专利名称：一种具有弹性位置校正功能的声波发电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及声波技术领域，具体的说，是一种具有弹性位置校正功能的声波发电器。
背景技术：
目前，声波发电属于一种新型的发电方式，尚处于发展阶段，能应用于生产、生活的声电转换系统不是很多。而较多用于对声音的米集和感应的声电器材只是注重声音的质量和真实的输出，无法采集并充分利用声音中的能量。已知的一些通过声能发电的设备存在以下不足之处:I)数量小且大多数结构复杂，或体积较大，不便于广泛应用。2)现有大多数声电转换技术无法有效进行声能和电能的转换。3)即使能够转换也仅局限于电信号，无法产生可输出并应用的实际电能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，它能依靠所接收的声能产生振动，同时利用该装置内部的发电线圈随着声音振动来切割磁体的磁感线，从而达到产生电能的目的。此外，本发明可作为实验装置独立工作，或者大规模的使用来产生可应用的实际电能，还可以作为检测设备或仪器的声音采集装置。本发明也可以应用于高速公路、飞机场、大型机械厂房等具有较大且持续的声音环境中，因而在能量收集、发电以及减少噪声污染等方面有着广泛的应用。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，包括:连接面、纸盆、盆架、纸盆与盆架的连接体、发电线圈、输电导线 、磁体、平衡弹簧、底座、外壳和输电目标设备；所述连接面的一侧与纸盆相连，另一侧与发电线圈相连；所述纸盆用于接收外部环境所产生的声能而进行振动，并且将振动通过所述连接面传递至发电线圈，使发电线圈也振动；所述纸盆与盆架的连接体用于使纸盆受到声能作用向内侧运动后能够恢复至原来的位置；所述盆架与外壳相连；所述输电导线的一端连接于所述发电线圈的两端，另一端穿过底座，与所述输电目标设备连接；所述磁体固定于底座上，且磁体的一端插入所述发电线圈中；所述平衡弹簧的一端与所述连接面相连接，另一端与所述底座相连；所述底座与外壳固接。进一步，所述纸盆与盆架的连接体采用弹性材料制成。进一步，所述发电线圈为多个内部串联的线圈，且呈空心圆柱状。进一步，所述磁体为多个实心圆柱体的磁体。进一步，所有所述磁体的同一端的极性是相同的。进一步，所述盆架呈喇叭状。 进一步，所述底座采用与磁体相同材质的材料制成。进一步，在所述底座上设有一圆柱形的导线槽，使所述输电导线沿着所述导线槽穿出底座，并且连接至所述输电目标设备。
本发明一种具有弹性位置校正功能的声波发电器的积极效果是:
(I)该装置内部的发电线圈随着声音振动来切割磁体的磁感线，从而达到产生电能的效果。(2)通过纸盆与盆架间的弹性材料以及平衡弹簧的共同作用，不仅平衡振动部分的重量，而且可以减少声能损失，使得该装置能够充分利用纸盆所接收的声能，产生更有效的振动，从而提闻发电效率和使用寿命。(3)结构简单、声电转换效率较高、成本较低、便于广泛应用。(4)可以置于噪音环境(例如机场、高速公路、大型机械厂房、部分娱乐场所、射击训练场地等)中，有效地收集声音中的能量，从而达到“资源”的回收利用和可持续发展。(5)可以作为检测机械设备故障的仪器，替代人工听取设备的运行声音以判断设备的性能，从而提闻判断效率，减少误差。(6)本发明可以作为一个装置，多个相同的装置组合成一个声电转换系统，从而可以大量接收声能并将其转化为可供人们日常使用的电能。本发明也可以单独工作，其置于大型机械厂房中，并通过所输出的电能特性以检测机械运行的情况。
图1是本发明一种具有弹性位置校正功能的声波发电器的结构分解示意 图2是本发明一种具有弹性位置校正功能的声波发电器部分构件组装后的侧视 图3是本发明一种具有弹性位置校正功能的声波发电器发电部分的结构示意图； 图中的标号分别表示:`
1、连接面；2、纸盆；3、纸盆与盆架的连接体；4、盆架；
5、发电线圈；6、输电导线；7、磁体；8、底座；
9、外壳；10、输电目标设备；11、平衡弹簧；12、导线槽。
具体实施例方式以下结合附图对本发明一种具有弹性位置校正功能的声波发电器的实施方式做详细说明。参见图1，一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，包括连接面1、纸盆2、盆架
4、纸盆与盆架的连接体3、发电线圈5、输电导线6、磁体7、底座8、外壳9、输电目标设备10、平衡弹簧11和导线槽12。所述连接面I的一侧与纸盆2相连，另一侧与发电线圈5相连。所述连接面I采用与纸盆2类似，但其硬度略高的材质制成，用以支撑发电线圈5。在所述连接面I的一侧，即发电线圈5的同侧，与平衡弹簧11连接。所述平衡弹簧11平衡连接面I和与所述连接面I相连部件的重量，使这些部件能够较好地完成振动动作。所述纸盆2接收外部环境中目标对象所产生的声波冲击。当所述纸盆2接收声波冲击后会进行一定幅度的振动，即朝着连接面I运动，同时压缩置于纸盆2和盆架4间的弹性材料以及平衡弹簧11。当纸盆2所接收的声波冲击减弱或停止时，纸盆2和盆架4间的弹性材料和平衡弹簧11之前所储存的弹性势能会得到释放，从而完成振动，并且将振动通过所述连接面I传递至发电线圈5，使发电线圈5进行振幅大致相同的振动。
所述纸盆与盆架的连接体3的形状与纸盆2大致相同，其采用弹性材料制成，并且充满于纸盆2和盆架4间，与平衡弹簧11相互配合，能够使得纸盆2受到声波冲击后向内侦仪朝着连接面I)运动后能够恢复至原来的位置，完成振动。同时所述纸盆与盆架的连接体3起到支撑纸盆2、连接面I和发电线圈5的作用，使纸盆2、连接面I和发电线圈5通过纸盆与盆架的连接体3与盆架4相连接，除此之外不与其他部件相互接触，以防止不必要的摩擦，从而增加有效振动数量。若上述的纸盆2、连接面I和发电线圈5与周围其他部件接触，就会造成摩擦，导致所接收的声能无法产生明显的振动，而且无法产生明显的电流，进而使部分振动失去效果。所述盆架4呈喇叭状，其具有一定的硬度，且与外壳9相连，通过连接纸盆与盆架的弹性材料(即纸盆与盆架的连接体3)支撑连接面1、纸盆2，并且间接支撑发电线圈5，同时对声波发电器的内部部件也起到保护作用。在本实施例中，所述发电线圈5为多个(例如5个)内部串联的线圈，且呈空心圆柱状。而在其他实施例中，可根据实际应用情况配置相应个数的线圈。发电线圈5工作时套在磁体7的外围，但不与磁体7接触，且不与磁体7完全重合，参见图3所示。所述发电线圈5的匝圈主要集中于磁体7的前端附近(即靠近连接面1，远离底座8)，这样既可以充分利用磁体7周围的磁场，又可以相对减少发电线圈5的重量，于是可以防止因发电线圈5的偏斜而与周围部件相接触并产生摩擦。当声波发电器工作时，利用连接面I来传递振动，使得发电线圈5切割磁体7前端相对较密的磁感线，根据电磁感应原理，发电线圈5产生电流，并且通过输电导线6输出至输电目标设备10。所述输电导线6的一端连接于所述发电线圈5的两端，另一端通过设置在底座上的导线槽12而穿过底座8，并与所述输电目标设备10连接。所述输电导线6可以根据不同的实际应用，选择配置不同型号的导线。此外，在外壳9内的部分输电导线6保持一定程度的松弛，于是可以防止当输电导线6紧绷时，影响发电线圈5的运动。所述磁体7固定于底座8上,且磁体7的前端插入所述发电线圈5中，参见图2所示。在本实施例中，所 述磁体7为多个(例如5个)实心圆柱体的磁体。所述磁体7也可以根据实际需要配备相应个数的磁体，但其位置应该与发电线圈5相对应，以保证能够使发电线圈5套在磁体7上。每一磁体7对应每一个发电线圈5。多个套在发电线圈5中的磁体7的同一端的极性是相同的，而且所述磁体7均匀分布在以底座8中心(或重心点)为圆点的一圆周上。所述磁体7前端插入发电线圈5中，利用磁体7前端相对较集中的磁感线(较强的磁场)使得发电线圈5的振动能够被充分利用，从而能够高效地产生电能。在本发明较佳实施方式中，所述磁体7可以为由多个永磁体层(图中未示)和金属层(图中未示)间隔排列所构成。由于永磁体层和金属层交替排列设置，使得金属层(软磁材料)被磁化后与永磁体层相互吸附形成的一个整体的磁体。这样，在降低成本(永磁体成本高于一般的软磁材料)的同时，形成有利于发电线圈5切割磁感线而产生电流的磁场。所述底座8用于固定磁体7。在所述底座8的内侧设有一导线槽12,使所述输电导线6沿着所述导线槽12穿出底座8，并且连接至所述输电目标设备10。通过设置导线槽12，可以防止输电导线6被平衡弹簧11或外壳9挤压而使整个装置损坏。所述底座8的内侧与平衡弹簧11相连接，不仅对平衡弹簧11起到固定的作用，而且支撑着平衡弹簧11，使其发挥所需的作用。在本实施例中，所述底座8采用与磁体7相同材质的材料制成，这样可以增强磁体7所产生的磁性，进而提高发电线圈5对声能的利用率。此外，还可以在一定程度上增强所述声波发电器的稳定性，避免因振动而使其倾倒。同时，所述底座8与外壳9固接，使得所述声波发电器的所有部件连成一体。所述平衡弹簧11的一端与所述连接面I相连，另一端与底座8相连，用于平衡连接面1、纸盆2和发电线圈5的部分重量。所述平衡弹簧11和连接纸盆与盆架的弹性材料(即纸盆与盆架的连接体3)相互配合，使得连接面1、纸盆2、发电线圈5处于平衡状态，从而达到即使接收到较小的声波冲击仍可以有效地进行一定幅度振动的效果。也就是说，通过使用具有一定弹性特征的平衡弹簧11来平衡纸盆2、连接面1、发电线圈5的重力，以使纸盆2、连接面1、发电线圈5处于合适的位置(如图所示)，从而提高发电效率。所述外壳9用于对声波发电器整个装置起保护作用，同时通过支撑盆架4间接地支撑发电线圈5、纸盆2等部件。所述输电目标设备10用于在所述声波发电器所接收到的声能转换成电能后，进行收集、调整和输出。或者，通过所输出的电能来分析出声波发电器所接收到的声能所具有的特性，并配合计算机的分析处理，以达到检测机械设备故障的目的。若在使用过程中，若产生不均匀电流或电压，可通过输电目标设备10 (此种情况下该输电目标设备10具有滤波、整流等功能)进行调节。若该声波发电器所产生的感应电流、电压过小，超出所述输电目标设备10的调节范围时，其发电作用可忽略不计，并且将该声波发电器视为闲置状态。由于所述声波发电器所收集的外部声波为不断变化的，故其产生的电流为在一定范围内变化的交流电，并经过输电目标设备10内相应电路的整流作用，以对输电目标设备10内的蓄电池(图中未示)进行充电，使得所述声波发电器所产生的电能转变为化学能。同时通过对输电目标设备10进行调整(调整的性能以及可调整的范围是根据所述声波发电器各个部件的选用及制造工艺而不断优化)，使通过输电目标设备10调整后的电流为规则、稳定的电流。输电目标设备10在一定条件下(达到设定时间或电能)集中输出，即通过输电目标设备10中的逆变装置，把蓄电池中的化学能转变为220V交流电，进而保证外部设备的稳定使用。所述声波发电器通过一呈喇叭状的纸盆2接收声能，并且将该声能通过一连接面I进行传递，使得与所述连接面I相连的发电线圈5做一定幅度的振动。当纸盆2接收声波冲击后会向后端运动，同时压缩置于纸盆和盆架间的弹性材料和平衡弹簧11。当纸盆2所接收的声波冲击减弱或停止时，纸盆和盆架间的弹性材料和平衡弹簧11之前所储存的弹性势能将会得到释放，从而完成振动。由于在所述声波发电器内部的适当位置安装有多个圆柱状的磁体7，使得与纸盆2同步振动的发电线圈5切割所述磁体7周围的磁感线，于是根据电磁感应原理，发电线圈6产生一定量的电流。若将多个所述声波发电器通过组合方式整合在一起而形成一声电转换系统，该整个声电转换系统可以输出用于生产、生活的电能。此外，也可以收集所述声波发电器所输出的电信号，并且通过计算机程序对其进行分析，从而达到检测机械设备是否正常运行的目的。以下将通过两个实施例进一步说明所述声波发电器的特点。实施例1:
在机场等具有较大噪音的区域，将多个声波发电器安装在金属板上，所述声波发电器对着声源处。所述声波发电器的 纸盆2因受到噪音等声能的作用而进行一定幅度的振动，进而带动发电线圈5的同步振动，使得发电线圈5的振动来切割磁体7的磁感线，并且产生电能。所产生的电能通过输电导线6传送至输电目标设备10。由于是多个声波发电器共同工作，因此，可以将多个声波发电器所输出的电流汇入至同一个输电目标设备10。接着，通过该输电目标设备10的整合输出至供电设备。实施例2:
在复杂的大型机械设备的外壳上或内部中设置所述声波发电器，且不影响机械设备的工作。所述声波发电器收集所述机械设备所发出的噪音，转化为电信号输出至输电目标设备10，并且提供计算机分析处理，即对所采集的实际电信号与在计算机内部预设定的参考电信号进行比较，其中预设定的参考电信号是在机械设备正常工作时所采集转换而得到的。于是，通过计算机分析出实际电信号的特征来判断所述机械设备是否工作正常。以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的 保护范围。
权利要求
1.一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，包括:连接面、纸盆、盆架、纸盆与盆架的连接体、发电线圈、输电导线、磁体、平衡弹簧、底座、外壳和输电目标设备；所述连接面的一侧与纸盆相连，另一侧与发电线圈相连；所述纸盆用于接收外部环境所产生的声能而进行振动，并且将振动通过所述连接面传递至发电线圈，使发电线圈也振动；所述纸盆与盆架的连接体用于使纸盆受到声能作用向内侧运动后能够恢复至原来的位置；所述盆架与外壳相连；所述输电导线的一端连接于所述发电线圈的两端，另一端穿过底座，与所述输电目标设备连接；所述磁体固定于底座上，且磁体的一端插入所述发电线圈中；所述平衡弹簧的一端与所述连接面相连接，另一端与所述底座相连；所述底座与外壳固接。
2.根据权利要求1所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，所述纸盆与盆架的连接体采用弹性材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，所述发电线圈为多个内部串联的线圈，且呈空心圆柱状。
4.根据权利要求1所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，所述磁体为多个实心圆柱体的磁体。
5.根据权利要求5所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，所有所述磁体的同一端的极性是相同的。
6.根据权利要求1所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，所述盆架呈喇叭状。
7.根据权利要求1所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，所述底座采用与磁体相同材质的材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，其特征在于，在所述底座上设有一圆柱形的导线槽，使所述输电导线沿着所述导线槽穿出底座，并且连接至所述输电目标设备。
全文摘要
本发明一种具有弹性位置校正功能的声波发电器，包括连接面、纸盆、盆架、纸盆与盆架的连接体、发电线圈、输电导线、磁体、底座、外壳和输电目标设备；所述连接面的一侧与纸盆相连，另一侧与发电线圈相连；所述纸盆用于接收外部环境所产生的声能而进行振动，并且将振动通过所述连接面传递至发电线圈，以使发电线圈也振动；所述纸盆与盆架的连接体用于使纸盆受到声能作用向内侧运动后能够恢复至原来的位置；所述盆架与外壳相连；所述输电导线的一端连接于所述发电线圈的两端，另一端穿过底座，与所述输电目标设备连接；所述磁体固定于底座上，且磁体的一端插入所述发电线圈中；所述底座与外壳固接。
文档编号H02K35/04GK103248191SQ201310176759
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月14日 优先权日2013年5月14日
发明者吉晓乐, 关宇晨, 潘景齐, 笪建怿, 杜浩明 申请人:上海电机学院