CN108347153B - 电磁振动发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发电技术领域，尤其是涉及电磁振动发电设备。该电磁振动发电设备包括：弹力元件、线圈、磁铁和支撑架；线圈设置在支撑架下部；磁铁通过弹力元件挂置在支撑架上，磁铁用于在线圈内往复移动，以使线圈内产生电流；线圈用于与外部供电单元电连接，支撑架用于固定在交通设施上。本发明提供的电磁振动发电设备，其只需要将支撑架安装在钢轨的轨腰上即可，无需改变轨枕的原有结构，也不要拆卸原有轨道，便于安装和使用。

Description

电磁振动发电设备

技术领域

本发明涉及发电的技术领域，尤其是涉及电磁振动发电设备。

背景技术

振动发电，亦称振动俘能，是通过研究环境振动来源和振动机理，设计一种能量转换装置，来收集环境的振动能量并将之用于发电。

振动发电的研究可追溯到20世纪90年代，加州理工大学的学者利用驻极永极体材料(Electrets)能永久保持电荷的特性，结合微机电加工工艺(MEMS)，研制出一种微型的弹簧条支撑式可变电容器件，其电容的电极上涂覆有驻极永极体材料，伴随着外界环境的振动，电容的面积发生变换，从而在回路上激发出电流。产生的电流随后被收集并用来向其它器件供电。

这种新颖的发电方法随后被各国学者广泛研究，经过十几年的发展和演变，现今已形成三种发电方法：1)静电式发电；2)压电式发电；和3)电磁式发电。其中，在交通运输领域应用通常使用压电式发电，例如：在轨下胶垫底部设置压电换能材料，将轮对/钢轨作用位移转换为电能，实现能量收集。但是，在轨道下安装压电换能材料时，需要改变原有轨枕的结构，另外，在现有的轨道中安装压电换能材料时，需要将拆卸原有的轨道后才能安装压电换能材料。

发明内容

本发明的目的在于提供电磁振动发电设备，以解决现有技术中存在的在轨道下安装压电换能材料时，需要改变原有轨枕的结构，另外，在现有的轨道中安装压电换能材料时，需要将拆卸原有的轨道后才能安装压电换能材料的技术问题。

本发明提供的一种电磁振动发电设备，包括：弹力元件、线圈、磁铁和支撑架；线圈设置在支撑架下部；磁铁通过弹力元件挂置在支撑架上，磁铁用于在线圈内往复移动，以使线圈内产生电流；线圈用于与外部供电单元电连接，支撑架用于固定在交通设施上。

进一步地，电磁振动发电设备还包括有轴套，轴套竖直的设置在支撑架上；线圈套设在轴套外；磁铁滑设在轴套内，弹簧的上端通过轴套与支撑连接，下端与磁铁连接。

进一步地，磁铁侧壁上设置有用于安装滚珠的凹槽，滚珠与轴套抵接。

进一步地，磁铁上还设置有配重块。

进一步地，配重块的材质为磁性材料。

进一步地，电磁振动发电设备还包括安装轴和配重块轴套；所述安装轴的上端设置在所述支撑架上，下端穿设在线圈内；弹簧和配重块轴套均套设在安装轴上，磁体固定在配重块轴套上，弹簧的上端与支撑架连接，下端与配重块轴套连接。

进一步地，支撑架上设置有线圈位置调节支架；线圈位置调节支架包括多个L形板，每个L形板的一条边上设置有第一腰形孔，且第一腰形孔的长度方向与该条边的延伸方向一致；支撑架上设置有与第一腰形孔相配合的调节孔，多个L形板均匀的围设在线圈外，且每个L形板设置有第一腰形孔的一条边利用连接件与支撑架连接，另一条边与线圈抵接。

进一步地，支撑架包括上磁隔离板、下磁隔离板和连接磁隔离板；上磁隔离板、下磁隔离板和连接磁隔离板均呈长方形；上磁隔离板通过第一高度调节支架与连接磁隔离板的上侧边连接，下磁隔离板通过第二高度调节架与连接磁隔离板下侧边连接，且上磁隔离板和下磁隔离板均位于连接磁隔离板的同一侧；线圈设置在下磁隔离板上，弹簧的上端设置在上磁隔离板上，连接磁隔离板用于与交通设施连接。

进一步地，第一高度调节支架包括第一L形调节板，第二高度调节架包括第二L形调节板；第一L形调节板的一条边和第二L形调节板的一条边上均设置有第二腰形孔，且第二腰形孔的长度方向与该条边的延伸方向一致；第一L形调节板的另一条边与上磁隔离板连接，第二L形调节板的另一条边与下磁隔离板连接；连接磁隔离板上设置有与第二腰形孔相配合的固定孔；利用连接件穿设在第二腰形孔和固定孔内，以将第一L形调节板与连接磁隔离板固定，或者将第二L形调节板与连接磁隔离板固定。

本发明提供的电磁振动发电设备，磁铁通过弹力元件挂在支撑架上，将线圈设置在支撑架的下部，并将支撑架设置在交通设施上，例如钢轨的轨腰上。当火车等交通工具经过时，磁铁会发生上下振动，从而在线圈内往复移动，使得线圈内产生电流，并将电流传动至外部用电电源。本发明提供的电磁振动发电设备，其只需要将支撑架安装在钢轨的轨腰上即可，无需改变轨枕的原有结构，也不要拆卸原有轨道，便于安装和使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电磁振动发电设备的原理图；

图2为本发明实施例提供的电磁振动发电设备的结构示意图；

图3为图2提供的电磁振动发电设备的侧视图；

图4为本发明另一实施例提供的电磁振动发电设备的使用状体图；

图5为本发明另一实施例提供的电磁振动发电设备的结构示意图。

附图标记：

1-磁铁； 2-弹力元件； 3-线圈；

4-支撑架； 5-轴套； 6-钢轨；

7-滚珠； 8-线圈位置调节支架； 9-高度固定架；

10-配重块轴承； 11-第二高度调节架； 12-连接磁铁。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的电磁振动发电设备的原理图；图2为本发明实施例提供的电磁振动发电设备的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例提供的一种电磁振动发电设备，包括：弹力元件2、线圈3、磁铁1和支撑架4；线圈3设置在支撑架4下部；磁铁1通过弹力元件2挂置在支撑架4上，磁铁1用于在线圈3内往复移动，以使线圈3内产生电流；线圈3用于与外部供电单元电连接，支撑架4用于固定在交通设施上。

其中，弹力元件2的种类可以为多种，例如：弹簧、橡皮筋或者弹簧片等等。较佳地，弹力元件2为弹簧。

支撑架4的结构形式可以为多种，例如：支撑架4可以由多个形成组成的框架，也可以由多个板组成了长条状的盒体等等。

支撑架4的材质也可以为多种，例如：塑料、铝合金或者玻璃纤维等等，当然也可以为绝磁的金属材料。

交通设施的种类可以为多种，例如：铁路或者桥梁等等。当交通设施为铁路时，可以将支撑架4固定在钢轨6的轨腰上。当交通设施为桥梁时，可以将支撑架4固定在桥梁的桥梁箱上。

本实施例提供的电磁振动发电设备，磁铁1通过弹力元件2挂在支撑架4上，将线圈3设置在支撑架4的下部，并将支撑架4设置在交通设施上，例如钢轨6的轨腰上。当火车等交通工具经过时，磁铁1会发生上下振动，从而在线圈3内往复移动，使得线圈3内产生电流，并将电流传动至外部用电电源。本发明提供的电磁振动发电设备，其只需要将支撑架4安装在钢轨6的轨腰上即可，无需改变轨枕的原有结构，也不要拆卸原有轨道，便于安装和使用。

图3为图2提供的电磁振动发电设备的侧视图。如图2和图3所示，在上述实施例的基础上，进一步地，电磁振动发电设备还包括有轴套5，轴套5竖直的设置在支撑架4上；线圈3套设在轴套5外；磁铁1滑设在轴套5内，弹簧的上端通过轴套5与支撑连接，下端与磁铁1连接。

其中，轴套5的截面可以呈圆形，也可以呈方形或者椭圆形等等。较佳地，轴套5的截面成圆形。

磁铁1的形状可以为多种，例如：圆柱体、正方体或者长方体等等。较佳地，磁铁1的截面形状和轴套5的截面形状形同，磁铁1的形状为圆柱体。

当使用者在使用本实施例中的电磁振动发电设备时，将支撑架4固定在钢轨6的轨腰上，且轴套5竖直设置。当火车经过钢轨6时，磁铁1会在轴套5内上下移动，从而使套设在轴套5外的线圈3不断切割磁感线而产生电流。

在本实施例中，磁铁1在轴套5内滑动，可以保证磁铁1能够在线圈3内往复移动，从而保证电磁振动发电设备能够顺利的发电，提高电磁振动发电设备的工作性能。

如图3所示，在上述实施例的基础上，进一步地，磁铁1侧壁上设置有用于安装滚珠7的凹槽，滚珠7与轴套5抵接。

当磁铁1在轴套5内往复移动的过程中，由于磁铁1和轴套5之间设置有滚珠7，从而减少了磁铁1与轴套5之间的摩擦力，进而提高了电磁振动发电设备的发电效率。

在上述实施例的基础上，进一步地，磁铁1上还设置有配重块。

其中，配重块的材质可以为多种，例如：混凝土块、铅块或者铁块等等。较佳地为铁块，因为铁块是磁性材料，能够吸附在磁铁1上，从而便于组装。

在本实施例中，在磁铁1上安装有配重块来调节电磁振动发电设备的振动频率，从而使得电磁振动发电设备与钢轨6产生共振，进而调高电磁振动发电设备的发电效率。

如图2和图3所示，在上述实施例的基础上，进一步地，支撑架4包括磁隔离板和连接磁铁12；磁隔离板为U形板，轴套5的上端设置在磁隔离板的一个侧壁上，下端设置在磁隔离板的另一个侧壁上；连接磁铁12设置在磁隔离板的底面上，用于将磁隔离板固定在钢轨6的轨腰上。

在本实施例中，利用磁铁1将电磁振动发电设备固定在钢轨6的轨腰上，不仅结构简单，便于组装，而且安装方便，便于后期的维修和维护。

图4为本发明另一实施例提供的电磁振动发电设备的使用状体图；图5为本发明另一实施例提供的电磁振动发电设备的结构示意图。如图4和图5所示，在上述实施例的基础上，进一步地，电磁振动发电设备还包括安装轴和配重块轴套105；所述安装轴的上端设置在所述支撑架4上，下端穿设在线圈3内；弹簧和配重块轴套105均套设在安装轴上，磁体固定在配重块轴套105上，弹簧的上端与支撑架4连接，下端与配重块轴套105连接。

其中，配重轴套5的结构形式可以为多种，较佳地，配重轴套5包括轴套5本体和位于轴套5两端的配重块。

在本实施例中，使用者可以根据交通设施的振动频率，来更换不同重量的配重块，从而改变电磁振动发电设备的振动频率，进而使得电磁振动发电设备与交通设施(较佳地为钢轨6)产生共振，提高发电效率。

如图5所示，在上述实施例的基础上，进一步地，支撑架4上设置有线圈位置调整支架8；线圈位置调整支架8包括多个L形板，每个L形板的一条边上设置有第一腰形孔，且第一腰形孔的长度方向与该条边的延伸方向一致；支撑架4上设置有与第一腰形孔相配合的调节孔，多个L形板均匀的围设在线圈3外，且每个L形板设置有第一腰形孔的一条边利用连接件与支撑架4连接，另一条边与线圈3抵接。这样，使用者可以根据使用环境，来调节线圈3的具体位置，从而使得磁铁1与线圈3配合的更将的精准，提高了电磁振动发电设备的使用性能。

如图5所示，在上述实施例的基础上，进一步地，支撑架4包括上磁隔离板、下磁隔离板和连接磁隔离板；上磁隔离板、下磁隔离板和连接磁隔离板均呈长方形；上磁隔离板通过第一高度调节支架与连接磁隔离板的上侧边连接，下磁隔离板通过第二高度调节架11与连接磁隔离板下侧边连接，且上磁隔离板和下磁隔离板均位于连接磁隔离板的同一侧；线圈3设置在下磁隔离板上，弹簧的上端设置在上磁隔离板上，连接磁隔离板用于与交通设施连接。

其中，第一高度调节支架和第二高度调节支架的结构形式可以为多种，较佳地，第一高度调节支架包括第一L形调节板，第二高度调节架11包括第二L形调节板；第一L形调节板的一条边和第二L形调节板的一条边上均设置有第二腰形孔，且第二腰形孔的长度方向与该条边的延伸方向一致；第一L形调节板的另一条边与上磁隔离板连接，第二L形调节板的另一条边与下磁隔离板连接；连接磁隔离板上设置有与第二腰形孔相配合的固定孔；利用连接件穿设在第二腰形孔和固定孔内，以将第一L形调节板与连接磁隔离板固定，或者将第二L形调节板与连接磁隔离板固定。

使用者可以根据不同交通设施的振动幅度不同，利用第一高度调节支架和第二高度调节支架来调整上磁隔离板和下磁隔离板之间的距离，从而增加了磁铁1的运动幅度，进而扩大了电磁振动发电设备的使用范围。另外，在上磁隔离板和下磁隔离板之间设置有高度固定架9，其中，高度固定架9的高度可以根据上磁隔离板和下磁隔离板之间的距离选定，从而进一步固定上磁隔离板和下磁隔离板。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种电磁振动发电设备，其特征在于，包括：弹力元件、线圈、磁铁和支撑架；

所述线圈设置在所述支撑架下部；所述磁铁通过所述弹力元件挂置在所述支撑架上，所述磁铁用于在所述线圈内往复移动，以使所述线圈内产生电流；所述线圈用于与外部供电单元电连接，所述支撑架用于固定交通设施上；

所述支撑架上设置有线圈位置调节支架；

所述线圈位置调节支架包括多个L形板，每个所述L形板的一条边上设置有第一腰形孔，且所述第一腰形孔的长度方向与该条边的延伸方向一致；所述支撑架上设置有与所述第一腰形孔相配合的调节孔，多个所述L形板均匀的围设在所述线圈外，且每个所述L形板设置有所述第一腰形孔的一条边利用连接件与所述支撑架连接，另一条边与所述线圈抵接；

还包括安装轴和配重块轴套；所述安装轴的上端设置在所述支撑架上，下端穿设在线圈内；

所述弹力元件和所述配重块轴套均套设在所述安装轴上，所述磁铁固定在所述配重块轴套上，所述弹力元件的上端与所述支撑架连接，下端与所述配重块轴套连接。

2.根据权利要求1所述的电磁振动发电设备，其特征在于，还包括有轴套，所述轴套竖直的设置在所述支撑架上；所述线圈套设在所述轴套外；所述磁铁滑设在所述轴套内，所述弹力元件的上端通过所述轴套与所述支撑架连接，下端与所述磁铁连接。

3.根据权利要求2所述的电磁振动发电设备，其特征在于，所述磁铁侧壁上设置有用于安装滚珠的凹槽，所述滚珠与所述轴套抵接。

4.根据权利要求2或3所述的电磁振动发电设备，其特征在于，所述磁铁上还设置有配重块。

5.根据权利要求4所述的电磁振动发电设备，其特征在于，所述配重块的材质为磁性材料。

6.根据权利要求1所述的电磁振动发电设备，其特征在于，所述支撑架包括上磁隔离板、下磁隔离板和连接磁隔离板；所述上磁隔离板、所述下磁隔离板和所述连接磁隔离板均呈长方形；

所述上磁隔离板通过第一高度调节支架与所述连接磁隔离板的上侧边连接，所述下磁隔离板通过第二高度调节架与所述连接磁隔离板下侧边连接，且所述上磁隔离板和所述下磁隔离板均位于所述连接磁隔离板的同一侧；所述线圈设置在所述下磁隔离板上，所述弹力元件的上端设置在所述上磁隔离板上，所述连接磁隔离板用于与交通设施上连接。

7.根据权利要求6所述的电磁振动发电设备，其特征在于，所述第一高度调节支架包括第一L形调节板，所述第二高度调节架包括第二L形调节板；

所述第一L形调节板的一条边和所述第二L形调节板的一条边上均设置有第二腰形孔，且所述第二腰形孔的长度方向与该条边的延伸方向一致；所述第一L形调节板的另一条边与所述上磁隔离板连接，所述第二L形调节板的另一条边与所述下磁隔离板连接；

所述连接磁隔离板上设置有与所述第二腰形孔相配合的固定孔；利用连接件穿设在第二腰形孔和固定孔内，以将所述第一L形调节板与所述连接磁隔离板固定，或者将所述第二L形调节板与所述连接磁隔离板固定。