CN113294305A - 一种发电装置和发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电装置和发电方法。发电装置用于安装于运动载体，包括壳体、运动件、带动组件和发电机。运动件以能够随着随壳体或/和运动载体的运动而运动的方式被安装于壳体。带动组件以能够被运动件带动而转动的方式连接于运动件。发电机的转子被可转动地连接于带动组件。利用上述发电装置发电的方法包括以下步骤：通过运动件将运动载体的运动动能转换为运动件运动的动能；通过带动组件将运动件运动的动能转换为带动组件的转动动能，带动被可转动连接于带动组件的发电机的转子转动发电，以实现将运动件运动的动能转换成电能。根据本发明的发电装置和发电方法，可将运动载体自身携带的动能转化为运动件的运动动能进而实现发电，简洁高效。

Description

一种发电装置和发电方法

技术领域

本发明涉及发电领域，尤其涉及一种发电装置和发电方法。

背景技术

自然界存在大量的非静止或非匀速运动的载体，如海洋、江河或湖泊等等，很多人造物体也是非静止或非匀速运的载体，如船舶、火车或汽车等，这些载体都存在的巨大的能量，如何利用这些能量更好的为人类服务，是一个巨大的挑战。同时，市场上常见的一些发电模组，普遍存在结构比较复杂、成本高、发电效率不高和结构不紧凑等问题。

发明内容

本发明的一个优势在于提供一种发电装置和发电方法，其中所述发电装置能够将承载发电装置的非静止载体或非匀速运动的运动载体的动能转换为电能，从而为设备供电。

本发明还提出了一种发电装置，包括：壳体；运动件，所述运动件以能够随着随壳体或/和运动载体的运动而运动的方式被安装于所述壳体；带动组件，所述带动组件以能够被所述运动件带动而转动的方式连接于所述运动件；以及，发电机，其中所述发电机的转子被可转动地连接于所述带动组件。

本发明的发电装置可充分利用运动载体运动状态的改变，将承载发电装置的运动载体自身携带的动能和/或惯性势能转化为运动件的运动动能，然后再将该运动动能通过带动组件和发电机转化为电能，无需额外人工、动力设备提供能量即可实现发电。

另外，根据本发明的发电装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述运动件可滑动或可摆动地安装于所述壳体。

根据本发明的一些实施例，所述壳体设有支撑柱和摆动杆，所述摆动杆的上端可转动地连接于所述支撑柱，下端可转动地与所述运动件相连。

根据本发明的一些实施例，所述壳体设有滑道，所述运动件可沿所述滑道滑动且所述滑道和所述运动件之间设有降摩擦构件。

根据本发明的一些实施例，所述运动件是由重金属材料和/或高分子合成材料制成。

根据本发明的一些实施例，所述带动组件包括蓄能构件、第一传动件和第二传动件；所述第一传动件分别与所述蓄能构件和所述运动件相连以随着所述运动件的运动压缩所述蓄能构件；所述蓄能构件被构造成在压缩时积蓄能量，并在积蓄能量达到预定值时释放能量；所述第二传动件分别与所述蓄能构件和所述发电机相连以接收所述蓄能构件释放的能量带动所述发电机的转子转动。

根据本发明的一些实施例，所述第一传动件为齿轮齿条、连杆、齿轮组或链条，所述第二传动件为齿轮齿条、连杆、齿轮组或链条，所述蓄能构件为发条、气压或液压蓄能器。

根据本发明的一些实施例，所述发电装置还包括储电构件，所述储电构件与所述发电机相连以储存电能，所述储电构件与所述运动件分别独立设置，或所述储电构件形成所述运动件。

本发明还提供了一种采用上述发电装置发电的发电方法，包括以下步骤：通过所述运动件将所述运动载体的运动动能转换为所述运动件运动的动能；通过所述带动组件将运动件运动的动能转换为带动组件的转动动能，带动被可转动连接于所述带动组件的所述发电机的转子转动发电，以实现将所述运动件运动的动能转换成电能。

根据本发明的一些实施例，所述运动件运动的动能为所述运动件的滑动动能和/或所述运动件的摆动动能。

根据本发明的一些实施例，所述带动组件还包括蓄能构件，通过所述蓄能构件转换所述运动件运动的动能为驱动所述转子转动的机械能，并存储所述机械能；在存储的所述机械能达到一预定值后，通过所述机械能驱动所述转子转动，将所述蓄能构件的机械能转换成电能。

根据本发明的一些实施例，通过发条、气压或液压蓄能器将所述运动件运动的动能转换成机械能并存储所述机械能。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一实施例的发电装置的结构示意图；

图2是根据图1实施例的运动件和第一传动件连接时的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的发电装置的结构示意图；

图4是图3中带动组件和发电机连接时的结构示意图；

图5是图3中支撑柱和摆动杆连接时的结构示意图；

附图标记：

1：发电装置；

11：壳体；

12：运动件；

13：带动组件，131：第一传动件，1311：第一齿条，1312：第二齿条；1313：第一齿轮，1314：扇形齿轮，1315：第一齿轮组，132：第二传动件，1321：第二齿轮，1322：第二齿轮组，133：蓄能构件；

14：发电机；

15：滑道；

16：支撑柱；

17：摆动杆；

18：转轴。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图1-图5描述根据本发明实施例的发电装置1。

一种发电装置1，如图1或图3所示，用于安装于运动载体，包括壳体11、运动件12、带动组件13以及发电机14。

运动件12用于以能够随着随运动载体和/或壳体11的运动而运动的方式被安装于壳体11，且带动组件13以能够被运动件12带动而转动的方式连接于运动件12。发电机14的转子被可转动地连接于带动组件13，以在带动组件13被运动件12带动而转动时，带动发电机14的转子转动，进而形成电能。

由于发电装置1安装于运动载体，例如非静止的水面、船舶、货车等运动载体。运动载体在运动的过程中，会不断地摇晃和/或颠簸，进而使运动件12能够运动，运动件12在运动的过程中所形成的运动动能借助带动组件13和发电机14得以被转换为电能，进而实现了发电。

作为优选地，发电装置1包括一个或多个运动件12、带动组件13以及发电机14，为使本领域技术人员能够理解本实施例，本发明至少一个实施例和对应的附图中仅仅以发电装置1包括一个运动件12、带动组件13以及发电机14为例进行阐述，但是，本领域技术人员应当理解的是，此并非对本发明的限制。

需要说明的是，壳体11主要是作为运动件12的安装基座，其可以是一个独立的壳。例如可以是一个单独的空壳，运动件12、带动组件13和发电机14均安装在壳体11内，形成一个结构紧凑、占用空间小的独立供电设备。壳体11也可以是运动载体的一部分，也就是说，运动载体可以直接作为运动件12的安装基座，可直接将运动件12、带动组件13和发电机14设于运动载体。此时，运动载体的安装面即构成发电装置1的壳体11。

作为优选地，运动件12可滑动或可摆动地安装于壳体11。也就是说，发电装置1既可以是将运动载体的运动动能转换为运动件12的滑动动能，然后将运动件12的滑动动能通过带动组件13和发电机14转换为电能。发电装置1也可以是将运动载体的运动动能转换为运动件12的摆动动能，然后将运动件12的摆动动能通过带动组件13和发电机14转换为电能。

进一步优选地，结合图3至图5所示，发电装置1将运动载体的运动动能转换为运动件12的摆动动能是通过下述设置实现的：壳体11内设有支撑柱16和摆动杆17，摆动杆17的上端可转动地连接于支撑柱16，摆动杆17的下端可转动地连接于运动件12。具体地，摆动杆17和支撑柱16的上端通过转轴18转动连接。具体地，摆动杆17和支撑柱16通过套设在转动孔内的轴承和销轴转动连接。摆动杆17的下端与运动件12通过套设在转动孔内的轴承和销轴转动相连。由此当运动载体运动时，例如水面产生波浪时，由于波浪的冲击，发电装置1会在水面上上下下起伏，做简谐运动，由此势必会导致运动件12以转轴18为圆心做单摆简谐运动，随后，带动组件13和发电机14配合工作，便能够将运动件12形成的摆动动能转换为电能。

进一步优选地，结合图1至图2所示，发电装置1将运动载体的运动动能转换为运动件12的滑动动能是通过下述设置实现的：壳体11设有滑道15，运动件12可沿滑道15滑动以将运动载体的运动动能转换为运动件12的滑动动能，滑道15和运动件12之间设有降摩擦构件。

为了更好地理解运动件12沿滑道15滑动能将运动载体的运动动能转换为运动件12的滑动动能的过程，可设滑道15具有第一端和第二端。由于运动载体在运动的过程中，会不断地摇晃和/或颠簸，进而使运动件12能够在第一端和第二端之间形成一势能差。正是由于势能差的形成，才使得运动件12能够在第一端和第二端来回运动。也就是说，运动件12在第一端和第二端之间形成的势能差能够被转换为运动件12的滑动动能。随后，带动组件13和发电机14配合工作，便能够将运动件12形成的动能转换为电能。

需要理解的是，降摩擦构件形式不限，能够降低运动件12沿滑道15滑动运动时的摩擦力即可。这样，可以使运动件12的滑动动能最大效率的转换为电能，避免不必要的浪费。例如降摩擦构件可以为滚珠或滚珠衬板等，运动件12和滑道15之间设有滚珠或滚珠衬板能够减小运动件12和滑道15间的接触面积，减小运动件12和滑道15之间的摩擦力，有助于减少运动件12运动时动能的损失。

更进一步地，滑道15的第一端和第二端被设置在同一竖直高度上，这样一来，运动件12将能够更加及时地响应运动体的运动。本领域技术人员能够理解的是，在一些实施例中，滑道15的第一端和第二端也可以被设置在不同的竖直高度上，本发明不受此方面的限制。

更进一步地，滑道15表面光滑，摩擦系数小，便于运动件12滑动。

更进一步地，运动件12是由密度大的材料制成的。例如运动件12是由重金属材料或高分子合成材料如高分子树脂合成材料制成的。高密度的运动件12可以在体积较小的情况下即具有较大的重量。当滑道15的第一端和第二端在不同高度时，有利于将运动件12的滑动动能和重力势能转换为电能。

作为优选地，结合图1或图3所示，运动件12在运动的过程中所形成的运动动能借助带动组件13和发电机14转换为电能是通过下述设置实现的：带动组件13包括蓄能构件133、第一传动件131和第二传动件132；第一传动件131分别与蓄能构件133和运动件12相连以随着运动件12的运动压缩蓄能构件133；蓄能构件133被构造成在压缩时积蓄能量，并在积蓄能量达到预定值时释放能量；第二传动件132分别与蓄能构件133和发电机14相连以接收蓄能构件133释放的能量带动发电机14的转子转动。

由于运动载体在运动的过程中，会不断地摇晃和/或颠簸或非匀速运动，因此也会导致运动件12不断地运动，若运动件12每次运动均带动发电机14转子转动会使得发电机14产生的电流不稳定。由于蓄能构件133被构造成在移动压缩时积蓄能量，并在积蓄能量达到预定值时释放能量，也就是说，运动件12运动一次，蓄能构件133积蓄一次能量且不释放，直至蓄能构件133积蓄能量达到预定值时，蓄能构件133再统一释放能量给第二传动件132，然后第二传动件132带动与其相连的发电机14的转子转动以发电。这样，不需要发电机14频繁发电，会使得发电机14发电产生的电流更稳定，同时可减小发电机14的磨损。

此外，可以理解的是，带动组件13也可以仅包括传动件，例如仅包括第一传动件131和/或第二传动件132等，直接通过第一传动件131和/或第二传动件132接收运动件12的运动动能并带动发电机14的转子转动。也就是说，可以直接通过第一传动件131和/或第二传动件132将运动件的运动动能转化为可供发电机14转动的转动动能。

进一步优选地，第一传动件131为齿轮齿条、连杆、齿轮组或链条。第二传动件132为齿轮齿条、连杆、齿轮组或链条。蓄能构件133为发条、气压或液压蓄能器。

具体地，运动件12在运动的过程中所形成的滑动动能借助带动组件13和发电机14转换为电能可以通过下述设置实现的：结合图1和图2所示，第一传动件131为棘轮机构，包括第一齿轮1313、第一齿条1311和第二齿条1312。第一齿轮1313的锯齿为棘齿。第一齿条1311的第一端和第二齿条1312的第一端均与第一齿轮1313配合安装，第一齿条1311的第二端和第二齿条1312的第二端均可转动地连接在运动件12。具体的，可转动连接是通过设在运动件12的销轴和套设在销轴的第一齿条1311和第二齿条1312实现的(图中未示出)。第一齿条1311和第二齿条1312之间设有拉簧(图中未示出)。第二传动件132包括第二齿轮1321。第二齿轮1321与发电机14的转子连接且与第一齿轮1313间隔开设置。蓄能构件133为发条。发条设在第一齿轮1313和第二齿轮1321的间隔区域且其两端分别抵接第一齿轮1313和第二齿轮1321。

上述设置实现滑动动能转换为电能的过程为：结合图2所示，随着运动件12向靠近第一齿轮1313的方向运动，第一齿条1311推动第一齿轮1313沿顺时针方向转动。随着运动件12向远离第一齿轮1313的方向运动，第二齿条1312拉动第一齿轮1313沿顺时针方向继续转动。由此，随着运动件12的往复运动，第一齿轮1313始终沿同一方向转动方向转动压缩发条，发条内产生弹力。压缩初始阶段，发条内的弹力小于第一齿轮1313和发条之间以及第二齿轮1321和发条之间的摩擦力。因此使得发条被旋转压缩上紧，发条内的弹力也逐渐增大。当发条被上满弦后，发条内的弹力大于发条和第二齿轮1321之间的摩擦力。因此发条内弹力推动第二齿轮1321转动。第二齿轮1321转动带动发电机14的转子转动，使得发电机14产生电能。

具体地，运动件12在运动的过程中所形成的摆动动能借助带动组件13和发电机14转换为电能可以通过下述设置实现的：如图3至图4所示，第一传动件131包括相啮合的扇形齿轮1314和第一齿轮组1315。蓄能构件133包括发条。第二传动件132包括第二齿轮组1322，且第二齿轮组1322和第一齿轮组1315间隔一定距离。发条设在第一齿轮组1315和第二齿轮组1322之间。

上述设置实现摆动动能转换为电能的过程为：运动件12向右摆动则会带动扇形齿轮1314向右摆动，扇形齿轮1314向右摆动则带动第一齿轮组1315转动。第一齿轮组1315转动则会压缩蓄能构件133，蓄能构件133蓄能至预定值时释放能量带动与其相连的第二齿轮组1322转动。第二齿轮组1322转动带动发电机14的转子转动，使得发电机14产生电能。同样地，运动件12向左摆动实现发电的过程与向右摆动的发电过程相同。

在本发明的一些实施例中，蓄能构件133为气压或液压蓄能器时，可以通过运动件12运动带动连杆压缩液压或气压蓄能器的压缩活塞，使液压或气压蓄能器蓄能，当蓄能至预定值时，再释放能量带动第二传动件132转动进而带动发电机14的转子转动以实现发电。

在本发明的另一个实施例中，带动组件13包括连杆、曲轴等。运动件12被连接于带动组件13的一端。如此一来，在运动件12运动时，带动组件13能够被带动而转动，进而使得发电机14转子转动。

在本发明的一些实施例中，发电装置1还包括储电构件，储电构件与发电机14相连以储存电能。储电构件能够将发电机14每次转动产生的电能统一储存，能够使发电装置1被使用时能够输出更稳定的电流，提高发电装置1的使用稳定性。储电构件与运动件12分别独立地设置，或储电构件形成运动件12。由此，运动件12和储电构件可以是独立的两个组件：运动件12是运动件12，储电构件是储电构件；也可以合二为一，储电构件既存储电力，同时又承担运动件12的功能，在这种情况下，不需单独独立于所述运动件12之外，单独设置所述储电构件。这样，运动件12不仅可以作为发电机14发电的动力来源供发电机14转动发电，也可以储存发电机14转动发电产生的电能。储电构件将两种功能合二为一时，能够起到充分利用壳体11的空间、降低壳体11尺寸的作用。储电构件的具体形状和数量不作限制，其为具有一定重量和密度的、可以存储电能的、可在壳体11内运动地构件，例如电池等。

由上述解释可知，上述发电装置1进行发电的发电方法，包括以下步骤：(1)通过运动件12将运动载体的运动动能转换为运动件12运动的动能。(2)通过带动组件13将运动件12运动的动能转换为带动组件13的转动动能，带动被可转动连接于带动组件13的发电机14的转子转动发电，以实现将运动件12运动的动能转换成电能。其中，步骤(2)中，运动件12运动的动能为运动件12的滑动动能和/或运动件12的摆动动能。

作为优选地，带动组件13还包括蓄能构件133，通过蓄能构件133转换运动件12运动的动能为驱动转子转动的机械能，并存储机械能。在存储的机械能达到一预定值后，通过机械能驱动转子转动，将蓄能构件133的机械能转换成电能。

进一步优选地，通过发条、气压或液压蓄能器将运动件12运动的动能转换成机械能并存储机械能。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施例”、“可选地”、“进一步地”或“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种发电装置，其特征在于，用于安装于运动载体，包括：

壳体；

运动件，所述运动件以能够随着随壳体或/和运动载体的运动而运动的方式被安装于所述壳体；

带动组件，所述带动组件以能够被所述运动件带动而转动的方式连接于所述运动件；以及，

发电机，其中所述发电机的转子被可转动地连接于所述带动组件。

2.根据权利要求1所述发电装置，其特征在于，所述运动件可滑动或可摆动地安装于所述壳体。

3.根据权利要求2所述发电装置，其特征在于，所述壳体设有支撑柱和摆动杆，所述摆动杆的上端可转动地连接于所述支撑柱，下端可转动地连接于所述运动件。

4.根据权利要求2所述发电装置，其特征在于，所述壳体设有滑道，所述运动件可沿所述滑道滑动且所述滑道和所述运动件之间设有降摩擦构件。

5.根据权利要求4所述发电装置，其特征在于，所述运动件是由重金属材料和/或高分子合成材料制成。

6.根据权利要求1所述发电装置，其特征在于，所述带动组件包括蓄能构件、第一传动件和第二传动件；所述第一传动件分别与所述蓄能构件和所述运动件相连以随着所述运动件的运动压缩所述蓄能构件；所述蓄能构件被构造成在压缩时积蓄能量，并在积蓄能量达到预定值时释放能量；所述第二传动件分别与所述蓄能构件和所述发电机相连以接收所述蓄能构件释放的能量带动所述发电机的转子转动。

7.根据权利要求6所述发电装置，其特征在于，所述第一传动件为齿轮齿条、连杆、齿轮组或链条，所述第二传动件为齿轮齿条、连杆、齿轮组或链条，所述蓄能构件为发条、气压或液压蓄能器。

8.一种基于权利要求1～7任一项所述的发电装置的发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过所述运动件将所述运动载体的运动动能转换为所述运动件运动的动能；

通过所述带动组件将运动件运动的动能转换为带动组件的转动动能，带动被可转动连接于所述带动组件的所述发电机的转子转动发电，以实现将所述运动件运动的动能转换成电能。

9.根据权利要求8所述发电方法，其特征在于，所述运动件运动的动能为所述运动件的滑动动能和/或所述运动件的摆动动能。

10.根据权利要求8所述发电方法，其特征在于，所述带动组件还包括蓄能构件，通过所述蓄能构件转换所述运动件运动的动能为驱动所述转子转动的机械能，并存储所述机械能；

在存储的所述机械能达到一预定值后，通过所述机械能驱动所述转子转动，将所述蓄能构件的机械能转换成电能。

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