CN108566068A - 振动式风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供的振动式风力发电装置，所述装置包括：振动式发电机、振动杆以及减震固定装置，所述振动杆的一端与所述振动式发电机固定连接，所述振动杆的另一端与所述减震固定装置活动连接；所述振动式发电机包括壳体以及设置于所述壳体内的多个振动电池，所述振动杆为中空杆体，所述振动杆的内部设置有导线，所述多个振动电池经串联或并联后与所述导线连接；所述减震固定装置用于限制所述振动杆的摆动幅度。由于本装置结构简单，体积较小，造价低廉，可以解决风轮式发电机的占地面积大、结构复杂、造价昂贵、运行维护工作量大等问题，利于提高风能的利用率。

Description

振动式风力发电装置
技术领域
本申请涉及发电设备领域，具体而言，涉及一种振动式风力发电装置。
背景技术
目前的风力发电，都是采用风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转换为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风力发电机主要分为水平轴和垂直轴两种发电装置。
现有的风力发电装置存在占地面积大、结构复杂、造价昂贵、运行维护工作量大、风叶等部件在恶劣环境下容易损坏等问题，制约了利用风能发电的技术应用。
申请内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种振动式风力发电装置。
第一方面，本申请实施例提供了一种振动式风力发电装置，所述装置包括：振动式发电机、振动杆以及减震固定装置，所述振动杆的一端与所述振动式发电机固定连接，所述振动杆的另一端与所述减震固定装置活动连接；所述振动式发电机包括壳体以及设置于所述壳体内的多个振动电池，所述振动杆为中空杆体，所述振动杆的内部设置有导线，所述多个振动电池经串联或并联后与所述导线连接；所述减震固定装置用于限制所述振动杆的摆动幅度。
在一个可能的设计中，所述多个振动电池呈放射状分布于所述壳体内。
多个振动电池可以呈放射状分布，从而保证振动式发电机无论向水平方向的哪个方向振动，均可以发电，增加了可发电的应用场景。
可以理解，振动电池可以呈放射状分布，也可以成圆周状分布，振动电池的分布方式不应该理解为是对本申请的限制。
在一些具体的实施方式中，多个振动电池也可以按照一定的方向性排列，对于一些季风性气候的城市，通常容易刮固定方向的季风，振动电池按照一定的方向性排列可以在季风性气候的城市中提高发电的效率。
在一个可能的设计中，所述壳体为圆桶形壳体。
壳体为圆桶形壳体，圆桶形壳体可以在有限的材料围成最大的面积，从而使得壳体内盛放更多的振动电池。
壳体可以为圆桶形壳体，也可以为其他形状的壳体如球形壳体，壳体的具体形状不应该理解为是对本申请的限制。
在一个可能的设计中，所述减震固定装置包括底壳，所述底壳的表面开设有通孔，所述振动杆穿过所述通孔伸入所述底壳内部，所述底壳内设置有万向轴，所述振动杆与所述万向轴连接。
振动杆与万向轴连接，从而使得振动杆可以朝向任意方向摆动，振动杆穿过通孔伸入底壳内部后与万向轴连接，通孔的边缘可以限制振动杆的移动，避免振动杆移动较大的幅度。
在一个可能的设计中，所述底壳内还设置有多个减震机构，所述多个减震机构均与所述振动杆的远离所述振动式发电机的一端连接。
减震机构可以在振动杆静止时，使杆体保持与地面垂直；当振动杆摆动时，对杆体提供拉力或压力，拉力或压力为了避免振动杆的摆动幅度过大。
在一个可能的设计中，所述多个减震机构包括多个弹簧，所述多个弹簧的每个弹簧的一端与所述底壳的内表面固定连接，所述每个弹簧的另一端与所述振动杆的远离所述振动式发电机的一端连接。
减震机构可以为弹簧，也可以为其他的减震机构，例如气压式减震机构或液压式减震机构，减震机构只要能保证振动杆安装牢固且在安全范围内摆动，具体的类型不应该理解为是对本申请的限制。
在一个可能的设计中，所述底壳内还设置有锁紧机构，所述锁紧机构可靠近或远离所述振动杆，当所述锁紧机构靠近所述振动杆时，所述锁紧机构可固定所述振动杆，避免所述振动杆的摆动。
当风速过快，使得振动杆即使在减震机构的减震作用下依然摆动幅度较大时，可以通过锁紧机构紧贴振动杆的方式来固定振动杆，从而避免振动杆的摆动。
在一个可能的设计中，所述振动杆内设置有加速度传感器，所述加速度传感器与所述锁紧机构通信。
加速度传感器可以检测振动杆的运动加速度，并且将加速度值传递给锁紧机构，锁紧机构可以先进行实际加速度与预设加速度的比较，若实际加速度超过预设加速度，则锁紧机构可以锁紧该振动杆，从而保护振动杆，避免摆动过于剧烈导致振动杆的损坏。
在一个可能的设计中，所述振动杆的长度大于或等于10米。
振动杆的长度可以大于或等于10米，振动杆大于10米，可以使振动杆的“风振效应”更为明显，振动杆顶端的摆动幅度更大，从而利于振动式发电机的发电。
在一个可能的设计中，所述振动电池为永磁式振动电池。
振动电池可以为永磁式振动电池，可以通过永磁体振动切割磁感线发电。可以理解，振动电池也可以为其他电池，例如压电式发电池，振动式发电机内电池的具体类型不应该理解为是对本申请的限制。
本申请实施例提供的振动式风力发电装置及振动式风力发电装置运动方法的有益效果为：
本申请实施例提供的振动式风力发电装置，所述装置包括：振动式发电机、振动杆以及减震固定装置，所述振动杆的一端与所述振动式发电机固定连接，所述振动杆的另一端与所述减震固定装置活动连接；所述振动式发电机包括壳体以及设置于所述壳体内的多个振动电池，所述振动杆为中空杆体，所述振动杆的内部设置有导线，所述多个振动电池经串联或并联后与所述导线连接；所述减震固定装置用于限制所述振动杆的摆动幅度。由于本装置结构简单，体积较小，造价低廉，可以解决风轮式发电机的占地面积大、结构复杂、造价昂贵、运行维护工作量大等问题，利于提高风能的利用率。
为使本申请实施例所要实现的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
图1是本申请实施例提供的振动式风力发电装置的结构示意图；
图2是图1中振动式发电机的俯视视角的剖面示意图；
图3是图1中振动式发电机的侧视视角的剖面示意图；
图4是本申请实施例提供的振动式风力发电装置的减震固定装置的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的振动式风力发电装置的减震固定装置的一种具体实施方式的结构示意图。
图标：振动式发电机110；壳体111；振动电池112；振动杆120；减震固定装置130；底壳131；通孔132；万向轴133；减震机构134；锁紧机构135。
具体实施方式
请参见图1，本申请实施例提供了一种振动式风力发电装置，所述装置包括：振动式发电机110、振动杆120以及减震固定装置130，所述振动杆120的一端与所述振动式发电机110固定连接，所述振动杆120的另一端与所述减震固定装置130活动连接；所述振动式发电机110包括壳体111以及设置于所述壳体111内的多个振动电池112，所述振动杆120为中空杆体，所述振动杆120的内部设置有导线，所述多个振动电池112经串联或并联后与所述导线连接；所述减震固定装置130用于限制所述振动杆120的摆动幅度。振动杆120可以为由高强度材料制成的空心圆棒。
具体请参见图2，所述多个振动电池112呈放射状分布于所述壳体111内。多个振动电池112可以呈放射状分布，从而保证振动式发电机110无论向水平方向的哪个方向振动，均可以发电，增加了可发电的应用场景。
请参见图3，振动电池112在壳体111内为多组、多层布置，以保证取得足够的电压和电流。可以理解，振动电池112可以呈放射状分布，也可以成圆周状分布，振动电池112的分布方式不应该理解为是对本申请的限制。
在一些具体的实施方式中，多个振动电池112也可以按照一定的方向性排列，对于一些季风性气候的城市，通常容易刮固定方向的季风，振动电池112按照一定的方向性排列可以在季风性气候的城市中提高发电的效率。
具体地，所述壳体111为圆桶形壳体111。壳体111为圆桶形壳体111，圆桶形壳体111可以在有限的材料围成最大的面积，从而使得壳体111内盛放更多的振动电池112。壳体111可以为圆桶形壳体111，也可以为其他形状的壳体111如球形壳体111，壳体111的具体形状不应该理解为是对本申请的限制。
具体地，所述减震固定装置130包括底壳131，所述底壳131的表面开设有通孔132，所述振动杆120穿过所述通孔132伸入所述底壳131内部，所述底壳131内设置有万向轴133，所述振动杆120与所述万向轴133连接。振动杆120与万向轴133连接，从而使得振动杆120可以朝向任意方向摆动，振动杆120穿过通孔132伸入底壳131内部后与万向轴133连接，通孔132的边缘可以限制振动杆120的移动，避免振动杆120移动较大的幅度。
具体地，所述底壳131内还设置有多个减震机构134，所述多个减震机构134均与所述振动杆120的远离所述振动式发电机110的一端连接。减震机构134可以在振动杆120静止时，使杆体保持与地面垂直；在振动杆120摆动时，对振动杆120的杆体提供拉力或压力，拉力或压力为了避免振动杆120的摆动幅度过大。
具体地，所述多个减震机构134包括多个弹簧，所述多个弹簧的每个弹簧的一端与所述底壳131的内表面固定连接，所述每个弹簧的另一端与所述振动杆120的远离所述振动式发电机110的一端连接。减震机构134可以为弹簧，也可以为其他的减震机构134，例如气压式减震机构134或液压式减震机构134，减震机构134只要能保证振动杆120安装牢固且在安全范围内摆动，具体的类型不应该理解为是对本申请的限制。
具体地，所述底壳131内还设置有锁紧机构135，所述锁紧机构135可靠近或远离所述振动杆120，当所述锁紧机构135靠近所述振动杆120时，所述锁紧机构135可固定所述振动杆120，避免所述振动杆120的摆动。当风速过快，使得振动杆120即使在减震机构134的减震作用下依然摆动幅度较大时，可以通过锁紧机构135紧贴振动杆120的方式来固定振动杆120，从而避免振动杆120的摆动。
请参见图4，图4示出了减震固定装置130的一种具体实施方式，减震机构134可以与振动杆120的最下端连接，振动杆120与万向轴133连接的位置高于减震机构134与振动杆120连接的位置。锁紧机构135的位置则可以再高于万向轴133的位置。此时，若振动杆120随着风向向东倾斜时，由于振动杆120的万向轴133以上的一端向东倾斜，则振动杆120的万向轴133以下的一端会向西倾斜。此时，西侧的位置的减震机构134由于被振动杆120压缩，会对振动杆120起到一个推力，东侧位置、南侧位置以及北侧位置的减震机构134由于随着减震杆的底端的倾斜被拉长，因此会对振动杆120起到拉力作用，由于多个减震机构134的推力与拉力的配合，可以减小振动杆120的摆动幅度。
请参见图5，图5示出了减震固定装置130的另一种具体实施方式，万向轴133与振动杆120的最下端连接，多个减震机构134与振动杆120连接的位置位于万向轴133与振动杆120连接的位置的上方。锁紧机构135的位置则可以再高于多个减震机构134与振动杆120连接的位置。此时，若振动杆120随着风向向东倾斜，东侧的位置的减震机构134由于被振动杆120压缩，会对振动杆120起到一个推力，西侧位置、南侧位置以及北侧位置的减震机构134由于随着减震杆的底端的倾斜被拉长，因此会对振动杆120起到拉力作用，由于多个减震机构134的推力与拉力的配合，可以减小振动杆120的摆动幅度。
具体地，所述振动杆120内设置有加速度传感器(图未示)，所述加速度传感器与所述锁紧机构135通信。加速度传感器可以检测振动杆120的运动加速度，并且将加速度值传递给锁紧机构135，锁紧机构135可以先进行实际加速度与预设加速度的比较，若实际加速度超过预设加速度，则锁紧机构135可以锁紧该振动杆120，从而保护振动杆120，避免摆动过于剧烈导致振动杆120的损坏。
所述振动杆120的长度大于或等于10米。振动杆120的长度可以大于或等于10米，振动杆120大于10米，从而利于振动式发电机110的发电。
振动电池112具体可以为永磁式振动电池112，可以通过永磁体振动切割磁感线发电。可以理解，振动电池112也可以为其他电池，例如压电式发电池，振动式发电机110内电池的具体类型不应该理解为是对本申请的限制。
本装置工作时，利用风能对高耸构筑物的“风振效应”，使振动杆120产生不规则的摆动，振动杆120顶部呈不规则辐向运动，从而带动顶部的振动式发电机110发电。产生的电能通过导线经振动杆120内部引至地面并向外输出。
本申请实施例提供的振动式风力发电装置，所述装置包括：振动式发电机110、振动杆120以及减震固定装置130，所述振动杆120的一端与所述振动式发电机110固定连接，所述振动杆120的另一端与所述减震固定装置130活动连接；所述振动式发电机110包括壳体111以及设置于所述壳体111内的多个振动电池112，所述振动杆120为中空杆体，所述振动杆120的内部设置有导线，所述多个振动电池112经串联或并联后与所述导线连接；所述减震固定装置130用于限制所述振动杆120的摆动幅度。由于本装置结构简单，体积较小，造价低廉，可以解决风轮式发电机的占地面积大、结构复杂、造价昂贵、运行维护工作量大等问题，利于提高风能的利用率。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种振动式风力发电装置，其特征在于，所述装置包括：振动式发电机、振动杆以及减震固定装置，所述振动杆的一端与所述振动式发电机固定连接，所述振动杆的另一端与所述减震固定装置活动连接；
所述振动式发电机包括壳体以及设置于所述壳体内的多个振动电池，所述振动杆为中空杆体，所述振动杆的内部设置有导线，所述多个振动电池经串联或并联后与所述导线连接；
所述减震固定装置用于限制所述振动杆的摆动幅度。
2.根据权利要求1所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述多个振动电池呈放射状分布于所述壳体内,并且为多层布置。
3.根据权利要求1所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述壳体为圆桶形壳体。
4.根据权利要求1所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述减震固定装置包括底壳，所述底壳的表面开设有通孔，所述振动杆穿过所述通孔伸入所述底壳内部，所述底壳内设置有万向轴，所述振动杆与所述万向轴连接。
5.根据权利要求4所述的振动式风力发电装置，其特征在于，
所述底壳内还设置有多个减震机构，所述多个减震机构均与所述振动杆的远离所述振动式发电机的一端连接。
6.根据权利要求5所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述多个减震机构包括多个弹簧，所述多个弹簧的每个弹簧的一端与所述底壳的内表面固定连接，所述每个弹簧的另一端与所述振动杆的远离所述振动式发电机的一端连接。
7.根据权利要求4所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述底壳内还设置有锁紧机构，所述锁紧机构可靠近或远离所述振动杆，当所述锁紧机构靠近所述振动杆时，所述锁紧机构可固定所述振动杆，避免所述振动杆的摆动。
8.根据权利要求7所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述振动杆内设置有加速度传感器，所述加速度传感器与所述锁紧机构通信。
9.根据权利要求1所述的振动式风力发电装置，其特征在于，所述振动杆的长度大于或等于10米。
10.根据权利要求1所述的振动式风力发电装置，其特征在于，
所述振动电池为永磁式振动电池。
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