[实用新型]振动板梁结构的发电及被动控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于机械振动及噪声控制技术领域，尤其涉及一种振动板梁结构的发电及被动控制系统。

背景技术

近些年来，随着矿物能源的锐减和环境污染的加重，人们对于新能源的开发兴趣不断提高，特别是对于新型环保供电方式的研究不断深入，新能量采集技术是替代传统供电方式的最有前途的方法之一。振动广泛存在于各种工况下的机械系统中，比如汽车、火车、轮船等地面交通工具和飞机、火箭、卫星等飞行器，强烈的振动不仅会影响仪器仪表工作的精准性和稳定性，严重时还会因疲劳破坏而缩短结构的寿命，或者因共振而损坏结构，同时，由于振动而产生的噪声不仅造成环境的污染，还会危及操作人员的身心健康。因此，振动发电及振动控制系统具有较高的研究价值和广阔的应用前景，目前对于振动控制的研究报道很多，但仍存在以下不足之处：

1）传统的振动控制分为被动控制和主动控制两种方法，被动控制主要是采用阻尼结构将振动能量转变成热能耗散掉，在一定程度上造成资源浪费。

2）主动控制由于使用了传感器、控制器、作动器等设备，不仅没有利用振动振源的本身能量，而且还要消耗大量的电能。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种振动板梁结构的发电及被动控制系统，其利用振动和电磁感应原理来发电，并同时控制板梁结构的振动，可以为车载LED灯、可充电电池等小型用电设备供电能。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种振动板梁结构的发电及被动控制系统，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括板梁结构、两个永磁体和一个由非铁磁性物质制成的墙壁，所述板梁结构一端固定于所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；所述电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈对称安装于靠近永磁体的所述墙壁外部的板梁结构上下侧，且所述线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路连接组成一个闭合回路。

所述带软铁芯电磁螺线管线圈固定于所述板梁结构上。

一种振动板梁结构的发电及被动控制系统，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括板梁结构、两个永磁体和两个由非铁磁性物质制成的墙壁，两个所述墙壁平行设置，所述板梁结构一端固定于其中一个所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述另一个墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；所述电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，所述带软铁芯电磁螺线管线圈分别对称设置于板梁结构悬空端的上下侧，且所述线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路连接组成一个闭合回路，以保证在回路中产生感应电流。

所述带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构上，板梁结构则固定在非铁磁性物质制成墙壁上。

所述负载电路包括桥式滤波整流电路，桥式滤波整流电路后并联负载；所述桥式滤波整流电路包括与所述线圈直接连接的桥式整流电路，桥式整流电路后并联一个电容。

所述永磁体采用条形稀土永磁体（如钕硼永磁体），永磁体一端形成N极，另一端形成S极。

所述带软铁芯电磁螺线管线圈用漆包线缠绕而成，中间有软铁芯，而且两个电磁螺线管线圈的漆包线缠绕方向一致。

所述负载是LED灯、可充电电池或其它用电设备。

所述板梁结构即为振动的物体。

本实用新型提供两种技术方案，其一是带有软铁芯电磁螺线管线圈的板梁结构与永磁体都安装在同一墙壁上，且线圈中心线与永磁体中心线共线；其二是带有软铁芯电磁螺线管线圈的板梁结构安装在一侧的墙壁上，而永磁体则安装在另一侧墙壁上，同样线圈中心线与永磁体中心线共线。

本实用新型的工作原理：电磁感应现象是指放在变化磁场中的导体，会产生电动势，此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（或感生电流）。事实上，电路的一部分在做切割磁力线运动时，相当于电路的这部分内的自由电子在磁场中作不沿磁力线方向的运动，故自由电子会受洛伦兹力的作用在导体内定向移动，若电路的这部分处在闭合回路中就会形成感应电流，若不是闭合回路，两端就会积聚电荷产生感应电动势；若是闭合回路，则是通电导线处在磁场中，还会受到安培力的作用，该力的作用效果总是阻碍导线切割磁力线的运动。