專利名稱：一種噪聲發電裝置及由該裝置組成的噪聲發電設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于發電裝置技術領域，尤其涉及一種噪聲發電裝置及由該裝置組成的噪聲發電設備。
背景技術：
隨著我國能源問題日益嚴峻，人們物質生活水平的提高和經濟社會的發展，人們的生活生產用電迅速增加，挖掘潛在能源并加以收集利用顯得更加迫切和重要。因此對生活中一些看似沒有用處甚至造成污染的物質加以利用將大大減少我們對傳統能源的依賴。噪聲便是這樣一種“能源”。噪聲本身就是一種機械波，攜帶著能量，研發系統的噪聲收集轉換發電裝置并且運用于實際生活生產中緊緊契合國家倡導的“節能減排”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，因此研制噪聲發電的系統顯得極具理論和實際意義。目前雖然一些公司(如日本音力發電公司)已經意識到可利用噪聲進行發電且正在研發聲波發電機，但對整個系統的理論分析及高效優化設計仍在探索中，成套發電裝置未見報道。
發明內容
本發明解決的問題在于提供一種噪聲發電裝置及由該裝置組成的噪聲發電設備，實現了將噪聲蘊含的機械波能量轉化為容易利用的電能。本發明是通過以下技術方案來實現:—種噪聲發電裝置，包括一端開口的聲波收集管，聲波收集管的開口處密封有隔氣透音薄膜，所述聲波收集管的開口端設置有喇叭狀入口，聲波收集管外側設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面的外壁間形成一空腔，聲波收集管側面上設置有若干聲電轉換單元，所述聲電轉換單元位于空腔內，所述聲電轉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換器，所述聲電轉換器包括設置于共鳴腔末端空腔中的振動膜，振動膜通過連桿與線圈相連，所述線圈套設于磁極上，磁極設置于隔音板上；線圈通過集電流線與輸出總線相連。所述亥姆霍茲共鳴器包括開設于聲波收集管側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置有振動膜。所述的聲波收集管四周的側面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉換單元。所述的聲波收集管側面上軸向排列的每一列包含若干個聲電轉換單元。一種根據所述的噪聲發電裝置組成的噪聲發電設備，包括若干個呈矩陣形式排列的噪聲發電裝置，各個噪聲發電裝置間相互連接。所述噪聲發電裝置設置于集成板上；或者，所述噪聲發電裝置通過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，所述整流電路通過穩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。所述輸出總線經倍壓電路后與用電器相連。與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果:本發明提供的噪聲發電裝置及由該裝置組成的噪聲發電設備，噪聲發電裝置中利用對聲音吸收能力較高的亥姆霍茲共鳴器對噪聲進行收集和放大，利用放大后的噪聲聲波來帶動設置于共鳴腔末端空腔中的振動膜振動，振動膜振動后通過連桿帶動套設在磁極上的線圈往復運動，線圈通過切割磁極的磁感線實現噪聲到電能的轉化，變廢為寶，節約能源；將由噪聲源產生的微小能量就地使用到可以很好利用的小地方，同時可以在噪聲發電設備中利用噪聲發電裝置數量大的特點實現較大效益；針對不同環境的噪聲，根據實際情況安裝適應不同聲波振幅和頻率的裝置。進一步地，本發明通過將多個噪聲發電裝置集成到電路板上，并通過將多個噪聲發電裝置中的集電流線中的電流匯合，來提高聲電轉換后的總的電能，同時還可以將匯總后的電能經升壓穩流電路處理，提高發出的電壓，使得到的較高電壓可以被用于多個方面。
圖1為本發明提供的一種由噪聲發電裝置組成的噪聲發電設備的結構示意圖；圖2為本發明提供的一種噪音 發電裝置中的聲波收集管剖視結構示意圖；圖3為本發明提供的一種噪音發電裝置中聲電轉換單元結構示意圖；圖4為本發明提供的一種由噪聲發電裝置組成的噪聲發電設備中的噪聲發電裝置的矩陣排列示意圖；圖5為本發明提供的一種噪音發電裝置中的共鳴器結構示意圖；圖6為本發明提供的一種噪音發電裝置的結構示意圖；圖7為本發明提供噪聲發電設備及升壓整流穩流部分整體示意框圖；圖8為本發明提供噪聲發電設備升壓整流穩流部分示意框圖。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為聲電轉換器，11為振動膜，12為連桿，13為線圈，14為磁極，15為輸出總線。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。參見圖1至圖3，一種噪聲發電裝置，包括一端開口的聲波收集管4，聲波收集管4的開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，所述聲波收集管4的開口端設置有喇叭狀入口 1，聲波收集管4外側設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側面的外壁間形成一空腔，聲波收集管4四周的側面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉換單元6，每一列包含若干個聲電轉換單元6，所述聲電轉換單元6位于空腔內，所述聲電轉換單元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相連的聲電轉換器10,所述亥姆霍茲共鳴器7包括開設于聲波收集管4四周側壁上的聲波分配孔8和與聲波分配孔8連接的共鳴腔9，共鳴腔9的末端設置有聲電轉換器10，所述聲電轉換器10包括設置于共鳴腔9末端空腔中的振動膜11，振動膜11通過連桿12與線圈13相連，所述線圈13套設于磁極14上，磁極14設置于隔音板3上；線圈13與集電流線5相連而輸出每個聲電轉換單元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。需要說明的是，振動膜11為玻璃纖維薄膜，它機械強度高，耐腐蝕性強，能夠較高效率地將噪音的能量轉換為電能，連桿12采用聚乙烯，其質量輕，轉換過程中的能量損失可以忽略，線圈13的匝數根據繞線直徑與磁場范圍決定，利用相關專業軟件設計，推薦使用Maxwell分析,磁極14提供磁場,采用鐵釹硼環形磁鐵,尺寸推薦D25X7X10mm。具體的，參見圖5本實施例主要研究如圖5形狀的亥姆霍茲共鳴器，由一個空心球缺插一根短管構成，球的半徑為R，短管的長度為d，球缺體積為V，V大小為半徑為R的球體體積。其中，短管的長度即為聲波分配孔的直徑大小，空心球為共鳴腔。距離聲源任意距離對該裝置所能利用的能量公式進行如下推導:根據聲學原理，總的聲功率應是所有面積源AS于其聲強Is的乘積總和，SP
W=S*I。聲強
權利要求
1.一種噪聲發電裝置，其特征在于，包括一端開口的聲波收集管(4)，聲波收集管(4)的開口處密封有隔氣透音薄膜(2)，所述聲波收集管(4)的開口端設置有喇叭狀入口( 1)，聲波收集管(4)外側設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)側面的外壁間形成一空腔，聲波收集管(4)側面上設置有若干聲電轉換單元(6)，所述聲電轉換單元(6)位于空腔內，所述聲電轉換單元(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)相連的聲電轉換器(10)，所述聲電轉換器(10)包括設置于共鳴腔(9)末端空腔中的振動膜(11)，振動膜(11)通過連桿(12)與線圈(13)相連，所述線圈(13)套設于磁極(14)上，磁極(14)設置于隔音板(3)上；線圈(13)通過集電流線(5)與輸出總線(15)相連。
2.根據權利要求1所述的噪聲發電裝置，其特征在于，所述亥姆霍茲共鳴器(7)包括開設于聲波收集管(4)側壁上的聲波分配孔(8)和與聲波分配孔(8)連接的共鳴腔(9)，所述共鳴腔(9)的末端空腔中設置有振動膜(11)。
3.根據權利要求1所述的噪聲發電裝置，其特征在于，所述的聲波收集管(4)四周的側面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉換單元(6)。
4.根據權利要求3所述的噪聲發電裝置，其特征在于，所述的聲波收集管(4)側面上軸向排列的每一列包含若干個聲電轉換單元。
5.一種根據權利要求1所述的噪聲發電裝置組成的噪聲發電設備，其特征在于，包括若干個呈矩陣形式排列的噪聲發電裝置，各個噪聲發電裝置間相互連接。
6.根據權利要求5所述的噪聲發電設備，其特征在于，所述噪聲發電裝置設置于集成板上；或者，所述噪聲發電裝置通過各自的隔音板(3 )相連接。
7.根據權利要求1或5 所述的噪聲發電裝置，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，所述整流電路通過穩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.根據權利要求1或5所述的噪聲發電裝置，其特征在于，所述輸出總線(15)經倍壓電路后與用電器相連。
全文摘要
本發明提供了一種噪聲發電裝置及由其組成的噪聲發電設備，包括一端開口的聲波收集管，聲波收集管的開口處密封有隔氣透音薄膜，聲波收集管的開口端還設置有喇叭狀入口，聲波收集管4外側設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面的外壁間形成一空腔，聲波收集管側面上安裝有沿軸向均勻排布的若干列聲電轉換單元，聲電轉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換器，聲電轉換器包括設置于共鳴腔末端空腔中的振動膜，振動膜通過連桿與線圈相連，線圈套設于磁極上，磁極設置于隔音板上；線圈通過集電流線與輸出總線相連，實現了將噪聲蘊含的機械能轉化成電能。
文檔編號H02K35/04GK103219862SQ20131012191
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者胥鵬, 吳建東, 張曉璐, 黃山, 冷永強, 靳蒲航, 陳凱, 王曉坡 申請人:西安交通大學