CN111946572B - 摆动振动发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摆动振动发电设备领域，具体是指一种摆动振动发电装置，包括发电机，发电机一侧设有摆动振动发电机构和传动轴支撑机构，摆动振动发电机构设有传动轴、上配重块、下配重块、左棘轮、左齿轮、右齿轮、右棘轮、轴承、左齿条、右齿条、销轴、扭簧、左棘爪Ι、右棘爪Ι、导向柱和限位弹簧，传动轴上设有左棘轮、左齿轮、右齿轮和右棘轮，左齿轮左面和右齿轮右面分别固定设有销轴，销轴上套有扭簧，左棘爪Ι一端经扭簧与左棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴连接，右棘爪Ι一端经扭簧与右棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴连接，上配重块上间隔设有导向柱，导向柱上套有限位弹簧，本发明摆动振动均可持续发电、能量收集效率高。

Description

摆动振动发电装置

技术领域

本发明涉及摆动振动发电设备领域，具体是指一种摆动振动发电装置。

背景技术

汽车、轮船等在运动过程中因路面和加减速等原因都会引起附件振动和摆动，其振动能量的回收将产生很大的经济效益，而将汽车、火车等行驶过程中产生的振动能量用于发电是一种振动能量回收的有效方式，中国专利CN103715827B公开了一种带USB接口的车辆振动发电装置，其特征为该装置为箱体结构，外形为立方体；箱体内，顶部和底部分别固定有1个磁吸，直流永磁发电机、轴一、轴二、轴三均通过螺钉固定在箱体同一底板的内壁上，其中，直流永磁发电机、轴二和轴三的水平高度相同或相近，轴一在轴二的斜上方，齿轮三通过过盈配合固定在直流永磁发电机的轴上，齿轮二通过过盈配合固定在轴三的轴承上，齿轮一与棘轮通过过盈配合固定在轴二的轴承上，其中，齿轮一铆接固定在棘轮上，同轴转动，同时，齿轮三与齿轮二咬合在一起，齿轮二与齿轮一咬合在一起，棘爪摆杆和重锤均固定在轴一的轴承上，同轴转动，重锤在里部，棘爪一、棘爪二的推动端分别搭在棘轮上部的两个齿上，带USB接口的电能处理电路固定在箱内侧壁上，通过导线与直流永磁发电机的定子绕组相连，所述的棘爪摆杆为条状，棘爪摆杆中孔位于棘爪摆杆的中心位置，棘爪一和棘爪二通过间隙配合固定在棘爪摆杆轴上，棘爪摆杆与锤面铆接固定在一起，轴一从棘爪摆杆的中心孔穿过，所述的重锤采用半圆盘结构，锤边厚重，锤面轻薄，锤面顶部有重锤孔用于与轴一固定，所述的齿轮二为复合齿轮，组成包括：齿轮二的直齿轮、齿轮二的伞齿轮和齿轮二中孔，齿轮二的直齿轮在齿轮二的伞齿轮下面，齿轮二为整体铸造而成，齿轮三位伞齿轮，与齿轮二的伞齿轮咬合在一起，齿轮三的分度圆直径小于齿轮二的伞齿轮的分度圆直径，齿轮二的直齿轮与为直齿轮的齿轮一咬合在一起，齿轮二的直齿轮分度圆直径小于齿轮一的分度圆直径，该专利通过车辆行驶振动带动重锤作钟摆运动，重锤摆动时带动棘爪摆杆绕轴一摆动，进而带动棘爪二和棘爪一推动棘轮逆时针旋转，在通过齿轮啮合带动发动机旋转发电，但是结合附图，我们可以看出，棘爪一和棘爪二是与棘轮的棘齿配合的，只能向左推动棘轮，而且棘爪一和棘爪二的长度以及位置导致棘爪一和棘爪二刚向左推一下棘轮就会与棘轮脱离，这就导致棘爪一和棘爪二推动棘轮的力度不大，而车辆在行驶过程中，车辆可能振动也可能摆动，当车辆振动时，传递给重锤的推动力不大，重锤摆动幅度不大，棘爪一和棘爪二推动棘轮的力度就不大，而且棘轮一和棘轮二向左推一下棘轮然后返回，向右摆动，然后在从右边摆动回中间，再到左边推动棘轮，这中间有停顿，这就导致棘爪一和棘爪二可能无法推动棘轮持续旋转，进而齿轮无法持续旋转，发电机也就无法持续发电；当车辆摆动时，传递给重锤的推动力较大，重锤摆动幅度较大，如此重锤带动棘爪一和棘爪二从棘轮左边摆动到棘轮右边在回到棘轮左边就有时间间隔，而棘爪一和棘爪二只有摆动到棘轮左边才能推动棘轮转动，这就导致棘爪一和棘爪二无法一直推动棘轮，棘轮无法持续旋转，进而齿轮无法持续旋转，发电机也就无法持续发电，能量收集率低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术不足，提供一种结构巧妙、摆动振动均可持续发电、转化效率高、能量收集效率高的摆动振动发电装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种摆动振动发电装置，包括发电机，其特征在于：所述发电机一侧设有摆动振动发电机构和传动轴支撑机构，所述摆动振动发电机构包括传动轴、上配重块、下配重块、左棘轮、左齿轮、右齿轮、右棘轮、轴承、左齿条、右齿条、销轴、扭簧、左棘爪Ι、右棘爪Ι、导向柱和限位弹簧，所述摆动振动发电机构位于发电机和传动轴支撑机构之间，所述发电机的安装座上设有安装孔，所述传动轴左端与传动轴支撑机构连接，右端与发电机的转子轴固定连接，所述传动轴上方设有上配重块，下方设有下配重块，所述传动轴从左至右依次设有左棘轮、左齿轮、右齿轮和右棘轮，所述左齿轮和右齿轮分别经轴承与传动轴固定连接，所述左齿轮侧面设有与左齿轮相啮合的左齿条，所述右齿轮侧面设有与右齿轮相啮合的右齿条，所述左齿轮左面和右齿轮右面分别固定设有销轴，所述销轴上套有扭簧，所述左棘轮和右棘轮分别与传动轴固定连接，所述左棘轮上棘齿的朝向与右棘轮上棘齿的朝向相同，所述左棘爪Ι一端经扭簧与左棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴连接，所述右棘爪Ι一端经扭簧与右棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴连接，所述左齿条和右齿条不在同一侧，所述左齿条上端和右齿条上端分别与上配重块固定连接，所述左齿条下端和右齿条下端分别与下配重块固定连接，所述上配重块上间隔设有导向柱，所述导向柱上套有限位弹簧，所述导向柱一端与上配重块固定连接，另一端与下配重块固定连接，以利于车辆振动带动上配重块和下配重块振动，上、下配重块带动左、右齿条上下移动，左、右齿条带动左、右齿轮旋转，通过棘爪推动棘轮旋转，实现传动轴旋转，传动轴带动发电机的转子轴旋转， 使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，实现发电。

本发明所述传动轴上设有微摆动发电机构，所述微摆动发电机构包括左壳体、右壳体、轴承、安装销轴、扭簧、左棘爪Ⅱ和右棘爪Ⅱ，所述左棘轮左侧设有左壳体，右棘轮右侧设有右壳体，所述左壳体和右壳体分别经轴承与传动轴固定连接，所述左壳体和右壳体固定连接，所述左壳体右面和右壳体左面分别固定设有安装销轴，所述安装销轴上套有扭簧，所述左棘爪Ⅱ一端经扭簧与左棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与安装销轴连接，所述右棘爪Ⅱ一端经扭簧与右棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与安装销轴连接，以利于车辆摆动时，带动左壳体和右壳体旋转，左壳体和右壳体旋转通过左棘爪Ⅱ、右棘爪Ⅱ推动左棘轮、右棘轮旋转，进而带动传动轴旋转，实现发电。

本发明所述左壳体上设有导向孔和齿条穿孔，右壳体上设有导向孔和齿条穿孔，所述导向柱穿过左壳体或右壳体上的导向孔与上配重块和下配重块固定连接，导向柱位于导向孔的上段和下段均套有限位弹簧，所述导向孔的口径大于导向柱的外径，导向孔的口径小于限位弹簧的外径，以利于通过上配重块和下配重块的摆动带动左壳体和右壳体转动。

本发明所述传动轴支撑机构包括支撑座、轴承和轴承座，所述传动轴经轴承、轴承座与支撑座相连接，所述支撑座上设有安装孔，以利于使用时，将支撑座固定在汽车、轮船等设备上，利用汽车、轮船等设备的振动来发电。

本发明由于采用上述结构，具有结构巧妙、摆动振动均可持续发电、转化效率高、能量收集效率高等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明去掉左壳体的结构示意图。

图3是本发明的剖视图。

附图标记：发电机1，摆动振动发电机构2，传动轴支撑机构3，转子轴4，安装座5，传动轴6，上配重块7，下配重块8，左棘轮9，左齿轮10，右齿轮11，右棘轮12，左齿条13，右齿条14，销轴15，扭簧16，左棘爪Ι17，右棘爪Ι18，导向柱19，限位弹簧20，微摆动发电机构21，左壳体22，右壳体23，安装销轴24，左棘爪Ⅱ25，右棘爪Ⅱ26，支撑座27。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

一种摆动振动发电装置，包括发电机1，其特征在于：所述发电机1一侧设有摆动振动发电机构2和传动轴支撑机构3，所述摆动振动发电机构2包括传动轴6、上配重块7、下配重块8、左棘轮9、左齿轮10、右齿轮11、右棘轮12、轴承、左齿条13、右齿条14、销轴15、扭簧16、左棘爪Ι17、右棘爪Ι18、导向柱19和限位弹簧20，所述摆动振动发电机构2位于发电机1和传动轴支撑机构3之间，所述发电机1的安装座5上设有安装孔，所述传动轴6左端与传动轴支撑机构3连接，右端与发电机1的转子轴4固定连接，所述传动轴6上方设有上配重块7，下方设有下配重块8，所述传动轴6从左至右依次设有左棘轮9、左齿轮10、右齿轮11和右棘轮12，所述左齿轮10和右齿轮11分别经轴承与传动轴6固定连接，所述左齿轮10侧面设有与左齿轮10相啮合的左齿条13，所述右齿轮11侧面设有与右齿轮11相啮合的右齿条14，所述左齿轮10左面和右齿轮11右面分别固定设有销轴15，所述销轴15上套有扭簧16，所述左棘轮9和右棘轮12分别与传动轴6固定连接，所述左棘轮9上棘齿的朝向与右棘轮12上棘齿的朝向相同，所述左棘爪Ι17一端经扭簧16与左棘轮9的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴15连接，所述右棘爪Ι18一端经扭簧16与右棘轮12的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴15连接，所述左齿条13和右齿条14不在同一侧，所述左齿条13上端和右齿条14上端分别与上配重块7固定连接，所述左齿条13下端和右齿条14下端分别与下配重块8固定连接，所述上配重块7上间隔设有导向柱19，所述导向柱19上套有限位弹簧20，所述导向柱19一端与上配重块7固定连接，另一端与下配重块8固定连接，以利于车辆振动带动上配重块和下配重块振动，上、下配重块带动左、右齿条上下移动，左、右齿条带动左、右齿轮旋转，通过棘爪推动棘轮旋转，实现传动轴旋转，传动轴带动发电机的转子轴旋转， 使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，实现发电。

本发明所述传动轴6上设有微摆动发电机构21，所述微摆动发电机构21包括左壳体22、右壳体23、轴承、安装销轴24、扭簧、左棘爪Ⅱ25和右棘爪Ⅱ26，所述左棘轮9左侧设有左壳体22，右棘轮12右侧设有右壳体23，所述左壳体22和右壳体23分别经轴承与传动轴6固定连接，所述左壳体22和右壳体23固定连接，所述左壳体22右面和右壳体23左面分别固定设有安装销轴24，所述安装销轴24上套有扭簧，所述左棘爪Ⅱ25一端经扭簧与左棘轮9的棘齿相配合抵靠，另一端与安装销轴24连接，所述右棘爪Ⅱ26一端经扭簧与右棘轮12的棘齿相配合抵靠，另一端与安装销轴24连接，以利于车辆摆动时，带动左壳体和右壳体旋转，左壳体和右壳体旋转通过左棘爪Ⅱ、右棘爪Ⅱ推动左棘轮、右棘轮旋转，进而带动传动轴旋转，实现发电。

本发明所述左壳体22上设有导向孔和齿条穿孔，右壳体23上设有导向孔和齿条穿孔，所述导向柱19穿过左壳体22或右壳体23上的导向孔与上配重块7和下配重块8固定连接，导向柱19位于导向孔的上段和下段均套有限位弹簧20，所述导向孔的口径大于导向柱19的外径，导向孔的口径小于限位弹簧20的外径，以利于通过上配重块和下配重块的摆动带动左壳体和右壳体转动。

本发明所述传动轴支撑机构3包括支撑座27、轴承和轴承座，所述传动轴6经轴承、轴承座与支撑座27相连接，所述支撑座27上设有安装孔，以利于使用时，将支撑座固定在汽车、轮船等设备上，利用汽车、轮船等设备的振动来发电。

使用时，如附图1-附图3，将发电机的安装座和传动轴支撑机构的支撑座固定在车辆、轮船、火车等移动设备上，安装时，确保上配重块和下配重块不接触别的部件，这样车辆或者轮船振动或摆动时，上配重块和下配重块可自由上下运动或摆动，具体过程如下：

当车辆或者轮船上下颠簸时，上配重块和下配重块上下运动，带动左齿条和右齿条上下运动，带动左齿轮和右齿轮旋转，当上下运动到达限位弹簧的极限时，限位弹簧反弹，上配重块和下配重块反向运动，具体来说：

当上配重块和下配重块向上运动时，如附图2，左齿条和右齿条向上运动，分开来说，左齿条向上运动时，带动左齿轮逆时针运动，左齿轮通过左棘爪Ι推动左棘轮逆时针转动，左棘轮带动传动轴逆时针转动，此时，因为左棘爪Ⅱ与左棘轮的配合方式与左棘爪Ι与左棘轮的配合方式相同，故左棘轮旋转时，左棘爪Ⅱ在左棘轮棘齿上滑过；右齿条向上运动时，带动右齿轮顺时针转动，右齿轮带动右棘爪Ι顺时针转动，因为右棘轮的棘齿和左棘轮的棘齿朝向相同，故右棘爪Ι和右棘爪Ⅱ与右棘轮的配合与左棘爪Ι、左棘爪Ⅱ与左棘轮的配合方式相同，故右棘爪Ι顺时针转动，无法推动右棘轮转动，右棘爪Ι在右棘轮的棘齿上滑过，右棘爪Ⅱ也在右棘轮上滑过，传动轴逆时针转动，传动轴通过联轴器和发电机的转子轴连接，带动转子绕组转动，切割有定子绕组产生磁力线，产生电动势由换向片和碳刷输出；

当上配重块和下配重块向下运动时，左齿条和右齿条向上运动，分开来说，左齿条向下运动时，带动左齿轮顺时针运动，左齿轮带动左棘爪Ι顺时针转动，左棘爪Ι无法推动左棘轮旋转，故左棘爪Ι在左棘轮的棘齿上滑过，左棘爪Ⅱ也在左棘轮的棘齿上滑过；右齿条向下运动时，带动右齿轮逆时针运动，右齿轮带动右棘爪Ι逆时针转动，推动右棘轮逆时针转动，右棘轮带动传动轴逆时针旋转，右棘爪Ⅱ在右棘轮棘齿上滑过；传动轴逆时针转动，传动轴通过联轴器和发电机的转子轴连接，带动转子绕组转动，切割有定子绕组产生磁力线，产生电动势由换向片和碳刷输出；

当车辆或者轮船前后摆动时，如果车辆或者轮船摆动幅度较大，在重力作用下会引起上配重块向下运动，按照上述说明，带动传动轴逆时针转动，进而发电；如果车辆或者轮船摆动幅度不大，此时，上配重块和下配重块会摆动，导向柱穿设在左壳体和右壳体内，上配重块和下配重块的摆动会带动左壳体和右壳体的转动，具体来说：

当上配重块和下配重块逆时针摆动时，上配重块前端和下配重块前端的导向柱下移，因为导向柱穿设在左壳体和右壳体的导向孔中，会带动左壳体前端和右壳体前端向下转，同时左壳体上端前侧和右壳体上端前侧的限位弹簧也会挤压左壳体前端和右壳体前端向下，进而带动左壳体和右壳体逆时针转动，左壳体逆时针转动，带动左棘爪Ⅱ逆时针转动，左棘爪Ⅱ推动左棘轮逆时针转动，左棘轮带动传动轴逆时针旋转，此时，左棘爪Ι在左棘轮棘齿上滑过；右壳体逆时针转动，带动右棘爪Ⅱ逆时针转动，右棘爪Ⅱ推动右棘轮逆时针转动，右棘轮带动传动轴逆时针旋转，此时，右棘爪Ι在右棘轮棘齿上滑过；传动轴逆时针转动，传动轴通过联轴器和发电机的转子轴连接，带动转子绕组转动，切割有定子绕组产生磁力线，产生电动势由换向片和碳刷输出；

当上配重块和下配重块顺时针摆动时，上配重块后端和下配重块后端的导向柱下移，因为导向柱穿设在左壳体和右壳体的导向孔中，会带动左壳体后端和右壳体后端向下转，同时左壳体上端后侧和右壳体上端后侧的限位弹簧也会挤压左壳体后端和右壳体后端向下，进而带动左壳体和右壳体顺时针转动，左壳体顺时针转动，带动左棘爪Ⅱ顺时针转动，左棘爪Ⅱ在左棘轮上滑过，同时右壳体顺时针转动，带动右棘爪Ⅱ顺时针转动，右棘爪Ⅱ在右棘轮上滑过，传动轴不动，本发明利用齿轮、齿条传动和棘轮机构，通过齿轮转动，带动棘爪推动棘轮旋转进而实现传动轴旋转，棘爪与棘轮配合，一直推着棘轮旋转， 使得棘轮可持续旋转，能够实现无论摆动、振动还是同时进行，都可以持续发电，在大摆动情况下，摆动可以转成振动进行发电，小摆动时，可以通过微摆动发电机构收集能量，大大提高了能量吸收效率。

本发明由于采用上述结构，具有结构巧妙、摆动振动均可持续发电、转化效率高、能量收集效率高等优点。

Claims (2)

1.一种摆动振动发电装置，包括发电机，其特征在于：所述发电机一侧设有摆动振动发电机构和传动轴支撑机构，所述摆动振动发电机构包括传动轴、上配重块、下配重块、左棘轮、左齿轮、右齿轮、右棘轮、轴承、左齿条、右齿条、销轴、扭簧、左棘爪Ι、右棘爪Ι、导向柱和限位弹簧，所述摆动振动发电机构位于发电机和传动轴支撑机构之间，所述发电机的安装座上设有安装孔，所述传动轴左端与传动轴支撑机构连接，右端与发电机的转子轴固定连接，所述传动轴上方设有上配重块，下方设有下配重块，所述传动轴从左至右依次设有左棘轮、左齿轮、右齿轮和右棘轮，所述左齿轮和右齿轮分别经轴承与传动轴固定连接，所述左齿轮侧面设有与左齿轮相啮合的左齿条，所述右齿轮侧面设有与右齿轮相啮合的右齿条，所述左齿轮左面和右齿轮右面分别固定设有销轴，所述销轴上套有扭簧，所述左棘轮和右棘轮分别与传动轴固定连接，所述左棘轮上棘齿的朝向与右棘轮上棘齿的朝向相同，所述左棘爪Ι一端经扭簧与左棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴连接，所述右棘爪Ι一端经扭簧与右棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与销轴连接，所述左齿条和右齿条不在同一侧，所述左齿条上端和右齿条上端分别与上配重块固定连接，所述左齿条下端和右齿条下端分别与下配重块固定连接，所述上配重块上间隔设有导向柱，所述导向柱上套有限位弹簧，所述导向柱一端与上配重块固定连接，另一端与下配重块固定连接，所述传动轴上设有微摆动发电机构，所述微摆动发电机构包括左壳体、右壳体、轴承、安装销轴、扭簧、左棘爪Ⅱ和右棘爪Ⅱ，所述左棘轮左侧设有左壳体，右棘轮右侧设有右壳体，所述左壳体和右壳体分别经轴承与传动轴固定连接，所述左壳体和右壳体固定连接，所述左壳体右面和右壳体左面分别固定设有安装销轴，所述安装销轴上套有扭簧，所述左棘爪Ⅱ一端经扭簧与左棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与安装销轴连接，所述右棘爪Ⅱ一端经扭簧与右棘轮的棘齿相配合抵靠，另一端与安装销轴连接, 所述左壳体上设有导向孔和齿条穿孔，右壳体上设有导向孔和齿条穿孔，所述导向柱穿过左壳体或右壳体上的导向孔与上配重块和下配重块固定连接，导向柱位于导向孔的上段和下段均套有限位弹簧，所述导向孔的口径大于导向柱的外径，导向孔的口径小于限位弹簧的外径。

2.根据权利要求1所述的一种摆动振动发电装置，其特征在于：所述传动轴支撑机构包括支撑座、轴承和轴承座，所述传动轴经轴承、轴承座与支撑座相连接，所述支撑座上设有安装孔。