交流电压，提升振动发电装置100的电能量产生效能。

以上通过一个实施例对本发明的技术精神进行了说明与阐述，但本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所述的具体形式，即不限定于上述的实施方式与其变化例可能形成的构成，采用变形或变更所形成的构成都在本发明的申请保护范围内。

Claims (8)

1.一种振动发电装置，其特征在于，包括：

弹性外框架，位于振动发电装置的外环侧；

电磁线圈，设置在振动发电装置外环侧的弹性外框架本体表面上；

弹性内支撑，位于振动发电装置的内环中央，具有弹性结构特征，为振子提供弹性支撑；

弹性折片单元，位于振动发电装置外环侧的弹性外框架与内环中央的弹性内支撑之间，具有柔性、低刚度、高弹性水波纹状弯曲结构特征，将弹性外框架与弹性内支撑连接起来构成一个弹柔性组件结构；

振子，为一个磁铁环质量块，附着在弹性内支撑的内环中央环形面上；

电磁线圈电连接端口，将电磁线圈所产生的电能量向外输出。

2.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的弹性折片单元，具有柔性、低刚度、高弹性的水波纹状弯曲结构特征，截面特征可以包括圆弧、双曲线、正余弦曲线、抛物线等任何S形几何曲线。

3.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的弹性外框架与弹性内支撑也具有柔性、低刚度的S形弹性结构特征，截面特征包括圆弧、双曲线、正余弦曲线、抛物线等任何S形几何曲线。

4.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的弹性折片单元、弹性外框架、弹性内支撑可以采用圆环、椭圆、长方、四方、三角、梯形等任何几何形状，封闭与不封闭不限。

5.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的振子磁铁环的横截面可以是圆环、椭圆、方形、矩形、三角形、梯形等任何几何形状；材质为永磁铁，材质种类不限。

6.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的电磁线圈，可以采用漆包线绕制或印刷线路叠层制成，具体方式不限。

7.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的弹性折片单元、弹性外框架、弹性内支撑弹性折片单元，可以采用高分子、塑料、铜铝钛合金、不锈钢等材质或这些材料的复合物制成，具体方式不限。

8.如权利要求1所述的振动发电装置，其特征在于：

所述的弹性折片单元，根据发电装置谐振频率的需要，采用多个弹性折片单元(偶数或奇数)；同时在弹性折片的表面上开孔或槽，以调整谐振频率；孔与槽的具体数量与几何形状不限。