CN210898981U - 一种收集振动发电的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压感发电技术领域，尤其涉及一种收集振动发电的装置，包括振动装置、压电装置、电能储存装置；振动装置设置在压电装置上表面，压电装置与电能储存装置通过线路连接，振动装置包括壳体和设置于所述壳体内部的振动储能齿轮组，壳体内部设有用于固定振动储能齿轮组的支架，振动储能齿轮组包括半圆形的重锤、用于保证所述重锤振动单向传递的振动单向传递机构、用于能量储存和释放的发条机构、用于使发条机构上力的发条上力机构、用于使发条卸力的发条卸力机构以及用于输出振动能量的振动输出机构，通过机构设置可以高效率的将振动能量转化成电能，还可以应用于多领域。

Description

一种收集振动发电的装置

技术领域

本实用新型涉及压感发电技术领域，尤其涉及一种收集振动发电的装置。

背景技术

能源是人类生存和社会发展的基础。当前社会的主要能源是煤炭、石油和天燃气；此外还有核能、太阳能、风能、潮汐能和生物质能等，前者属于不可再生能源，而后者的开发利用条件较严格，并且地域差异较大，不利于大范围的推广。当今社会的快速发展加剧了化石能源的消耗，使得环境恶化，严重威胁人类社会的可持续发展。

水电作为可再生绿色能源在我国得到了快速发展，如规模宏大的三峡水电站、溪洛渡水电站、向家坝水电站等，现今水电站都是利用水的势能转化为动能，推动水轮机进行发电的，但水库的有效库水面积几乎没有开发利用，实际工程中往往都是直接露天，不做任何处理，而我国的西北地区属于干旱半干旱气候，降雨量少且蒸发量大，该地区水库的突出问题就是库水的年蒸发水量较大，以新疆地区为例，新疆大约有450多座平原水库，这些水库的总库容约为60亿立方米，平均水深为2.97米，集水面积约为2500平方公里，据估算这些水库的年均蒸发量为26亿立方米，不仅严重降低了水库的利用率，而且对水电站的发电量也有一定的影响。

随着现在生活节奏的加快，健身已成为大众生活中不可或缺的一部分，人在健身过程中将身体的化学能转化为运动的机械能，如果再将这部分机械能转化为电能并有效的积蓄起来供人类使用，就可以节约大量的能源，并利于环境的保护。

把水能和人类活动产生的能量有效的积蓄起来，并加以利用不失为一种节约能源、开发新能源的新方式。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种收集振动发电的装置，以解决上述技术问题，能够将自然振动，人类活动振动转化为电能。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种收集振动发电的装置，其特征在于：包括振动装置、压电装置、电能储存装置；所述振动装置设置在所述压电装置上表面，所述压电装置与所述电能储存装置通过线路连接；

所述振动装置包括壳体和设置于所述壳体内部的振动储能齿轮组，壳体内部设有用于固定振动储能齿轮组的支架；

振动储能齿轮组包括半圆形的重锤、用于保证所述重锤振动单向传递的振动单向传递机构、用于能量储存和释放的发条机构、用于使发条机构上力的发条上力机构、用于使发条卸力的发条卸力机构以及用于输出振动能量的振动输出机构；

所述振动单向传递机构包括与所述重锤通过轴、轴承固定连接的齿轮Ⅰ、与所述齿轮Ⅰ分别啮合的齿轮Ⅱ和齿轮ⅩⅦ；所述齿轮Ⅱ通过轴、滑槽Ⅰ与齿轮Ⅲ固定连接，所述齿轮ⅩⅦ通过轴、滑槽Ⅱ与齿轮ⅩⅤ固定连接，所述齿轮Ⅲ与齿轮ⅩⅢ啮合，所述齿轮ⅩⅤ、齿轮ⅩⅣ及所述齿轮ⅩⅢ依次啮合；

所述发条上力机构包括与所述齿轮ⅩⅢ通过轴、轴承固定连接的齿轮Ⅻ、与所述齿轮Ⅻ啮合的齿轮Ⅴ，所述齿轮Ⅴ一侧内连接发条机构，所述齿轮Ⅴ另一侧固定有棘轮棘爪；所述发条机构内端点与齿轮Ⅶ通过轴、轴承固定连接，所述齿轮Ⅴ、棘轮棘爪机构通过间隙转动配合套在轴上；

所述发条卸力机构包括齿轮Ⅶ、与所述齿轮Ⅶ同轴固定设置的齿轮Ⅶ-Ⅰ；所述齿轮Ⅶ-Ⅰ与齿轮Ⅷ啮合、所述齿轮Ⅶ与齿轮Ⅺ啮合，所述齿轮Ⅷ与擒纵机构通过轴、轴承固定连接，所述齿轮Ⅺ与振动输出机构通过轴、轴承固定连接；

所述振动输出机构包括振动叶轮、可被所述振动叶轮拨动的杠杆以及弹簧Ⅲ，所述振动叶轮通过轴、轴承与所述齿轮Ⅺ固定连接，所述杠杆远离振动叶轮一端连接所述弹簧Ⅲ一端，所述弹簧Ⅲ另一端固定于所述压电装置上表面。

通过上述结构可将振动能量储存并转化为可作用于压电装置的振动。

优选的，所述发条机构包括发条、涨圈、设置于涨圈上的凸点，所述发条外圈端点与所述涨圈固定连接，所述发条内圈端点与轴固定连接，所述凸点与所述齿轮内侧设置的齿轮凹槽相互配合，通过结构间的相互配合使发条不至于上力过度导致损坏。

优选的，所述棘轮棘爪包括棘轮、棘爪，所述棘轮与所述齿轮Ⅴ同轴固定设置，所述棘爪通过销连接于所述壳体内部支架上，使用棘轮棘爪机构使发条上力后不会出现卸力的问题。

优选的，所述擒纵机构包括外端点与摆轮连接，可使摆轮往复转动的游丝轻载弹簧、擒纵叉、擒纵轮,所述摆轮套于轴上可旋转，所述擒纵叉通过销钉与所述壳体内部支架可旋转连接，所述擒纵叉两侧设置有限位用销钉，所述擒纵轮通过轴、轴承固定连接于所述支架上，通过使用擒纵机构，使发条释放力时以定速进行释放。

优选的，所述齿轮Ⅱ通过轴在滑槽Ⅰ内滑动配合，所述齿轮ⅩⅦ通过轴在滑槽Ⅰ内滑动配合，所述齿轮Ⅱ、齿轮ⅩⅦ轴的一侧设有轻载弹簧Ⅰ、轻载弹簧Ⅱ。

优选的，所述压电装置由铁电高分子PVDF(聚偏氟乙烯)及其共聚物制得。

优选的，所述齿轮Ⅺ、齿轮Ⅻ、齿轮Ⅶ-Ⅰ、齿轮Ⅶ比例为：1:5:50:100。

优选的，所述线路为整流电路。

通过上述装置结构的合理配合，使振动装置储存能量时不会因发条上力过度导致损坏，同时保证发条释放能量时速度恒定，最终使得传递至压电装置的振动力和频率一致，可保证发装置发电的持续稳定性和高效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为发电装置的结构示意图；

图2为发电装置的原理示意图；

图3为振动装置的结构示意图；

图4为重锤齿轮配合的结构示意图；

图5为6/7/22配合的结构示意图；

图6为发条机构的结构示意图；

图7为棘爪棘轮的结构示意图；

图8为擒纵机构的结构示意图；

图9为擒纵盘的结构示意图；

图10为振动输出机构的结构示意图；

图11为实施例二中发电装置的结构示意图；

图12为实施例二中发电装置使用状态示意图；

图13为实施例三的结构示意图；

其中，1为振动装置，2为压电装置，3为电能储存装置，4为壳体，5为重锤，6为齿轮Ⅰ，7齿轮Ⅱ，8为齿轮Ⅲ，9为发条机构，10为齿轮Ⅴ，11为棘轮棘爪，12齿轮Ⅶ，13为齿轮Ⅷ，14为擒纵机构，15为振动输出机构，16为齿轮Ⅺ，17为齿轮Ⅻ，18为齿轮ⅩⅢ，19为齿轮ⅩⅣ，20为齿轮ⅩⅤ，21为轻载弹簧，22为齿轮ⅩⅦ，23为滑槽，9-1为涨圈，9-2为凸点，9-3为发条， 10-1齿轮凹槽，11-1为棘轮，11-2为棘爪，12-1为齿轮Ⅶ-Ⅰ，14-1为摆轮， 14-2为擒纵叉，14-3为擒纵轮，14-4为游丝轻载弹簧，15-1为振动叶轮，15-2 为杠杆，15-3为弹簧Ⅲ，21-1为轻载弹簧Ⅰ，21-2为轻载弹簧Ⅱ，23-1为滑槽Ⅰ，23-2为滑槽Ⅱ，24为保护壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一：

如图1-13所示，本实施例提供了一种收集振动发电的装置，包括振动装置 1、压电装置2、电能储存装置3；振动装置1设置在压电装置2上表面，压电装置2与电能储存装置3通过线路连接；

振动装置1包括壳体4和设置于壳体4内部的振动储能齿轮组，壳体4内部设有用于固定振动储能齿轮组的支架；振动储能齿轮组包括半圆形的重锤5、用于保证重锤5振动单向传递的振动单向传递机构、用于能量储存和释放的发条机构、用于使发条机构上力的发条上力机构、用于使发条卸力的发条卸力机构以及用于输出振动能量的振动输出机构15；振动单向传递机构包括与重锤5通过轴、轴承固定连接的齿轮Ⅰ6、与齿轮Ⅰ6分别啮合的齿轮Ⅱ7和齿轮ⅩⅦ22；齿轮Ⅱ 7通过轴、滑槽Ⅰ23-1与齿轮Ⅲ8固定连接，齿轮ⅩⅦ22通过轴、滑槽Ⅱ23-2 与齿轮ⅩⅤ20固定连接，齿轮Ⅲ8与齿轮ⅩⅢ18啮合，齿轮ⅩⅤ20、齿轮ⅩⅣ 19及齿轮ⅩⅢ18依次啮合；

发条上力机构包括与齿轮ⅩⅢ18通过轴、轴承固定连接的齿轮Ⅻ17、与齿轮Ⅻ17啮合的齿轮Ⅴ10，齿轮Ⅴ10一侧内连接发条机构9，齿轮Ⅴ10另一侧固定有棘轮棘爪11；发条机构9内端点与齿轮Ⅶ12通过轴、轴承固定连接，齿轮Ⅴ10、棘轮棘爪机构11通过间隙转动配合套在轴上；发条卸力机构包括齿轮Ⅶ 12、与齿轮Ⅶ12同轴固定设置的齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1；齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1与齿轮Ⅷ13啮合、齿轮Ⅶ12与齿轮Ⅺ16啮合，齿轮Ⅷ13与擒纵机构14通过轴、轴承固定连接，齿轮Ⅺ16与振动输出机构15通过轴、轴承固定连接；

振动输出机构15包括振动叶轮15-1、可被振动叶轮15-1拨动的杠杆15-2 以及弹簧Ⅲ15-3，振动叶轮15-1通过轴、轴承与齿轮Ⅺ16固定连接，杠杆15-2 远离振动叶轮15-1一端连接弹簧Ⅲ15-3一端，弹簧Ⅲ15-3另一端固定于所述压电装置2上表面。发条机构9包括发条9-3、涨圈9-1、设置于涨圈上的凸点9-2，发条9-3外圈端点与涨圈9-1固定连接，发条9-3内圈端点与轴固定连接，凸点 9-2与齿轮内侧设置的凹槽10-1相互配合。棘轮棘爪11包括棘轮11-1、棘爪 11-2，棘轮11-1与齿轮Ⅴ10同轴固定设置，棘爪11-2通过销连接于壳体4内部支架上。擒纵机构14包括外端点与摆轮14-1连接，可使摆轮14-1往复转动的游丝轻载弹簧14-4、擒纵叉14-2、擒纵轮14-3,摆轮14-1套于轴上可旋转，擒纵叉14-2通过销钉与壳体4内部支架可旋转连接，擒纵叉14-2两侧设置有限位用销钉，擒纵轮14-3通过轴、轴承固定连接于支架上。齿轮Ⅱ7通过轴在滑槽Ⅰ23-1内滑动配合，齿轮ⅩⅦ22通过轴在滑槽Ⅰ23-1内滑动配合，齿轮Ⅱ7、齿轮ⅩⅦ22轴的一侧设有轻载弹簧Ⅰ21-1、轻载弹簧Ⅱ21-2。压电装置2由铁电高分子PVDF(聚偏氟乙烯)及其共聚物制得。齿轮Ⅺ16、齿轮Ⅻ13、齿轮Ⅶ-Ⅰ 12-1、齿轮Ⅶ12比例为：1:5:50:100。

本实施例的工作过程如下：

振动发电的装置受振动时，重锤5出现摆动现象，通过轴带动齿轮Ⅰ6转动，齿轮Ⅰ6带动齿轮Ⅱ7和齿轮ⅩⅦ22转动，当重锤5顺时针转动时，带动齿轮Ⅰ 6顺时针转动，齿轮Ⅱ7在滑槽Ⅰ23-1内受轻载弹簧Ⅰ21-1单方向力的作用，另一端没有支撑，会与齿轮Ⅰ6脱开，从而齿轮ⅩⅦ22逆时针转动，齿轮ⅩⅦ22 通过轴带动齿轮ⅩⅤ20逆时针转动，齿轮ⅩⅤ20带动齿轮ⅩⅣ19顺时针转动，齿轮ⅩⅣ19带动齿轮ⅩⅢ18逆时针转动。

当重锤5逆时针转动时，带动齿轮Ⅰ6逆时针转动，齿轮ⅩⅦ22在滑槽Ⅰ内受轻载弹簧Ⅱ21-2单方向力的作用，另一端没有支撑，会与齿轮Ⅰ6脱开，从而齿轮Ⅱ7顺时针转动，齿轮Ⅱ7通过轴带动齿轮Ⅲ8顺时针转动，齿轮Ⅲ8带动齿轮ⅩⅢ18逆时针转动。通过振动单向传递机构的设置使重锤双方向摆动转化为齿轮ⅩⅢ18的单方向转动，从而提高振动能量收集的效率。

齿轮ⅩⅢ18通过轴使齿轮Ⅻ17转动，齿轮Ⅻ17带动齿轮Ⅴ10转动，齿轮Ⅴ 10上连有棘轮棘爪11，齿轮Ⅴ10只能沿单方向进行转动，齿轮Ⅴ10一侧内设有发条机构9用于储存重锤5通过轴、齿轮组传递至齿轮Ⅴ10的能量，发条9-3 外圈端点与涨圈9-1固定连接，涨圈9-1上设置凸点9-2，凸点9-2与齿轮凹槽 10-1相互配合，发条9-3内圈端点与轴固定连接，通过轴将能量传递至齿轮Ⅶ 12，当发条9-3未超过其载荷力时，涨圈9-1上的凸点9-2会与齿轮凹槽10-1 紧密配合，通过齿轮Ⅴ10的带动，使发条上力，当发条9-3超过其载荷力时，涨圈9-1上的凸点9-2会与齿轮凹槽10-1出现打滑现象，从而保证发条不会出现受力过度损坏的问题。

齿轮Ⅶ12转动带动齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1、齿轮Ⅺ16转动，齿轮Ⅺ16通过轴带动振动输出机构15转动，齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1带动齿轮Ⅷ13转动，齿轮Ⅷ13通过轴带动擒纵机构14的擒纵轮14-3转动。

擒纵机构14的摆轮14-1上设置有游丝轻载弹簧14-4，可以使摆轮14-1实现往复运动，从而使擒纵叉14-2可左右摆动，擒纵叉14-2会控制擒纵轮14-3 转动以固定的速度进行转动，擒纵轮14-3与齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1啮合连接，从而保证发条释放能量时齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1的固定转速，齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1与发条9-3的输出轴相连，从而保证发条以恒定速度释放能量，不会一次性将能量释放完。

齿轮Ⅶ12与齿轮Ⅶ-Ⅰ12-1固定连接，齿轮Ⅶ12会以恒定转速带动齿轮Ⅺ 16转动，齿轮Ⅺ16转动带动振动输出机构转动15转动，最终振动输出机构15 将以固定转速进行转动。

振动输出机构15的振动叶轮15-1拨动杠杆15-2一端，使杠杆15-2产生往复摆动，杠杆15-2另一端通过弹簧Ⅲ15-3与压电装置2的上表面固定，从而弹簧Ⅲ15-3拉动压电装置2上表面出现拉伸或压缩现象，进而产生电能，连接整流电路将传递至电能储存装置3中，实现振动能量的高效率转化。

通过上述机构的配合，实现将振动能量转化为电能的过程。

实施例二：

如图11所示，本实施例的发电装置与实施例一的区别仅在于，在发电装置的外部设置圆形的保护壳24，在保护壳24的表面涂抹一种黑色无污染的颜料。如图12所示，将多个设置有圆形保护壳24的发电装置放置于水库上表面，可实现发电和防止水库蒸发的功能。

实施例三：

如图13所示，本实施例的发电装置与实施例二的区别仅在于，人类活动时进行携带，可实现收集人类活动产生的振动能量进行发电。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型，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实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种收集振动发电的装置，其特征在于：包括振动装置(1)、压电装置(2)、电能储存装置(3)；所述振动装置(1)设置在所述压电装置(2)上表面，所述压电装置(2)与所述电能储存装置(3)通过线路连接；

所述振动装置(1)包括壳体(4)和设置于所述壳体(4)内部的振动储能齿轮组，壳体(4)内部设有用于固定振动储能齿轮组的支架；

振动储能齿轮组包括半圆形的重锤(5)、用于保证所述重锤(5)振动单向传递的振动单向传递机构、用于能量储存和释放的发条机构、用于使发条机构上力的发条上力机构、用于使发条卸力的发条卸力机构以及用于输出振动能量的振动输出机构(15)；

所述振动单向传递机构包括与所述重锤(5)通过轴、轴承固定连接的齿轮Ⅰ(6)、与所述齿轮Ⅰ(6)分别啮合的齿轮Ⅱ(7)和齿轮ⅩⅦ(22)；所述齿轮Ⅱ(7)通过轴、滑槽Ⅰ(23-1)与齿轮Ⅲ(8)固定连接，所述齿轮ⅩⅦ(22)通过轴、滑槽Ⅱ(23-2)与齿轮ⅩⅤ(20)固定连接，所述齿轮Ⅲ(8)与齿轮ⅩⅢ(18)啮合，所述齿轮ⅩⅤ(20)、齿轮ⅩⅣ(19)及所述齿轮ⅩⅢ(18)依次啮合；

所述发条上力机构包括与所述齿轮ⅩⅢ(18)通过轴、轴承固定连接的齿轮Ⅻ(17)、与所述齿轮Ⅻ(17)啮合的齿轮Ⅴ(10)，所述齿轮Ⅴ(10)一侧内连接发条机构(9)，所述齿轮Ⅴ(10)另一侧固定有棘轮棘爪(11)；所述发条机构(9)内端点与齿轮Ⅶ(12)通过轴、轴承固定连接，所述齿轮Ⅴ(10)、棘轮棘爪机构(11)通过间隙转动配合套在轴上；

所述发条卸力机构包括齿轮Ⅶ(12)、与所述齿轮Ⅶ(12)同轴固定设置的齿轮Ⅶ-Ⅰ(12-1)；所述齿轮Ⅶ-Ⅰ(12-1)与齿轮Ⅷ(13)啮合、所述齿轮Ⅶ(12)与齿轮Ⅺ(16)啮合，所述齿轮Ⅷ(13)与擒纵机构(14)通过轴、轴承固定连接，所述齿轮Ⅺ(16)与振动输出机构(15)通过轴、轴承固定连接；

所述振动输出机构(15)包括振动叶轮(15-1)、可被所述振动叶轮(15-1)拨动的杠杆(15-2)以及弹簧Ⅲ(15-3)，所述振动叶轮(15-1)通过轴、轴承与所述齿轮Ⅺ(16)固定连接，所述杠杆(15-2)远离振动叶轮(15-1)一端连接所述弹簧Ⅲ(15-3)一端，所述弹簧Ⅲ(15-3)另一端固定于所述压电装置(2)上表面。

2.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述发条机构(9)包括发条(9-3)、涨圈(9-1)、设置于涨圈上的凸点(9-2)，所述发条(9-3)外圈端点与所述涨圈(9-1)固定连接，所述发条(9-3)内圈端点与轴固定连接，所述凸点(9-2)与所述齿轮(10)内侧设置的齿轮凹槽(10-1)相互配合。

3.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述棘轮棘爪(11)包括棘轮(11-1)、棘爪(11-2)，所述棘轮(11-1)与所述齿轮Ⅴ(10)同轴固定设置，所述棘爪(11-2)通过销连接于所述壳体(4)内部支架上。

4.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述擒纵机构(14)包括外端点与摆轮(14-1)连接，可使摆轮(14-1)往复转动的游丝轻载弹簧(14-4)、擒纵叉(14-2)、擒纵轮(14-3),所述摆轮(14-1)套于轴上可旋转，所述擒纵叉(14-2)通过销钉与所述壳体(4)内部支架可旋转连接，所述擒纵叉(14-2)两侧设置有限位用销钉，所述擒纵轮(14-3)通过轴、轴承固定连接于所述支架上。

5.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述齿轮Ⅱ(7)通过轴在滑槽Ⅰ(23-1)内滑动配合，所述齿轮ⅩⅦ(22)通过轴在滑槽Ⅰ(23-1)内滑动配合，所述齿轮Ⅱ(7)、齿轮ⅩⅦ(22)轴的一侧设有轻载弹簧Ⅰ(21-1)、轻载弹簧Ⅱ(21-2)。

6.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述压电装置(2)由铁电高分子PVDF及其共聚物制得。

7.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述齿轮Ⅺ(16)、齿轮Ⅻ(13)、齿轮Ⅶ-Ⅰ(12-1)、齿轮Ⅶ(12)比例为：1:5:50:100。

8.根据权利要求1所述的一种收集振动发电的装置，其特征在于：所述线路为整流电路。

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