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申请/专利权人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所

摘要：本发明公开了一种基于质量弹簧共振系统的振动能量俘获装置及其设计方法，该装置包括：磁性振动单元、感应体、磁性筒体和盖板；两个盖板分别安装在磁性筒体的两端；磁性振动单元内设有磁性振子；磁性振动单元安装在磁性筒体内；磁性筒体内圆周面的磁极与磁性振动单元的磁性振子外圆周面的磁极相反；感应体包括：绝缘套筒和金属线圈；金属线圈绕装在绝缘套筒外部；感应体安装在磁性振子与磁性筒体之间；金属线圈的两端分别穿过两个盖板后，与外部的储能装置或负载电性连接；感应体的金属线圈与磁性振子—磁性筒体之间的磁感线发生相对运动时，金属线圈内产生感应电流；本发明能够将质量弹簧共振系统产生的剧烈振动的动能进行俘获收集和转化。

主权项：1.一种基于质量弹簧共振系统的振动能量俘获装置，其特征在于，所述装置包括：磁性振动单元3、感应体2、磁性筒体1和盖板4；两个所述盖板4分别安装在磁性筒体1的两端；所述磁性振动单元3内设有磁性振子7；所述磁性振动单元3安装在所述磁性筒体1内；且所述磁性振子7可沿所述磁性筒体1的轴向进行直线运动；所述磁性筒体1内圆周面的磁极与磁性振动单元3的磁性振子7外圆周面的磁极相反；所述磁性筒体1内圆周面的磁极与磁性振动单元3的磁性振子7外圆周面的磁极之间产生磁感线；所述感应体2包括：绝缘套筒和金属线圈；所述金属线圈绕装在绝缘套筒外部；感应体2安装在所述磁性筒体1内，并位于磁性振子7与磁性筒体1之间；所述金属线圈的两端分别穿过两个盖板4后，与外部的储能装置或负载电性连接；感应体2的金属线圈与磁性振子7—磁性筒体1之间的磁感线发生相对运动时，金属线圈内产生感应电流；所述磁性振动单元3还包括：中心轴9、滑环8、挡板5及弹簧6；所述中心轴9的两端分别同轴安装在两个所述盖板4上；且中心轴9的两端分别穿过两个所述盖板4；所述滑环8同轴安装在中心轴9的外部，二者滑动配合，即所述滑环8可沿中心轴9的轴向进行直线运动；所述磁性振子7同轴安装在滑环8的外部，二者固连，即所述磁性振子7可随滑环8沿中心轴9的轴向进行直线运动；两个所述挡板5分别同轴固定在中心轴9的两端，且中心轴9的两端分别穿过两个所述挡板5；两个挡板5分别为挡板A和挡板B；两个所述弹簧6分别安装在中心轴9的外部，两个弹簧6分别为弹簧A和弹簧B；其中，弹簧A的两端分别抵触在挡板A与磁性振子7的一端端面上，弹簧B的两端分别抵触在挡板B与磁性振子7的另一端端面上；且弹簧A和弹簧B均处于压缩状态；所述振动能量俘获装置的设计方法的具体步骤如下：已知所述振动能量俘获装置的工作频率f0′和尺寸约束；步骤一，根据所述尺寸约束，确定所述磁性筒体的外径r0和内径r1、感应体的内径r3和外径r2及磁性振子的外径r6和内径r7；根据磁性振子的外径r6确定中心轴的直径r4；步骤二，根据所述装置的工作频率f0′及公式式中，M3为滑环8和磁性振子7组合的重量；得到弹簧的弹性系数K，根据弹性系数K选择弹簧型号，并使得其直径r5满足：r4＜r5＜r3；设弹簧的不受力状态的长度为L4；步骤三，根据磁性振子的外径r6确定磁性振子的长度L2，L2＝0.5～5r6；根据弹簧的长度L4及磁性振子的长度L2，确定磁性筒体的长度L1，L1＞2L4+L2；根据磁性筒体的长度L1，确定中心轴长度L5，使得L5＞L1；确定感应体的长度，感应体的长度与磁性筒体的长度相等；步骤四，根据弹簧的长度L4、磁性振子的长度L2及磁性筒体的长度L1，确定挡板的厚度L3，挡板的外径与感应体的内径相等；步骤五，根据中心轴长度L5和磁性筒体的长度L1，确定盖板的厚度为L5-L12,盖板的直径与磁性筒体的外径相等；盖板的中心通孔的直径与中心轴的直径相等；步骤六，确定滑环的外径和内径；滑环的外径与磁性振子的内径相等；滑环的内径与中心轴的直径相等。

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百度查询： 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 基于质量弹簧共振系统的振动能量俘获装置及其设计方法