CN204783496U - 钟摆式杠杆发电装置 - Google Patents

Abstract

<b>本实用新型提供一种</b><b>钟摆式杠杆发电装置</b><b>，包括：摆动装置，所述摆动装置包括：底座，外摆组件，所述外摆组件在第一枢轴处连接到底座，并能够相对于底座以第一枢轴摆动，内摆组件，所述内摆组件在第二枢轴处链接到外摆组件，并能够相对于外摆组件以第二枢轴摆动，所述第二枢轴与所述第一枢轴不同，以及摩擦装置，所述摩擦装置能够与所述内摆组件可相对滑动地接触，以将所述内摆组件的摆动转变为所述摩擦装置的绕第三和</b><b>/</b><b>或第四枢轴的转动；动力输入装置，所述动力输入装置耦接至所述外摆组件，驱动所述外摆组件以所述第一枢轴摆动；以及动力输出装置，所述动力输出装置耦接至所述摩擦装置和发电装置，从而将所述摩擦装置的转动动能转化为电能。</b>

Description

钟摆式杠杆发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别是一种结构简单、无环境污染、高能量转换效率的钟摆式杠杆发电装置。

背景技术

现有技术中广泛采用的传统发电方式，例如火力、水力发电，对生态环境存在巨大的负面影响，并且需要大量的资本投入和较长的回收周期。新兴发电方式，例如风力、潮汐能、太阳能发电，对环境的负面影响较小，但对环境的依赖性很强，并且它们所需的设备较为复杂，而能量转换效率较低。

为此，本发明设计了一种钟摆式杠杆发电装置，其具有结构简单，能量转换效率高的特点。并且，本发明的发电装置对环境依赖性小、能够广泛地应用于日常生活中的各种场合。而且，本发明的发电装置容易规模化设置使用，从而容易适应各种能量输入密度和输出密度的要求。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种钟摆式杠杆发电装置，包括：摆动装置，所述摆动装置包括：底座，外摆组件，所述外摆组件在第一枢轴处连接到所述底座，并能够相对于所述底座以所述第一枢轴摆动，内摆组件，所述内摆组件在第二枢轴处链接到所述外摆组件，并能够相对于所述外摆组件以所述第二枢轴摆动，所述第二枢轴与所述第一枢轴不同，以及摩擦装置，所述摩擦装置能够与所述内摆组件可相对滑动地接触，以将所述内摆组件的摆动转变为所述摩擦装置的绕第三和/或第四枢轴的转动；所述发电装置还包括动力输入装置，所述动力输入装置耦接至所述外摆组件，驱动所述外摆组件以所述第一枢轴摆动；以及动力输出装置，所述动力输出装置耦接至所述摩擦装置和发电装置，从而将所述摩擦装置的转动动能转化为电能。

在另一个实施例中，所述外摆组件包括通过连杆彼此连接的至少两个支架，各支架的底部可枢转地连接至所述底座以形成所述第一枢轴，在相邻支架的顶部之间提供可枢转的销轴以形成所述第二枢轴。

在另一个实施例中，所述外摆组件的各支架具有三角形构型，各支架在其底边的中心位置处可枢轴地连接至所述底座，销轴位于外摆组件的相邻支架的顶点之间。

在另一个实施例中，所述内摆组件在其顶部固定连接至所述销轴。

在另一个实施例中，所述内摆组件具有三角形构型的支架，所述内摆组件的支架在其顶点处固定连接至所述销轴，所述内摆组件的支架的底边具有滑块。

在另一个实施例中，所述内摆组件的支架内部提供有配重。

在另一个实施例中，所述摩擦装置包括侧轴和固定连接至所述侧轴的摩擦轮，所述侧轴限定所述第三和/或第四枢轴，所述摩擦轮能够与所述滑块可相对滑动地接触。

在另一个实施例中，所述摩擦装置安装在所述外摆组件的相邻支架的对应侧边之间或安装到所述底座。

在另一个实施例中，所述动力输出装置为飞轮，所述飞轮连接至所述侧轴和发电装置。

在另一个实施例中，所述动力输入装置连接到所述外摆组件的顶部。

在另一个实施例中，所述外摆组件包括三个或更多个支架，在每两个相邻支架之间设置一个内摆组件。

附图说明

为了更好地理解本发明，现结合附图对相关实施例进行说明，其中：

图1示出根据本发明一个实施例的钟摆式杠杆发电装置的立体图；

图2示出根据本发明一个实施例的钟摆式杠杆发电装置的正面视图；

图3示出根据本发明另一个实施例的钟摆式杠杆发电装置的侧面视图;

图4示出根据本发明又一个实施例的钟摆式杠杆发电装置的工作视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的内容做详细说明。本文的详细说明以及附图仅是示例性的，而非意图对本发明做出限制。

图1-3示出了根据本发明一个实施例的钟摆式杠杆发电装置。该钟摆式杠杆发电装置主要包括摆动装置1、动力输入装置和动力输出装置6三个部分。

摆动装置1包括底座2、外摆组件3、内摆组件4和摩擦装置5。其中外摆组件3和内摆组件4优选为框架结构，以在提供足够强度的同时减轻重量和材料成本。

在一个优选的实施例中，外摆组件3包括至少两个三角形支架31。两个相邻的三角形支架31通过横向延伸的多个连杆32彼此连接。此外，可根据需要方便地增加三角形支架31的数量，以扩展发电装置的容量。在另一实施例中，多个三角形支架31及其连接连杆32可整体形成，以提供更高的强度。

优选地每个三角形支架31在其底边的枢轴点处可枢转地连接到底座2。各三角形支架31底边上的枢轴点位于同一直线（第一枢轴A1）上。由此，外摆组件3能够相对于底边处的该第一枢轴A1在平衡位置和两个偏转位置之间摆动。各枢轴点优选位于相应底边的中间位置，此时两个偏转位置相对于平衡位置镜像对称。但根据实际情况也可使得枢轴点偏置地设置，此时两个偏转位置相对于平衡位置并不对称。

在两个相邻三角形支架31的顶点之间提供第二枢轴A2。例如，可在各三角形支架31的顶点处设置轴承，销轴33在相邻轴承之间延伸。在具有多于两个三角形支架31的情形中，可在每两个相邻三角形支架31之间提供各自的销轴33，或可令单根销轴33跨越多个轴承延伸。由此，该销轴33可以相对于各三角形支架转动。当然，任何其他合适的结构设置也是可能的。

在三角形支架31的两个侧边处分别提供第三和第四枢轴A3、A4。第三和第四枢轴A3、A4可以以与第二枢轴A2类似的方式提供。为此，在相邻的三角形支架31之间提供有摩擦装置5。摩擦装置5包括侧轴51，其安装在两个相邻三角形支架31的对应侧边之间。这些侧轴51能够相对于其安装就位的三角形支架31转动。摩擦装置5还包括在侧轴51上提供的摩擦轮52，该摩擦轮52与侧轴51不可转动地连接。在另一实施例中，摩擦轮与侧轴51可一体成型。

在另一实施例中，摩擦装置5（因此第三和第四枢轴A3、A4）并非提供在三角形支架31上，而是相对于底座2位置固定但可转动地设置。该位置优选位于各三角形支架31的内部，以不干涉各三角形支架31的摆动。

当然，外摆组件3的上述支架31并非必须为三角形，任何其他合适的构型也是可能的。相应地，能够合理设置各枢轴A1、A2、A3、A4的位置。

内摆组件4优选具有三角形支架41的形式。在外摆组件3的两个相邻支架31之间设置一个内摆组件4的支架41，但其他合适的数量也是可能的。内摆组件4的三角形支架41在顶点处固定连接到外摆组件3的销轴33（即第二枢轴A2）。由此，内摆组件4的三角形支架41能够相对于外摆组件3的支架31摆动。在另一实施例中，销轴33固定连接在相邻的外摆组件3的相邻支架31之间，而内摆组件4的支架41能够相对于销轴33转动。

内摆组件4的三角形支架41优选为框架结构，其内部提供有至少一个配重43。这些配重43以可拆卸地方式安装到内摆组件4的三角形支架41。这些配重43优选以模块化的方式提供，从而可根据需要提供期望数量和重量的配重43。在其他的实施例中，这些配重43也可形成为内摆组件4的不可拆卸的一部分。

内摆组件4的三角形支架41的底边包括滑块结构42。当摩擦装置5安装于外摆组件3上时，该滑块结构42具有圆弧构型，其圆心位于内摆组件4的三角形支架41与外摆组件3的支架31连接的第二枢轴A2上。由此，当内摆组件4相对于外摆组件3摆动时，上述滑块结构42可与安装在外摆组件3上的摩擦轮51相对滑动，从而驱动摩擦轮51转动。当摩擦装置5安装于底座2上时，则滑块结构42不必须具有圆弧构型，或者其圆心可以不与内摆组件4的三角形支架41与外摆组件3的支架31连接的第二枢轴A2重合。滑块结构42可以为特定的凸轮构型，该具体构型容易通过轨迹包络的方法获得。

当然，内摆组件4的上述支架41并非必须为三角形，任何其他合适的构型也是可能的。

还提供动力输入装置到摆动装置1。该动力输入装置可以以多种方式提供，因此在图中未示出。该动力输入装置的作用是驱动外摆组件3相对于第一枢轴A1摆动。在一个实施例中，可在外摆组件3的三角形支架31的顶点处提供输入接口7，动力输入装置与该输入接口连接。在一个实施例中，动力输入装置提供回转输入，通过该回转输入实现外摆组件3相对于第一枢轴A1的摆动。在另一个实施例中，动力输入装置提供提供平移输入，通过该平移输入推拉外摆组件3相对于第一枢轴A1摆动。

该动力输入装置的动力来源可以是多样化的。例如，该动力输入可来自马达输入，机动车辆、船只、飞行器发动机的冗余动力，例如自行车、健身器材等日常生活中常见设备的冗余动力，风力、水力、潮汐等自然界常见的动力，或者其他任何能够产生动力的装置。至于如何将上述动力转变为能够驱动本发明外摆组件摆动的动力输入，并非本发明关注的要点。

还提供动力输出装置6到摩擦装置5，该动力输出装置6的作用在于将摩擦轮52的转动能量输出到发电装置8进行转化。在一个实施例中，摩擦轮52安装于其上的侧轴51延伸到外摆组件3的相邻支架31之外。此处提供动力输出装置6的飞轮61。该飞轮61进一步与发电装置8连接，从而将摩擦轮51的转动能量转化为电能。当然，其他合适的动力输出装置6也是可能的。

以下结合图4介绍本发明装置的运行方法。

首先，本发明装置的外摆组件3在动力输入装置的作用下开始摆动S1，此时连接到支架31的顶部的销轴33（第二枢轴A2）也跟随摆动。相应地，内摆组件4也跟随运动。与此同时，内摆组件4以第二枢轴A2为轴发生相对于外摆组件4的摆动。上述内摆组件4跟随第二枢轴A2的摆动和内摆组件4相对于第二枢轴A2的摆动相互叠加，使得内摆组件4底边的滑块42的摆动由于杠杆原理被放大。在内摆组件4的摆动过程中，内摆组件4各支架41底边处的滑块42与安装到外摆组件3各支架31侧边处或底座2处的摩擦轮52发生相对运动，从而驱动摩擦轮52进行转动。由于前述杠杆放大作用，只需较小的外部输入就能够实现摩擦轮52的高速枢转。摩擦轮52的高速枢转被侧轴51输出至飞轮61，飞轮61进而将转动能量输出至发电装置8转化为电能。

根据本发明装置的前述构造可以发现，令外摆组件3相对于第一枢轴A1摆动是容易实现的，只需较小的力就能够使得外摆组件3在平衡位置两侧的偏转位置之间摆动。因此，本发明对动力输入的功率水平要求很低。这使得本发明的装置能够轻易和充分地从环境中拾取冗余动力，并将其转变为电能。

在前述杠杆放大作用下，内摆组件4能够实现较大的摆幅，从而使得摩擦轮52能够高速旋转。由此，本发明的装置能够以很高的效率实现即使是较低功率水平的动力输入的转化。

当然，本发明也能够非常方便地适应较高功率水平的动力输入，这例如通过增加外摆组件3和内摆组件4的尺寸、增加内摆组件4的配重43的重量、以及增加外摆组件3和内摆组件4的数量来实现。例如，当外摆组件3的支架31具有较高的高度时，第二枢轴A2能够实现较大摆幅，进而使得内摆组件4实现较大摆幅。在另一实施例中，当内摆组件4具有较大质量的配重43时，内摆组件4的滑块52能够向摩擦轮52施加较大的摩擦力，因此加速摩擦轮52的旋转。在又一实施例中，可将多个发电装置并联起来，也即提供多于两个外摆组件3的支架31，在每两个相邻支架31之间提供至少一个内摆组件3，此时装置能够输出的能量被成倍放大。

为了最大程度地放大内摆组件4的摆幅，优选在内摆组件4运动到最大偏置位置时使得外摆组件3开始向相反方向摆动。

为了节省能量，动力输入装置可以提供间歇式的动力输入。结合前述实施例，动力输入装置可以仅在内摆组件4运动到最大偏置位置时向外摆组件3短暂施加动力。

作为一个非限制性实施例，外摆组件3的三角形支架31可具有2500mm×1200mm的尺寸，在每个支架31的顶点处提供1个25mm的轴承，两个相邻支架之间的距离为100mm，以具有大于25mm直径的多根连杆进行连接。动力输入装置可以以0.5-1.5秒的间歇提供动力输入。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，故凡依本发明申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，或者对本发明的多个实施例的任意组合，均包括于本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种钟摆式杠杆发电装置，包括：

摆动装置（1），所述摆动装置（1）包括：

底座（2），

外摆组件（3），所述外摆组件（3）在第一枢轴（A1）处连接到所述底座（2），并能够相对于所述底座（2）以所述第一枢轴（A1）摆动，

内摆组件（4），所述内摆组件（4）在第二枢轴（A2）处链接到所述外摆组件（3），并能够相对于所述外摆组件（3）以所述第二枢轴（A2）摆动，所述第二枢轴（A2）与所述第一枢轴（A1）不同，以及

摩擦装置（5），所述摩擦装置（5）能够与所述内摆组件（4）可相对滑动地接触，以将所述内摆组件（4）的摆动转变为所述摩擦装置（5）的绕第三和/或第四枢轴（A3，A4）的转动；

动力输入装置，所述动力输入装置耦接至所述外摆组件（3），驱动所述外摆组件（3）以所述第一枢轴（A1）摆动；以及

动力输出装置（6），所述动力输出装置（6）耦接至所述摩擦装置（5）和发电装置（8），从而将所述摩擦装置（5）的转动动能转化为电能。

2.如权利要求1所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述外摆组件（3）包括通过连杆（32）彼此连接的至少两个支架（31），各支架（31）的底部可枢转地连接至所述底座（2）以形成所述第一枢轴（A1），在相邻支架（31）的顶部之间提供可枢转的销轴（33）以形成所述第二枢轴（A2）。

3.如权利要求2所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述外摆组件（3）的各支架（31）具有三角形构型，各支架（31）在其底边的中心位置处可枢轴地连接至所述底座（2），销轴（33）位于外摆组件（3）的相邻支架（31）的顶点之间。

4.如权利要求2所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述内摆组件（4）在其顶部固定连接至所述销轴（33）。

5.如权利要求4所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述内摆组件（4）具有三角形构型的支架（41），所述内摆组件（4）的支架（41）在其顶点处固定连接至所述销轴（33），所述内摆组件（4）的支架（41）的底边具有滑块（42）。

6.如权利要求5所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述内摆组件（4）的支架（41）内部提供有配重（43）。

7.如权利要求5所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述摩擦装置（5）包括侧轴（51）和固定连接至所述侧轴（51）的摩擦轮（52），所述侧轴（51）限定所述第三和/或第四枢轴（A3，A4），所述摩擦轮（52）能够与所述滑块（42）可相对滑动地接触。

8.如权利要求7所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述摩擦装置（5）安装在所述外摆组件（3）的相邻支架（31）的对应侧边之间或安装到所述底座（2）。

9.如权利要求7所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述动力输出装置（6）为飞轮（61），所述飞轮（61）连接至所述侧轴（51）和发电装置（8）。

10.如权利要求1所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述动力输入装置连接到所述外摆组件（3）的顶部。

11.如权利要求2所述的钟摆式杠杆发电装置，其特征在于，所述外摆组件（3）包括三个或更多个支架（31），在每两个相邻支架（31）之间设置一个内摆组件（4）。