CN103248192A - 振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，包括机械部分和电路部分，机械部分包括板梁结构、两个永磁体和一个由非铁磁性物质制成的墙壁，板梁结构一端固定于所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，两个带软铁芯电磁螺线管线圈对称安装于靠近永磁体的所述墙壁外部的板梁结构上下侧，且线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路连接组成一个闭合回路。其利用振动和电磁感应原理来发电，同时控制板梁结构的振动，可为车载灯、充电电池等小型用电设备供电能。

Description

振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***

技术领域

本发明机械属于振动及噪声控制技术领域，尤其涉及一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***。

背景技术

近些年来，随着矿物能源的锐减和环境污染的加重，人们对于新能源的开发兴趣不断提高，特别是对于新型环保供电方式的研究不断深入，新能量采集技术是替代传统供电方式的最有前途的方法之一。振动广泛存在于各种工况下的机械***中，比如汽车、火车、轮船等地面交通工具和飞机、火箭、卫星等飞行器，强烈的振动不仅会影响仪器仪表工作的精准性和稳定性，严重时还会因疲劳破坏而缩短结构的寿命，或者因共振而损坏结构，同时，由于振动而产生的噪声不仅造成环境的污染，还会危及操作人员的身心健康。因此，振动发电及振动控制***具有较高的研究价值和广阔的应用前景，目前对于振动控制的研究报道很多，但仍存在以下不足之处：

1）传统的振动控制分为被动控制和主动控制两种方法，被动控制主要是采用阻尼结构将振动能量转变成热能耗散掉，在一定程度上造成资源浪费。

2）主动控制由于使用了传感器、控制器、作动器等设备，不仅没有利用振动振源的本身能量，而且还要消耗大量的电能。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，其利用振动和电磁感应原理来发电，并同时控制板梁结构的振动，可以为车载LED灯、可充电电池等小型用电设备供电能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括板梁结构、两个永磁体和一个由非铁磁性物质制成的墙壁，所述板梁结构一端固定于所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；所述电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈对称安装于靠近永磁体的所述墙壁外部的板梁结构上下侧，且所述线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路连接组成一个闭合回路。

所述带软铁芯电磁螺线管线圈固定于所述板梁结构上。

一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括板梁结构、两个永磁体和两个由非铁磁性物质制成的墙壁，两个所述墙壁平行设置，所述板梁结构一端固定于其中一个所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述另一个墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；所述电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，所述带软铁芯电磁螺线管线圈分别对称设置于板梁结构悬空端的上下侧，且所述线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路连接组成一个闭合回路，以保证在回路中产生感应电流。

所述带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构上，板梁结构则固定在非铁磁性物质制成墙壁上。

所述负载电路包括桥式滤波整流电路，桥式滤波整流电路后并联负载；所述桥式滤波整流电路包括与所述线圈直接连接的桥式整流电路，桥式整流电路后并联一个电容。

所述永磁体采用条形稀土永磁体（如钕硼永磁体），永磁体一端形成N极，另一端形成S极。

所述带软铁芯电磁螺线管线圈用漆包线缠绕而成，中间有软铁芯，而且两个电磁螺线管线圈的漆包线缠绕方向一致。

所述负载是LED灯、可充电电池或其它用电设备。

所述板梁结构即为振动的物体。

本发明提供两种技术方案，其一是带有软铁芯电磁螺线管线圈的板梁结构与永磁体都安装在同一墙壁上，且线圈中心线与永磁体中心线共线；其二是带有软铁芯电磁螺线管线圈的板梁结构安装在一侧的墙壁上，而永磁体则安装在另一侧墙壁上，同样线圈中心线与永磁体中心线共线。

本发明的工作原理：电磁感应现象是指放在变化磁场中的导体，会产生电动势，此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（或感生电流）。事实上，电路的一部分在做切割磁力线运动时，相当于电路的这部分内的自由电子在磁场中作不沿磁力线方向的运动，故自由电子会受洛伦兹力的作用在导体内定向移动，若电路的这部分处在闭合回路中就会形成感应电流，若不是闭合回路，两端就会积聚电荷产生感应电动势；若是闭合回路，则是通电导线处在磁场中，还会受到安培力的作用，该力的作用效果总是阻碍导线切割磁力线的运动。

本发明利用固定安装于非铁磁性物质制成墙壁上的条形永磁体产生恒定不变的磁场，带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构上并且与永磁体中心线对齐，当板梁结构振动时带动线圈一起振动，线圈导线切割磁力线产生感应电动势，并且线圈与负载电路（电灯或蓄电池）形成闭合回路，进而产生感应电流，带动负载电路工作，这就是本发明发电的工作原理。

当板梁结构弯曲振动时，线圈上的通电导线在条形永磁体所形成的磁场中会受到安培力的作用，根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起它的原因，也就是运动导体上的感应电流受的磁场力（安培力）总是反抗（或阻碍）导体的运动，线圈中的感应电流又会使其产生磁场，当线圈与永磁体靠近时同性磁极会产生排斥力，当线圈与永磁体远离时异性磁极会产生吸引力，这样就会形成一个与振动板梁结构方向相反的（力）弯矩，阻碍板梁结构的弯曲振动，这就是本发明被动电磁阻尼振动控制的原理。

本发明中，永磁体采用稀土永磁体，而稀土钕硼永磁体是目前磁体中性能最强的永磁体，其机械性能比钐钴永磁体和铝镍钴永磁体都好，更易于加工成本发明所需要的形状，本发明中将永磁体加工成条形，这样在永磁体一端形成N极，另一端形成S极。

墙体是由不导磁的非铁磁性材料制成，防止永磁体和墙体材料自成封闭导磁回路。

线圈是带软铁芯电磁螺线管线圈，用漆包线缠绕而成，中间有软铁芯，为了提高发电的效率和被动电磁阻尼振动控制的效果，线圈的匝数应尽可能的多，而且两个电磁螺线管线圈的漆包线缠绕方向一致。

整流电路采用桥式整流电路，由4个两两对接的二极管组成桥式电路，桥式整流电路是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。输入正弦波的正半部分是两只二极管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只二极管导通，由于这两只二极管是反接的，所以输出的还是正弦波的正半部分。因此，本发明利用该电路的这种特性，就使与其相连的滤波电路和负载电路的通电电流方向不变，以便滤波电路将其变换为直流电，提高电能的利用效率。

滤波电路采用电容滤波电路，在桥式整流电路后并联一个电容器，其原理是电容器的端电压在电路状态改变时不能剧烈跃变，将桥式整流电路输出的单方向周期变化电流转化成幅值变化较为平坦的直流电。

负载可以是LED灯、可充电电池或其它用电设备，用于照明或者充电，非常方便而且节能环保。

由于板梁结构的上下振动，本发明中的感应电流是大小变化的，从带软铁芯电磁螺线管线圈流出的感应电流经桥式整流电路后，变为单方向周期变化的电流，经电容滤波后，感应电流变为近似平坦的直流电，可以直接为电灯、可充电电池或其它用电设备供电，这便是本发明发电和电能的利用过程。

这样通过上述过程便达到了对振动板梁结构的发电和被动电磁阻尼振动控制的目的，不仅有效的控制了机械结构的振动，而且还将振动的能量转化为电能，经济环保节能。

本发明的有益效果：

1、本发明将振动发电和被动电磁阻尼振动控制融为一体，利用振动和电磁感应原理来控制板梁结构的振动并同时发电，可以将该设备安装在有振动发生的机械设备中，如汽车、火车等，减少了设备振动，还可为车载LED灯、可充电电池等小型用电设备供电。

2、本发明提供了两种技术方案，方案一是板梁结构、带软铁芯电磁螺线管线圈与永磁体安装在同一非铁磁性物质制成的墙壁上，且线圈中心线与永磁体中心线共线；方案二是板梁结构和带软铁芯电磁螺线管线圈安装在一侧的非铁磁性物质制成的墙壁上，而永磁体安装在另一侧非铁磁性物质制成的墙壁上，同样线圈中心线与永磁体中心线共线，方案二较方案一的优势在于，带软铁芯电磁螺线管线圈安装在板梁结构的末端，板梁结构振动时末端的位移最大，可以形成较大的电流和较大的阻尼力或阻尼力矩，能使板梁结构的振动较快衰减下来。

3、采用电磁铁控制可以对板梁结构产生较大的作用力，因此本发明对于高刚度的板梁结构有很好的振动控制效果。

4、采用桥式整流滤波电路，将正弦变化的感应电流转变为直流电，可以为用电设备直接供电。

附图说明

图1本发明实施例1结构示意图；

图2本发明实施例2结构示意图；

图3实施例1中板梁结构向上弯曲振动控制及发电的原理（图中箭头为电流方向）；

图4实施例1中板梁结构向下弯曲振动控制及发电的原理（图中箭头为电流方向）；

图5实施例2中板梁结构向上弯曲振动控制及发电的原理（图中箭头为电流方向）；

图6实施例2中板梁结构向下弯曲振动控制及发电的原理（图中箭头为电流方向）；

图7桥式整流滤波电路（图中ui为带软铁芯电磁螺线管线圈输出电压，uc为电容C两端的电压，uo为本***的输出电压）；

图8为电磁螺线管输出电压波形；

图9为桥式整流电路输出电压波形；

图10为经电容滤波电路后的电压波形图（图中M为电压最大值点，曲线mn是电容器C充电电压Uc的下降曲线）；

图中：1.非铁磁性物质制成的墙壁，2.条形永磁体，3.带软铁芯电磁螺线管线圈，4.导线，5.板梁结构，6.二极管，7.电容，8.负载（可以是LED灯、可充电电池或其它用电设备），A、B分别为两个永磁体的编号，C、D分别为两个带软铁芯电磁螺线管线圈的编号，D1、D2、D3、D4分别为桥式整流滤波电路的四个二极管编号，N、S分别为磁体的两个极性。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

一种基于永磁体的振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，如图1所示，包括机械部分和电路部分。其中，机械部分包括非铁磁性物质制成的墙壁1、板梁结构5、条形永磁体2，电路部分包括带软铁芯电磁螺线管线圈3、桥式整流电路、电容式滤波器、负载（可以是LED灯、可充电电池或其它小型用电设备）8及导线4。所述墙壁由非铁磁性物质制成；所述板梁结构5即为振动的物体；所述条形永磁体分为A、B两块，分别对称安装于板梁结构上下侧的非铁磁性物质制成的墙壁1上；所述带软铁芯电磁螺线管3线圈分为C、D两个，两个带软铁芯电磁螺线管线圈3对称安装于靠近永磁体的所述墙壁外部的板梁结构5上下侧，且线圈中心线与同一侧的条形永磁体中心线对齐，其中，板梁结构5、带软铁芯电磁螺线管线圈3与永磁体安装在同一非铁磁性物质制成的墙壁上；所述桥式整流电路与线圈直接连接，在桥式整流电路后并联一个电容7，共同组成桥式滤波整流电路；所述负载直接并联在桥式滤波整流电路后；所述带软铁芯电磁螺线管线圈、桥式滤波整流电路和负载组成一个闭合回路，以保证在回路中产生感应电流。

条形永磁体采用稀土永磁体，本发明中使用A、B两块永磁体，分别安装于板梁结构上下两侧的非铁磁性物质制成的墙壁上且与带软铁芯电磁螺线管线圈中心线对齐，安装于非铁磁性物质制成的墙壁上的条形永磁体A左端为S极，右端为N极，条形永磁体B左端为N极，右端为S极，如图1所示；上述这样安装的目的是为了使永磁体A和永磁体B形成磁极回路，当然永磁体的磁极安装方向也可以与上述不同，电磁螺线管线圈的绕线方向也可作相应的变化，以保证带软铁芯电磁螺线管线圈C和D的感应电流同相位，所属相关领域研究人员应该明白，这也在本发明的保护范围之内。

线圈是带软铁芯电磁螺线管线圈，用漆包线缠绕而成，为了提高发电的效率和被动振动控制的效果，线圈的匝数应尽可能的多，而且两个电磁螺线管线圈的漆包线缠绕方向一致。本发明使用C、D两个带软铁芯电磁螺线管线圈，分别安装于板梁结构上下两侧的支架上且中心线与永磁体对齐，板梁结构和永磁体安装于同一非铁磁性物质制成的墙壁上，带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构靠近永磁体的一端，并以板梁中心线为对称；

整流电路采用桥式整流电路，由4个两两对接的二极管6组成桥式电路，桥式整流电路是利用二极管6的单向导通性进行整流的最常用电路。桥式整流电路上下两端分别接带软铁芯电磁螺线管线圈C和D，左右两端接后续滤波电路，当板梁结构向上弯曲振动，感应电流方向如图3所示，二极管对D1、D4加正向电压，Dl、D4导通，二极管对D2、D3加反向电压，D2、D3截止，电路中就由带软铁芯电磁螺线管线圈C、二极管D1、负载电路、二极管D4和线圈D构成闭合回路，由感应电动势形成感应电流；当板梁结构向下弯曲振动，感应电流方向如图4所示，二极管对D2、D3加正向电压，D2、D3导通，二极管对D1、D4加反向电压，D1、D4截止，带软铁芯电磁螺线管线圈D、二极管D2、负载电路、二极管D3和线圈C构成闭合回路，由感应电动势形成感应电流。如此重复下去，结果在桥式整流电路图7的输入端就得到如图8所示的感应电压，在桥式整流电路图7的输出端便得到如图9所示未经滤波的全波整流电流。

滤波电路采用电容滤波电路，在桥式整流电路后并联一个电容器，如图7所示，其原理是电容器的端电压在电路状态改变时不能跃变，将桥式整流电路输出的单方向周期变化电流转化成幅值变化较为平坦的直流电，结果如图10所示。在桥式整流电路导通时，一方面供电给负载电路，同时对电容器C充电，在忽略二极管正向压降的情况下，充电电压Uc与上升的正弦电压Ui一致，如图10所示，充电电压Uc与供电电压Ui在M点同时达到最大值，而后充电电压Uc和供电电压Ui都开始下降，供电电压Ui按照正弦规律下降，当Ui<Uc时，桥式整流电路导通的二极管承受反相电压而截止，电容器C对负载电路放电，负载中仍有电流，而Uc按放电曲线mn下降，在Ui下一个正半周期，当Ui>Uc，二极管再次导通，电容器C再被充电，重复上述过程，这样，便达到了交流电变直流电的目的。

当板梁结构向上弯曲振动时，如图3所示，永磁体A和带软铁芯电磁螺线管线圈C之间的距离减小，通过线圈C的磁通量增大，若回路闭合会产生感应电流，根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起它的原因，这个原因正是通过它的磁通量的增大，因此带软铁芯电磁螺线管线圈C产生的感应电流方向如图3所示，这是发电过程。同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈C产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈C左端的磁极极性为N极，右端为S极，以抵消磁通量的增大，与带软铁芯电磁螺线管线圈C位置相对应的永磁体A左端磁极为S极，右端为N极，线圈C和永磁体A相对一侧均为N极产生排斥力，阻止二者距离的减小。永磁体B和带软铁芯电磁螺线管线圈D之间的距离增大，通过线圈D的磁通量减小，若回路闭合，则根据楞次定律电磁螺线管线圈D产生的感应电流方向如图3所示，这是发电过程。

同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈D产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈D左端的磁极极性为N极，右端为S极，以抵消磁通量的减小，与带软铁芯电磁螺线管线圈D位置相对应的永磁体B左端磁极为N极，右端为S极，线圈D和永磁体B相对一侧异性磁极产生吸引力，阻止二者距离的增大。永磁体A和线圈C之间产生排斥力，永磁体B和线圈D之间产生吸引力，这样对板梁结构形成一个顺时针的弯矩，以阻碍其向上的弯曲振动，这便是本发明实施例1板梁结构向上弯曲振动时的控制过程。

当板梁结构向下弯曲振动时，如图4所示，永磁体A和带软铁芯电磁螺线管线圈C之间的距离增大，通过线圈C的磁通量减小，若回路闭合会产生感应电流，根据楞次定律电磁螺线管线圈C产生的感应电流方向如图4所示，这是发电过程。同时感应电流使线圈C左端的磁极极性为S极，右端为N极，以抵消磁通量的减小，与带软铁芯电磁螺线管线圈C位置相对应的永磁体A左端磁极极性为S极，右端为N极，线圈C和永磁体A相对一侧异性磁极产生吸引力，阻止二者距离的增大。永磁体B和带软铁芯电磁螺线管线圈D之间的距离减小，通过线圈D的磁通量增大，若回路闭合，则根据楞次定律电磁螺线管线圈D产生的感应电流方向如图4所示，这是发电过程。

同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈D产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈D左端的磁极极性为S极，右端为N极，以抵消磁通量的增大，与带软铁芯电磁螺线管线圈D位置相对应的永磁体B左端磁极为N极，右端为S极，线圈D和永磁体B相对一侧同性磁极产生排斥力，阻止二者距离的减小。永磁体A和线圈C之间产生吸引力，永磁体B和线圈D之间产生排斥力，这样对板梁结构形成一个逆时针的弯矩，以阻碍板梁结构向下的弯曲振动，这便是本发明实施例1板梁结构向下弯曲振动时的控制过程。

实施例2：

一种基于永磁体的振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，如图2所示，包括机械部分和电路部分。其中，机械部分包括非铁磁性物质制成的墙壁1、板梁结构5、条形永磁体2，电路部分包括带软铁芯电磁螺线管线圈3、桥式整流电路、电容式滤波器、负载（可以是LED灯、可充电电池或其它小型用电设备）8及导线4。所述墙壁由非铁磁性物质制成；所述板梁结构5即为振动的物体；所述条形永磁体2分为A、B两块，分别对称安装于板梁结构5上下侧的非铁磁性物质制成的墙壁1上；所述带软铁芯电磁螺线管线圈3分为C、D两个，分别对称安装于板梁结构5悬空端的上下两侧，且线圈中心线与同一侧的条形磁体中心线对齐，其中，板梁结构5和带软铁芯电磁螺线管线圈3安装在一侧的非铁磁性物质制成的墙壁1上，而永磁体安装在另一侧非铁磁性物质制成的墙壁上；所述桥式整流电路与线圈直接连接，在桥式整流电路后并联一个电容7，共同组成桥式滤波整流电路；所述负载8直接并联在桥式滤波整流电路后；所述带软铁芯电磁螺线管线圈3、桥式滤波整流电路和负载8组成一个闭合回路，以保证在回路中产生感应电流。

条形永磁体2采用稀土永磁体，本发明中使用A、B两块永磁体，分别安装于板梁结构上下两侧的非铁磁性物质制成的墙壁上且与带软铁芯电磁螺线管线圈中心线对齐，安装于非铁磁性物质制成的墙壁上的条形永磁体A左端为N极，右端均为S极，条形永磁体B左端为S极，右端为N极，如图2所示。上述这样安装的目的是为了使永磁体A和永磁体B形成磁极回路，当然永磁体的磁极安装方向也可以与上述不同，电磁螺线管线圈的绕线方向也可作相应的变化，以保证带软铁芯电磁螺线管线圈C和D的感应电流同相位，所属相关领域研究人员应该明白，这也在本发明的保护范围之内。

线圈是带软铁芯电磁螺线管线圈，用漆包线缠绕而成，为了提高发电的效率和被动振动控制的效果，线圈的匝数应尽可能的多，而且两个电磁螺线管线圈的漆包线缠绕方向一致。本发明使用C、D两个带软铁芯电磁螺线管线圈，分别安装于板梁结构上下两侧的支架上且中心线与永磁体对齐，板梁结构和永磁体分别安装于相互平行的两个非铁磁性物质制成的墙壁上，带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构的末端，并以板梁中心线为对称。

整流电路采用桥式整流电路，由4个两两对接的二极管6组成桥式电路，桥式整流电路是利用二极管6的单向导通性进行整流的最常用电路。桥式整流电路上下两端分别接带软铁芯电磁螺线管线圈D和C，左右两端接后续滤波电路，当板梁结构向上弯曲振动，感应电流方向如图5所示，对二极管D1、D4加正向电压，Dl、D4导通，对D2、D3加反向电压，D2、D3截止，电路中就由带软铁芯电磁螺线管线圈D、二极管D1、负载电路、二极管D4和线圈C构成闭合回路，由感应电动势形成感应电流；当板梁结构向下弯曲振动，感应电流方向如图6所示，对D2、D3加正向电压，D2、D3导通，对D1、D4加反向电压，D1、D4截止，带软铁芯电磁螺线管线圈C、二极管D2、负载电路、二极管D3和线圈D构成闭合回路，由感应电动势形成感应电流。如此重复下去，结果在桥式整流电路图7的输入端就得到如图8所示的感应电压，在桥式整流电路图7的输出端便得到如图9所示未经滤波的全波整流电流。

滤波电路采用电容滤波电路，在桥式整流电路后并联一个电容器，如图7所示，其原理是电容器的端电压在电路状态改变时不能跃变，将桥式整流电路输出的单方向周期变化电流转化成幅值变化较为平坦的直流电，结果如图10所示。在桥式整流电路导通时，一方面供电给负载电路，同时对电容器C充电，在忽略二极管正向压降的情况下，充电电压Uc与上升的正弦电压Ui一致，如图10所示，充电电压Uc与供电电压Ui在M点同时达到最大值，而后充电电压Uc和供电电压Ui都开始下降，供电电压Ui按照正弦规律下降，当Ui<Uc时，桥式整流电路导通的二极管承受反相电压而截止，电容器C对负载电路放电，负载中仍有电流，而Uc按放电曲线mn下降，在Ui下一个正半周期，当Ui>Uc，二极管再次导通，电容器C再被充电，重复上述过程，这样，便达到了交流电变直流电的目的。

实施例2与实施例1工作原理相同，但由于实施例2的带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构的末端，板梁结构振动时末端的位移最大，可以形成较大的电流和较大的阻尼力或阻尼力矩，能使板梁结构的振动较快衰减下来。当板梁结构向上弯曲振动时，如图5所示，永磁体A和带软铁芯电磁螺线管线圈C之间的距离增大，通过线圈C的磁通量减小，若回路闭合，根据楞次定律电磁螺线管线圈C产生的感应电流方向如图5所示，这是发电过程。

同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈C产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈C左端的磁极极性为N极，右端为S极，以抵消磁通量的减小，与带软铁芯电磁螺线管线圈C位置相对应的永磁体A左端磁极为N极，右端为S极，线圈C和永磁体A相对一侧异性磁极产生吸引力，阻止二者距离的增大。永磁体B和带软铁芯电磁螺线管线圈D之间的距离减小，通过线圈D的磁通量增大，若回路闭合根据楞次定律电磁螺线管线圈D产生的感应电流方向如图5所示，这是发电过程。

同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈D产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈D左端的磁极极性为N极，右端为S极，以抵消磁通量的增大，与带软铁芯电磁螺线管线圈D位置相对应的永磁体B左端磁极为S极，右端为N极，线圈D和永磁体B相对一侧同性磁极产生排斥力，阻止二者距离的减小。永磁体A和线圈C之间产生吸引力，永磁体B和线圈D之间产生排斥力，这样对板梁结构形成一个顺时针的弯矩，以减弱其向上的弯曲振动，这便是本发明实施例2板梁结构向上弯曲振动控制过程。

当板梁结构向下弯曲振动时，如图6所示，永磁体A和带软铁芯电磁螺线管线圈C之间的距离减小，通过线圈C的磁通量增大，若回路闭合，根据楞次定律电磁螺线管线圈C产生的感应电流方向如图6所示，这是发电过程。同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈C产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈C左端的磁场磁极为N极，右端为S极，以抵消磁通量的减小，与带软铁芯电磁螺线管线圈C位置相对应的永磁体A左端磁极为S极，右端为N极，线圈C和永磁体A相对一侧同性磁极产生排斥力，阻止二者距离的减小。永磁体B和带软铁芯电磁螺线管线圈D之间的距离增大，通过线圈D的磁通量减小，若回路闭合根据楞次定律电磁螺线管线圈D产生的感应电流方向如图6所示，这是发电过程。

同时感应电流又会使带软铁芯电磁螺线管线圈D产生磁场，根据右手螺线管法则判断线圈D左端的磁极极性为S极，右端为N极，以抵消磁通量的减小，与带软铁芯电磁螺线管线圈D位置相对应的永磁体B左端磁极为S极，右端为N极，线圈D和永磁体B相对一侧异性磁极产生吸引力，阻止二者距离的增大。永磁体A和线圈C之间产生排斥力，永磁体B和线圈D之间产生吸引力，这样对板梁结构形成一个逆时针的弯矩，以阻碍板梁结构向下的弯曲振动，这便是本发明实施例2板梁结构向下弯曲振动时的控制过程。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，其特征是，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括板梁结构、两个永磁体和一个由非铁磁性物质制成的墙壁，所述板梁结构一端固定于所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；所述电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈对称安装于靠近永磁体的所述墙壁外部的板梁结构上下侧，且所述线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路连接组成一个闭合回路。

2.如权利要求1所述的***，其特征是，所述带软铁芯电磁螺线管线圈固定于所述板梁结构上。

3.一种振动板梁结构的发电及被动电磁阻尼控制***，其特征是，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括板梁结构、两个永磁体和两个由非铁磁性物质制成的墙壁，两个所述墙壁平行设置，所述板梁结构一端固定于其中一个所述墙壁中，另一端悬空，两个永磁体平行对称设置于板梁结构上下侧的所述另一个墙壁中，且所述两个永磁体极性相反；所述电路部分包括两个带软铁芯的电磁螺线管线圈，所述带软铁芯电磁螺线管线圈分别对称设置于板梁结构悬空端的上下侧，且所述线圈的中心线与同一侧相对应的永磁体中心线共线；所述两个带软铁芯电磁螺线管线圈串联后与负载电路电连接组成一个闭合回路。

4.如权利要求3所述的***，其特征是，所述带软铁芯电磁螺线管线圈安装于板梁结构上，板梁结构则固定在非铁磁性物质制成墙壁上。

5.如权利要求1或3所述的***，其特征是，利用固定安装于非铁磁性物质制成墙壁上的条形永磁体产生恒定不变的磁场，当板梁结构振动时带动所述线圈一起振动，所述线圈导线切割磁力线产生感应电动势，并且所述线圈与负载电路形成闭合回路，进而产生感应电流，带动负载电路工作。

6.如权利要求1或3所述的***，其特征是，当板梁结构弯曲振动时，所述线圈上的通电导线在条形永磁体所形成的磁场中会受到安培力的作用，根据楞次定律，感应电流的效果总是反抗引起它的原因，也就是运动导体上的感应电流受的磁场力即安培力总是反抗或阻碍导体的运动，线圈中的感应电流又会使其产生磁场，当线圈与永磁体靠近时同性磁极会产生排斥力，当线圈与永磁体远离时异性磁极会产生吸引力，这样就会形成一个与板梁结构方向相反的力矩，阻碍板梁结构的弯曲振动。

7.如权利要求1或3所述的***，其特征是，所述负载电路包括桥式滤波整流电路，桥式滤波整流电路后并联有负载；所述桥式滤波整流电路包括与所述线圈直接连接的桥式整流电路，桥式整流电路后并联一个电容。

8.如权利要求1或3所述的***，其特征是，所述永磁体采用条形稀土永磁体，永磁体一端形成N极，另一端形成S极。

9.如权利要求1或3所述的***，其特征是，所述带软铁芯电磁螺线管线圈用漆包线缠绕而成，中间有软铁芯，且两个电磁螺线管线圈的漆包线缠绕方向一致。

10.如权利要求1或3所述的***，其特征是，所述负载是LED灯、可充电电池或其它用电设备。

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