CN110690805A - 基于电磁感应原理的旋转能量回收装置 - Google Patents

基于电磁感应原理的旋转能量回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，包括外圈组件以及位于外圈组件内的内圈，所述内圈与外圈组件同轴设置并以可相对外圈组件沿自身轴线转动的方式安装于外圈组件内，所述外圈组件内侧固定有线圈，所述内圈轴向靠近线圈一侧连接有磁铁，所述外圈组件相对内圈组件转动时通过线圈的磁通量发生变化产生电能；本发明的能量回收装置无中间机械传递部件，简化中间传递环节，避免中间传递环节的能量损耗，且结构简单，体积小，易于空间布置，可以简单有效的通过内外圈的转速差实现能量回收。

Description

基于电磁感应原理的旋转能量回收装置
技术领域
本发明属于能量回收技术领域，特别涉及一种基于电磁感应原理的旋转能量回收装置。
背景技术
随着环保意识的逐渐加强，能量回收越来越引起各学科的、各个应用领域的重视，能量回收就是将不能储存再利用的能量形式，比如热能、机械能、光能等转化为电能储存起来再利用；比如太阳能回收，车辆制动能量回收，地热能回收等；
目前对于旋转机械领域的能量回收应用也较为广泛，例如为了了解旋转机械的运行健康状态，通常在机械上嵌入监测系统，对旋转机械的运行状态进行监测，而检测系统需要外接电源或者采用蓄电池方式供电，其布线困难，更换电池不方便，利用回收旋转机械中的能量为检测系统供电成为热门的发展方向；目前现有能量回收方式通常为机械式，通过旋转机械的转动带动其他机械部件运动实现能量回收，该类回收装置结构复杂且能量回收效率低。
本发明基于上述问题提出一种基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，该装置结构简单，体积小，易于空间布置，可以简单有效的通过内外圈的转速差实现能量回收。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，该装置结构简单，体积小，易于空间布置，可以简单有效的通过内外圈的转速差实现能量回收。
本发明的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，包括外圈组件以及位于外圈组件内的内圈，所述内圈与外圈组件同轴设置并以可相对外圈组件沿自身轴线转动的方式安装于外圈组件内，所述外圈组件内侧固定有线圈，所述内圈轴向靠近线圈一侧连接有磁铁，所述外圈组件相对内圈组件转动时通过线圈的磁通量发生变化产生电能。
进一步，所述外圈组件包括同轴设置的外圈体以及环形外圈挡架，所述外圈体以及外圈挡架夹持于内圈组件轴向两侧。
进一步，所述外圈体和外圈挡架上周向连接有若干个万向滚珠，所述外圈体上的万向滚珠以及外圈挡架上的万向滚珠的滚珠端分别抵在内圈的轴向两侧使得内圈轴向架空。
进一步，外圈体或外圈挡架内侧周向安装有若干个微型轴承，所述微型轴承外圈抵在内圈内圆处。
进一步，所述外圈体和外圈挡架通过若干根轴向贯穿于二者上的双头螺柱连接，所述微型轴承安装于双头螺柱中部位置。
进一步，所述外圈挡架径向向外凸起形成支撑套，所述支撑套套于内圈内圆中使得支撑套外圆与内圈内圆之间形成环形通道，所述微型轴承位于该环形通道内，微型轴承外圈分别抵在内圈内圆以及支撑套外圆上。
进一步，所述内圈外圆沿径向两侧延伸形成环形挡延，所述挡延位于外圈体与外圈挡架之间。
进一步，所述万向滚珠的中部有径向向外延伸形成的盘状安装座，所述外圈体和外圈挡架上开设有滚珠安装孔，所述万向滚珠从内向外安装于滚珠安装孔内且安装座抵在外圈体或外圈挡架内侧。
进一步，所述外圈体和外圈挡架上均至少开有两个定位孔。
进一步，所述磁铁内嵌于内圈轴向端面上。
本发明的有益效果：
本发明的能量回收装置无中间机械传递部件，简化中间传递环节，避免中间传递环节的能量损耗，且结构简单，体积小，易于空间布置，可以简单有效的通过内外圈的转速差实现能量回收；
本发明的外圈组件由外圈体和外圈挡架构成的分体式结构，二者扣合形成中空的盒装结构，外圈组件的内腔为内圈、磁体以及线圈等零部件提供了安装空间，同时便于内部零部件的装配，也便有拆卸检修；其中通过万向滚珠使得内圈与外圈以及内圈与外圈挡架之间形成架空结构，避免内圈与外圈组件的接触，保证内圈与外圈组件的转速差，万向滚珠即保证了内圈的架空结构也保证内圈转动的流畅性；通过微型轴承的设置对内圈的形成支撑作用，也保证内圈自由转动的流畅性；
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明爆炸结构示意图；
图2为平面结构示意图；
图3为图2径向剖视结构示意图；
具体实施方式
图1为本发明爆炸结构示意图；图2为平面结构示意图；图3为图2径向剖视结构示意图；
本实施例提供了一种基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，包括外圈组件以及位于外圈组件内的内圈1，所述内圈与外圈组件同轴设置并以可相对外圈组件沿自身轴线转动的方式安装于外圈组件内，所述外圈组件内侧固定有线圈2，所述内圈轴向靠近线圈一侧连接有磁铁3，所述外圈组件相对内圈组件转动时通过线圈的磁通量发生变化产生电能；结合图1所示，磁铁优选永磁体，本实施例中永磁体由钕铁硼制成；该材质的永磁体磁能积较大，磁性能优越；在内圈上周向均匀分布有多个圆形磁铁，其中外圈组件上同样周向均匀分布有多个线圈，线圈和磁体相对设置，线圈与磁铁之间在轴向方向保持一定距离，防止二者的干涉，内圈设置于外圈组件内部，可在内圈周向两侧安装推力轴承实现内圈与外圈组件的相对自由转动，也可通过润滑实现二者的相对转动，使用时，外圈组件与外部旋转件连接，外部旋转件带动外圈组件转动，由于内圈可相对外圈组件自由转动，使得外圈组件与内圈形成转速差，随着各个磁铁远离或靠近线圈使得磁通量发生变化，根据电磁感应现象，线圈中会产生感应电流，通过能量回收电路收集线圈产生的感应电流，即可实现旋转部件旋转过程中的能量回收；其中能量回收电路采用现有电路，电路的导线可铺设于外圈上，具体不在赘述；该能量回收装置无中间机械传递部件，简化中间传递环节，避免中间传递环节的能量损耗，且结构简单，体积小，易于空间布置，可以简单有效的通过内外圈的转速差实现能量回收。
本实施例中，所述外圈组件包括同轴设置的外圈体4以及环形外圈挡架5，所述外圈体以及外圈挡架夹持于内圈组件轴向两侧；外圈、内圈体以及外圈挡架均为轻质工程塑料，其中内圈连接有配重片或配重块，通过该结构便于内圈相对外圈组件的转动，该结构降低了能量回收装置的质量，降低对旋转部件转动的影响；外圈组件由外圈体和外圈挡架构成的分体式结构，二者通过螺栓或卡接扣合形成中空的盒装结构，外圈组件的内腔中用于安装内圈以及其他零部件，该结构为内圈、磁体以及线圈等零部件提供了安装空间，同时便于内部零部件的装配，也便有拆卸检修。
本实施例中，所述外圈体和外圈挡架上周向连接有若干个万向滚珠6，所述外圈体上的万向滚珠以及外圈挡架上的万向滚珠的滚珠端分别抵在内圈的轴向两侧使得内圈轴向架空；结合图1和图3所示，在外圈以及外圈挡架上安装有三个万向滚珠，三个万向滚珠以外圈组件中心轴对称分布，外圈上的万向滚珠和外圈挡架上的万向滚珠一一匹配形成三组滚珠，各组均对内圈形成轴向夹持结构，万向滚珠使得内圈与外圈以及内圈与外圈挡架之间形成架空结构，避免内圈与外圈组件的接触，保证内圈与外圈组件的转速差，万向滚珠即保证了内圈的架空结构也保证内圈转动的流畅性。
本实施例中，外圈体或外圈挡架内侧周向安装有若干个微型轴承7，所述微型轴承外圈抵在内圈内圆处；在外圈体或外圈挡架内侧轴向凸起形成用于安装微型轴承的安装轴，该微型轴承安装于该安装轴上，或者也可通过贯穿于外圈体以及外圈挡架上的转轴用于安装微型轴承，本实施例中在内圈内圆周向对称分布有六个微型轴承，该微型轴承即可以起到对内圈的支撑作用，也保证内圈自由转动的流畅性。
本实施例中，所述外圈体4和外圈挡架5通过若干根轴向贯穿于二者上的双头螺柱8连接，所述微型轴承7安装于双头螺柱中部位置；结合图1所示，本实施中设置有六个双头螺柱和微型轴承，外圈体与外圈挡架上周向均匀开设有六个通孔15，双头螺柱通过该通孔贯穿于外圈体以及外圈挡架上，并通过两端的螺帽紧固使得外圈以及外圈挡架形成固连，其中微型轴承安装于螺柱中部光滑段，为便于微型轴承的安装，双头螺柱可采用两级阶梯轴结构，微型轴承过盈配合安装于中径段，螺纹开设于中径端两端连接的小径段以及大径端端部，该结构既可以实现对外圈体以及外圈挡架的紧固，也同时起到安装轴用于安装微型轴承的作用，可简化能量回收装置的结构。
本实施例中，所述外圈挡架径向向外凸起形成支撑套9，所述支撑套套于内圈内圆中使得支撑套外圆与内圈内圆之间形成环形通道10，所述微型轴承位于该环形通道内，微型轴承外圈分别抵在内圈内圆以及支撑套外圆上；如图3所示，支撑套的自由端面抵在外圈内侧面，支撑套也可限定二者的轴向间距，支撑套还作为隔离作用将内部零部件与外界隔离，支撑套作为微型轴承的支撑结构，也为微型轴承提供了滚动面，提高了能量回收装置的结构紧凑性以及整体稳定性。
本实施例中，所述内圈外圆沿径向两侧延伸形成环形挡延11，所述挡延位于外圈体与外圈挡架之间；结合图3所示，内圈圈体的径向截面呈T形结构，该结构的内圈结构强度大，抗扭强度高，挡延与外圈体、外圈挡架以及支撑套合围成一个相对密闭的安装空间，该安装空间内安装线圈、磁铁、万向滚珠以及微型轴承，对内部零部件形成保护。
本实施例中，所述万向滚珠的中部有径向向外延伸形成的盘状安装座12，所述外圈体和外圈挡架上开设有滚珠安装孔13，所述万向滚珠从内向外安装于滚珠安装孔内且安装座抵在外圈体或外圈挡架内侧；该结构便于万向滚珠的装配和定位；
本实施例中，所述外圈体和外圈挡架上均至少开有两个定位孔14；本实施例中在外圈体以及外圈挡架上开设有两个定位孔，在二者装配过程中可通过定位销配合定位孔对外圈体以及外圈挡架实现定位，便于其余零部件的装配。
本实施例中，所述磁铁内嵌于内圈轴向端面上；在内圈的轴向端面上开有多个用安装磁铁的安装槽，其中磁铁内嵌于该安装槽内，该结构便于磁体的安装，边改善漏磁现象。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：包括外圈组件以及位于外圈组件内的内圈，所述内圈与外圈组件同轴设置并以可相对外圈组件沿自身轴线转动的方式安装于外圈组件内，所述外圈组件内侧固定有线圈，所述内圈轴向靠近线圈一侧连接有磁铁，所述外圈组件相对内圈组件转动时通过线圈的磁通量发生变化产生电能。
2.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述外圈组件包括同轴设置的外圈体以及环形外圈挡架，所述外圈体以及外圈挡架夹持于内圈组件轴向两侧。
3.根据权利要求2所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述外圈体和外圈挡架上周向连接有若干个万向滚珠，所述外圈体上的万向滚珠以及外圈挡架上的万向滚珠的滚珠端分别抵在内圈的轴向两侧使得内圈轴向架空。
4.根据权利要求2所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：外圈体或外圈挡架内侧周向安装有若干个微型轴承，所述微型轴承外圈抵在内圈内圆处。
5.根据权利要求4所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述外圈体和外圈挡架通过若干根轴向贯穿于二者上的双头螺柱连接，所述微型轴承安装于双头螺柱中部位置。
6.根据权利要求4所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述外圈挡架径向向外凸起形成支撑套，所述支撑套套于内圈内圆中使得支撑套外圆与内圈内圆之间形成环形通道，所述微型轴承位于该环形通道内，微型轴承外圈分别抵在内圈内圆以及支撑套外圆上。
7.根据权利要求6所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述内圈外圆沿径向两侧延伸形成环形挡延，所述挡延位于外圈体与外圈挡架之间。
8.根据权利要求3所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述万向滚珠的中部有径向向外延伸形成的盘状安装座，所述外圈体和外圈挡架上开设有滚珠安装孔，所述万向滚珠从内向外安装于滚珠安装孔内且安装座抵在外圈体或外圈挡架内侧。
9.根据权利要求2所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述外圈体和外圈挡架上均至少开有两个定位孔。
10.根据权利要求1所述的基于电磁感应原理的旋转能量回收装置，其特征在于：所述磁铁内嵌于内圈轴向端面上。
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