一种电梯噪声驱动发电系统的制作方法

1.本发明涉及电梯降噪技术领域和摩擦发电技术领域，具体为一种电梯噪声驱动发电系统。


背景技术：

2.电梯噪声是评估电梯综合性能的核心指标之一，因为电梯噪声多为低频噪声，对人体有害。电梯产生的低频噪音可以直接到达人的耳骨，会引起交感神经紧张、心动过速、血压升高和内分泌紊乱。人们被迫接受这种噪音，所以很容易烦躁、激动、易怒，甚至失去理智。如果长期受到低频噪音的干扰，很容易引起神经衰弱、失眠、头痛等神经性疾病，甚至影响孕妇腹中的胎儿，造成胎儿畸形等。长时间生活在这样的噪音中，对人的听力和神经系统影响很大，是不可逆的有机变化。因此，开发高品质的电梯降噪技术具有重要的经济价值和社会价值。
3.最近的研究表明，可以通过在电梯系统中加装减振平台切断传播途径及引入导轨减振支架以断开声桥连接的策略降低电梯噪音。目前的现有技术同样也是主要集中在如何减弱隔断噪声，但对利用噪声甚至使其变废为宝，并无相关报道。


技术实现要素：

4.为解决电梯内的噪声问题并进一步利用噪声，本发明提供了一种电梯噪声驱动发电系统。
5.本发明提供了如下的技术方案：
6.一种电梯噪声驱动发电系统，在电梯曳引机的机架上设有发电装置、传电装置和储能装置，所述发电装置包括若干噪声发电机，噪声发电机用弹性绳悬挂于机架下方；所述噪声发电机包括：磁铁，作为顶部质点；保护腔，用于收纳和保护内部组件；连接器；平面弹簧，吸收噪声产生共振；圆盘，其下方担载负摩擦材料；隔离器；底层，其上方担载正摩擦材料；圆盘和底层上还设有电极；平面弹簧吸收电梯发生共振，共振持续激励正、负摩擦材料相互摩擦、分离，产生电能。
7.作为优选，所述平面弹簧设置3个弯头和1个圆盘中心。
8.作为优选，保护腔的半径为20～25mm，壁厚为1.5～2.5mm；连接器的半径为8～15mm，壁厚为2.5～3.5mm；平面弹簧半径为18～22mm，厚度为0.5～1.0mm；弯头和圆盘中心的厚度为2.5～3.5mm；圆盘直径为20mm，厚度为2～4mm。
9.系统中，噪声发电机亦可以作为一个产品，单独保护。本发明提供的一种噪声发电机，技术方案为：包括磁铁；保护腔；连接器；平面弹簧；圆盘，其下方担载负摩擦材料；隔离器；底层，其上方担载正摩擦材料；圆盘和底层上还设有电极。
10.本发明还提供了该噪声发电机的制备方法：
11.s1：基于熔融沉积建模方法的3d打印制备，制造保护腔、连接器、平面弹簧、圆盘；
12.s2：圆盘下方担载负摩擦材料，底层上方担载正摩擦材料；
13.s3：正、负摩擦材料背面均进行渡电极处理；
14.s4：连接器连接保护腔和平面弹簧，将保护腔、连接器；平面弹簧、圆盘、隔离器、底层从上至下叠好收纳入保护腔，保护腔顶部连接磁铁。
15.作为优选，3d打印原材料为聚乳酸长丝或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，打印原料的直径为1.2～2.5mm。
16.作为优选，负摩擦材料为氟化乙烯丙烯共聚物。
17.作为优选，正摩擦材料为碳纳米管和脂肪族芳香族无规共聚酯。
18.作为优选，碳纳米管和脂肪族芳香族无规共聚酯的质量比为1：20～1：6，制作步骤为：
19.a1将碳纳米管分散于脂肪族芳香族无规共聚酯中，得到反应前驱液；
20.a2磁力搅拌前驱液使其混合均匀，搅拌速度为300～600转每分钟，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为5～20分钟；
21.a3对得到的前驱液进行固化，固化温度为20～30℃，固化时间为5～7小时。
22.作为优选，电极材料为ag、al或者cu中的一种。
23.3d打印技术出现于20世纪90年代中期，是一种利用光固化和纸层叠等技术的快速成型技术，其与普通打印工作原理基本相同，被称为3d立体打印技术。噪声发电机组件采用3d打印技术，一是材料因素，二是组件制备的精准度要求高。
24.为了实现对电梯噪声的良好吸收性能，本发明对噪声发电机组件的尺寸做了限定。
25.为了实现较高的摩擦电输出，本发明限定了正、负摩擦材料。
26.本发明的有益效果是：
27.(1)本发明通过对材料进行结构和功能设计，并利用3d打印技术将噪声驱动发电系统的组件进行精准制备和连接，能够有效吸收电梯运行过程中产生的噪声，并与其发生共振持续激励正、负摩擦电材料相互摩擦、分离，产生电能。
28.(2)本发明制备得到的噪声发电机可吸收电梯运行过程中的噪声，降噪效果良好，电势输出较高。
29.(3)本发明得到的电能可以为轿厢内用电元器件提供电能，如轿厢灯、风扇等小型电器。
附图说明：
30.图1是本发明中噪声发电机的结构示意图。
31.图2是本发明制备的电梯噪声驱动发电系统的电势输出图。
32.图中：1、磁铁；2、保护腔；3、底层；4、平面弹簧；5、连接器；6、圆盘；7、隔离器。
具体实施方式
33.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
34.实施例1
35.一、噪声发电机构建
36.如图1所示，
37.s1：基于熔融沉积建模方法的3d打印制备，制造保护腔、连接器、平面弹簧、圆盘。
38.s1.1：3d打印的原材料选用聚乳酸长丝，直径为1.5mm。
39.s1.2：3d打印的保护腔2的直径为20mm，厚度为2mm。
40.s1.3：3d打印的连接器5的半径为12mm，壁厚为3mm。
41.s1.4：3d打印的平面弹簧4半径为20mm，厚度为0.8mm，平面弹簧设置3个弯头和1个圆盘中心，厚度为3mm。
42.s1.5：3d打印的圆盘6直径为20mm，厚度为3mm。
43.s2：利用旋涂法制备摩擦发电层，圆盘6下方担载负摩擦材料氟化乙烯丙烯共聚物，底层3上方担载正摩擦材料碳纳米管和脂肪族芳香族无规共聚酯。
44.s2.1将0.1g碳纳米管分散于1g脂肪族芳香族无规共聚酯中，得到反应前驱液。
45.s2.2磁力搅拌前驱液使其混合均匀，搅拌速度为500转每分钟，搅拌温度为25摄氏度，搅拌时间为15分钟。
46.s2.3对得到的前驱液进行固化，固化温度为25摄氏度，固化时间为6小时。
47.s3：正、负摩擦材料背面均进行渡电极处理，电极材料为al，并用环形隔离器7分开。
48.s4：选用直径10mm、高度4.6mm的磁铁1作为质点，连接器5连接保护腔2和平面弹簧4，将保护腔2、连接器5；平面弹簧4、圆盘6、隔离器7、底层3从上至下叠好收纳入保护腔2，保护腔2顶部连接磁铁1。
49.二、电梯噪声驱动发电系统构建
50.在电梯曳引机的机架上设发电装置、传电装置和储能装置。所述发电装置包括四个噪声发电机，噪声发电机用弹性绳悬挂于机架下方。噪声发电机主要分布在曳引轮、导向轮对应位置。
51.将制备的噪声发电机用弹性绳悬挂于空中，目的是形成自由的边界条件。电梯的噪音大部分来源于曳引轮和导向轮轮轴转动过程中的摩擦振动噪音。
52.三、电梯噪声驱动发电系统测试
53.利用激振器模拟电梯运行过程中产生的噪声源，在噪声发电机一侧产生激振力，而另一侧的响应点靠近噪声发电机的边界结构。然后，用两个激光位移传感器分别监测这两点的振动位移。装有四个噪声发电机的系统上，出现了明显的局部谐振现象。其在频率为25～80hz声波激发下，可以将声音由18db降低至10db。摩擦电电势输出如图2所示。
54.实施例2
55.将实施例1中的3d打印原材料改为聚甲基丙烯酸甲酯。3d打印的保护腔的直径18mm。除此以外，以与实施例1相同的方式，构筑电梯噪声驱动发电系统。
56.测试装置与实施例1相同的方式，装有四个噪声发电机结构的系统上，出现了局部谐振现象。其在频率为25～80hz声波激发下，可以将声音由18db降低至12db。
57.实施例3
58.将实施例1中的3d打印原材料改为聚甲基丙烯酸甲酯。除此以外，以与实施例1相同的方式，构筑电梯噪声驱动发电系统。
59.测试装置与实施例1相同的方式，装有六个噪声发电机结构的系统上，在频率为25
～80hz声波激发下，其出现了显著的局部谐振现象，可以将声音由18db降低至8db，产生的摩擦电电势约为230v。
60.实施例4
61.将实施例1中的电极材料设置为ag。除此以外，以与实施例1相同的方式，构筑电梯噪声驱动发电系统。
62.测试装置与实施例1相同的方式，组装六个制备的噪声发电机为一个系统，其在频率为25～80hz声波激发下，产生的摩擦电电势约为200v。
63.实施例5
64.将实施例1中的碳纳米管含量改为0.05g，平面弹簧半径为18mm，厚度为0.7mm。除此以外，以与实施例1相同的方式，制备电梯噪声驱动发电系统。
65.实施例6
66.将实施例1中的碳纳米管含量改为0.15g，除此以外，以与实施例1相同的方式，制备电梯噪声驱动发电系统。
67.此外，实施例1中，发电机组件的尺寸可以做如下调整：保护腔的半径为20～25mm，壁厚为1.5～2.5mm；连接器的半径为8～15mm，壁厚为2.5～3.5mm；平面弹簧半径为18～22mm，厚度为0.5～1.0mm；弯头和圆盘中心的厚度为2.5～3.5mm；圆盘直径为20mm，厚度为2～4mm。
68.打印原料的直径可以调整为1.2～2.5mm。
69.正摩擦材料的制备工艺参数可以调整为：
70.a1将碳纳米管分散于脂肪族芳香族无规共聚酯中，得到反应前驱液；
71.a2磁力搅拌前驱液使其混合均匀，搅拌速度为300～600转每分钟，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为5～20分钟；
72.a3对得到的前驱液进行固化，固化温度为20～30℃，固化时间为5～7小时。
73.电极材料还可以是cu。

技术特征：
1.一种电梯噪声驱动发电系统，其特征在于，在电梯曳引机的机架上设有发电装置、传电装置和储能装置，所述发电装置包括若干噪声发电机，噪声发电机用弹性绳悬挂于机架下方；所述噪声发电机包括：磁铁(1)，作为顶部质点；保护腔(2)，用于收纳和保护内部组件；连接器(5)；平面弹簧(4)，吸收噪声产生共振；圆盘(6)，其下方担载负摩擦材料；隔离器(7)；底层(3)，其上方担载正摩擦材料；圆盘和底层上还设有电极；平面弹簧吸收电梯发生共振，共振持续激励正、负摩擦材料相互摩擦、分离，产生电能。2.根据权利要求1所述的一种电梯噪声驱动发电系统，其特征在于，所述平面弹簧设置3个弯头和1个圆盘中心。3.根据权利要求2所述的一种电梯噪声驱动发电系统，其特征在于，保护腔的半径为20～25mm，壁厚为1.5～2.5mm；连接器的半径为8～15mm，壁厚为2.5～3.5mm；平面弹簧半径为18～22mm，厚度为0.5～1.0mm；弯头和圆盘中心的厚度为2.5～3.5mm；圆盘直径为20mm，厚度为2～4mm。4.一种如权利要求1至3中任一权利要求所述的噪声发电机，其特征在于，包括磁铁；保护腔；连接器；平面弹簧；圆盘，其下方担载负摩擦材料；隔离器；底层，其上方担载正摩擦材料；圆盘和底层上还设有电极。5.一种如权利要求4所述的噪声发电机的制备方法，其特征在于，s1：基于熔融沉积建模方法的3d打印制备，制造保护腔、连接器、平面弹簧、圆盘；s2：圆盘下方担载负摩擦材料，底层上方担载正摩擦材料；s3：正、负摩擦材料背面均进行渡电极处理；s4：连接器连接保护腔和平面弹簧，将保护腔、连接器；平面弹簧、圆盘、隔离器、底层从上至下叠好收纳入保护腔，保护腔顶部连接磁铁。6.根据权利要求5所述的噪声发电机的制备方法，其特征在于，3d打印原材料为聚乳酸长丝或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种，打印原料的直径为1.2～2.5mm。7.根据权利要求5所述的噪声发电机的制备方法，其特征在于，负摩擦材料为氟化乙烯丙烯共聚物。8.根据权利要求5所述的噪声发电机的制备方法，其特征在于，正摩擦材料为碳纳米管和脂肪族芳香族无规共聚酯。9.根据权利要求8所述的噪声发电机的制备方法，其特征在于，碳纳米管和脂肪族芳香族无规共聚酯的质量比为1：20～1：6，制作步骤为：a1将碳纳米管分散于脂肪族芳香族无规共聚酯中，得到反应前驱液；a2磁力搅拌前驱液使其混合均匀，搅拌速度为300～600转每分钟，搅拌温度为20～30℃，搅拌时间为5～20分钟；a3对得到的前驱液进行固化，固化温度为20～30℃，固化时间为5～7小时。
10.根据权利要求5所述的噪声发电机的制备方法，其特征在于，电极材料为ag、al或者cu中的一种。

技术总结
本发明公开了一种电梯噪声驱动发电系统，在电梯曳引机的机架上设有发电装置、传电装置和储能装置，所述发电装置包括若干噪声发电机，噪声发电机用弹性绳悬挂于机架下方；所述噪声发电机包括：磁铁，作为顶部质点；保护腔，用于收纳和保护内部组件；连接器；平面弹簧，吸收噪声产生共振；圆盘，其下方担载负摩擦材料；隔离器；底层，其上方担载正摩擦材料；圆盘和底层上还设有电极；平面弹簧吸收电梯发生共振，共振持续激励正、负摩擦材料相互摩擦、分离，产生电能。本发明能够有效吸收电梯运行过程中产生的噪声，产生电能，降噪效果良好，电势输出较高。高。高。


技术研发人员：周于龙 沈陆飞 吴利忠 沈新祥 方青苗 代宝莹
受保护的技术使用者：奥特朗博电梯有限公司
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/13