牛顿摆式电力产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及到一种牛顿摆式电力产生装置，所述的牛顿摆式电力产生装置，是由若干个装有电力产生装置摆球组成的摆球链，摆球中电力产生装置两端的压电体保护帽与相邻压电体保护帽相接触，组成压电链，排列在同一条轴线上，当用一端的摆球撞击球链时，球链把撞击力由球链一端传递到另一端，另一端的一个摆球被弹出，弹出的摆球回落再次撞击球链，撞击力被传回来，这边最后一个摆球又被弹出，这样反反复复不断的碰撞，直到动能消耗完为止，摆球中的电力产生装置，被逐个逐次被挤压，摆球中的电力产生装置会逐个逐次反复产生电能，虽然说单个摆球产生电能受机电转换效率限制，但多球多次产生电能的总和大于拉起摆球消耗的能量，本发明专利技术的特征；就是让一份力不断重复做功，而重复做功产生能量总和大于消耗的能量，从而突破能量守恒的限制。量守恒的限制。量守恒的限制。

【技术实现步骤摘要】
牛顿摆式电力产生装置
[0001]本专利技术涉及到一种牛顿摆式电力产生装置。
[0002]牛顿摆是由多个彼此独立，且彼此接触，同质等大的球，用绳悬挂在横梁上构成的球链。当拉起一端的球撞击链时，球链会把撞击的能量和动量传递到球链的另一端，最后一个球被弹起，弹起的球回落再次撞击球链，球链又把能量和动量传递回来，这边最后一个球又被弹起，弹起的球再次回落，再次撞击球链。球链这样不断的把能量和动量来回传递，直到能量消耗完。良好的牛顿摆每拉起一次球撞击球链，球链会来回撞击十几次，甚至几十次来回撞击。
[0003]本专利技术的任务就是要把牛顿摆球的撞击力转换成电能。
[0004]本专利技术的技术方案是：在每个摆球中装入电力产生装置，使摆球之间的撞击力通过电力产生装置来传递，从而是球体之间的撞击力转换成电能。
[0005]本专利技术的电力产生装置，通常是由两块压电体中间夹着正电极，两端是压电体保护帽，统一封装在绝缘保护壳内，压电体保护帽一端固定在压电体上，一端裸露在绝缘保护壳外，裸露部分的顶端几何中心作为电力产生装置的受力点。压电体保护帽兼负电极，因此，必需是刚性导电体材料，如果是非导电材料，那么，负电极就必需用导线引出。电力产生装置的长度这主要取决于摆球的形状，摆球是球型的长度应等于摆球的直径，摆球是正方形或长方形其长度应大于边长。在摆球上横向通过球心开一个与绝壳外形应适应的孔，把电力产生装置装入并固定。如果摆球是绝缘体材料，电力产生装置也可以直接装入球体中。为了外电路的需求和匹配，压电体也可以是几对并联，所有正电极连接在一起用引线引出，所有的负电极连接在一起与两端的压电体保护帽相连。在球链中，每个摆球中的电力产生装置的压电体保护帽的顶端中心点与相邻摆球中的电力产生装置的顶端中心点接触，所有的电力产生装置的压电体保护帽的顶端中心点横向处于同一条轴线上。
[0006]普通的牛顿摆球是刚性弹体，传递力的过程是通过压缩球体变形，然后在恢复原型来传递撞击力的，球体等效一个弹簧。压电体产生电能的过程，也是一压一放，在交替变化中产生电能。压电体和摆球的共同特点是压缩变形，恢复原型。因此，压电体的产生电能的过程和摆球传递力的过程相吻合。由于有些压电体，如压电陶瓷在弹性和刚度方面的物理特性和钢质摆球差异不大，因此，压电体在产生电能的过程中并不额外消耗能量。
[0007]本专利技术从能量的角度讲，本专利技术超出了能量守恒范围。首先看能量的消耗，本专利技术的电力产生装置先要拉起球链最外端的一个球撞击球链，根据动能定理可知，用力把球拉起，力WF＝WF
‑
mgl(1
‑
cosQ)＝0.因此：Wf＝mgl(1
‑
cosQ)其中，m为摆球的质量，g为重力加速度l为摆绳长度，Q摆绳拉起的夹角。当摆球的质量、摆绳的长度、摆绳拉起的夹角给定时，拉起摆球所消耗的能量就是一个固定值。
[0008]在来看能量产生部分，拉起摆球后，摆球积累了势能，摆球回落又转化为动能，因此：EP＝WF＝Mgl(1
‑
cosQ)，这是本电力产生装置要转换的基本能量。因此，它是牛顿摆式电力产生装置的产生电力的基本因素，其次取决于压电体的机电耦合系数，再取决于球链的球数，最后取决于撞击球链的次数。由于每摆次后都有能量损失，因此，在每摆次后还要减掉前一摆次的能量损耗。因此，本专利技术产生的电能W＝{[mgl(1
‑
cosQ)]K33X}+{[mgl(1
‑
cosQ)]‑
E1}K33X+[[mgl(1
‑
cosQ)]‑
E1
‑
E2]K33X+......{[mgl(1
‑
cosQ)]‑
E1
‑
E2
‑
E3......En}k33X式中mgl(1
‑
cosQ)为撞击动能，K33是压电体的机电耦合系数，X是球链的球数，E是前面碰撞损失的能量，E后面的数字是摆次的序号。式......为省略号，如果列完整式很沉长，而且不同牛顿摆式电力产生装置每摆程的碰撞次数也并不相同，因此使用了省略号。从该能量式可以看出，产生的能量是多球多摆次之和，多球多摆次之和的总能量大于初始消耗的能量。
[0009]下面用一种压电点火器的材料；压电陶瓷举例说明，该压电陶瓷的机电耦合系数为0.62，也就是说该压电陶瓷可以把机械能的62％转换为电能，把该压电体应用在3球摆的电力产生装置上，该电力产生装置产生的电能W＝[mgl(1
‑
cosQ)]*0.62*3＝1.86[mgl(1
‑
cosQ)]，也就是说3球摆一次产生的电能是初始消耗能量的1.86倍，如果把这电能用在转换效率为0.62的压电陶瓷上，该压电陶瓷产生的动能EP＝0.6*1.86[mgl(1
‑
cosQ)]＝1.08[mgl(1
‑
cosQ)]。从该例可以看出，机电耦合系数为0.6时，三个球次产生的电能(第一摆次)就等于拉起摆球一次消耗的能量。况且，牛顿摆电力产生装置是多球多摆，因此，可以实现产生的能量大于消耗的能量。在实际电路中，可能还有一些其它损失，总损耗大于三个球次产生的能量，但这并不影响产生的能量大于消耗的能量，因为牛顿摆式电力装置产生电力的球次远远大于三个球次。据实验可知，一个七球牛顿摆每摆程可碰撞20多摆次，因此，7*20＝140球次。140球次是一个摆程的球次，一个摆程是每拉起一次球撞击球链从开始撞击到撞击结束。本专利技术的特征就是；让一份力不断重复地多球多次做功，虽然单个电力产生装置产生的电能受到机电转换效率的限制，但，多个电力产生装置多次产生的电能的总和，可以实现产生的能量大于消耗的能量，从而突破能量守恒的限制。
[0010]下面结合附图作进一步说明；
[0011]图1牛顿摆式电力产生装置原理剖面图
[0012]图2是牛顿摆式电力产生装置应用型剖面图
[0013]图1中压电体保护帽1，压电体2，压电体正电极3统一装在球体4中，用摆绳6挂在横梁5上，当拉起一端的一个球撞击球链时，球链中电力产生装置把撞击力从球链的一端传递到另一端，电力产生装置逐个被压缩而产生电能，当撞击力传递到另一端时，另一端的一个球被弹起，弹起的球回落再次撞击球链，电力产生装置再次被逐个压缩而产生电能，这样反反复复直到摆球的动能消耗完为止。
[0014]图2是图1改进型，图1能很好的演示自然状态下牛顿摆式电力产生装置电力产生过程，但是，它有方向性，而且不可移动等缺点，没有实际应用价值，为了克服以上缺点图2作了如下改进；为了消除方向性，取掉摆绳和栋梁，把摆球链安装在护壳5中，为了减少摆球与护壳的摩擦在摆球上安装了滚动轴承6，把重力回摆变成弹簧回弹，因此，在护壳的两端安装了弹簧7，为了驱动摆球链运动和及时补充能量在球链的一端安装动力杆8，摆球体4由原来的球体改为正方体，长方体或其它形状，由压电体保护帽1，压电体2，正电极3组成的电力产生装置安装在摆球体4中心。图2的使用方法是，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.牛顿摆式电力产生装置，其特征在于；由N个(N≥2)质量相同，大小相等的摆球组成球链，每个摆球中装有由压电体，正电极，压电体保护帽组成的电力产生装置，摆球中电力产生装置两端的压电体保护帽顶端中心点与相邻摆球的压电体保护帽顶端中心点相接触，所有电力产生装置横向处在同一条轴线上构成压电链。2.权利要求1所述的牛顿摆式电力产生装置，其特征在于；所述的电力产生装置，是由一对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张有权，
申请(专利权)人：张有权，
类型：发明
国别省市：