磁浮储能减振器 本发明是用磁浮减缓振动,并将振动能量转为电能的一种装置。
目前机动车等一些交通工具的减振装置一般都是弹簧片,利用弹簧或弹簧片虽然能够起到减振的作用,但是振动所产生的能量却没能够被利用。如果每辆汽车在行使时由于振动所产生的能量得到利用,那么一个中等城市具有百万辆行驶的汽车,可利用振动产生的能量是巨大的,同时也节省了巨大的能源。针对这一目的和意义发明了磁浮储能减振器。该装置用于汽车减振,不仅具有很好的效果,而且还能将振动所产生的能量转换为电能。
该项发明是利用电磁感应原理,即磁铁在螺线管中运动产生感应电流的方法设计出的减振器。原理结构如图(1)所示,在一个磁铁1的两极装有两个极性相同的磁铁2和3。磁铁2和3由中心轴4固定,此中心轴4穿过磁铁1的中心孔。磁铁1的外表固定有一个非铁的铝合金或硬塑料外壳9。在外壳9上分别缠绕四个螺线管,其中两个螺线管5和6装在磁铁1和磁铁2及3的中间位置,螺线管7和8装在磁铁2和3的外侧。
当磁铁2和3地大小形状和磁力相同时,磁铁1将被磁铁2和3的磁力挤压在中间位置,距磁铁2和3的距离相等,设为h。在固定的外壳9上缠绕四个高度为h的螺线管5、6、7、8。螺线管5和6是缠绕在磁铁1与磁铁2和3之间,螺线管7和8是缠绕在磁铁2和3的外侧。当中心轴4受力上下运动时,螺线管5、6、7、8相对磁铁2和3有相对运动,使螺线管5、6、7、8中的磁力线发生变化,螺线管必然产生感应电流。
如果四个螺线管的绕线方向相同时,所产生感应电流的方向是相同的,因此可以将四个螺线管首尾串联在一起。四个螺线管串联在一起后的首尾两端接到桥式整流电路16中,如图(3)所示。桥式整流电路W将四个螺线管5、6、7、8所产生的交流感应电流转为直流,然后经过C1和C2整流,再经过稳压管D稳压后供给蓄电池17充电,从而实现了振动能向电能的转换。使振动所产生的能量得以利用。
利用两个磁铁同极相斥的原理做减振器经过实验效果很好。为防止两磁铁硬性相撞,在图(1)的磁铁2和3的内侧粘贴上两个较薄的橡胶垫圈13和14。为了使固定在中心轴4上的磁铁2和3上下运动与固定在磁铁1上的外壳9减少摩擦,在磁铁2和3的外侧按装有滚动轴承10,在磁铁2和3每一外侧装三个或四个滚动轴承10,使磁铁1及外壳与中心轴4及磁铁2和3的相对滑动限制为滚动。为了散去产生感应电流时所发出的热量,将中心轴4做成空心15可以导通水流。
该项发明在实际使用时,可以作为一个部件使用。振动体固定在磁浮储能减振器中心轴4上的法兰盘12上,需要减振的缓冲体固定在外壳9上的法兰盘11上。若将两个磁浮储能减振器垂直安装,则可以缓冲两个方向的振动;若将三个磁浮储能减振器相互垂直安装则可以缓冲各个方向的振动。在使用该减振器时可以根据承重量的大小用多个减振器进行并列组合安装。对于需要减振的大型振动机械或交通工具,该减振器可以作为一个基本部件使用。根据振动范围要求的不同,可以按要求做出磁铁1与磁铁2和3不同间距h的减振器。
根据上述原理结构加工制作的一个小型磁浮储能减振器,如图(2)照片所示。该减振器磁铁1与磁铁2和3的间距h=15mm,磁铁间相互排斥力最大可达到10千克,用手加外力上下作用,感觉如同作用在弹簧上一样。磁铁1与磁铁2和3相对运动所产生的感应电流经检测最大可以达到150mA;最大功率为45mW。如果用大型磁铁,排斥力最大为200千克制作出的磁浮储能减振器,相当于20个这种已做出的小磁浮储能减振器,可以推算出其最大功率可达到900mW。一个1000千克重的交通工具需要5个到6个排斥力为200千克的磁浮储能减振器,这些磁浮储能减振器合在一起,其功率可达到5W。基本可供其尾灯使用所需的电能。
在平坦的公路上交通工具汽车行驶时,由于弹簧片的缓冲作用,使车体基本保持平稳,实际上车轮始终相对车体在上下运动。如果每辆汽车都装有这种电磁储能减振器,虽然每个减振器获得的电能很小,对于每个车来讲意义并不大,但是若一千万辆车都使用这种磁浮储能减振器,那么加在一起将有5万千瓦的功率,相当于一个发电站。这些装有磁浮储能减振器的行驶工具行驶一天就可以获得巨大的电能,因此该项发明对于节省能源具有重要社会意义。
该项发明不仅解决了交通工具的减振问题,而且还利用了振动能量,以整化零地节省了巨大能源。该磁浮储能减振器减振缓冲效果好,所用的主要材料就是三块磁铁和一组线圈,成本低廉,结构简单,易于批量生产和推广使用。