专利名称：自发电装置以及使用该自发电装置的发电方法
技术领域：
本发明涉及一种安装于旋转设备上的自发电装置及使用该自发电装 置的发电方法。
背景技术：
旋转设备在制造生产行业使用十分广泛，例如电厂、水泥厂使用的 球磨机和回转窑等均是旋转设备。然而，旋转设备的内部结构复杂、工
况多变，往往需要在旋转设备内部另行安装电子装置，以对运动部件本 身实施测量和控制。
举例来说，回转窑是在水泥生产和有色冶金等行业应用广泛的主要 生产旋转设备，回转窑内温度的测量及回转窑的控制是关系到生产质量 的两个关键问题。在决定生产质量的温度控制中，如果采用现场人工看 火、根据火焰状态凭经验进行手动调节的方法，在测控上必然存在很大 的不确定性，因而在现有技术中提供了 一种带有温度测量装置的回转窑， 以对回转窑筒体内部温度直接测量、并将信号输送到地面的控制装置上， 从而使所测量的温度信号能够实现回转窑的温度控制和过程控制。
球磨机也是一种典型的大型旋转设备，广泛应用于火力发电厂、水 泥厂、冶金矿山等行业。火力发电厂燃烧的煤粉以及水泥、冶金粉末等 行业的粉状物料大都是由这些钢球磨研磨出来的。其研磨过程是通过高 速旋转的筒体内的大量钢球对物料的撞击、挤压和研磨实现。磨内状态 的控制直接影响这些物料的研磨效果和产量，从而影响其生产的质量和 能耗。在现有技术中，为了实现对磨内状态的精确检测，最直接的办法 就是在旋转的筒体上安装电子检测装置直接检测磨内的状态。
如上所述，作为回转窑、钢球磨等旋转设备，对其壳体内部状况的 精确检测是实现其内部状态精确控制的前提条件，要对内部状态进行直接检测，最直接而有效的测量方法是在旋转的筒体上安装电子检测设备， 而为这些检测设备提供稳定可靠、现实可行的电源又是实现这些检测的 必要条件。
在现有技术中，上述电子装置主要以蓄电设备作为电源、或者是通
过电线供电，然其在实际使用中却存在下述缺点
1 .如果用蓄电设备为所述旋转设备上的检测设备供电，就需要经常更 换蓄电设备或者给蓄电设备充电，这对需要常年处于连续运转的旋转设 备来说非常不便，且维护等方面也难以实施；
2.如果通过电线供电，由于旋转设备处于旋转工况之中，必然因为电 线缠绕而难以实现。
因此，非常有必要提供一个行之有效的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种利用旋转设备旋转本身提供 的动能来发电，而为安装在旋转设备上的机电装置提供持续可靠的电源 的自发电装置、以及使用所述自发电装置的发电方法。
本发明的目的是这样实现的提供一种自发电装置，包括:变速器、 摆动件和发电机。变速器， 一侧设置有输入轴，另一侧设置有输出轴； 摆动件，具有摆臂和锤体，摆臂的一端安装有所述锤体，其另外一端与 所述输入轴连接，所述摆动件经输入轴与变速器连接，安装于传动部分 输入轴上的摆动件的锤体可以绕该输入轴自由旋转；发电机，包括定子、 转子，所述定子上安装有发电线圏，所述转子上安装有永^磁体，定子固 定于变速器上，转子与变速器的输出轴连接，转子随所述输出轴旋转而 旋转。
在上述自发电装置中，还包括底座，所述底座通过焊接或者螺栓连 接的方式安装在旋转设备的旋转体的表面上，在所述底座上安装有变速 器，摆动件的旋转平面与筒体的旋转平面在一个平面内，输入轴中心线 与筒体轴心线平行，在旋转筒体旋转时，摆动件经安装在底座上的变速 器而随旋转筒体一起做公转运动。
5优选地，在旋转筒体旋转时，摆动件在随旋转筒体一起旋转的同时， 还在重力作用下绕该输入轴自由旋转而保持垂直向下的状态，保持竖直 向下的锤体与时刻随旋转设备的壳体旋转而改变角度的发电装置外壳 (或变速器或者发电装置底座)之间形成相对运动。
在上述自发电装置中，所述发电机是高速发电机，或者是低速发电机。
在上述自发电装置中，摆动件在重力作用下绕该输入轴自由旋转而 保持垂直向下或是与垂线成一定夹角。
在上述自发电装置中，所述自发电装置还包括整流储能电路，所述 整流储能电路与所述发电线圏通过导线连接。
此外，所述整流储能电路可以是电路板和充电电池。
本发明还提供一种使用上述自发电装置的发电方法，其特征在于，
所述发电方法包括如下步骤
(1) .所述自发电装置安装于旋转设备的旋转体上；
(2) .驱动并旋转旋转设备的旋转体，使所述自发电装置随着旋转设 备的旋转体旋转；
(3 ).所述自发电装置在随着旋转设备的旋转体旋转过程中，锤体因 重力作用会保持竖直向下，保持竖直向下的锤体与时刻随旋转设备的旋 转体旋转而改变角度的变速器的输入轴之间形成一个相对运动；
(4 ).锤体通过变速器将相对于所述自发电装置的相对运动传递给转
子；
(5 ).锤体与变速器之间的相对运动传递给转子，从而形成转子与自 发电装置之间的一个相对运动，即形成转子与定子之间的相对运动； (6).转子切割磁力线，产生电流。 本发明提供的自发电装置具有如下优点
首先，自发电装置能够为旋转设备上附设安装的机电装置提供持续 可靠的电源，而无需以蓄电设备作为电源或者是通过电线供电；
其次，自发电装置包括变速器、摆动件、发电机，因而结构简单， 易于维护；
6再其次，旋转设备无需更换电源，不会对环境造成任何影响。
图l是表示根据本发明的一个实施方式描述的、安装于旋转筒体10外 壁上的自发电装置20的示意图2是表示图1中示出的自发电装置20的剖视图3是表示图1中示出的自发电装置20随旋转筒体10旋转而自行发电 的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明。
图1、图2以及图3表示根据本发明的一个实施方式描述的自发电装 置20的具体情况。
如图1、 2所示，附图标记IO表示旋转设备的旋转筒体，在该旋转 设备的旋转筒体10外壁上安装有自发电装置20，所述自发电装置20通 过其底座25固定于旋转筒体10的外壁上。当旋转设备旋转时，固定安 装于所述筒体外壁上的自发电装置20也一同旋转。
本实施方式所述的自发电装置20包括变速器21、摆动件22、发 电才几23、整流储能电路24和底座25。
变速器21是一种变速传动装置，设置在自发电装置20的内部，并 安装在自发电装置20的底座25上。在所述变速器21的一侧设置有输入 轴21A,另一侧设置有输出轴21B。所述变速传动部分可以是皮带传动、 直齿轮或者行星齿轮等传动方式，所述变速传动部分也可以是一级传动 或者多级传动。
摆动件22具有摆臂22A和锤体22B，在摆臂22A的一端安装有所述 锤体22B，摆臂22A的另外一端与所述输入轴21A连接，由此，所述摆 动件22经输入轴21A与变速器21连接。
发电机23包括定子23A和转子23B，所述转子23B上安装有永磁体， 所述定子23A上安装发电线圏，转子23B与变速器21的输出轴21B连
7接，当所述输出轴21B旋转时，可以带动转子23B绕所述输出轴21B旋 转，定子23A固定于变速器21外壳上。
此外，所述发电机23可以选用高速发电机、或者是^氐速发电才几。
整流储能电路24与发电线圏通过导线连接，在本实施方式中整流储 能电路24优选包括电路板和充电电池，所述电蹈^反和充电电池安装在自 发电装置的底座或者壳体上，发电机与电路板之间通过导线连接。
底座25通过焊接或者螺栓连接的方式安装在旋转设备的旋转筒体 IO的表面上，在所述底座25上安装有变速器21。
此外，所述发电装置20安装有外壳，上述变速器21、摆动件22、 发电机23、整流储能电路24全部内置于此外壳内部。
综上所述，所述变速器21具有输入轴21A与输出轴21B,所述摆动 件22与变速器21的输入轴21A相连，且所述摆动件22的锤体22B可 以以摆臂22A为力臂绕所述输入轴21A旋转，并带动输入轴21A —起旋 转。发电机23由定子、转子等构成，所述转子上安装有永磁体，所述定 子上安装发电线圈，发电线圈与包含整流电路在内的整流储能电路24通 过导线连接。转子与变速器21的输出轴21B连接，当所述输出轴21B 旋转时，转子被带动而绕所述输出轴21B旋转。
也就是说，只要摆动件22受到外力作用而绕变速器21的输入轴21A 旋转，则输出轴21B将传递经过变速的旋转运动，并带动转子23B旋转， 转子23B与固定在变速器21外壳上的定子23A形成相对转动，切割磁 力线而产生感应电 流。
下面，对摆动件22在重力作用下绕变速器21的输入轴旋转，使转 子23B与固定在变速器21外壳上的定子23A形成相对转动，并切割磁 力线而产生感应电流的情况进刊4兌明。
结合图3来说明自发电装置的具体发电过程。根据图3 (图中的箭头 方向表示逆时针旋转方向)所示，当安装在旋转筒体10上的本实施方式 所述的自发电装置20从位置A随旋转筒体IO旋转至位置H时，变速器 21与摆动件22之间的相对位置和旋转角度发生变化。在本技术方案中， 变速器21的输入轴21A中心线与旋转筒体10轴心线平行，摆动件22的旋转平面与旋转筒体10的旋转平面在一个平面内。当旋转筒体10旋转 时，锤体22B可以绕输入轴21A自由旋转。当所述自发电装置处于位置 A时，变速器21中心线与处于垂直状态的摆动件22之间成垂直状态， 当所述自发电装置20随旋转筒体10由位置A旋转至位置B时，变速器 21也随之旋转45度，由于摆动件22所受重力大于变速器机械阻力和发 电机阻力作用，仍然保持垂直向下的位置，此时，变速器21中心线与处 于垂直状态的摆动件22之间的夹角也增加45度，变速器21与摆动件22 之间形成相对》走转。
以此类推，从位置B—直逆时针旋转到位置H,再回到位置A,形 成变速器21与摆动件22之间的相对旋转，该旋转通过与摆动件22相连 接的变速器21的输入轴21A进入变速器21，经过变速器21变速后由输 出轴21B输出旋转运动，带动转子23B旋转，形成与定子23A之间的相 对旋转运动，切割；兹力线，产生感应电流。该电流通过导线输入到整流 储能电路24上，经过整流等处理后，输出稳定可靠的电源提供给用电装 置，为安装于旋转设备的旋转体上的旋转设备供电，并可通过安装于所 述自发电装置20内的可充电电池并储存一定的电能。
特别需要说明的是，在上述摆动件22随旋转设备旋转的过程中，由
的状态，因此所述摆动件22的锤体22B优选为重锤。
此外，使用本实施方式所述自发电装置20的发电方法包括如下步骤
(1) .所述自发电装置20安装于旋转设备的外壳上；
(2) .驱动并旋转旋转设备，使所述自发电装置20随旋转设备的壳 体旋转；
(3 ).所述自发电装置20在随着旋转设备的壳体旋转过程中，锤体 22B因重力作用保持竖直向下，保持竖直向下的锤体22B与时刻随旋转 设备的壳体旋转而改变角度的变速器21的输入轴21A之间形成一个相对 运动；
(4).锤体22B通过变速器21将相对于所述自发电装置20的相对 运动传递给转子23B;
9(5 ).锤体22B与变速器21之间的相对运动传递给转子23B,从而 形成转子与自发电装置20之间的一个相对运动，即形成转子23B与定子 23A之间的相对运动；
(6) .转子23B切割磁力线，产生电流；
(7) .产生的电流输送给整流储能电路24,经过处理的电源用于给 旋转设备的壳体上安装的机电装置提供电源，或者给所述机电装置供电。
综上所述，安装于旋转设备上的所述自发电装置及使用该自发电装 置的发电方法最显著的特征是当旋转设备的壳体旋转时，自发电装置 随壳体一起旋转，自发电装置内的摆动件在重力作用下，始终保持竖直 或者与垂直位置形成一个夹角，并产生相对于自发电装置底座的一个相 对运动，经过变速器传动，最终形成转子和定子之间的相对运动，产生 电流，利用壳体旋转的动能发电，实现动能到电能的转换，从而为旋转 设备的壳体上安装的旋转设备供电。
所述自发电装置及使用该自发电装置的发电方法应用范围广泛，可 以应用于电厂中储式钢球磨、双进双出钢球磨、水泥厂水泥磨，生料磨， 煤磨，也可以用于矿山、冶金、石墨、石膏等行业是使用的钢球磨上安 装发电装置，给磨机筒体上的机电、测量或者控制装置供电，还可以安 装于回转窑等其他大型旋转设备，给这些旋转设备供电。
以上描述了本发明的具体实施方式
，但是所述技术领域的技术人员 应当理解，这些仅是举例说明，还可以对前述实施方式做出多种修改或 者变形，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要 求限定。
权利要求
1.一种自发电装置(20)，其特征在于，包括变速器(21)，一侧设置有输入轴(21A)，另一侧设置有输出轴(21B)；摆动件(22)，具有摆臂(22A)和锤体(22B)，摆臂(22A)的一端安装有所述锤体(22B)，摆臂(22A)的另一端与所述输入轴(21A)连接，所述摆动件(22)经输入轴(21A)与所述变速器(21)旋转连接；发电机(23)，包括定子(23A)和转子(23B)，所述定子(23A)上安装有发电线圈，所述转子(23B)上安装有永磁体，定子(23A)固定于所述变速器(21)上，所述转子(23B)与所述变速器(21)的输出轴(21B)连接，所述转子(23B)随所述输出轴(21B)旋转而旋转。
2. 根据权利要求1所述的自发电装置(20)，其特征在于，还包括 底座(25),所述底座(25)通过焊接或者螺栓连接的方式安装在旋转设 备的旋转筒体(10)的表面上，在所述底座(25)上安装有变速器(21 ), 摆动件(22)的旋转平面与旋转筒体(10)的旋转平面在一个平面内， 输入轴(21A)中心线与旋转筒体(10)轴心线平行，在旋转筒体(10) 旋转时，摆动件(22)经安装在底座(25)上的变速器(21)而随旋转 筒体(10) —起做公转运动。
3. 根据权利要求2所述的自发电装置(20)，其特征在于，在旋转 筒体(10)旋转时，摆动件(22)在随旋转筒体(10) —起旋转的同时， 还在重力作用下绕该输入轴(21A)自由旋转而保持垂直向下的状态，并 带动输入轴(21A)旋转，保持竖直向下的锤体(22B)与时刻随旋转设 备的壳体旋转而改变角度的变速器(21)之间形成相对运动。
4. 根据权利要求1所述的自发电装置(20),其特征在于，所述发 电机(23)是高速发电机或者是低速发电机。
5. 根据权利要求1所述的自发电装置(20)，其特征在于，还包括 整流储能电路(24)，所述整流储能电路(24)与所述发电线圈通过导线 连接。
6. 根据权利要求5所述的自发电装置(20)，其特征在于，所述整 流储能电路(24)包括电路板和充电电池。
7. 根据权利要求1所述的自发电装置(20),其特征在于，所述锤体 (22B )是重锤。
8. —种利用权利要求3所述的自发电装置(20)的发电方法，其特 征在于，包括如下步骤(1) .所述自发电装置(20)安装于旋转设备的外壳上；(2) .驱动并旋转旋转设备，使所述自发电装置(20)随着旋转设备 的旋转体旋转；(3 ).所述自发电装置(20)在随着旋转设备的旋转壳体旋转过程中， 锤体(22B)因重力作用会保持竖直向下，保持竖直向下的锤体(22B) 与时刻随旋转设备的壳体旋转而改变角度的变速器(21)之间形成一个 相对运动；(4).锤体(22B )通过变速器(21)将相对于所述自发电装置(20) 的相对运动传递给转子(23B );(5 ).锤体(22B )与变速器(21)之间的相对运动传递给转子(23B ), 从而形成转子与自发电装置(20)之间的一个相对运动，即形成转子(23B) 与定子(23A)之间的相对运动；(6).转子(23B)切割磁力线，产生电流。
9. 利用权利要求8所述的自发电装置(20)的发电方法，其特征在 于，还包括所述步骤(6 )之后的步骤(7 ):产生的电流输送给整流储能 电路(24 ),所述整流储能电路(24)用于给旋转设备的壳体上安装的机 电装置提供电源，或者给所述机电装置供电。
全文摘要
本发明公开了一种自发电装置以及使用该自发电装置的发电方法，自发电装置包括变速器、摆动件和发电机，所述摆动件具有摆臂和锤体，所述发电机包括定子和转子。在所述发电方法中，自发电装置在随着旋转设备的旋转壳体旋转过程中，锤体因重力作用会保持竖直向下，保持竖直向下的锤体与时刻随旋转设备的壳体旋转而改变角度的变速器之间形成一个相对运动；锤体通过变速器将相对于所述自发电装置的相对运动传递给转子；锤体与变速器之间的相对运动传递给转子，从而形成转子与自发电装置之间的一个相对运动，即形成转子与定子之间的相对运动；转子切割磁力线，产生电流。该自发电装置可为旋转设备上附设安装的机电装置提供持续可靠的电源。
文档编号F03G3/00GK101644240SQ20081014581
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月6日 优先权日2008年8月6日
发明者原传海, 李开升 申请人:珠海市华远自动化科技有限公司