一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机制造技术

本实用新型专利技术公开的一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机，属于新能源及节能技术领域。线槽套设在圆筒型的背铁内，绕组缠绕在线槽上，直线轴设在背铁的轴线上，直线轴、背铁和线槽的两端均分别与上顶盖和下底座固定连接；直线轴承设在直线轴上，直线轴承外部套设有直筒缓冲套，若干减震环和磁体依次套设在直筒缓冲套上，磁体与绕组之间存在气隙；直线轴承的两端分别与一个套设在直线轴上的弹簧连接单元固定连接，弹簧连接单元为流线型；弹簧套设在直线轴上，弹簧的上下两端分别与直线轴承下端的弹簧连接单元和下底座固定连接。本实用新型专利技术能够显著提高弹簧的稳定性，摩擦力小，在小振幅工况下能够较好地扩大动子振幅，提高电机的输出功率。输出功率。输出功率。

【技术实现步骤摘要】
一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机


[0001]本技术属于新能源及节能
，涉及一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机。

技术介绍

[0002]在石油钻井钻头、铁轨等场所，由于条件所限，传感器只能利用干电池供电。然而干电池使用寿命有限并且对环境有污染。石油钻井钻头工作时、列车行驶过钢轨都会产生振动，若能设计某一振动能量收集装置，来代替传统的干电池，必然能够带来巨大的经济效益。
[0003]现汲取振动能量的发电机主要有静电式、压电式与电磁式。而静电式、压电式成本高并且发电功率低。在电磁式发电机中圆筒型直线发电机能够直接将机械能转化为电能使电机复杂程度降低并提高了能量转换效率。在振源振幅较小的地方，为提高电机汲取的能量需要对电机动子进行振幅放大。其中利用弹簧振子进行振幅放大是一种非常经济可靠的一种方式。而摩擦力、空气阻力对振幅放大的幅度有着重要影响，在以固定频率进行简谐振动的场所，应用弹性系数相同的弹簧时，当时(k为弹簧弹性系数，m为与弹簧连接的电机动子质量，ω
n
为弹簧固有频率，ω为振源振动频率)，摩擦力、空气阻力越小弹簧能够放大的幅度越大。
[0004]振动发电机的机械结构需要满足振动强度的要求，而弹簧连接机构是电机系统中最为薄弱的环节。目前的现有技术主要存在以下缺陷和不足：1)弹簧连接机构一般为带底座式连接，为保证其稳定性而外加套管，但这种方式不仅使弹簧连接不够牢靠容易发生分离问题，并且外加套管也增加了电机气隙长度；2)现有的圆筒型直线发电机有以下两种类型：电机动子与电机定子部分不接触，在这种情况下，存在利用弹簧进行振幅放大时，同心度难以得到保证的问题，进而限制了气隙的减小；电机动子与电机直接接触，在这种情况下电机动子与电机定子部分为动摩擦，摩擦力较大。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术的目的在于提供一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机，能够显著提高弹簧的稳定性，摩擦力小，在小振幅工况下能够较好地扩大动子振幅，提高电机的输出功率。
[0006]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]本技术公开了一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机，包括上顶盖、绕组、背铁、弹簧、下底座、弹簧连接单元、磁体、减震环、直线轴承、直线轴和线槽；
[0008]线槽套设在圆筒型的背铁内，绕组缠绕在线槽上，直线轴设在背铁的轴线上，直线轴、背铁和线槽的两端均分别与上顶盖和下底座固定连接；直线轴承设在直线轴上，直线轴承外部套设有直筒缓冲套，若干减震环和若干磁体依次套设在直筒缓冲套上，磁体与绕组
之间存在气隙；直线轴承的两端分别与一个套设在直线轴上的弹簧连接单元固定连接，弹簧连接单元为流线型；弹簧套设在直线轴上，弹簧的上下两端分别与直线轴承下端的弹簧连接单元和下底座固定连接。
[0009]优选地，上顶盖包括主体和中心体，主体上设有上线槽卡槽和上背铁卡槽，中心体上设有上轴孔，主体与中心体通过上支撑架连接，上支撑架上均匀分布有若干上通风口；下底座包括主体和中心体，主体上设有下线槽卡槽和下背铁卡槽，中心体上设有下轴孔，主体与中心体通过下支撑架连接，下支撑架上均匀分布有若干下通风口。
[0010]进一步优选地，下底座的主体周向上开设有若干用于固定背铁和线槽的紧固螺孔，紧固螺栓穿过紧固螺孔、固定背铁和线槽进行固定。
[0011]优选地，直线轴承的两端通过螺纹与分别与一个弹簧连接单元连接，弹簧连接单元的内壁通过若干组滚珠与直线轴间隙配合。
[0012]优选地，直线轴上端设有上连接螺纹，上连接螺纹上螺接有用于对上顶盖进行封顶固定的锁紧螺母，锁紧螺母位于上顶盖上端。
[0013]进一步优选地，锁紧螺母为不锈钢防松锁紧螺母，锁紧螺母与上顶盖之间设有垫片。
[0014]优选地，弹簧两端与弹簧连接单元和下底座连接部分的螺距为0，其余部分的螺距相等，弹簧与弹簧连接单元连接部分的外径与弹簧连接单元的内壁随形。
[0015]优选地，弹簧连接单元外表上开设有若干导流槽。
[0016]优选地，弹簧连接单元为锥形、鱼雷形或纺锤形。
[0017]优选地，减震环为碳纤维复合材质，线槽为玻璃纤维材质。
[0018]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本技术公开的汲取振动能量的圆筒型直线发电机，以直线轴承及其上布置的磁体作为电机动子，通过弹簧吸收振动能量，在直线轴上进行相对运动，切割磁感线产生交流电。本技术的结构设计合理、结构牢固可靠、机械强度高，防松性能强能，够满足振动发电的要求。电机动子内的直线轴承，与直线轴为滚动摩擦方式，摩擦力小，在小振幅工况下经弹簧机构能够较好扩大动子振幅，提高电机的输出功率。弹簧不需外加套管，直接借助直线轴提高弹簧的稳定性；磁体之间增加减震环，能够吸收大量撞击能量，有效保护磁体；流线型的弹簧连接单元，能够减少电机动子运动时的阻力和摩擦力，使电机动子的振动幅度增大，能量利用率高。
[0020]进一步地，上顶盖和下底座通过线槽卡槽和背铁卡槽对线槽和背铁进行可靠固定，同时设计有上下通风口，有利于空气流通，减少电机动子的空气阻力，并为电机引出线等的布置提供了方便。
[0021]更进一步地，通过紧固螺栓和紧固螺孔能够使背铁和线槽固定更加牢靠。
[0022]进一步地，直线轴承的两端通过螺纹与分别与一个弹簧连接单元连接，安装拆卸方便；弹簧连接单元的内壁通过若干组滚珠与直线轴间隙配合，滑动阻力小。
[0023]进一步地，上顶盖通过锁紧螺母进行封顶固定，固定牢靠，整个发电机的稳定性好。
[0024]更进一步地，锁紧螺母采用不锈钢防松锁紧螺母，并配合垫片，进一步提升牢固程度，并防止使用过程中松动。
[0025]进一步地，弹簧两端与弹簧连接单元和下底座连接部分的螺距为0，其余部分的螺距相等，提高弹簧不压缩的部位的强度；弹簧与弹簧连接单元连接部分的外径与弹簧连接单元的内壁随形，提升两者的结合强度。
[0026]进一步地，弹簧连接单元外表上开设有若干导流槽，减小空气阻力。
[0027]进一步地，减震环采用碳纤维复合材质，重量轻、强度高，能够有效吸收大量撞击能量；线槽采用玻璃纤维材质，隔热、耐高温、机械强度高、绝缘性好，能够有效较少匝间短路的发生。
附图说明
[0028]图1为本技术的整体结构示意图；
[0029]图2为弹簧的结构示意图；
[0030]图3为弹簧及其连接机构的结构示意图；
[0031]图4为电机上顶盖的结构示意图。
[0032]图中，1为锁紧螺母，2为上顶盖，2
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1为上通风口，2
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2为上轴孔，2
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3为上支撑架，2
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4为上线槽卡槽，2
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5为上背铁卡槽，3为绕组，4为背铁，5为直筒缓冲套，6为弹簧，7为下底座，7
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1为下轴孔，7
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汲取振动能量的圆筒型直线发电机，其特征在于，包括上顶盖(2)、绕组(3)、背铁(4)、弹簧(6)、下底座(7)、弹簧连接单元(9)、磁体(10)、减震环(11)、直线轴承(13)、直线轴(15)和线槽(16)；线槽(16)套设在圆筒型的背铁(4)内，绕组(3)缠绕在线槽(16)上，直线轴(15)设在背铁(4)的轴线上，直线轴(15)、背铁(4)和线槽(16)的两端均分别与上顶盖(2)和下底座(7)固定连接；直线轴承(13)设在直线轴(15)上，直线轴承(13)外部套设有直筒缓冲套(5)，若干减震环(11)和若干磁体(10)依次套设在直筒缓冲套(5)上，磁体(10)与绕组(3)之间存在气隙；直线轴承(13)的两端分别与一个套设在直线轴(15)上的弹簧连接单元(9)固定连接，弹簧连接单元(9)为流线型；弹簧(6)套设在直线轴(15)上，弹簧(6)的上下两端分别与直线轴承(13)下端的弹簧连接单元(9)和下底座(7)固定连接。2.根据权利要求1所述的汲取振动能量的圆筒型直线发电机，其特征在于，上顶盖(2)包括主体和中心体，主体上设有上线槽卡槽(2
‑
4)和上背铁卡槽(2
‑
5)，中心体上设有上轴孔(2
‑
2)，主体与中心体通过上支撑架(2
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3)连接，上支撑架(2
‑
3)上均匀分布有若干上通风口(2
‑
1)；下底座(7)包括主体和中心体，主体上设有下线槽卡槽(7
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2)和下背铁卡槽(7
‑
3)，中心体上设有下轴孔(7
‑
1)，主体与中心体通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，杨永宝，冯智，李俊，徐洋，郭晓雪，索宇超，牟明川，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：新型
国别省市：