CN204271951U - 安装于火车的噪声能量利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了安装于火车的噪声能量利用系统，包括安装于车厢、靠近轮轨的若干个声电换能器，声电换能器包括依次连接的噪声集中器、声波共鸣器和声电换能器本体，声电换能器本体包括设置于声波共鸣器的末端的膜片和压电元件，与压电元件电连接设有整流电路，与整流电路电连接有滤波储能电路，滤波储能电路设有用于电路输出的端子，端子电连接于车厢用电装置。靠近轮轨的若干个声电换能器，声电换能器直接安装于火车噪声最大来源处，在火车运行中持续产生电源，最大程度的利用噪声能转化为电能，声电换能器包括依次连接的噪声集中器、声波共鸣器和声电换能器本体，噪声集中器将更多的噪声集中到声电换能器中来，尽可能的利用噪声能。

Description

安装于火车的噪声能量利用系统

技术领域

本实用新型属于能量转换装置技术领域，具体的说，涉及安装于火车的噪声能量利用系统。

背景技术

随着经济社会的发展，噪音污染作为当今世界环境污染的三大污染之一，已经严重影响人们的生活。然而噪音具有相当大的能量，其潜在的开发空间很大。根据能量守恒定律，我们发现，噪声具有的能量可以转化为电能。

传统铁路特指速度在160km/h以下的，以内燃机车为动力的火车。这种铁路系统的噪声主要是由机车噪声和轮轨噪声组成。

1.内燃机车噪声:

机车噪声主要是排气噪声和发动机噪声。当车速较低时，机车噪声是火车的主要噪声源。

2.轮轨撞击和摩擦噪声:

轮轨噪声主要决定于车速。当机车高速行驶时，轮轨噪声将成为主要噪声源。

高速铁路指运行速度在160km/h以上（一般在200-300km/h）的铁路系统。高速铁路噪声主要由轮轨噪声、集气系统噪声、空气动力性噪声和（高架）桥梁噪声组成。

因此运行中的火车是稳定的噪声源，如果善加利用可以持续的为用电设备提供电源，目前国内已有专利申请动圈式噪音发电装置和声能发电方法及装置，但其仅限于理论研究阶段，并未真正投入实际应用中。根据实验数据，这两种方式的声能转化效率低，产生的电流也很小，不足以发电。

发明内容

本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供了安装于火车的噪声能量利用系统，其具有设计布局合理，充分利用火车噪声，能量转化率高的特点。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

安装于火车的噪声能量利用系统，包括安装于车厢、靠近轮轨的若干个声电换能器，声电换能器包括依次连接的噪声集中器、声波共鸣器和声电换能器本体，声电换能器本体包括设置于声波共鸣器的末端的膜片和压电元件，与压电元件电连接设有整流电路，与整流电路电连接有滤波储能电路，滤波储能电路设有用于电路输出的端子，端子电连接于车厢用电装置。

其中，滤波储能电路设有LED指示灯。

其中，膜片为金属膜片。

其中，压电元件为压电陶瓷。

其中，噪声集中器为一端扩口的筒状体，噪声集中器的扩口端朝向轮轨，噪声集中器的另外一端连接于声波共鸣器。

其中，声电换能器本体外部设有保护外壳。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型所述的安装于火车的噪声能量利用系统，包括安装于车厢、靠近轮轨的若干个声电换能器，声电换能器直接安装于火车噪声最大来源处，在火车运行中持续产生电源，最大程度的利用噪声能转化为电能，声电换能器包括依次连接的噪声集中器、声波共鸣器和声电换能器本体，噪声集中器将更多的噪声集中到声电换能器中来，尽可能的利用噪声能，声电换能器本体包括设置于声波共鸣器的末端的膜片和压电元件，使用压电元件，能将噪声中15%的能量转化，噪声经声波共鸣器放大后传递到膜片，使膜片震动挤压压电元件产生电能，与压电元件电连接设有整流电路，与整流电路电连接有滤波储能电路，压电元件产生的交流电经整流和滤波后成为直流电，并储存于滤波储能电路中，滤波储能电路设有用于电路输出的端子，端子电连接于车厢用电装置，给车厢用电装置提供电能。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1是本实用新型所述声电换能器的结构示意图；

图2是本实用新型所述声电换能器的整流电路和滤波储能电路的电路图；

图3是本实用新型所述声电换能器的充电电路的电路图。

其中，图1至图3中包括：

1——噪声集中器、    2——声波共鸣器、

3——声电换能器本体、4——压电陶瓷、

5——膜片、          6——电路板、

7——保护外壳。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型所述的安装于火车的噪声能量利用系统，包括安装于车厢、靠近轮轨的若干个声电换能器，声电换能器包括依次连接的噪声集中器1、声波共鸣器2和声电换能器本体3，声电换能器本体3包括设置于声波共鸣器2的末端的膜片5和压电元件，与压电元件电连接设有整流电路，与整流电路电连接有滤波储能电路，滤波储能电路设有用于电路输出的端子，端子电连接于车厢用电装置。滤波储能电路设有LED指示灯。膜片5为金属膜片。

压电元件为压电陶瓷4。噪声集中器1为一端扩口的筒状体，噪声集中器1的扩口端朝向轮轨，噪声集中器1的另外一端连接于声波共鸣器2。声电换能器本体3外部设有保护外壳7。

如图1所示，包括以新型的压电陶瓷4为材料的声电换能器本体3和集整流、滤波、储能电路为一体的电路板6、采用MAX1811芯片的充电电路模块和锂电池。噪声集中器1中利用隔音材料组合成扬声器反向结构，对扩散的噪声源进行有效的集中吸收，使大部分噪声集中进入声波共鸣器2。声波共鸣器2利用亥姆霍兹共鸣器对声波声压波动进行吸收放大，传递给膜片5振动。亥姆霍兹作为一种高效率的声能转换装置，可以在内部设计吸音材料，成为“共振吸音结构”，在管口处具有相当强大的消耗接近f₀频率的外界声波的吸音能力，将声波吸收进内部中传递给膜片5振动。发电部分包括压电陶瓷4，导线和保护外壳7。压电陶瓷4利用正压电效应，经导线传递，保护外壳7起到保护和支撑作用，压电陶瓷4受声波震动产生电流，经整流滤波储能电路存储到储能的电路板6中。

如图2所示，电路部分由四个二极管D1、D2、D3、D4组成整流电路，并通过电容C1(C0.47F)和蓄电池组成滤波储能电路。由发电部分产生的电能经过二极管D1、D2、D3、D4整流，把交流整成直流（电压需大于二极管的导通电压：本装置采用硅管为0.6V）。再经过电容C1(C0.47F)贮能向充电模块充电，通过开关控制使发光二极管发光指示噪音发电的实时情况。

    如图3所示，该电路的充电电流有100mA (图3中开关SB断开时)、500mA(图3中开关S闭合时)两挡可供选择。电路允许的MAX1811的第1脚按图连接时，最高充电电压为4.2V；第1脚与电源负端连接时，最高充电电压为4.1V。一旦达到最高充电电压时，充电电流就急剧减少，并维持最高充电电压不变。其中，VD1作为电源指示，VD2作为充电指示，灯亮表示正在充电，灯灭表示充电结束。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.安装于火车的噪声能量利用系统，其特征在于：包括安装于车厢、靠近轮轨的若干个声电换能器，所述声电换能器包括依次连接的噪声集中器、声波共鸣器和声电换能器本体，所述声电换能器本体包括设置于所述声波共鸣器的末端的膜片和压电元件，与所述压电元件电连接设有整流电路，与所述整流电路电连接有滤波储能电路，所述滤波储能电路设有用于电路输出的端子，所述端子电连接于车厢用电装置。

2.根据权利要求1所述的安装于火车的噪声能量利用系统，其特征在于：所述滤波储能电路设有LED指示灯。

3.根据权利要求1所述的安装于火车的噪声能量利用系统，其特征在于：所述膜片为金属膜片。

4.根据权利要求1所述的安装于火车的噪声能量利用系统，其特征在于：所述压电元件为压电陶瓷。

5.根据权利要求1所述的安装于火车的噪声能量利用系统，其特征在于：所述噪声集中器为一端扩口的筒状体，所述噪声集中器的扩口端朝向轮轨，所述噪声集中器的另外一端连接于所述声波共鸣器。

6.根据权利要求1所述的安装于火车的噪声能量利用系统，其特征在于：所述声电换能器本体外部设有保护外壳。