[发明专利]吸振发电系统

说明书

本发明提供了一种吸振发电系统，包含永磁非线性振子(1)、线性线圈振子(2)、定子结构以及外框架(3)；永磁非线性振子(1)、线性线圈振子(2)以及定子结构均安装在外框架(3)上；所述永磁非线性振子(1)包含永磁体振子(5)；线性线圈振子(2)包含线圈绕组(4)；永磁体振子(5)和/或线圈绕组(4)能够与定子结构产生相对位移。本发明将硬弹簧和软弹簧两种结构形式的非线性永磁振子加以结合，同时使用可以产生多个振动模态的折臂梁，有效提高了工作频带宽度，而且本发明同时具有吸振器和拾振器的功能，能够在对有害振动进行抑制的同时将机械振动能转化为电能。

技术领域

本发明涉及吸振领域与发电领域，具体地，涉及一种吸振发电系统，特别是一种基于永磁极化的多模态非线性吸振发电系统。

背景技术

拾振器可以从周围环境中获取能量，其本质是利用光伏、热电、压电、电磁等各种物理或化学效应把器件周围环境中广泛存在的光能、热能、机械能、风能等能量转换成可以使用的电能。拾振器工作时不需要消耗任何燃料或物质，且理论上说可以为各种低功耗电子器件提供取之不尽的能量。振动机械能是一种最容易从周围环境中获得的能量源，可以有多种形式，包括“振动”、“摇动”、“旋转”等等，广泛地存在于家用电器、工业工厂设备、各种可动物体以及人体运动等。这些不同方式的机械振动在频率和振幅等方面也各不相同。同时，从机械振动转换得到的电能大小明显地依赖于从应用环境中可以获得的动能总量、形式、能量转换方式和转换效率等各个因素。把振动机械能转换成电能的装置即为振动能量拾振器。

动力吸振器最早出现于1909年，与隔振器相比，动力吸振器的优点在于其可以实现小型轻量化设计、对被控对象原结构破坏小、而同时又具有杰出的制振性能，其在机械振动抑制、建筑制振等领域具有广阔的应用范围。动力吸振器是广泛应用于工程实践中的一种减振技术。其通过在被控主振系的特定部位附加一个具有质量和刚度的子系统即动力吸振器，通过合理地选择动力吸振器的动力参数、结构形式及与主振系的耦合关系，从而改变主振系的振动状态，使能量重新分配，即将主振系上的振动能量转移到动力吸振器上，从而减少或消除主振系的振动。对于通常可以简化为单自由度质量弹簧系统的动力吸振器而言，就是要将附加子系统的质量和刚度调谐至其固有频率与主振系激励频率相同，从而引起动力吸振器发生反共振，使被控主振系的振动能量最大程度地输入到动力吸振器上，达到对被控主振系减振的目的。由于动力吸振器结构简单、减振效果明显、易于实施，因此在工程实践中得到了广泛应用。

动力吸振器最早的工程应用见于1909年Frahm在德国邮船上安装的防振水箱，但是当时并没有明确它的基本构造和原理。1928年J.Ormondroyd和Den Hartog通过对单自由度振动系统的研究，提出了利用动力吸振器的阻尼作用降低主振动系统振幅的动力吸振器设计思想，确定了最优阻尼的存在，建立了动力调谐原理。在此基础上，Hahnkamm利用振幅曲线上存在两个不受阻尼大小影响的定点现象，推导出了动力吸振器的最优同调频率。随后，Brock于1946年推导出了最优阻尼的关系，形成了完整的关于传统的动力吸振器的理论体系。从上世纪中后期开始，人们的研究重点主要是在传统吸振器的基础上，通过改变结构特点、利用特殊材料等来不断寻求适合当今技术发展要求的动力吸振技术。比如，多重动力吸振器、利用记忆合金和磁流变体等智能材料设计的新型吸振器。

现有技术中已有的吸振器、拾振器有效工作频带较窄，整体结构较复杂，安装难度大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种吸振发电系统。

根据本发明提供的吸振发电系统，包含永磁非线性振子、线性线圈振子、定子结构以及外框架；永磁非线性振子、线性线圈振子以及定子结构均安装在外框架上；

所述永磁非线性振子包含永磁体振子；线性线圈振子包含线圈绕组；永磁体振子和/或线圈绕组能够与定子结构产生相对位移。

优选地，多个定子结构中包含有第一永磁体定子与第二永磁体定子这两个永磁体定子；