本實用新型屬于節能技術領域，具體涉及一種能夠進行高效能量回收的電磁式振動能量回收裝置。

背景技術：

振動幾乎無處不在，存儲或轉化振動帶來的機械能的能量回收技術意義重大。目前，回收振動能量的原理主要分為五種：電磁感應、壓電效應、靜電效應、氣壓儲能和液壓儲能。其中，電磁式振動能量回收技術回收效率高，能量回收功率大，受到廣泛研究。

現有的電磁式振動能量回收裝置主要有兩種形式，一種通過機械傳動裝置將直線運動轉化為回轉式發電機轉子旋轉運動，進而將振動帶來的機械能轉化為電能；一種通過直線電機將振動帶來的機械能轉化為電能。但是，現有電磁式振動能量回收裝置結構復雜，成本高，轉子或動子運動速度變化較大，降低了能量的回收效率；現有回轉發電機式能量回收裝置布置空間大，且轉子換向慣量對能量傳遞的存在負效應，降低了傳動效率。

技術實現要素：

本實用新型的目的是要提供一種結構簡單緊湊且高效的電磁式振動能量回收裝置，采用滾珠絲杠將直線往復運動轉化為旋轉運動，利用錐面接觸副實現單向運動傳遞，克服轉子換向慣量對能量傳遞的負效應，并利用外轉子的慣性使轉子轉速變化平穩，有效提高振動能量的回收效率。

本實用新型通過以下技術方案實現：

一種電磁式振動能量回收裝置，采用對稱結構，主要由驅動模塊I、饋能模塊II和支撐模塊III組成，其中驅動模塊I在外力作用下做直線往復運動，進而驅動饋能模塊II，饋能模塊II將直線往復運動轉化為單向旋轉運動并進行發電，支撐模塊III對驅動模塊I和饋能模塊II進行導向和支撐；

所述的驅動模塊I中的絲杠1通過絲杠螺母副將直線運動轉化為饋能模塊II中內轉子10的旋轉運動；饋能模塊II中的外轉子15為永磁體，內轉子10與外轉子15通過錐面的接觸與分離實現動力單向傳遞；饋能模塊II中的外轉子15和定子組件相對旋轉進行發電。

具體地，所述的支撐模塊III包括上推力軸承組件、下推力軸承組件、防塵罩6和導向器總成3；兩個導向器總成3對稱安裝在防塵罩6的兩端，上推力軸承組件和下推力軸承組件安裝在防塵罩6的內部，限制外轉子15與內轉子10的軸向運動。

所述的定子組件由線圈支架13和線圈14組成；

所述的絲杠1與導向器總成3形成動配合，絲杠1與導向器總成3之間有密封圈2；

所述的導向器總成3與防塵罩6上端內壁形成靜密封，導向器總成3下端面與上推力軸承座圈4接觸，同時起到導向與限位的作用，導向器上有引線孔c；

所述的外轉子15處于上推力軸承組件與下推力軸承組件之間，外轉子15內表面為錐面；所述內轉子10支撐于下推力軸承組件，內轉子10的外表面為錐面，其錐度與外轉子15的內錐面錐度相同，內轉子10的外錐面與外轉子15的內錐面之間形成轉子間隙a；

所述上推力軸承組件由上推力軸承座圈4、上推力軸承保持架16和上推力軸承滾珠17構成，上推力軸承組件為外轉子15提供向下的軸向力；

所述下推力軸承組件由下推力軸承座圈5、下內轉子推力軸承保持架9、下外轉子推力軸承保持架12、下內轉子推力軸承滾珠8以及下外轉子推力軸承滾珠11構成，下推力軸承組件為內轉子10和外轉子15提供向上的軸向力；

所述定子組件的線圈支架13與上推力軸承座圈4和下推力軸承座圈5固定連接；

所述防塵罩6內壁與上推力軸承座圈4和下推力軸承座圈5形成配合，防塵罩6內壁上的軸肩起限位作用。

本實用新型的一種電磁式饋能減振器，包括現有減振器中的導向器總成3、儲油缸22、工作缸25、活塞總成26、底閥總成27、連接件28、端蓋18等構件，還包括上述電磁式振動能量回收裝置24，布置于工作缸25的中部，固定于限位套筒23和工作缸25內壁上的軸肩之間；

所述的導向器總成3與工作缸25、儲油缸22上端內邊緣形成靜配合，導向器總成3上端安裝油封20；

所述的儲油缸22底端與連接件28固定連接，儲油缸22上端內壁與導向器總成3相配合，儲油缸22外壁與端蓋18固定連接；

所述的工作缸25安裝于儲油缸22內腔，工作缸25底端與底閥總成27相配合，工作缸25上端與導向器總成3相配合，從而形成封閉結構；

所述的活塞總成26固定于絲杠1的下端；

所述的底閥總成27固定于工作缸25和儲油缸22之間；

所述的限位套筒23與工作缸25內壁形成配合，限位套筒23下端面與電磁式振動能量回收裝置24接觸，限位套筒23上端面與導向器總成3接觸。

本實用新型的工作過程如下：

在驅動模塊I中絲杠1的運動過程中，內轉子10的外錐面與外轉子15的內錐面會發生接觸與分離。當錐面接觸時，內轉子10通過摩擦力帶動外轉子15轉動；當錐面發生分離時，外轉子15由于慣性可以繼續自由轉動。具體地，本實用新型的一種電磁式振動能量回收裝置上半部分在一個絲杠1行程周期內的工作過程如下：

1)當絲杠1剛剛開始向上運動時，由于外轉子15與內轉子10之間存在轉子間隙a，此時內轉子10和外轉子15的錐面沒有接觸，內轉子10和外轉子15都不轉動；

2)當絲杠1向上運動一小段距離之后，此時外轉子15與內轉子10的錐面接觸，在錐面的摩擦力與向下的壓力作用下，外轉子15和內轉子10開始轉動；

3)絲杠1向上加速運動時，內轉子10和外轉子15一起加速轉動；

4)絲杠1向上減速運動時，在轉子的慣性作用下內轉子10與外轉子15的錐面有分離的趨勢，當絲杠1減速度達到一定值時，內轉子10與外轉子15的錐面分離，外轉子15由于慣性繼續自由轉動；

5)絲杠1向下運動時，外轉子15和內轉子10的錐面始終分離，外轉子15在慣性作用下繼續做減速轉動，內轉子10轉速隨絲杠1速度的變化而變化；

6)外轉子15轉動時會產生一個旋轉的磁場，旋轉的磁場會在線圈14內感生出交變的電流，從而將機械能轉化為電能，并產生電磁阻尼力。

本實用新型下半部分的工作原理與上半部分相同，上半部分工作在絲杠1向上運動行程，下半部分工作在絲杠1向下運動行程。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型結構簡單緊湊，可以有效地減少能量的傳遞損失。其利用滾珠絲杠將直線往復運動轉化成內轉子的旋轉轉動，外轉子與內轉子之間通過錐面的接觸與分離達到單向傳遞動力的效果，克服轉子換向慣量對能量傳遞的負效應，并利用外轉子的慣性使轉子轉速變化平穩，能有效地提高振動能量的回收效率。。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種電磁式振動能量回收裝置的示意圖；

圖2是本實用新型的一種電磁式振動能量回收裝置上半部分在正弦輸入時的外轉子速度曲線；

圖3是本實用新型的一種電磁式饋能減振器的示意圖。

圖中：

1-絲杠，2-密封圈，3-導向器總成，3-1導向套，4-上推力軸承座圈，5-下推力軸承座圈，

6-防塵罩，7-下吊環，8-下內轉子推力軸承滾珠，9-下內轉子推力軸承保持架，

10-內轉子，11-下外轉子推力軸承滾珠，12-下外轉子推力軸承保持架，13-線圈支架，

14-線圈，15-外轉子，16-上推力軸承保持架，17-上推力軸承滾珠，18-端蓋，19-上吊環，

20-油封，21-限位塊，22-儲油缸，23-限位套筒，24-電磁式振動能量回收裝置，

25-工作缸，26-活塞總成，27-底閥總成，28-連接件，

a-轉子間隙，b-外轉子與線圈氣隙，c-引線孔，v-速度，t-時間。

具體實施方式

下面結合附圖對實用新型進行詳細介紹。

圖1是本實用新型的一種電磁式振動能量回收裝置的示意圖，其采用對稱結構，主要由驅動模塊I、饋能模塊II和支撐模塊III組成，其中驅動模塊I在外力作用下做直線往復運動，進而驅動饋能模塊II，饋能模塊II將直線往復運動轉化為單向旋轉運動并進行發電，支撐模塊III對驅動模塊I和饋能模塊II進行導向和支撐；

所述的驅動模塊I中的絲杠1通過絲杠螺母副將直線運動轉化為饋能模塊II中內轉子10的旋轉運動；饋能模塊II中的外轉子15為永磁體，內轉子10與外轉子15通過錐面的接觸與分離實現動力單向傳遞；饋能模塊II中的外轉子15和定子組件相對旋轉進行發電。

具體地，所述的支撐模塊III包括上推力軸承組件、下推力軸承組件、防塵罩6和導向器總成3；兩個導向器總成3對稱安裝在防塵罩6的兩端，上推力軸承組件和下推力軸承組件安裝在防塵罩6的內部，限制外轉子15與內轉子10的軸向運動。

所述的定子組件由線圈支架13和線圈14組成；

所述的絲杠1與導向器總成3形成動配合，絲杠1與導向器總成3之間有密封圈2；

所述的導向器總成3與防塵罩6上端內壁形成靜密封，導向器總成3下端面與上推力軸承座圈4接觸，同時起到導向與限位的作用，導向器上有引線孔c；

所述的外轉子15處于上推力軸承組件與下推力軸承組件之間，外轉子15內表面為錐面；所述內轉子10支撐于下推力軸承組件，內轉子10的外表面為錐面，其錐度與外轉子15的內錐面錐度相同，內轉子10的外錐面與外轉子15的內錐面之間形成轉子間隙a；

所述上推力軸承組件由上推力軸承座圈4、上推力軸承保持架16和上推力軸承滾珠17構成，上推力軸承組件為外轉子15提供向下的軸向力；

所述下推力軸承組件由下推力軸承座圈5、下內轉子推力軸承保持架9、下外轉子推力軸承保持架12、下內轉子推力軸承滾珠8以及下外轉子推力軸承滾珠11構成，下推力軸承組件為內轉子10和外轉子15提供向上的軸向力；

所述定子組件的線圈支架13與上推力軸承座圈4和下推力軸承座圈5固定連接；

所述防塵罩6內壁與上推力軸承座圈4和下推力軸承座圈5形成配合，防塵罩6內壁上的軸肩起限位作用。

圖3是本實用新型的一種電磁式饋能減振器的示意圖，其包括現有減振器中的導向器總成3、儲油缸22、工作缸25、活塞總成26、底閥總成27、連接件28、端蓋18等構件，還包括上述電磁式振動能量回收裝置24，布置于工作缸25的中部，固定于限位套筒23和工作缸25內壁上的軸肩之間；

所述的導向器總成3與工作缸25、儲油缸22上端內邊緣形成靜配合，導向器總成3上端安裝油封20；

所述的儲油缸22底端與連接件28固定連接，儲油缸22上端內壁與導向器總成3相配合，儲油缸22外壁與端蓋18固定連接；

所述的工作缸25安裝于儲油缸22內腔，工作缸25底端與底閥總成27相配合，工作缸25上端與導向器總成3相配合，從而形成封閉結構；

所述的活塞總成26固定于絲杠1的下端；

所述的底閥總成27固定于工作缸25和儲油缸22之間；

所述的限位套筒23與工作缸25內壁形成配合，限位套筒23下端面與電磁式振動能量回收裝置24接觸，限位套筒23上端面與導向器總成3接觸。

本實用新型的工作過程如下：

在驅動模塊I中絲杠1的運動過程中，內轉子10的外錐面與外轉子15的內錐面會發生接觸與分離。當錐面接觸時，內轉子10通過摩擦力帶動外轉子15轉動；當錐面發生分離時，外轉子15由于慣性可以繼續自由轉動。具體地，結合如圖2所示的一種電磁式振動能量回收裝置上半部分在正弦輸入時外轉子的速度曲線，其中v為速度，t為時間，可見本實用新型的一種電磁式振動能量回收裝置上半部分在一個絲杠1行程周期內的工作過程如下：

1)當絲杠1剛剛開始向上運動時，由于外轉子15與內轉子10之間存在轉子間隙a，此時內轉子10和外轉子15的錐面沒有接觸，內轉子10和外轉子15都不轉動；

2)當絲杠1向上運動一小段距離之后，此時外轉子15與內轉子10的錐面接觸，在錐面的摩擦力與向下的壓力作用下，外轉子15和內轉子10開始轉動；

3)絲杠1向上加速運動時，內轉子10和外轉子15一起加速轉動；

4)絲杠1向上減速運動時，在轉子的慣性作用下內轉子10與外轉子15的錐面有分離的趨勢，當絲杠1減速度達到一定值時，內轉子10與外轉子15的錐面分離，外轉子15由于慣性繼續自由轉動；

5)絲杠1向下運動時，外轉子15和內轉子10的錐面始終分離，外轉子15在慣性作用下繼續做減速轉動，內轉子10轉速隨絲杠1速度的變化而變化；

6)外轉子15轉動時會產生一個旋轉的磁場，旋轉的磁場會在線圈14內感生出交變的電流，從而將機械能轉化為電能，并產生電磁阻尼力。

本實用新型下半部分的工作原理與上半部分相同，上半部分工作在絲杠1向上運動行程，下半部分工作在絲杠1向下運動行程。

上述實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。