CN108757827A - 一种振动能量回收减震装置 - Google Patents

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高联学
贾荣丛
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    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
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Abstract

本发明公开了一种振动能量回收减震装置,包括底座、顶板和缓冲弹簧,底座上端两侧分别安装有左伸缩杆和右伸缩杆,左伸缩杆外部套有第一缓冲弹簧,右伸缩杆外部套有第二缓冲弹簧,左伸缩杆和右伸缩杆顶部均固定在顶板底端面,顶板底端面中部固定安装中柱,底座上端面中心设有凹槽,凹槽底部设有通孔,凹槽内安装有压电片,通孔内穿有导线,压电片通过导线连接安装在底座内的整流器,整流器电性连接安装在底座内的蓄电池,本发明结构原理简单,能够实现对缓冲能量转换为电能,而且还具有良好的减震效果。

Description

一种振动能量回收减震装置
技术领域
本发明涉及振动能量回收技术领域,具体为一种振动能量回收减震装置。
背景技术
减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时,虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动,但弹簧自身还会有往复运动,而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软,车身就会上下跳跃,减震器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。
减震器是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。广泛用于汽车,为加速车架与车身振动的衰减,以改善汽车的行驶平顺性,现有技术下,传统减震器不能对震动能量起到回收的作用,不能高效的利用振动能量,无法实现对振动能量的回收转换,造成了资源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种振动能量回收减震装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种振动能量回收减震装置,包括底座、顶板和缓冲弹簧,所述底座上端两侧分别安装有左伸缩杆和右伸缩杆,所述左伸缩杆外部套有第一缓冲弹簧,所述右伸缩杆外部套有第二缓冲弹簧,所述左伸缩杆和右伸缩杆顶部均固定在顶板底端面,所述顶板底端面中部固定安装中柱,所述底座上端面中心设有凹槽,所述凹槽底部设有通孔,所述凹槽内安装有压电片,所述通孔内穿有导线,所述压电片通过导线连接安装在底座内的整流器,所述整流器电性连接安装在底座内的蓄电池。
优选的,所述第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧结构完全一致,包括第一接触端、第二接触端和弹簧本体,所述弹簧本体由一长条形金属或树脂环形绕转而成,且呈螺旋状,所述弹簧本体上设有多个等间距的螺旋圈体,所述第一接触端和第二接触端分别设置在弹簧本体的顶部和底部,且所述第一接触端、第二接触端均为水平面。
优选的,所述压电片包括金属基片、第一陶瓷片、第一主电极、反馈电极、第二陶瓷片、第二主电极以及导体,所述金属基片的第一轴向端面与第一陶瓷片的第一轴向端面连接;所述第一主电极设置于第一陶瓷片的第二轴向端面;所述第一主电极上设有容纳空间;所述反馈电极设置于第一陶瓷片的第二轴向端面上并位于第一主电极上的容纳空间中;所述金属基片的第二轴向端面与第二陶瓷片的第一轴向端面连接;所述第二主电极设置在第二陶瓷片的第二轴向端面上;所述导体的一端与第一主电极连接,所述导体的另一端与第二主电极连接。
优选的,所述整流器包括第一NMOS管、第一PMOS管、第二NMOS管、第二PMOS管,所述第一NMOS管栅极分别连接第一PMOS管栅极以及电源负极输入端;所述第二NMOS管栅极分别连接第二PMOS管栅极以及电源正极输入端;所述第一NMOS管源极连接第二NMOS管源极并连接电源负极输出端;所述第一PMOS管源极连接第二PMOS管源极并连接电源正极输出端。
优选的,其使用方法包括以下步骤:
A、向顶板施加压力后,顶板向下移动,分别带动第一伸缩杆和第二伸缩杆向下移动;
B、同时第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧受力后压缩;
C、顶板底部的中部向下移动后接触压电片,压电片受力后产生电能,并传输至整流器中;
D、整流器将电能传输至蓄电池中储存,继而实现振动能量转换为电能。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明结构原理简单,能够实现对缓冲能量转换为电能,而且还具有良好的减震效果。
(2)本发明采用的缓冲弹簧受力均匀,受力后不易发生形变,进一步提高了振动能量回收效率。
(3)本发明采用的压电片中设置第一陶瓷片和第二陶瓷片,能够增加反馈信号的强度,进一步提高了压电片的声压。
(4)本发明采用的整流器能够有效的降低电路的导通压降并对MOS管的阈值电压进行动态补偿,从而提高整流器的能量转换效率。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明缓冲弹簧结构示意图;
图3为本发明压电片结构示意图;
图4为本发明整流器电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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。
实施例一:
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:一种振动能量回收减震装置,包括底座1、顶板2和缓冲弹簧,所述底座1上端两侧分别安装有左伸缩杆3和右伸缩杆4,所述左伸缩杆3外部套有第一缓冲弹簧5,所述右伸缩杆4外部套有第二缓冲弹簧6,所述左伸缩杆3和右伸缩杆4顶部均固定在顶板2底端面,所述顶板2底端面中部固定安装中柱7,所述底座1上端面中心设有凹槽8,所述凹槽8底部设有通孔,所述凹槽8内安装有压电片9,所述通孔内穿有导线,所述压电片9通过导线连接安装在底座1内的整流器10,所述整流器10电性连接安装在底座1内的蓄电池11。
本实施例中,第一缓冲弹簧5和第二缓冲弹簧6结构完全一致,包括第一接触端12、第二接触端13和弹簧本体14,所述弹簧本体14由一长条形金属或树脂环形绕转而成,且呈螺旋状,所述弹簧本体14上设有多个等间距的螺旋圈体15,所述第一接触端12和第二接触端13分别设置在弹簧本体14的顶部和底部,且所述第一接触端12、第二接触端13均为水平面。本发明采用的缓冲弹簧受力均匀,受力后不易发生形变,进一步提高了振动能量回收效率。
本实施例中,压电片9包括金属基片16、第一陶瓷片17、第一主电极18、反馈电极19、第二陶瓷片20、第二主电极21以及导体22,所述金属基片16的第一轴向端面与第一陶瓷片17的第一轴向端面连接;所述第一主电极18设置于第一陶瓷片17的第二轴向端面;所述第一主电极18上设有容纳空间23;所述反馈电极19设置于第一陶瓷片17的第二轴向端面上并位于第一主电极18上的容纳空间23中;所述金属基片16的第二轴向端面与第二陶瓷片20的第一轴向端面连接;所述第二主电极21设置在第二陶瓷片20的第二轴向端面上;所述导体22的一端与第一主电极18连接,所述导体22的另一端与第二主电极21连接。第一主电极和第二主电极接入电信号时,第一主电极和第二主电极利用逆压电效应,将电能转化成机械能,使得第一陶瓷片和第二陶瓷片发生形变,从而压电片整体产生形变,反馈电极随着第一陶瓷片的形变,反馈电极利用压电效应将该形变又转化成电能,产生电信号反馈回主电路,触发下一个周期,将信号给到第一主电极和第二主电极,本发明采用的压电片中设置第一陶瓷片和第二陶瓷片,能够增加反馈信号的强度,进一步提高了压电片的声压。
实施例二:
一种振动能量回收减震装置,包括底座1、顶板2和缓冲弹簧,所述底座1上端两侧分别安装有左伸缩杆3和右伸缩杆4,所述左伸缩杆3外部套有第一缓冲弹簧5,所述右伸缩杆4外部套有第二缓冲弹簧6,所述左伸缩杆3和右伸缩杆4顶部均固定在顶板2底端面,所述顶板2底端面中部固定安装中柱7,所述底座1上端面中心设有凹槽8,所述凹槽8底部设有通孔,所述凹槽8内安装有压电片9,所述通孔内穿有导线,所述压电片9通过导线连接安装在底座1内的整流器10,所述整流器10电性连接安装在底座1内的蓄电池11。
本实施例中,第一缓冲弹簧5和第二缓冲弹簧6结构完全一致,包括第一接触端12、第二接触端13和弹簧本体14,所述弹簧本体14由一长条形金属或树脂环形绕转而成,且呈螺旋状,所述弹簧本体14上设有多个等间距的螺旋圈体15,所述第一接触端12和第二接触端13分别设置在弹簧本体14的顶部和底部,且所述第一接触端12、第二接触端13均为水平面。本发明采用的缓冲弹簧受力均匀,受力后不易发生形变,进一步提高了振动能量回收效率。
本实施例中,压电片9包括金属基片16、第一陶瓷片17、第一主电极18、反馈电极19、第二陶瓷片20、第二主电极21以及导体22,所述金属基片16的第一轴向端面与第一陶瓷片17的第一轴向端面连接;所述第一主电极18设置于第一陶瓷片17的第二轴向端面;所述第一主电极18上设有容纳空间23;所述反馈电极19设置于第一陶瓷片17的第二轴向端面上并位于第一主电极18上的容纳空间23中;所述金属基片16的第二轴向端面与第二陶瓷片20的第一轴向端面连接;所述第二主电极21设置在第二陶瓷片20的第二轴向端面上;所述导体22的一端与第一主电极18连接,所述导体22的另一端与第二主电极21连接。第一主电极和第二主电极接入电信号时,第一主电极和第二主电极利用逆压电效应,将电能转化成机械能,使得第一陶瓷片和第二陶瓷片发生形变,从而压电片整体产生形变,反馈电极随着第一陶瓷片的形变,反馈电极利用压电效应将该形变又转化成电能,产生电信号反馈回主电路,触发下一个周期,将信号给到第一主电极和第二主电极,本发明采用的压电片中设置第一陶瓷片和第二陶瓷片,能够增加反馈信号的强度,进一步提高了压电片的声压。
本实施例中,整流器10包括第一NMOS管24、第一PMOS管25、第二NMOS管26、第二PMOS管27,所述第一NMOS管24栅极分别连接第一PMOS管25栅极以及电源负极输入端;所述第二NMOS管26栅极分别连接第二PMOS管27栅极以及电源正极输入端;所述第一NMOS管24源极连接第二NMOS管26源极并连接电源负极输出端;所述第一PMOS管25源极连接第二PMOS管27源极并连接电源正极输出端。本发明采用的整流器能够有效的降低电路的导通压降并对MOS管的阈值电压进行动态补偿,从而提高整流器的能量转换效率。
工作原理:本发明的使用方法包括以下步骤:
A、向顶板施加压力后,顶板向下移动,分别带动第一伸缩杆和第二伸缩杆向下移动;
B、同时第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧受力后压缩;
C、顶板底部的中部向下移动后接触压电片,压电片受力后产生电能,并传输至整流器中;
D、整流器将电能传输至蓄电池中储存,继而实现振动能量转换为电能。
综上所述,本发明结构原理简单,能够实现对缓冲能量转换为电能,而且还具有良好的减震效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种振动能量回收减震装置,包括底座(1)、顶板(2)和缓冲弹簧,其特征在于:所述底座(1)上端两侧分别安装有左伸缩杆(3)和右伸缩杆(4),所述左伸缩杆(3)外部套有第一缓冲弹簧(5),所述右伸缩杆(4)外部套有第二缓冲弹簧(6),所述左伸缩杆(3)和右伸缩杆(4)顶部均固定在顶板(2)底端面,所述顶板(2)底端面中部固定安装中柱(7),所述底座(1)上端面中心设有凹槽(8),所述凹槽(8)底部设有通孔,所述凹槽(8)内安装有压电片(9),所述通孔内穿有导线,所述压电片(9)通过导线连接安装在底座(1)内的整流器(10),所述整流器(10)电性连接安装在底座(1)内的蓄电池(11)。
2.根据权利要求1所述的一种振动能量回收减震装置,其特征在于:所述第一缓冲弹簧(5)和第二缓冲弹簧(6)结构完全一致,包括第一接触端(12)、第二接触端(13)和弹簧本体(14),所述弹簧本体(14)由一长条形金属或树脂环形绕转而成,且呈螺旋状,所述弹簧本体(14)上设有多个等间距的螺旋圈体(15),所述第一接触端(12)和第二接触端(13)分别设置在弹簧本体(14)的顶部和底部,且所述第一接触端(12)、第二接触端(13)均为水平面。
3.根据权利要求1所述的一种振动能量回收减震装置,其特征在于:所述压电片(9)包括金属基片(16)、第一陶瓷片(17)、第一主电极(18)、反馈电极(19)、第二陶瓷片(20)、第二主电极(21)以及导体(22),所述金属基片(16)的第一轴向端面与第一陶瓷片(17)的第一轴向端面连接;所述第一主电极(18)设置于第一陶瓷片(17)的第二轴向端面;所述第一主电极(18)上设有容纳空间(23);所述反馈电极(19)设置于第一陶瓷片(17)的第二轴向端面上并位于第一主电极(18)上的容纳空间(23)中;所述金属基片(16)的第二轴向端面与第二陶瓷片(20)的第一轴向端面连接;所述第二主电极(21)设置在第二陶瓷片(20)的第二轴向端面上;所述导体(22)的一端与第一主电极(18)连接,所述导体(22)的另一端与第二主电极(21)连接。
4.根据权利要求1所述的一种振动能量回收减震装置,其特征在于:所述整流器(10)包括第一NMOS管(24)、第一PMOS管(25)、第二NMOS管(26)、第二PMOS管(27),所述第一NMOS管(24)栅极分别连接第一PMOS管(25)栅极以及电源负极输入端;所述第二NMOS管(26)栅极分别连接第二PMOS管(27)栅极以及电源正极输入端;所述第一NMOS管(24)源极连接第二NMOS管(26)源极并连接电源负极输出端;所述第一PMOS管(25)源极连接第二PMOS管(27)源极并连接电源正极输出端。
5.实现权利要求1所述的一种振动能量回收减震装置的使用方法,其特征在于:其使用方法包括以下步骤:
A、向顶板施加压力后,顶板向下移动,分别带动第一伸缩杆和第二伸缩杆向下移动;
B、同时第一缓冲弹簧和第二缓冲弹簧受力后压缩;
C、顶板底部的中部向下移动后接触压电片,压电片受力后产生电能,并传输至整流器中;
D、整流器将电能传输至蓄电池中储存,继而实现振动能量转换为电能。
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