專(zhuān)利名稱(chēng)：一種噪聲發(fā)電裝置及由該裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種噪聲發(fā)電裝置及由該裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻，人們物質(zhì)生活水平的提高和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)用電迅速增加，挖掘潛在能源并加以收集利用顯得更加迫切和重要。因此對(duì)生活中一些看似沒(méi)有用處甚至造成污染的物質(zhì)加以利用將大大減少我們對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴(lài)。噪聲便是這樣一種“能源”。噪聲本身就是一種機(jī)械波，攜帶著能量，研發(fā)系統(tǒng)的噪聲收集轉(zhuǎn)換發(fā)電裝置并且運(yùn)用于實(shí)際生活生產(chǎn)中緊緊契合國(guó)家倡導(dǎo)的“節(jié)能減排”的思想，變廢為寶，不僅能夠消除噪聲污染，也能為生活提供必要的能源需求，因此研制噪聲發(fā)電的系統(tǒng)顯得極具理論和實(shí)際意義。目前雖然一些公司(如日本音力發(fā)電公司)已經(jīng)意識(shí)到可利用噪聲進(jìn)行發(fā)電且正在研發(fā)聲波發(fā)電機(jī)，但對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的理論分析及高效優(yōu)化設(shè)計(jì)仍在探索中，成套發(fā)電裝置未見(jiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題在于提供一種噪聲發(fā)電裝置及由該裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了將噪聲蘊(yùn)含的機(jī)械波能量轉(zhuǎn)化為容易利用的電能。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):—種噪聲發(fā)電裝置，包括一端開(kāi)口的聲波收集管，聲波收集管的開(kāi)口處密封有隔氣透音薄膜，所述聲波收集管的開(kāi)口端設(shè)置有喇叭狀入口，聲波收集管外側(cè)設(shè)置有一端與喇口八狀入口相連，另一端與聲波收集管封閉端相連的隔音板，隔音板與聲波收集管側(cè)面的外壁間形成一空腔，聲波收集管側(cè)面上設(shè)置有若干聲電轉(zhuǎn)換單元，所述聲電轉(zhuǎn)換單元位于空腔內(nèi)，所述聲電轉(zhuǎn)換單元包括帶有共鳴腔的亥姆霍茲共鳴器和與亥姆霍茲共鳴器相連的聲電轉(zhuǎn)換器，所述聲電轉(zhuǎn)換器包括設(shè)置于共鳴腔末端空腔中的振動(dòng)膜，振動(dòng)膜通過(guò)連桿與線圈相連，所述線圈套設(shè)于磁極上，磁極設(shè)置于隔音板上；線圈通過(guò)集電流線與輸出總線相連。所述亥姆霍茲共鳴器包括開(kāi)設(shè)于聲波收集管側(cè)壁上的聲波分配孔和與聲波分配孔連接的共鳴腔，所述共鳴腔的末端空腔中設(shè)置有振動(dòng)膜。所述的聲波收集管四周的側(cè)面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉(zhuǎn)換單元。所述的聲波收集管側(cè)面上軸向排列的每一列包含若干個(gè)聲電轉(zhuǎn)換單元。一種根據(jù)所述的噪聲發(fā)電裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備，包括若干個(gè)呈矩陣形式排列的噪聲發(fā)電裝置，各個(gè)噪聲發(fā)電裝置間相互連接。所述噪聲發(fā)電裝置設(shè)置于集成板上；或者，所述噪聲發(fā)電裝置通過(guò)各自的隔音板相連接。
所述輸出總線與放大電路相連，所述放大電路與整流電路相連，所述整流電路通過(guò)穩(wěn)壓電路與用電器相連；或者，所述輸出總線與放大電路相連，所述放大電路與整流電路相連，所述整流電路與高性能蓄電器相連。所述輸出總線經(jīng)倍壓電路后與用電器相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:本發(fā)明提供的噪聲發(fā)電裝置及由該裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備，噪聲發(fā)電裝置中利用對(duì)聲音吸收能力較高的亥姆霍茲共鳴器對(duì)噪聲進(jìn)行收集和放大，利用放大后的噪聲聲波來(lái)帶動(dòng)設(shè)置于共鳴腔末端空腔中的振動(dòng)膜振動(dòng)，振動(dòng)膜振動(dòng)后通過(guò)連桿帶動(dòng)套設(shè)在磁極上的線圈往復(fù)運(yùn)動(dòng)，線圈通過(guò)切割磁極的磁感線實(shí)現(xiàn)噪聲到電能的轉(zhuǎn)化，變廢為寶，節(jié)約能源；將由噪聲源產(chǎn)生的微小能量就地使用到可以很好利用的小地方，同時(shí)可以在噪聲發(fā)電設(shè)備中利用噪聲發(fā)電裝置數(shù)量大的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)較大效益；針對(duì)不同環(huán)境的噪聲，根據(jù)實(shí)際情況安裝適應(yīng)不同聲波振幅和頻率的裝置。進(jìn)一步地，本發(fā)明通過(guò)將多個(gè)噪聲發(fā)電裝置集成到電路板上，并通過(guò)將多個(gè)噪聲發(fā)電裝置中的集電流線中的電流匯合，來(lái)提高聲電轉(zhuǎn)換后的總的電能，同時(shí)還可以將匯總后的電能經(jīng)升壓穩(wěn)流電路處理，提高發(fā)出的電壓，使得到的較高電壓可以被用于多個(gè)方面。


圖1為本發(fā)明提供的一種由噪聲發(fā)電裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的一種噪音 發(fā)電裝置中的聲波收集管剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的一種噪音發(fā)電裝置中聲電轉(zhuǎn)換單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提供的一種由噪聲發(fā)電裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備中的噪聲發(fā)電裝置的矩陣排列示意圖；圖5為本發(fā)明提供的一種噪音發(fā)電裝置中的共鳴器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明提供的一種噪音發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明提供噪聲發(fā)電設(shè)備及升壓整流穩(wěn)流部分整體示意框圖；圖8為本發(fā)明提供噪聲發(fā)電設(shè)備升壓整流穩(wěn)流部分示意框圖。其中，I為喇叭狀入口，2為隔氣透音薄膜，3為隔音板，4為聲波收集管，5為集電流線，6為聲電轉(zhuǎn)換單元，7為亥姆霍茲共鳴器，8為聲波分配孔，9為共鳴腔，10為聲電轉(zhuǎn)換器，11為振動(dòng)膜，12為連桿，13為線圈，14為磁極，15為輸出總線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。參見(jiàn)圖1至圖3，一種噪聲發(fā)電裝置，包括一端開(kāi)口的聲波收集管4，聲波收集管4的開(kāi)口處密封有隔氣透音薄膜2，該薄膜為聚乙烯薄膜，能夠隔絕液體、固體顆粒以及其它干擾裝置正常工作的物質(zhì)，所述聲波收集管4的開(kāi)口端設(shè)置有喇叭狀入口 1，聲波收集管4外側(cè)設(shè)置有一端與喇叭狀入口 I相連，另一端與聲波收集管4封閉端相連的復(fù)合材料制成的筒狀的隔音板3，隔音板3與聲波收集管4側(cè)面的外壁間形成一空腔，聲波收集管4四周的側(cè)面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉(zhuǎn)換單元6，每一列包含若干個(gè)聲電轉(zhuǎn)換單元6，所述聲電轉(zhuǎn)換單元6位于空腔內(nèi)，所述聲電轉(zhuǎn)換單元6包括帶有共鳴腔9的亥姆霍茲共鳴器7和與亥姆霍茲共鳴器7相連的聲電轉(zhuǎn)換器10,所述亥姆霍茲共鳴器7包括開(kāi)設(shè)于聲波收集管4四周側(cè)壁上的聲波分配孔8和與聲波分配孔8連接的共鳴腔9，共鳴腔9的末端設(shè)置有聲電轉(zhuǎn)換器10，所述聲電轉(zhuǎn)換器10包括設(shè)置于共鳴腔9末端空腔中的振動(dòng)膜11，振動(dòng)膜11通過(guò)連桿12與線圈13相連，所述線圈13套設(shè)于磁極14上，磁極14設(shè)置于隔音板3上；線圈13與集電流線5相連而輸出每個(gè)聲電轉(zhuǎn)換單元6上的電能，集電流線5將電能匯集到與其連接的輸出總線15上，最終輸出較大電能。需要說(shuō)明的是，振動(dòng)膜11為玻璃纖維薄膜，它機(jī)械強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，能夠較高效率地將噪音的能量轉(zhuǎn)換為電能，連桿12采用聚乙烯，其質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失可以忽略，線圈13的匝數(shù)根據(jù)繞線直徑與磁場(chǎng)范圍決定，利用相關(guān)專(zhuān)業(yè)軟件設(shè)計(jì)，推薦使用Maxwell分析,磁極14提供磁場(chǎng),采用鐵釹硼環(huán)形磁鐵,尺寸推薦D25X7X10mm。具體的，參見(jiàn)圖5本實(shí)施例主要研究如圖5形狀的亥姆霍茲共鳴器，由一個(gè)空心球缺插一根短管構(gòu)成，球的半徑為R，短管的長(zhǎng)度為d，球缺體積為V，V大小為半徑為R的球體體積。其中，短管的長(zhǎng)度即為聲波分配孔的直徑大小，空心球?yàn)楣缠Q腔。距離聲源任意距離對(duì)該裝置所能利用的能量公式進(jìn)行如下推導(dǎo):根據(jù)聲學(xué)原理，總的聲功率應(yīng)是所有面積源AS于其聲強(qiáng)Is的乘積總和，SP
W=S*I。聲強(qiáng)
權(quán)利要求
1.一種噪聲發(fā)電裝置，其特征在于，包括一端開(kāi)口的聲波收集管(4)，聲波收集管(4)的開(kāi)口處密封有隔氣透音薄膜(2)，所述聲波收集管(4)的開(kāi)口端設(shè)置有喇叭狀入口( 1)，聲波收集管(4)外側(cè)設(shè)置有一端與喇口入狀入口( I)相連，另一端與聲波收集管(4)封閉端相連的隔音板(3)，隔音板(3)與聲波收集管(4)側(cè)面的外壁間形成一空腔，聲波收集管(4)側(cè)面上設(shè)置有若干聲電轉(zhuǎn)換單元(6)，所述聲電轉(zhuǎn)換單元(6)位于空腔內(nèi)，所述聲電轉(zhuǎn)換單元(6)包括帶有共鳴腔(9)的亥姆霍茲共鳴器(7)和與亥姆霍茲共鳴器(7)相連的聲電轉(zhuǎn)換器(10)，所述聲電轉(zhuǎn)換器(10)包括設(shè)置于共鳴腔(9)末端空腔中的振動(dòng)膜(11)，振動(dòng)膜(11)通過(guò)連桿(12)與線圈(13)相連，所述線圈(13)套設(shè)于磁極(14)上，磁極(14)設(shè)置于隔音板(3)上；線圈(13)通過(guò)集電流線(5)與輸出總線(15)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于，所述亥姆霍茲共鳴器(7)包括開(kāi)設(shè)于聲波收集管(4)側(cè)壁上的聲波分配孔(8)和與聲波分配孔(8)連接的共鳴腔(9)，所述共鳴腔(9)的末端空腔中設(shè)置有振動(dòng)膜(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于，所述的聲波收集管(4)四周的側(cè)面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉(zhuǎn)換單元(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于，所述的聲波收集管(4)側(cè)面上軸向排列的每一列包含若干個(gè)聲電轉(zhuǎn)換單元。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的噪聲發(fā)電裝置組成的噪聲發(fā)電設(shè)備，其特征在于，包括若干個(gè)呈矩陣形式排列的噪聲發(fā)電裝置，各個(gè)噪聲發(fā)電裝置間相互連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的噪聲發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述噪聲發(fā)電裝置設(shè)置于集成板上；或者，所述噪聲發(fā)電裝置通過(guò)各自的隔音板(3 )相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5 所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于，所述輸出總線(15)與放大電路相連，所述放大電路與整流電路相連，所述整流電路通過(guò)穩(wěn)壓電路與用電器相連；或者，所述輸出總線(15)與放大電路相連，所述放大電路與整流電路相連，所述整流電路與高性能蓄電器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的噪聲發(fā)電裝置，其特征在于，所述輸出總線(15)經(jīng)倍壓電路后與用電器相連。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種噪聲發(fā)電裝置及由其組成的噪聲發(fā)電設(shè)備，包括一端開(kāi)口的聲波收集管，聲波收集管的開(kāi)口處密封有隔氣透音薄膜，聲波收集管的開(kāi)口端還設(shè)置有喇叭狀入口，聲波收集管4外側(cè)設(shè)置有一端與喇叭狀入口1相連，另一端與聲波收集管4封閉端相連的隔音板，隔音板與聲波收集管側(cè)面的外壁間形成一空腔，聲波收集管側(cè)面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉(zhuǎn)換單元，聲電轉(zhuǎn)換單元包括帶有共鳴腔的亥姆霍茲共鳴器和與亥姆霍茲共鳴器相連的聲電轉(zhuǎn)換器，聲電轉(zhuǎn)換器包括設(shè)置于共鳴腔末端空腔中的振動(dòng)膜，振動(dòng)膜通過(guò)連桿與線圈相連，線圈套設(shè)于磁極上，磁極設(shè)置于隔音板上；線圈通過(guò)集電流線與輸出總線相連，實(shí)現(xiàn)了將噪聲蘊(yùn)含的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。
文檔編號(hào)H02K35/04GK103219862SQ20131012191
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者胥鵬, 吳建東, 張曉璐, 黃山, 冷永強(qiáng), 靳蒲航, 陳凱, 王曉坡 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)