[實用新型]振動板梁結構的發電及被動控制系統

有效

• 申請號: 201320305980.7
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN203339924U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 梁森;王常松
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H02K35/04
• 分類號: H02K35/04;H01F7/02;H01F5/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型屬于機械振動及噪聲控制技術領域，尤其涉及一種振動板梁結構的發電及被動控制系統。

背景技術

近些年來，隨著礦物能源的銳減和環境污染的加重，人們對于新能源的開發興趣不斷提高，特別是對于新型環保供電方式的研究不斷深入，新能量采集技術是替代傳統供電方式的最有前途的方法之一。振動廣泛存在于各種工況下的機械系統中，比如汽車、火車、輪船等地面交通工具和飛機、火箭、衛星等飛行器，強烈的振動不僅會影響儀器儀表工作的精準性和穩定性，嚴重時還會因疲勞破壞而縮短結構的壽命，或者因共振而損壞結構，同時，由于振動而產生的噪聲不僅造成環境的污染，還會危及操作人員的身心健康。因此，振動發電及振動控制系統具有較高的研究價值和廣闊的應用前景，目前對于振動控制的研究報道很多，但仍存在以下不足之處：

1）傳統的振動控制分為被動控制和主動控制兩種方法，被動控制主要是采用阻尼結構將振動能量轉變成熱能耗散掉，在一定程度上造成資源浪費。

2）主動控制由于使用了傳感器、控制器、作動器等設備，不僅沒有利用振動振源的本身能量，而且還要消耗大量的電能。

實用新型內容

本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種振動板梁結構的發電及被動控制系統，其利用振動和電磁感應原理來發電，并同時控制板梁結構的振動，可以為車載LED燈、可充電電池等小型用電設備供電能。

為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：

一種振動板梁結構的發電及被動控制系統，包括機械部分和電路部分，所述機械部分包括板梁結構、兩個永磁體和一個由非鐵磁性物質制成的墻壁，所述板梁結構一端固定于所述墻壁中，另一端懸空，兩個永磁體平行對稱設置于板梁結構上下側的所述墻壁中，且所述兩個永磁體極性相反；所述電路部分包括兩個帶軟鐵芯的電磁螺線管線圈，所述兩個帶軟鐵芯電磁螺線管線圈對稱安裝于靠近永磁體的所述墻壁外部的板梁結構上下側，且所述線圈的中心線與同一側相對應的永磁體中心線共線；所述兩個帶軟鐵芯電磁螺線管線圈串聯后與負載電路連接組成一個閉合回路。

所述帶軟鐵芯電磁螺線管線圈固定于所述板梁結構上。

一種振動板梁結構的發電及被動控制系統，包括機械部分和電路部分，所述機械部分包括板梁結構、兩個永磁體和兩個由非鐵磁性物質制成的墻壁，兩個所述墻壁平行設置，所述板梁結構一端固定于其中一個所述墻壁中，另一端懸空，兩個永磁體平行對稱設置于板梁結構上下側的所述另一個墻壁中，且所述兩個永磁體極性相反；所述電路部分包括兩個帶軟鐵芯的電磁螺線管線圈，所述帶軟鐵芯電磁螺線管線圈分別對稱設置于板梁結構懸空端的上下側，且所述線圈的中心線與同一側相對應的永磁體中心線共線；所述兩個帶軟鐵芯電磁螺線管線圈串聯后與負載電路連接組成一個閉合回路，以保證在回路中產生感應電流。

所述帶軟鐵芯電磁螺線管線圈安裝于板梁結構上，板梁結構則固定在非鐵磁性物質制成墻壁上。

所述負載電路包括橋式濾波整流電路，橋式濾波整流電路后并聯負載；所述橋式濾波整流電路包括與所述線圈直接連接的橋式整流電路，橋式整流電路后并聯一個電容。

所述永磁體采用條形稀土永磁體（如釹硼永磁體），永磁體一端形成N極，另一端形成S極。

所述帶軟鐵芯電磁螺線管線圈用漆包線纏繞而成，中間有軟鐵芯，而且兩個電磁螺線管線圈的漆包線纏繞方向一致。

所述負載是LED燈、可充電電池或其它用電設備。

所述板梁結構即為振動的物體。

本實用新型提供兩種技術方案，其一是帶有軟鐵芯電磁螺線管線圈的板梁結構與永磁體都安裝在同一墻壁上，且線圈中心線與永磁體中心線共線；其二是帶有軟鐵芯電磁螺線管線圈的板梁結構安裝在一側的墻壁上，而永磁體則安裝在另一側墻壁上，同樣線圈中心線與永磁體中心線共線。

本實用新型的工作原理：電磁感應現象是指放在變化磁場中的導體，會產生電動勢，此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流（或感生電流）。事實上，電路的一部分在做切割磁力線運動時，相當于電路的這部分內的自由電子在磁場中作不沿磁力線方向的運動，故自由電子會受洛倫茲力的作用在導體內定向移動，若電路的這部分處在閉合回路中就會形成感應電流，若不是閉合回路，兩端就會積聚電荷產生感應電動勢；若是閉合回路，則是通電導線處在磁場中，還會受到安培力的作用，該力的作用效果總是阻礙導線切割磁力線的運動。