CN109546801A - 一种制冷机振动能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
一种制冷机振动能量收集装置，可解决单活塞往复运动机械系统的能量利用率与能耗比低的技术问题。包括支架和外定子组件，所述支架固定在制冷机的尾部的外围，所述外定子组件固定在支架内；还包括内定子，所述内定子固定在支架内，所述外定子组件上设置线圈，所述内定子与外定子组件组成约束磁力线的固定区域；还包括减振器和永磁体组件，所述减振器固定在制冷机的尾部，永磁体组件固定连接于减振器；本发明能很好的利用制冷机工作轴向振动大，激励减振器周期性简谐运动，驱动永磁组件周期性简谐往复运动于气隙磁场，改变气隙磁通量，线圈产生电能势，将振动机械能转化为电能，供给于风扇使用，节约外部能源的供应，提供系统的能量利用率与能耗比。
Description
技术领域
本发明涉及能量回收技术领域，具体涉及一种制冷机振动能量收集装置。
背景技术
单活塞往复运动机械工作过程中轴向振动大，需要通过减振技术降低其轴向振动，被动减振器随着往复运动机械的运行而振动，会产生周期性的简谐运动，将此周期性运动的振动机械能合理的收集与利用，解决单活塞往复运动机械系统的能量利用率与能耗比低问题。
美国专利（US 7692339 B2），涉及一种单活塞式往复运动机械，运行时，轴向振动大，轴向振动的能量输出未采取任何方式收集与抵消，系统能量消耗比大。
发明内容
本发明提出的一种制冷机振动能量收集装置，可解决单活塞往复运动机械系统的能量利用率与能耗比低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种制冷机振动能量收集装置，基于制冷机，所述制冷机为单活塞运动的制冷机，包括支架和外定子组件，所述支架固定在制冷机的尾部的外围，所述外定子组件固定在支架内；
还包括内定子，所述内定子固定在支架内，所述外定子组件上设置线圈，所述内定子与外定子组件组成约束磁力线的固定区域；
还包括减振器和永磁体组件，所述减振器固定在制冷机的尾部，永磁体组件固定连接于减振器；
减振器工作过程中，产生周期性的简谐运动，永磁体组件随同减振器作相同周期的简谐运动，永磁体组件往复运动于内定子与外定子组件之间的气隙中，线圈切割磁力线，产生感应电动势。
进一步的，所述外定子组件包括定子块和导线，在圆周方向均匀分布八个定子块，导线缠绕于定子块内部，所述外定子块与永磁体组件之间形成气隙磁场。
进一步的，所述永磁体组件包括骨架和永磁体，所述永磁体为六片，在圆周方向均匀粘接于骨架的内圆周表面，永磁体采用轴瓦结构，均采用径向充磁方式，各个永久磁铁的N极及S极与内定子、外定子组件对置。
进一步的，所述支架通过连接法兰固定在制冷机的尾部。
进一步的，所述支架在制冷机的尾部延伸方向上连接外壳，外壳与支架氩弧焊接，形成封闭空间，所述定子组件、内定子、减振器和永磁体组件都设置在外壳内。
进一步的，所述内定子通过连接柱和中间法兰固定在支架内，所述连接柱固定在连接法兰上，所述中间法兰固定在连接柱上，所述内定子与中间法兰连接。
进一步的，所述外定子组件通过氩弧焊于支架内，形成约束磁力线的外部固定区域。
进一步的，所述连接柱与连接法兰端部氩弧焊焊接固定连接。
进一步的，所述中间法兰与连接柱外表面用环氧树脂胶粘接。
进一步的，所述内定子内孔与中间法兰外表面用环氧树脂胶粘接，形成约束磁力线的内部固定区域。
综上可知，本发明永磁体组件固定连接于减振器端部，制冷机工作的轴向振动激励减振器，减振器工作产生周期性的简谐运动，永磁体组件随同减振器作相同周期的简谐运动，永磁体组件随之往复运动与内、外定子之间的气隙之间，线圈切割磁力线，产生电动势，将振动机械能转化为电能，供给于散热风扇使用，节约外部能源的供应，提供系统的能量利用率与能耗比。
本发明涉及的是单活塞往复运动机械输出振动大，产生振动能量，通过合理的规划与利用，将振动输出的能量进行回收再利用，降低机械系统的能量消耗，提升系统综合能量利用率。能很好的利用制冷机工作轴向振动大，激励减振器周期性简谐运动，驱动永磁组件周期性简谐往复运动于气隙磁场，改变气隙磁通量，线圈产生电能势，将振动机械能转化为电能，供给于风扇使用，节约外部能源的供应，提供系统的能量利用率与能耗比。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为外定子组件示意图；
图3 为永磁体组件示意图；
图4 为永磁体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1所示，为本发明实施例的制冷机振动能量收集装置，其包括：制冷机1、连接法兰2、支架3、外定子组件4、内定子10、永磁体组件5、减振器6，本实施例的制冷机1为气体轴承斯特林制冷机；
制冷机1的尾部通过连接法兰2固定连接支架3，支架3后方固定连接外壳7，外壳7与支架3氩弧焊接，形成封闭空间，以防灰尘、水等杂质进入内部，影响使用可靠性。所述定子组件4、内定子10、减振器6和永磁体组件5都设置在外壳7内。
具体的，制冷机1尾部安装连接法兰2，支架3与连接法兰2通过M3螺钉固定连接，外定子组件4与支架3氩弧焊接固定连接，形成约束磁力线的外部固定区域，即形成直线电机运动的外定子系统部分；
外定子组件4通过氩弧焊于支架3固定连接，连接柱8与连接法兰2端部氩弧焊焊接固定连接，中间法兰9与连接柱8外表面用环氧树脂胶粘接，内定子10内孔与中间法兰9外表面用环氧树脂胶粘接，形成约束磁力线的内部固定区域，即形成直线电机运动的内定子系统部分。内、外定子组合形成支承能量收集装置的固定部分，即内、外定子系统组成约束磁力线的固定区域，提供永磁体组件运动空间；
永磁体组件5固定连接于减振器6端部，制冷机1工作的轴向振动激励减振器6，减振器6工作产生周期性的简谐运动，永磁体组件5随同减振器作相同周期的简谐运动，永磁体组件随之往复运动与内、外定子之间的气隙之间，线圈切割磁力线，产生电动势，将振动机械能转化为电能，供给于散热风扇使用，节约外部能源的供应，提供系统的能量利用率与能耗比。
其中外定子组件4由外定子块11和导线12组成，圆周方向均匀分布8个定子块，导线缠绕于定子块内部。外定子块与永磁组件之间形成气隙磁场。
永磁体组件包括骨架14和永磁体13，永磁体圆周方向6片均匀粘接于骨架的内圆周表面，永磁体采用轴瓦结构，均采用径向充磁方式，各个永久磁铁的N极及S极与内、外定子对置。
当气体轴承斯特林制冷机运行，其轴向振动激励减振器6工作，减振器作周期性简谐运动，带动永磁组件于内、外定子之间的间隙内部作同周期性简谐运动，导致永磁体与内、外定子之间的气隙磁场发生变化，产生变化的磁通量，导线切割磁力线，产生感应电动势，将振动机械能转化为电能，通过导线输出电能，供给于散热风扇使用，节约外部能源的供应，提高系统的能量利用率与能耗比。
综上，本实施例安装于气体轴承斯特林制冷机的端部，并随着气体轴承斯特林制冷机减振器运行而动作，将气体轴承斯特林制冷机运行过程产生的振动能量收集，并通过电磁感应原理，线圈切割永磁体，将收集的振动能量转化为电能。可满足气体轴承斯特林制冷机散热风扇使用，提供稳定的电力来源，节约外部能源的供应，提供系统的能量利用率与能耗比。
以上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精神和范围。
Claims (10)
1.一种制冷机振动能量收集装置，基于制冷机（1），所述制冷机（1）为单活塞运动的制冷机，其特征在于：
包括支架（3）和外定子组件（4），所述支架（3）固定在制冷机（1）的尾部的外围，所述外定子组件（4）固定在支架（3）内；
还包括内定子（10），所述内定子（10）固定在支架（3）内，所述外定子组件（4）上设置线圈，所述内定子（10）与外定子组件（4）组成约束磁力线的固定区域；
还包括减振器（6）和永磁体组件（5），所述减振器（6）固定在制冷机（1）的尾部，永磁体组件（5）固定连接于减振器（6）；
减振器（6）工作过程中，产生周期性的简谐运动，永磁体组件（5）随同减振器（6）作相同周期的简谐运动，永磁体组件（5）往复运动于内定子（10）与外定子组件（4）之间的气隙中，线圈切割磁力线，产生感应电动势。
2.根据权利要求1所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述外定子组件（4）包括定子块（11）和导线（12），在圆周方向均匀分布八个定子块（11），导线（12）缠绕于定子块（11）内部，所述外定子块（11）与永磁体组件（5）之间形成气隙磁场。
3.根据权利要求1所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述永磁体组件（5）包括骨架（14）和永磁体（13），所述永磁体（13）为六片，在圆周方向均匀粘接于骨架（14）的内圆周表面，永磁体（13）采用轴瓦结构，均采用径向充磁方式，各个永久磁铁的N极及S极与内定子（10）、外定子组件（4）对置。
4.根据权利要求1所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述支架（3）通过连接法兰（2）固定在制冷机（1）的尾部。
5.根据权利要求4所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述支架（3）在制冷机（1）的尾部延伸方向上连接外壳（7），外壳（7）与支架（3）氩弧焊接，形成封闭空间，所述定子组件（4）、内定子（10）、减振器（6）和永磁体组件（5）都设置在外壳（7）内。
6.根据权利要求4所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述内定子（10）通过连接柱（8）和中间法兰（9）固定在支架（3）内，所述连接柱（8）固定在连接法兰（2）上，所述中间法兰（9）固定在连接柱（8）上，所述内定子（10）与中间法兰（9）连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述外定子组件（4）通过氩弧焊于支架（3）内，形成约束磁力线的外部固定区域。
8.根据权利要求6所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述连接柱（8）与连接法兰（2）端部氩弧焊焊接固定连接。
9.根据权利要求6所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述中间法兰（9）与连接柱（8）外表面用环氧树脂胶粘接。
10.根据权利要求6所述的制冷机振动能量收集装置，其特征在于：所述内定子（10）内孔与中间法兰（9）外表面用环氧树脂胶粘接，形成约束磁力线的内部固定区域。
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