上弹黃3、下弹 黃7的K值、自由高度、初始压缩量与磁忍5质量m相配合，W使得辅助阻尼弹黃质量系统在独 立状态下的自由振动最大振幅大于整个复合阻尼弹黃质量系统的最大振幅（即磁忍5的最 大振幅），W保证弹黃不被压死，并且初始压缩量(上弹黃3、下弹黃7的初始压缩量相同，均 为YO)大于等于整个复合阻尼弹黃质量系统的最大振幅，W保证复合阻尼弹黃质量系统振 荡时不受限制，并且上弹黃3、下弹黃7始终稳定地压住磁忍5。通常情况下，辅助阻尼弹黃质 量系统在最大振幅时所储存的能量为整个复合阻尼弹黃质量系统的80~90%，W提高储存 利用率。
[0023] (4)复合阻尼弹黃质量系统的作用过程： 设弹丸发射时的过载加速度为a(m/s2)，在磁忍5质量m(kg)上诱发的惯性力为ma(N)， 该力先压缩下弹黃7后再压缩下内弹黃8,磁忍5向下运动，当过载力与弹黃被压缩后的抵抗 力相等，即： ma= Kl (Y0+L巧)+ K2Y (4) 式中 Kl-下弹黃7弹性系数，N/m K2一一下内弹黃8弹性系数，N/m YO--下弹黃7初始压缩量，m Y--下内弹黃8压缩量，m 此刻，由过载加速度产生的机械能储存于弹黃内转变变成弹黃势能，当过载撤去后， 弹黃回弹使磁忍巧日速，磁忍5磁场切割绕组线圈則尋部分能量转换为电能，同时将另一部分 能量转化为磁忍5动能，当磁忍5运动到与上内弹黃4接触后，又将动能转变变成弹黃势能， 如此循环往复，直到初始能量全部转换为电能和损耗后，振荡结束。
[0024] 选取磁忍5静止平衡位置为位移原点，设位移时间函数y(t)，单个独立的阻尼弹黃 质量系统自由振动的微分方程为： 巧/IJl 一如t; 一的t,i 二'巧 (1) 式中 m--磁忍5质量kg C一一空气阻力系数kg/s k一一阻尼弹黃质量系统的弹黃刚度N/m 解方程(1)得系统位移响应：
(2) 对(2)式求微分并加入初始条件得系统速度响应： 識璋
复合阻尼弹黃质量系统的振荡过程，可按照公式(2)、（3)分步进行计算，设系统静止时 上弹黃3、下弹黃7的初始压缩量为Y0,磁忍5端面与临近内弹黃内端面的距离为L，当后座力 作用下磁忍5第一次完全压缩下内弹黃8的压缩量 游輪隸幾攀k啤化榮孩汝礙啥総游汝曼顯餐由接枝:縣^ 算出各阻尼弹黃质量系统的运动规律，取两者之和即为该段行程的磁忍5位移、速度规 律，W此可计算出磁忍5脱离下内弹黃8时刻的位移值Y 1和速度值V 1 ;然 .潑纖装碟》:，觀;%令i，縣心'特雅泉翁畿:;，硬綠讓徽變機毅壌 线（此段辅助阻尼弹黃质量系统单独作用），进而计算出磁忍5接触上 巧篆、~ 、 < 支\ 、 ^ &W F、、！、。\玉、' \ 、、 的;、、，扣-CM'、'0 ::、、?:二&，T巧；一滋'tr及巧r 累沁拿提驾讓黎SI亭;巧、旱： 运动规律，将两者取同方向之和可计算出磁忍5位移、速度规律W及磁忍5脱离上内弹 黃4时刻的位移值Y3和速度值V3,如此继续可计算出复合阻尼弹黃质量系统直到振荡结束 的运动规律。
[0025]根据磁忍5运动规律由磁忍5磁场与绕组线圈6的电磁关系即可计算出绕组线圈6 中的电动势(或空载电压）。实际计算磁忍5运动规律还要考虑有电负载时电磁力的反作用， 运时可按阻尼弹黃质量系统受迫振动的微分方程进行求解： R皆成-巧;邮~kyW二F (4) 式中 F--电磁力，N 本发明所述外壳2为圆筒，绕组线圈6呈圆环状，磁忍5为圆柱形，弹黃(包括上弹黃3、下 弹黃7、上内弹黃4、下内弹黃8)均呈螺旋环状。
[0026] 本发明设计合理，简洁实用，安全可靠，成本低。
[0027] 本发明产品的外形一般为圆柱形，其构成零部件也随之做成圆柱形或圆板或圆 环，绕组线圈6绕制为圆环，磁忍5为圆柱形，弹黃也为圆形。根据安装空间需要也可W做成 其他形状如方形柱等，其构成零部件形状做相应配合调整。
[00%] W圆柱形为例，外壳2做成圆筒，多组绕组绕制成圆环状，多级磁忍5制成圆柱形， 弹黃也为圆形。绕组线圈6内孔壁与磁忍5外圆壁和弹黃外圆之间有间隙，两者构成类似轴 承的两个相对滑动部件，即磁忍5可在与绕组线圈6内孔中上下运动。
[0029] 按结构图所示位置或相互关系进行装配并固定牢靠，将绕组线圈6头、尾分别引出 即完成制作。
[0030] 凡是本发明设计构思的简单变形或等效替换，应认为落入本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种振动式发电装置，包括上盖板、外壳、磁芯、绕组线圈、下盖板，外壳与上盖板、下 盖板连接，绕组线圈安装在外壳内，其特征是:还设置有上弹簧、上内弹簧、下弹簧、下内弹 簧，上弹簧、上内弹簧、下弹簧、下内弹簧设置于绕组线圈内，绕组线圈由多级线圈组成，相 邻线圈反向串联，绕组线圈内壁与磁芯外圆壁之间有用于滑动的间隙；磁芯由多个永磁体 及导磁片组成，永磁体之间和端面设置有导磁片，相邻永磁体磁场极性相反，导磁片从磁芯 柱侧面导出，磁芯外面套有薄壁圆筒，薄壁圆筒外表面光滑;上盖板、下盖板中心部位均设 置有两级台阶圆柱形凸起，上弹簧卡在上盖板的台阶圆柱形凸起的大台阶上，下弹簧卡在 下盖板的台阶圆柱形凸起的大台阶上，上弹簧、下弹簧将磁芯压住;上内弹簧卡在上盖板的 台阶圆柱形凸起的小台阶上，下内弹簧卡在下盖板的台阶圆柱形凸起的小台阶上，上内弹 簧、下内弹簧与磁芯表面具有距离;上弹簧内圈轮廓面与上内弹簧外圈轮廓面之间有间隙， 下弹簧内圈轮廓面与下内弹簧外圈轮廓面之间有间隙。2. 根据权利要求1所述的振动式发电装置，其特征是:所述上弹簧、上内弹簧、磁芯、下 弹簧、下内弹簧构成阻尼弹簧质量系统，其中上内弹簧、磁芯、下内弹簧构成主阻尼弹簧质 量系统，上弹簧、磁芯、下弹簧构成辅助阻尼弹簧质量系统，上内弹簧、下内弹簧的弹性系数 相同，上弹簧、下弹簧的弹性系数相同，上内弹簧的弹性系数大于上弹簧。3. 根据权利要求1或2所述的振动式发电装置，其特征是:所述绕组线圈内壁呈齿槽状， 绕组线圈内壁齿顶部与磁芯外圆壁之间具有间隙。4. 根据权利要求1或2所述的振动式发电装置，其特征是:所述磁芯的最大振幅不小于 绕组线圈的厚度+1/2(磁芯厚度-绕组线圈厚度）。5. 根据权利要求1或2所述的振动式发电装置，其特征是:所述上弹簧、下弹簧的初始压 缩量相同，该初始压缩量不小于磁芯的最大振幅。6. 根据权利要求1或2所述的振动式发电装置，其特征是:所述绕组线圈为两级，磁芯由 四个永磁体和五个分布在永磁体之间以及磁芯端面的导磁片组成，磁场构成N-S ___ ___ N-S磁 极布置。7. 根据权利要求2所述的振动式发电装置，其特征是:辅助阻尼弹簧质量系统在最大振 幅时所储存的能量为整个复合阻尼弹簧质量系统的80~90%。
【专利摘要】本发明涉及一种振动式发电装置，包括上盖板、外壳、磁芯、绕组线圈、下盖板，还设有上弹簧、上内弹簧、下弹簧、下内弹簧，上弹簧、上内弹簧、下弹簧、下内弹簧设置于绕组线圈内，绕组线圈由多级线圈组成，相邻线圈反向串联，磁芯由多个永磁体及导磁片组成，永磁体之间和端面设置有导磁片，相邻永磁体磁场极性相反，上弹簧与上盖板连接，下弹簧与下盖板连接，上弹簧、下弹簧将磁芯压住；上内弹簧卡在上盖板上，下内弹簧卡在下盖板上，上内弹簧、下内弹簧与磁芯表面具有距离；上弹簧内圈轮廓面与上内弹簧外圈轮廓面之间有间隙，下弹簧内圈轮廓面与下内弹簧外圈轮廓面之间有间隙。本发明设计合理，简洁实用，安全可靠成本低。
【IPC分类】F03G7/08, H02K35/02
【公开号】CN105576936
【申请号】CN201610071818
【发明人】张波
【申请人】重庆斯科彼欧科技有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年2月2日