CN110581673B - 复合发电机的减震垫 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了复合发电机的减震垫，涉及发电设备领域，本发明的技术方案包括支架，所述支架上设有与振动设备连接的压电组件、摩擦组件、电磁组件和磁致伸缩组件。用于运行过程中具有振动的设备或物体的减震，同时收集振动能量。该发明包括支撑构架，以及在支撑构架上面布置的摩擦发电的电极以及电介质，压电材料，电磁发电的线圈以及运动的磁铁，磁致伸缩发电所需的基板、磁致伸缩材料，线圈等。通过四种发电部件的合理布置，达到对振动能量的最大限度回收。同时将竖直方向的振动能量消散在水平方向，消弱了振动对建筑结构的影响，减少了振动噪声。因此本发明不仅能够降低设备运行噪声，而且能够对振动能量最大限度的回收。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合发电机的减震垫，主要涉及发电设备领域。
背景技术
在建筑环境中，噪声越来越引起人们的关注，而噪声产生的根源主要是振动。对于工业建筑而言，由于生产需要大量的设备，设备在运行过程中的振动产生大量噪声，引起工作人员的不舒适。对于民用建筑而言，随着人们对生活品质的不断追求，各类设备的使用也是越来与普及，尤其是空调设备。绝大多数的空调设备都属于动设备，在运行过程中或多或少的都要产生振动，如果振动处理不好，就会在建筑中传递引起噪声，还有可能与建筑形成共振，破坏建筑结构。现有的减震措施主要有：加大设备的基础，设置减震垫。加大设备基础会增加建筑荷载，对建筑安全构成隐患。而目前采用的减震垫主要有弹簧减震垫和橡胶减震垫，无论是哪一种减震垫只是将振动能量耗散，对于振动过程中蕴含的能量并不能收集，白白浪费振动能量。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提出一种复合发电机的减震垫，通过摩擦起电-压电-电磁-磁致伸缩等四种手段回收设备运行过程的振动能量，并降低设备的振动，减少噪声的产生途径。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：包括支架，所述支架上设有与振动设备连接的压电组件、摩擦组件、电磁组件和磁致伸缩组件。
本发明的技术原理及有益效果如下：
通过摩擦起电-压电-电磁-磁致伸缩等四种手段回收设备运行过程的振动能量，并降低设备的振动，减少噪声的产生途径。
优选地，所述压电组件包括拱形结构的压电材料和设置于所述压电材料上下表面的弹性钢板，所述弹性钢板和所述压电材料之间设有铜电极，所述铜电极与所述弹性钢板之间设有绝缘层；所述弹性钢板的两端分别固定有滑块，所述滑块在所述支架上沿所述压电材料长度延伸的方向滑动配合；位于所述压电材料上表面的弹性钢板固定有连接螺栓，所述压电材料外接输出接头。
连接螺栓与振动设备固定，上方产生振动压力的时候，压电组件受到压力，进而发电，采用弹性钢板可以提高压电材料的压缩-复位能力，以便在提高减震效果同时进行发电。
优选地，所述摩擦组件位于所述压电组件的两端，所述摩擦组件包括滑块、第一电极、第一电介质、第一基板、第二电极和第二电介质；所述滑块的下端绝缘固定有所述第一电极，所述第一电极的下表面固定有第一电介质；所述第一基板的上表面绝缘固定有第二电极，所述第二电极的上表面固定有第二电介质；所述第一电介质和所述第二电介质之间相对摩擦接触，所述第一电极和所述第二电极外接输出接头。
所述第一电极和所述第二电极外接输出接头，在压电材料和弹性钢板受到压力的时候，压电材料沿其长度方向两端滑动，上方的滑块带动第一电介质相对第二电介质滑动，第一电介质和第二电介质相对滑动，进而发电。
优选地，所述电磁组件包括固定块和第一线圈，所述固定块相对所述滑块固定，并且所述固定块位于所述压电材料长度延伸的方向，所述固定块和所述滑块为相对面磁极相同的磁铁，所述第一线圈设置于所述固定块和所述滑块之间，所述第一线圈的两端外接输出接头。
所述固定块的位置不动，滑块在压电材料和弹性钢板的推动下将往复滑动，即两个磁铁的间距在不断变化，第一线圈内的磁通量不断改变，进而发电。
优选地，所述磁致伸缩组件设置于所述第一基板的内端，所述磁致伸缩组件包括第二基板、磁致伸缩材料和第二线圈；所述磁致伸缩材料固定于所述第二基板的表面，所述磁致伸缩材料和所述第二基板的外围套设有第二线圈，所述第二线圈的两端外接输出接头；位于所述压电材料下表面的弹性钢板向下固定有振动传递支架，所述振动传递支架的下端分别与两侧的第二基板固定。
在弹性钢板和压电材料发生形变时，振动传递支架也被挤压或拉伸，在挤压或拉伸过程中带动与之相连的第二基板发生形变，第二基板发生形变时，带动固定在其上的磁致伸缩材料变形，其外围的第二线圈内磁通量变化，进而发电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的其中四幅，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为本发明实施例的构造图。
图2为图1的俯视图。
图3为磁致伸缩发电系统的构造图。
图4为摩擦发电系统的构造图。
其中，第一基板1、滑块3、固定块2、弹性钢板4、连接螺栓5、压电材料6、绝缘层7、第一线圈8、线架9、摩擦组件10、振动传递支架11、磁致伸缩组件12、磁致伸缩材料121、第二线圈122、第二基板123、第一电极101、第一电介质102、第二电介质103、第二电极104。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明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的较佳实施例，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
如图1所示，本发明实施例包括支架，所述支架上设有与振动设备连接的压电组件、摩擦组件10、电磁组件和磁致伸缩组件12。
所述压电组件包括拱形结构的压电材料6和设置于所述压电材料6上下表面的弹性钢板4，所述弹性钢板4和所述压电材料6之间设有铜电极，所述铜电极与所述弹性钢板4之间设有绝缘层7。
所述弹性钢板4的两端分别固定有滑块3，所述滑块3在所述支架上沿所述压电材料6长度延伸的方向滑动配合；位于所述压电材料6上表面的弹性钢板4固定有连接螺栓5，所述压电材料6外接输出接头。连接螺栓5与振动设备固定，上方产生振动压力的时候，压电组件受到压力，进而发电，采用弹性钢板4可以提高压电材料6的压缩-复位能力，以便在提高减震效果同时进行发电。
所述摩擦组件10位于所述压电组件的两端，所述摩擦组件10包括滑块3、第一电极101、第一电介质102、第一基板1、第二电极104和第二电介质103；所述滑块3的下端绝缘固定有所述第一电极101，所述第一电极101的下表面固定有第一电介质102；所述第一基板1的上表面绝缘固定有第二电极104，所述第二电极104的上表面固定有第二电介质103；所述第一电介质102和所述第二电介质103之间相对摩擦接触，所述第一电极101和所述第二电极104外接输出接头。所述第一电极101和所述第二电极104外接输出接头，在压电材料6和弹性钢板4受到压力的时候，压电材料6沿其长度方向两端滑动，上方的滑块3带动第一电介质102相对第二电介质103滑动，第一电介质102和第二电介质103相对滑动，进而发电。
所述电磁组件包括固定块2和第一线圈8，所述固定块2相对所述滑块3固定，并且所述固定块2位于所述压电材料6长度延伸的方向，所述固定块2和所述滑块3为相对面磁极相同的磁铁，所述第一线圈8设置于所述固定块2和所述滑块3之间，所述第一线圈8的两端外接输出接头。所述固定块2的位置不动，滑块3在压电材料6和弹性钢板4的推动下将往复滑动，即两个磁铁的间距在不断变化，第一线圈8内的磁通量不断改变，进而发电。
所述磁致伸缩组件12设置于所述第一基板1的内端，所述磁致伸缩组件12包括第二基板123、磁致伸缩材料121和第二线圈122；所述磁致伸缩材料121固定于所述第二基板123的表面，所述磁致伸缩材料121和所述第二基板123的外围套设有第二线圈122，所述第二线圈122的两端外接输出接头；位于所述压电材料6下表面的弹性钢板4向下固定有振动传递支架11，所述振动传递支架11的下端分别与两侧的第二基板123固定。在弹性钢板4和压电材料6发生形变时，振动传递支架11也被挤压或拉伸，在挤压或拉伸过程中带动与之相连的第二基板123发生形变，第二基板123发生形变时，带动固定在其上的磁致伸缩材料121变形，其外围套设的第二线圈122内磁通量变化，进而发电。
首先将压电材料6构造拱形结构，在拱形结构的上下两表面安装弹性钢板4，在弹性钢板4和压电材料6之间设置铜电极，并将铜电极与钢板通过绝缘层7隔开。以此构造出压电发电系统，在压电发电系统拱形最高点固定安装有连接螺栓5，通过此连接螺栓5固定振动设备，并将设备振动传递至整个减震垫。
在拱形压电发电系统两端固定安装有滑块3，该滑块3为强磁铁，在强磁铁底部固定安装有用于摩擦发电的第一电极101和第一电介质102，与第二电介质103连接的是第二电极104。第一电极101、第一电介质102、第二电极104和第二电介质103长度相同，保证第一电介质102和第二电介质103接触长度可以不断变化，将设备的竖直方向一部分振动能量传递至水平方向，并通过摩擦发电回收振动能量。
滑块3和固定块2相对面极性相同，通过两块强磁铁的相互斥力，控制压电材料6的变形量，防止巨大振动对压电系统的影响。在滑块3和固定块2之间设置有第一线圈8，通过滑块3的往复运动在线圈中产生电流，构成电磁发电系统，再次回收振动能量。
第一基板1采用L型固定支架，L型固定支架的长边边缘设置有螺栓孔，用于固定减震垫，在固定支架的短边固定安装有第二基板123，在第二基板123表面上固定有磁致伸缩材料121。第二基板123、磁致伸缩材料121构成的部件周围环绕有第二线圈122。第二基板123的顶端与振动传递支架11底部固定连接，而振动传递支架11的顶部与压电系统拱形结构供点的下表面固定连接，构成磁致伸缩发电系统，将设备在竖直方向的另一部分振动传递至磁致伸缩系统。
通过摩擦起电-压电-电磁-磁致伸缩等四种手段回收设备运行过程的振动能量，并降低设备的振动，减少噪声的产生途径。
磁铁采用铷铁硼强磁铁，第一基板1采用刚度大的钢板，固定在压电材料6上下表面的弹性钢板4和第二基板123采用弹性较大的材料，磁致伸缩材料121采用稀土-铁合金(RFe2)材料，压电材料6采用压电陶瓷材料，第一电介质和第二电介质采用两种得失电子能力不同电介质，一种为聚四氟乙烯，另一种为聚对苯二甲酸类塑料。通过摩擦起电-压电-电磁-磁致伸缩等四种手段回收设备运行过程的振动能量，并降低设备的振动，减少噪声的产生途径。装置结构合理，成本低，用途广泛，回收的振动能量多，实用性强，推广优势大。本发明的减震垫最大程度的减少了设备振动在竖直方向的传递，通过摩擦起电-压电-电磁-磁致伸缩消散振动对建筑的影响，又回收了振动的能量，通过四种发电部件的合理布置，达到对振动能量的最大限度回收。同时将竖直方向的振动能量消散在水平方向，消弱了振动对建筑结构的影响，减少了振动噪声。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.复合发电机的减震垫，其特征在于，包括支架，所述支架上设有与振动设备连接的压电组件、摩擦组件(10)、电磁组件和磁致伸缩组件(12)；
所述压电组件包括拱形结构的压电材料(6)和设置于所述压电材料(6)上下表面的弹性钢板(4)，所述弹性钢板(4)和所述压电材料(6)之间设有铜电极，所述铜电极与所述弹性钢板(4)之间设有绝缘层(7)；
所述弹性钢板(4)的两端分别固定有滑块(3)，所述滑块(3)在所述支架上沿所述压电材料(6)长度延伸的方向滑动配合；
位于所述压电材料(6)上表面的弹性钢板(4)固定有连接螺栓(5)，所述压电材料(6)外接输出接头；所述摩擦组件(10)位于所述压电组件的两端，所述摩擦组件(10)包括滑块(3)、第一电极(101)、第一电介质(102)、第一基板(1)、第二电极(104)和第二电介质(103)；
所述滑块(3)的下端绝缘固定有所述第一电极(101)，所述第一电极(101)的下表面固定有第一电介质(102)；
所述第一基板(1)的上表面绝缘固定有第二电极(104)，所述第二电极(104)的上表面固定有第二电介质(103)；
所述第一电介质(102)和所述第二电介质(103)之间相对摩擦接触，所述第一电极(101)和所述第二电极(104)外接输出接头。
2.根据权利要求1所述的复合发电机的减震垫，其特征在于：所述电磁组件包括固定块(2)和第一线圈(8)，所述固定块(2)相对所述滑块(3)固定，并且所述固定块(2)位于所述压电材料(6)长度延伸的方向，所述固定块(2)和所述滑块(3)为相对面磁极相同的磁铁，所述第一线圈(8)设置于所述固定块(2)和所述滑块(3)之间，所述第一线圈(8)的两端外接输出接头。
3.根据权利要求1所述的复合发电机的减震垫，其特征在于：所述磁致伸缩组件(12)设置于所述第一基板(1)的内端，所述磁致伸缩组件(12)包括第二基板123、磁致伸缩材料(121)和第二线圈(122)；
所述磁致伸缩材料(121)固定于所述第二基板123的表面，所述磁致伸缩材料(121)和所述第二基板123的外围套设有第二线圈(122)，所述第二线圈(122)的两端外接输出接头；
位于所述压电材料(6)下表面的弹性钢板(4)向下固定有振动传递支架(11)，所述振动传递支架(11)的下端分别与两侧的第二基板123固定。
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