CN107061182B - 一种往复振荡式扑翼能量转换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种往复振荡式扑翼能量转换装置，包括机架、扑翼、倾角调节装置，两个滑块、两个滑柱、连杆机构、小带轮、控制器、以及发电装置，两个滑柱分别固定于机架两端，两个滑块分别套在两个滑柱上形成滑动副，扑翼通过扑翼转轴与两个滑块相连，所述倾角调节装置为与扑翼转轴相连的伺服电机，滑柱中部设有限位块，滑柱顶部和滑柱中部分别设有一个位置感应器，滑块通过连杆机构与小带轮相连，滑块的上下滑动通过连杆机构转为小带轮的转动，小带轮通过皮带与发电装置相连，所述位置感应器的信号均接入控制器，控制器通过伺服电机控制扑翼转轴旋转，从而改变扑翼的攻角。本发明结构简单，通过滑动副和连杆传动，能量转换效率高，损耗少。

Description

一种往复振荡式扑翼能量转换装置
技术领域
本发明涉及风力动力领域，涉及一种将往复直线运动转化为旋转运动的振荡式风力发电装置，具体涉及一种往复振荡式扑翼能量转换装置。
背景技术
振荡扑翼现象广泛存在于自然界和工程实际中，在风能和水流能量采集输出方面有巨大的应用潜力，揭示振荡扑翼能量采集机理，获得提高扑翼输出功率和效率的方法对于新型振荡扑翼流场能量采集装置的开发应用至关重要。
曲柄滑块机构可以实现将直线运动转化为旋转运动，但存在其工作过程中的死点问题，本发明采用一种新型的曲柄连杆机构克服死点问题，大大简化了结构，从而提高风力发电效率。
发明内容
本发明目的是提供一种往复振荡式扑翼能量转换装置，以改善现有扑翼能量转化结构单一、复杂现象；曲柄机构降低了链轮和带轮带来的能量消耗等技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种往复振荡式扑翼能量转换装置，包括机架、扑翼、倾角调节装置，两个滑块、两个滑柱、连杆机构、小带轮、控制器、以及发电装置，所述两个滑柱分别竖直的固定于机架两端，两个滑块分别套在两个滑柱上，所述滑块与相应的滑柱之间形成滑动副，扑翼通过扑翼转轴与两个滑块相连，所述倾角调节装置为伺服电机，所述伺服电机的输出端与扑翼转轴相连，滑柱中部设有对滑块进行限位的限位块，所述滑柱的顶部和滑柱的中部分别设有一个能检测滑块的位置感应器，滑块通过连杆机构与小带轮相连，滑块的上下滑动通过连杆机构转为小带轮的转动，所述小带轮通过皮带与发电装置相连，所述位置感应器的信号均接入控制器，控制器通过伺服电机控制扑翼转轴旋转，从而改变扑翼的攻角。
作为改进，所述位置感应器由电磁环和电磁位移传感器组成。
作为改进，所述滑柱的顶部和限位块上分别设有一个防止滑块撞击的缓冲装置，所述缓冲装置为弹簧。
作为改进，所述连杆机构包括滑槽、第二滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、以及第五连杆，所述滑槽固定于限位块的下方，限位块上设有导孔，滑块下端设有从导孔穿过伸至滑槽内部的导柱，第二滑块设于滑槽内与其形成滑动副，第二滑块与第一连杆顶部铰接，第一连杆底部与小带轮偏心处通过第一转轴铰接，第二连杆顶部与导柱底部铰接相连，第二连杆底部与第三连杆顶部铰接，第三连杆底部通过第三转轴铰接在机架上，第四连杆顶部也通过第三转轴铰接在机架上，且第三连杆和第四连杆与第三转轴均相对固定相连，所述第五连杆一端与第四连杆底部铰接，另一端与小带轮上的第一转轴铰接。
本发明的有益效果是：
本发明采用了独特的连杆结构，该结构能替代链轮和皮带轮机构来达到将往复直线运动转化为旋转运动从而达到能量转换的目的，大大节约了设计空间。曲柄连杆机构存在很好的转动性能，本发明采用了两组曲柄滑块结构不仅克服了死点的不合理性，更是一种创新和突破。总体来说，该往复振荡式扑翼能量转换装置改善了现有扑翼能量转换装置结构复杂、能动性差的不足，具有很好的实用性和推广价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的右侧视图。
图3是本发明的背风面结构示意图。
图4是图2中扑翼调整为负倾角时示意图。
1-机架，2-扑翼，3-滑块，4-伺服电机，5-滑柱，6-第二滑块，7-第一连杆，8-第二连杆，9-第三连杆，10-第四连杆，11-第五连杆，12-小带轮，13-第一转轴，14-第三转轴，15-皮带，16-发电装置，17-限位块，18-滑槽，19-扑翼转轴，20-主动齿轮，21-从动齿轮，22-电磁环，23-电磁位移传感器，24-导柱，25-弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施技术方案中的附图，对本发明实施技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施技术方案仅仅是本发明一部分实施过程，而不是全部的过程。为了更清楚地说明本发明实施技术方案，下面将对实施技术方案描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明结构示意图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1至图3所示，一种往复振荡式扑翼能量转换装置，包括机架1、扑翼2、倾角调节装置，两个滑块3、两个滑柱5、连杆机构、小带轮12、控制器、以及发电装置16，所述两个滑柱5分别竖直的固定于机架1两端，两个滑块3分别套在两个滑柱5上，所述滑块3与相应的滑柱5之间形成滑动副，扑翼2通过扑翼转轴19与两个滑块3相连，扑翼转轴19与两个滑块3通过轴承连接，扑翼2与扑翼转轴19相对固定相连，两个滑块3其中一个上设有伺服电机4，所述伺服电机4的输出端连接主动齿轮20，扑翼转轴19上设有固定相连的从动齿轮21，主动齿轮20和从动齿轮21相互咬合，滑柱5中部设有对滑块3进行限位的限位块17，所述滑柱5的顶部和滑柱5中部分别设有一个能检测滑块3的位置感应器，滑块3通过连杆机构与小带轮12相连，滑块3的上下滑动通过连杆机构转为小带轮12的转动，所述小带轮12通过皮带15与发电装置16相连，所述位置感应器的信号均接入控制器，控制器通过伺服电机4控制扑翼转轴19旋转，翼转轴带动扑翼2旋转来改变扑翼2的攻角。
所述位置感应器由电磁环22和电磁位移传感器23组成。
所述滑柱5的顶部设有一个防止滑块3撞击的缓冲装置，所述缓冲装置为弹簧25，限位块17上也设有一个防止滑块3撞击的缓冲装置，限位块17上的缓冲装置可以是防撞板之类的。
如图2所示，所述连杆机构包括滑槽18、第二滑块3、第一连杆7、第二连杆8、第三连杆9、第四连杆10、以及第五连杆11，所述滑槽18固定于限位块17的下方，限位块17上设有导孔，滑块3下端设有从导孔穿过伸至滑槽18内部的导柱24，第二滑块3设于滑槽18内与其形成滑动副，第二滑块3与第一连杆7顶部铰接，第一连杆7底部与小带轮12偏心处通过第一转轴13铰接，第二连杆8顶部与导柱24底部铰接，第二连杆8底部与第三连杆9顶部铰接，第三连杆9底部通过第三转轴14铰接在机架1上，第四连杆10顶部也通过第三转轴14铰接在机架1上，且第三连杆9和第四连杆10与第三转轴14均相对固定相连，所述第五连杆11一端与第四连杆10底部铰接，另一端与小带轮12上的第一转轴13铰接。
具体使用时，如图2所示，将机架1垂直的一端放在迎风面，发电装置16一端放在背风面，图2中扑翼2为正倾角，迎风的风力作用在扑翼2上会产生一个升力，扑翼2会带动滑块3向上运动，当扑翼2运动到滑柱5顶部时，滑柱5顶部的位置感应器感应到滑块3，并将信号传递给控制器，控制器收到信号后控制伺服电机4旋转，伺服电机4旋转带动扑翼2调整为负攻角，如图4所示，这时扑翼2在风力作用下产生一个向下的降力，扑翼2会带动滑块3向下运动，当扑翼2到达限位块17处时，限位块17处的位置感应器感应到滑块3，并将信号传递给控制器，控制器收到信号后在控制伺服电机4旋转，将扑翼2调整为正攻角，这时扑翼2在风力作用下产生一个升力，扑翼2会带动滑块3向上运动，如此往复不断的通过伺服电机4调整扑翼2的攻角，即可实现滑块3的上下往复运动，滑块3的上下往复运动通过连杆机构转换为小带轮12转动，小带轮12又通过皮带15带动发电装置发电，从而实现将风力转化为电力。
最后，应当指出，以上具体实施方案仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种往复振荡式扑翼能量转换装置，其特征在于：包括机架、扑翼、倾角调节装置，两个滑块、两个滑柱、连杆机构、小带轮、控制器、以及发电装置，所述两个滑柱分别竖直的固定于机架两端，两个滑块分别套在两个滑柱上，所述滑块与相应的滑柱之间形成滑动副，扑翼通过扑翼转轴与两个滑块相连，所述倾角调节装置为伺服电机，所述伺服电机的输出端与扑翼转轴相连，滑柱中部设有对滑块进行限位的限位块，所述滑柱的顶部和滑柱的中部分别设有一个能检测滑块的位置感应器，滑块通过连杆机构与小带轮相连，滑块的上下滑动通过连杆机构转为小带轮的转动，所述小带轮通过皮带与发电装置相连，所述位置感应器的信号均接入控制器，控制器通过伺服电机控制扑翼转轴旋转，从而改变扑翼的攻角，所述连杆机构包括滑槽、第二滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、以及第五连杆，所述滑槽固定于限位块的下方，限位块上设有导孔，滑块下端设有从导孔穿过伸至滑槽内部的导柱，第二滑块设于滑槽内与其形成滑动副，第二滑块与第一连杆顶部铰接，第一连杆底部与小带轮偏心处通过第一转轴铰接，第二连杆顶部与导柱底部铰接相连，第二连杆底部与第三连杆顶部铰接，第三连杆底部通过第三转轴铰接在机架上，第四连杆顶部也通过第三转轴铰接在机架上，且第三连杆和第四连杆与第三转轴均相对固定相连，所述第五连杆一端与第四连杆底部铰接，另一端与小带轮上的第一转轴铰接。
2.根据权利要求1所述一种往复振荡式扑翼能量转换装置，其特征在于：所述位置感应器由电磁环和电磁位移传感器组成。
3.根据权利要求1所述一种往复振荡式扑翼能量转换装置，其特征在于：所述滑柱的顶部和限位块上分别设有一个防止滑块撞击的缓冲装置，所述缓冲装置为弹簧。
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