CN111441905A - 一种利用树木的发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种利用树木的发电装置，包括发电机、传动机构以及能随树干上端摆动的定位部；定位部连接在树干上部；发电机与地面或树干下部相连接；传动机构的上端与定位部活动相连接，传动机构的下端与发电机的转子相联动，传动机构用于将定位部的摆动转化为转子的单向转动。本发明的优点在于：直接利用树木的摇摆，将风能转化为发电机的电能，结构设计巧妙，成本低，占用空间小，场地限制少，节能环保；把树木受到风力影响后的摆动产生的机械能通过发电机转化成电能，树木摆动时候的摇摆的往复运动通过连杆转化成特定方向的直线运动，直线运动通过齿轮机构转化成发电机本体需要的旋转运动，带动转子运动，结构简单，故障率低。

Description

一种利用树木的发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置制作领域，尤其指一种利用树木的发电装置。
背景技术
现有一种专利号为CN201721171788.8名称为《一种光伏树发电系统》的中国实用新型专利公开了一种光伏树发电系统，包括若干光伏树、若干汇流箱、若干直流柜、逆变器、变压器、ZDRI_MAIRIX蓄电池管理系统，光伏树上设置有光伏板和蓄电池，光伏板和蓄电池电连接，若干光伏树的蓄电池与汇流箱电连接，若干汇流箱与直流柜电连接，若干直流柜与逆变器电连接，逆变器与变压箱电连接；若干蓄电池均与ZDRI_MAIRIX蓄电池管理系统电连接。该实用新型提供了一种电能损耗低的高效光伏树发电系统，解决了现有光伏树发电时电能损耗较高的问题。然而，该发电系统制作复杂，成本高，难以利用现有树木，即使利用也无法维持树木原有外形，不利于生态保护，因此该发电系统的结构还需进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能维持树木原有外形，结构简单，绿色环保，使用方便的利用树木的发电装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：本利用树木的发电装置，其特征在于：包括发电机、传动机构以及能随树干上端摆动的定位部；
所述定位部连接在树干上部；
所述发电机与地面或树干下部相连接；
传动机构的上端与定位部活动相连接，传动机构的下端与发电机的转子相联动，所述传动机构用于将定位部的摆动转化为转子的单向转动。
作为改进，所述传动机构包括第一传动部，第二传动部与固定壳；
第一传动部的上端与定位部活动相连接，第一传动部的下端能相对固定壳上下移动地伸入至固定壳中，所述第一传动部用于将定位部的摆动转化为第一传动部下端相对固定壳的上下移动；
所述固定壳与发电机或树干下部相连接；
所述第二传动部设置在固定壳中且与发电机的转子相连接，所述第二传动部与第一传动部的下端相联动，所述第二传动部用于将第一传动部下端的上下移动转化为转子的单向转动。
进一步改进，所述第一传动部包括驱动杆和两端能分别万向转动的传动杆，传动杆的上端与定位部相连接，传动杆的下端与驱动杆相连接，在所述的固定壳上竖向设置有穿壳通孔，所述驱动杆始终穿置于穿壳通孔中。
进一步改进，所述传动杆由N根连杆可拆卸地依次首尾连接而成，所述N为大于1的自然数。
作为改进，所述第二传动部包括第一齿轮，第二齿轮、第三齿轮与第四齿轮，所述第一齿轮能转动地连接在固定壳上，第一齿轮的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，所述第二齿轮能转动地套置在第一齿轮侧壁的凸柱上，第二齿轮的内壁上分布有棘齿，第一齿轮的凸柱上设置有凹槽，在凹槽中设置有能保持向外弹出的棘轮拨片，所述棘轮拨片用于推动棘齿单向转动，第二齿轮与第三齿轮相啮合，第三齿轮与第四齿轮同心设置，所述第四齿轮与发动机转子上的驱动齿轮传动相连接。
进一步改进，所述第二传动部还包括第五棘轮与第六齿轮，所述第五棘轮与第三齿轮、第四齿轮连接在同一转动轴或转动筒上，第五棘轮的棘齿方向与第二齿轮上的棘齿方向相反，第六齿轮与第五棘轮同心设置，第六齿轮的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，在第六齿轮的侧壁上设置有能套入第五棘轮的凹部，在凹部的侧壁上有第二凹槽，在第二凹槽中设置有能保持向内弹出的第二棘轮拨片，所述第二棘轮拨片用于推动第五棘轮单向转动。
进一步改进，所述第五棘轮与第三齿轮、第四齿轮连接在同一转动筒上，所述转动筒能转动地套置在发电机定子的连接轴上，所述第四齿轮为内齿轮，在内齿轮与转子的驱动齿轮之间设置有加快驱动齿轮转速的行星齿轮。
进一步改进，所述第二传动部还包括第五棘轮、第六齿轮与第七齿轮，所述第五棘轮的转轴与第三齿轮的转动筒平行设置，第七齿轮设置在第五棘轮的转轴的端部而与转子的驱动齿轮相啮合，第五棘轮的棘齿方向与第二齿轮上的棘齿方向相反，第六齿轮与第五棘轮同心设置，第六齿轮的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，在第六齿轮的侧壁上设置有能套入第五棘轮的凹部，在凹部的侧壁上有第二凹槽，在第二凹槽中设置有能保持向内弹出的第二棘轮拨片，所述第二棘轮拨片用于推动第五棘轮单向转动。
作为改进，所述定位部包括能套扣在树干上的卡箍，所述卡箍由两个半环对合而成，两个半环通过螺钉或螺栓固定，两个半环分别与各自的传动机构相连接，两个传动机构与各自的发电机相连接。
作为改进，在树干的下部上套置有固定架，所述发电机连接在固定架上，固定架的底面通过能调节高度的支撑杆连接在地面上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：直接利用树木的摇摆，将风能转化为发电机的电能，结构设计巧妙，成本低，占用空间小，无需开阔的受风环境，不需要特定场地，限制少，节能环保；把树木受到风力影响后的摆动产生的机械能通过发电机转化成电能，树木摆动时候的摇摆的往复运动通过连杆转化成特定方向的直线运动，直线运动通过齿轮机构转化成发电机本体需要的旋转运动，带动转子运动，结构简单，故障率低，使用十分方便；为了提升发电效率，往复运动过程中通过设置了2组棘轮结构，让转子一直朝一个方向旋转，减少能量损失，进一步还设置了2组传动机构，同时工作，进一步提高发电效率；驱动杆与齿轮机构之间采用的是摩擦传动，摩擦传动的结构维护方便，安装也十分方便，减少意外损伤发电机体；本发明不增加环境负担，减少基础设施建设对环境的影响，减少常规风力发电叶片对鸟类的伤害。城市里直接通过树木发电，减少传输损耗。利用现有的树木资源直接发电，有利于推动树木产业的发展，提升树木产业的价值，提升植树积极性，减少砍伐。
附图说明
图1为本发明实施例的应用状态图；
图2为图1的结构分解图；
图3是图2中分解部分的结构分解图；
图4是图3中分解部分的结构分解图；
图5是图3中另一分解部分的结构分解图；
图6是图5中分解部分的结构分解图；
图7是图6中未分解部分的立体图；
图8是图7处于另一个角度的立体图；
图9是图8的结构分解图；
图10是图8的另一种结构分解图；
图11是图10中已分解部分处于另一个角度的立体图；
图12是图10中第一齿轮与第二齿轮保持未分解状态的结构分解图；
图13是图12中未分解部分处于另一个角度的立体图；
图14是图12中第一齿轮与第二齿轮相关结构的结构分解图；
图15是图10的结构分解图；
图16是图15中未分解部分的结构分解图；
图17是图15中已分解部分处于另一个角度的立体图；
图18是图17的结构分解图；
图19是图16中未分解部分的结构分解图；
图20是图19中未分解部分的结构分解图；
图21是图20中未分解部分的结构分解图；
图22是图21中未分解部分的俯视图；
图23是图22中沿A-A线的剖面图；
图24是图22的结构分解图；
图25是图1中I部分的放大图；
图26是图1中II部分的放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图26所示，本实施例的利用树木的发电装置，包括发电机、传动机构以及能随树干上端摆动的定位部；所述定位部连接在树干上部；所述发电机与地面或树干下部相连接；传动机构的上端与定位部活动相连接，传动机构的下端与发电机的转子4相联动，所述传动机构用于将定位部的摆动转化为转子4的单向转动。
传动机构包括第一传动部，第二传动部与固定壳1；第一传动部的上端与定位部活动相连接，第一传动部的下端能相对固定壳1上下移动地伸入至固定壳1中，所述第一传动部用于将定位部的摆动转化为第一传动部下端相对固定壳1的上下移动；固定壳1与发电机或树干下部相连接；第二传动部设置在固定壳1中且与发电机的转子4相连接，所述第二传动部与第一传动部的下端相联动，所述第二传动部用于将第一传动部下端的上下移动转化为转子4的单向转动。
第一传动部包括驱动杆21和两端能分别万向转动的传动杆2，传动杆2的上端与定位部相连接，传动杆2的下端与驱动杆21相连接，在所述的固定壳1上竖向设置有穿壳通孔11，所述驱动杆21始终穿置于穿壳通孔11中。所述传动杆2由N根连杆可拆卸地依次首尾连接而成，所述N为大于1的自然数。
第二传动部包括第一齿轮31，第二齿轮32、第三齿轮33与第四齿轮34，所述第一齿轮31能转动地连接在固定壳1上，第一齿轮31的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，所述第二齿轮32能转动地套置在第一齿轮侧壁的凸柱311上，第二齿轮32的内壁上分布有棘齿321，第一齿轮31的凸柱311上设置有凹槽312，在凹槽312中设置有能保持向外弹出的棘轮拨片313，所述棘轮拨片313用于推动棘齿321单向转动，第二齿轮32与第三齿轮33相啮合，第三齿轮33与第四齿轮34同心设置，所述第四齿轮34与发动机转子4上的驱动齿轮41传动相连接。第二传动部还包括第五棘轮35与第六齿轮36，所述第五棘轮35与第三齿轮33、第四齿轮34连接在同一转动轴或转动筒3上，第五棘轮35的棘齿方向与第二齿轮32上的棘齿方向相反，第六齿轮36与第五棘轮35同心设置，第六齿轮36的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，在第六齿轮36的侧壁上设置有能套入第五棘轮35的凹部361，在凹部361的侧壁上有第二凹槽362，在第二凹槽362中设置有能保持向内弹出的第二棘轮拨片363，所述第二棘轮拨片363用于推动第五棘轮35单向转动。第五棘轮35与第三齿轮33、第四齿轮34连接在同一转动筒3上，所述转动筒3能转动地套置在发电机定子5的连接轴51上，所述第四齿轮34为内齿轮，在内齿轮与转子4的驱动齿轮41之间设置有加快驱动齿轮41转速的行星齿轮42。或者，第二传动部还包括第五棘轮35、第六齿轮36与第七齿轮，所述第五棘轮35的转轴与第三齿轮33的转动筒3平行设置，这时候第七齿轮与第四齿轮34分别与转子4的驱动齿轮41相啮合。第七齿轮设置在第五棘轮35的转轴的端部而与转子4的驱动齿轮41相啮合，第五棘轮35的棘齿方向与第二齿轮32上的棘齿方向相反，第六齿轮36与第五棘轮35同心设置，第六齿轮36的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，在第六齿轮36的侧壁上设置有能套入第五棘轮35的凹部361，在凹部361的侧壁上有第二凹槽362，在第二凹槽362中设置有能保持向内弹出的第二棘轮拨片363，所述第二棘轮拨片363用于推动第五棘轮35单向转动。
定位部包括能套扣在树干6上的卡箍8，所述卡箍8由两个半环对合而成，两个半环通过螺钉或螺栓固定，两个半环分别与各自的传动机构相连接，两个传动机构与各自的发电机相连接。在卡箍8的内壁上设置有橡胶制成的保护环81，保护环81的内壁直接贴置在树干上部，既起到保护树干的作用，又增加卡箍8与树干连接的牢固程度。保护环81的侧壁上设置有能打开而套入树干6的保护环缺口。
在树干6的下部上套置有固定架7，所述发电机连接在固定架7上，固定架7的底面通过能调节高度的支撑杆71连接在地面上。固定架7由架体与加强块组成，架体和加强块能脱卸地连接在一起，在架体与加强块的连接处形成了穿过树干6的固定架通孔，固定架通孔的直径可以大于树干6的直径，这样固定架7不与树干6相接触仅通过支撑杆71连接固定，当然固定架通孔也可以采用合适的孔径大小卡紧在树干上，这个时候在固定架通孔中还应增加橡胶或其他软性材料制成的套环72避免损伤树干6，采用这种结构可以使固定架7固定更牢固，避免发电机随传动机构晃动，使本发电装置运行更平稳。套环72的侧壁上有打开而套入树干6的套环缺口。支撑杆71包括连接杆与螺纹杆，连接杆的顶端连接在架体的底面上，连接杆的底端设置有螺纹孔，螺纹杆的顶端是设置有调节螺纹的螺纹凸部，所述螺纹凸部螺接在相应的螺纹孔中，通过调节螺纹凸部伸入螺纹孔中的伸入深度就能调整架体相对地面的高度。
发电机的发电结构以及工作原理属于公知技术，图20为简化示意图，在定子5上缠绕有线圈，转子4上固定有磁铁，转子4相对定子5转动后缠绕在定子5上的线圈产生电流，电流通过穿过发电机外壳的输电线输送至用电部。发电机的外壳是个密封的结构，在外壳上只有穿过输电线的小孔以及穿过转动筒3的通孔，因此发电机与传动机构相对独立，发电机的发电部分不易受潮受热，不易短路，延长了发电机的使用寿命。内齿轮连接在穿过发电机外壳的转动筒3端部上。
传动杆2的两端设置有球形的万向节22，通过万向节实现传动杆2两端的万向转动，当然也可以采用其他结构的万向节22实现万向转动的效果，万向节的具体结构属于现有技术，在附图中也有清楚地展示，故不再详细描述。在卡箍8的两个半环的外壁上设置有呈倒L型的半环连接杆，传动杆2端部的万向节22连接在相应的半环连接杆上，半环连接杆增加了半环与相应万向节22之间的距离，使传动杆2相对半环的活动更为顺畅。在伸入固定壳1的驱动杆21上套置固定有橡胶套23，驱动杆21的长度大于固定壳1的高度；驱动杆21的长度是壳体高度的1.2～2.5倍，或，在驱动杆21的两端分别设置有能防止驱动杆21从穿壳通孔11脱出的球形凸部。当发电机直接固定在地面上时，固定壳1的底面应当与地面之间留有间隙，这样穿出固定壳1底部的驱动杆21仍有向下移动的空间。驱动杆21与第一齿轮31以及第六齿轮36之间采用的是摩擦传动，摩擦传动的结构维护方便，安装也十分方便，减少意外损伤发电机体，当然也可以用齿条结构。固定壳1内腔中上设置有能相对固定壳1转动的导向压轮63，伸入固定壳1的驱动杆21的侧壁与导向压轮63相顶触，所述导向压轮63将驱动杆21挤向第二传动部而使驱动杆21保持与第二传动部相联动。
工作原理：树干在摆动时会带动传动杆运动，传动杆带动驱动杆相对固定壳上下移动。
驱动杆始终穿置在固定壳的穿壳通孔中，驱动杆的侧壁分别与第一齿轮以及第六齿轮相顶触，因此当驱动杆相对固定壳上下移动时，第一齿轮和第六齿轮随驱动杆上下移动而转动。
第一齿轮上有棘轮拨片，棘轮拨片推动第二齿轮单向转动，第二齿轮与第三齿轮啮合，当第二齿轮转动时，第三齿轮转动从而带动第四齿轮转动。
第六齿轮上有第二棘轮拨片，第二棘轮拨片推动第五棘轮单向转动，当第五棘轮转动时，第五棘轮也会带动第四齿轮转动，第五棘轮的棘齿方向与第二齿轮的棘齿方向相反，因此第四齿轮的转动方向与第三齿轮带动而产生的转动转动方向相同，实现第四齿轮的单向转动。
由于第五棘轮的棘齿方向与第二齿轮的棘齿方向相反，因此当第二齿轮不转动时，第五棘轮能转动，第五棘轮不转动时，第二齿轮能转动，因此只要驱动杆出现上下移动，转动筒上第四齿轮总会单向转动，第四齿轮带动发电机转子转动，从而实现发电机的发电工作。
传动机构可以相对卡箍对称设置，由于两套传动机构与卡箍连接后形成了类似于跷跷板的结构关系，两侧的驱动杆类似于跷跷板的两端，一侧的驱动杆向下移动时，另一侧的驱动杆向上移动，这样发电效率更高，使用效果更好。

Claims (10)

1.一种利用树木的发电装置，其特征在于：包括发电机、传动机构以及能随树干上端摆动的定位部；
所述定位部连接在树干上部；
所述发电机与地面或树干下部相连接；
传动机构的上端与定位部活动相连接，传动机构的下端与发电机的转子(4)相联动，所述传动机构用于将定位部的摆动转化为转子(4)的单向转动。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述传动机构包括第一传动部，第二传动部与固定壳(1)；
第一传动部的上端与定位部活动相连接，第一传动部的下端能相对固定壳(1)上下移动地伸入至固定壳(1)中，所述第一传动部用于将定位部的摆动转化为第一传动部下端相对固定壳(1)的上下移动；
所述固定壳(1)与发电机或树干下部相连接；
所述第二传动部设置在固定壳(1)中且与发电机的转子(4)相连接，所述第二传动部与第一传动部的下端相联动，所述第二传动部用于将第一传动部下端的上下移动转化为转子(4)的单向转动。
3.根据权利要求2所述的发电装置，其特征在于，所述第一传动部包括驱动杆(21)和两端能分别万向转动的传动杆(2)，传动杆(2)的上端与定位部相连接，传动杆(2)的下端与驱动杆(21)相连接，在所述的固定壳(1)上竖向设置有穿壳通孔(11)，所述驱动杆(21)始终穿置于穿壳通孔(11)中。
4.根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于，所述传动杆(2)由N根连杆可拆卸地依次首尾连接而成，所述N为大于1的自然数。
5.根据权利要求2至4中任一所述的发电装置，其特征在于，所述第二传动部包括第一齿轮(31)，第二齿轮(32)、第三齿轮(33)与第四齿轮(34)，所述第一齿轮(31)能转动地连接在固定壳(1)上，第一齿轮(31)的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，所述第二齿轮(32)能转动地套置在第一齿轮侧壁的凸柱(311)上，第二齿轮(32)的内壁上分布有棘齿(321)，第一齿轮(31)的凸柱(311)上设置有凹槽(312)，在凹槽(312)中设置有能保持向外弹出的棘轮拨片(313)，所述棘轮拨片(313)用于推动棘齿(321)单向转动，第二齿轮(32)与第三齿轮(33)相啮合，第三齿轮(33)与第四齿轮(34)同心设置，所述第四齿轮(34)与发动机转子(4)上的驱动齿轮(41)传动相连接。
6.根据权利要求5所述的发电装置，其特征在于，所述第二传动部还包括第五棘轮(35)与第六齿轮(36)，所述第五棘轮(35)与第三齿轮(33)、第四齿轮(34)连接在同一转动轴或转动筒(3)上，第五棘轮(35)的棘齿方向与第二齿轮(32)上的棘齿方向相反，第六齿轮(36)与第五棘轮(35)同心设置，第六齿轮(36)的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，在第六齿轮(36)的侧壁上设置有能套入第五棘轮(35)的凹部(361)，在凹部(361)的侧壁上有第二凹槽(362)，在第二凹槽(362)中设置有能保持向内弹出的第二棘轮拨片(363)，所述第二棘轮拨片(363)用于推动第五棘轮(35)单向转动。
7.根据权利要求6所述的发电装置，其特征在于，所述第五棘轮(35)与第三齿轮(33)、第四齿轮(34)连接在同一转动筒(3)上，所述转动筒(3)能转动地套置在发电机定子(5)的连接轴(51)上，所述第四齿轮(34)为内齿轮，在内齿轮与转子(4)的驱动齿轮(41)之间设置有加快驱动齿轮(41)转速的行星齿轮(42)。
8.根据权利要求5所述的发电装置，其特征在于，所述第二传动部还包括第五棘轮(35)、第六齿轮(36)与第七齿轮，所述第五棘轮(35)的转轴与第三齿轮(33)的转动筒(3)平行设置，第七齿轮设置在第五棘轮(35)的转轴的端部而与转子(4)的驱动齿轮(41)相啮合，第五棘轮(35)的棘齿方向与第二齿轮(32)上的棘齿方向相反，第六齿轮(36)与第五棘轮(35)同心设置，第六齿轮(36)的凸齿顶触在第一传动部下端的侧壁上，在第六齿轮(36)的侧壁上设置有能套入第五棘轮(35)的凹部(361)，在凹部(361)的侧壁上有第二凹槽(362)，在第二凹槽(362)中设置有能保持向内弹出的第二棘轮拨片(363)，所述第二棘轮拨片(363)用于推动第五棘轮(35)单向转动。
9.根据权利要求1至4中任一所述的发电装置，其特征在于，所述定位部包括能套扣在树干(6)上的卡箍(8)，所述卡箍(8)由两个半环对合而成，两个半环通过螺钉或螺栓固定，两个半环分别与各自的传动机构相连接，两个传动机构与各自的发电机相连接。
10.根据权利要求1至4中任一所述的发电装置，其特征在于，在树干(6)的下部上套置有固定架(7)，所述发电机连接在固定架(7)上，固定架(7)的底面通过能调节高度的支撑杆(71)连接在地面上。
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