振动发电装置的制作方法

本实用新型涉及振动控制及发电领域，尤其涉及一种振动发电装置。

背景技术：

随着人们生活水平的提高及经济的飞速发展，我国电力供应日趋紧张，为了减缓电荒的现象，一方面各电厂满负荷运转，另一方面供电企业采用错峰用电来调节用电，有的甚至被迫采取拉闸电的方式，以缓解电网压力，这对于企业来说是一种损失。我国是资源匮乏的国家，在矿物能源逐渐枯竭、气候问题日益严重的今天，开发新能源成为未来能源发展趋势。目前已在大力开发太阳能、风能、水力资源的利用，这些能源发电没有碳排放，没有污染，把它转换成电能，那是对人类生存环境的大贡献。

振动(或震动)在各类器械设备及建筑中均普遍存在，而振动能量实际是一种可再生的清洁能源。以机动车为例，车辆在路面上行驶时，路面的颠簸以及车辆的加减速、转向等操作会导致簧载质量与非簧载质量之间产生相对振动，减振器专注于着承载和支撑车身，减少振动幅度，提高车辆的安全性能，一般都以摩擦的形式将这部分机械能转变为热能耗散掉，从而衰减车辆的振动，附带回收利用振动能量的减振器比较少；如果能够将这些能量加以回收利用，则可以降低机动车能耗，从而实现节约能源的目的。

因此，为解决上述问题，就需要一种振动发电装置，以充分、有效地回收由于振动消耗的机械能并转化成电能进行二次利用，以此实现节约能源的目的。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种振动发电装置，以充分、有效地回收由于振动消耗的机械能并转化成电能进行二次利用，以此实现节约能源的目的。

本实用新型的振动发电装置，包括减振器、由减振器驱动做往复直线运动的齿条及用于发电的发电机，所述齿条通过传动装置与发电机的动力输入轴传动连接，所述传动装置包括由齿条正向驱动的第一传动轮、由齿条反向驱动的第二传动轮和用于与动力输入轴传动连接的传动轴；所述传动轴与第一传动轮和第二传动轮均传动连接且与第一传动轮之间通过转向机构相连，使得所述传动轴随齿条的正向运动及反向运动均沿同一方同转动。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一传动轮为齿轮结构并与齿条啮合传动，所述转向机构为设在第一传动轮内孔中的行星齿轮组件；所述行星齿轮组件包括齿圈、若干与齿圈啮合的行星轮及一个与各行星轮啮合的太阳轮，所述第一传动轮与齿圈之间通过第一单向传动件传动连接，所述太阳轮的中心设有用于安装传动轴的第一轴孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第二传动轮包括外圈和内圈，所述外圈与第一传动轮固定连接并同步转动，所述外圈与内圈之间设有第二单向传动件，且所述第二单向传动件与第一单向传动件的自由转动方向相反；所述内圈中心设有用于安装传动轴的第二轴孔，且所述第二轴孔的轴线与第一轴孔的轴线位于同一直线上。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第一单向传动件或/和第二单向传动件为单向轴承结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述传动轴与动力输入轴之间通过盘簧组件相连；所述盘簧组件包括盘簧本体及盒体，所述盘簧本体的内端与传动轴固定连接、外端与盒体固定连接，所述盒体上设有用于安装动力输入轴的第三轴孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述动力输入轴固定连接于盒体。

作为对上述技术方案的进一步改进，该发电装置还包括逆变器及蓄电池，所述发电机的电力输出端与逆变器电连接，所述逆变器与蓄电池电连接。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述减振器为设于机动车的振动阻尼器。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述减振器包括缸体Ⅰ、活塞Ⅰ及活塞杆Ⅰ；所述活塞Ⅰ滑动设在缸体Ⅰ中，且所述活塞Ⅰ的外缘与缸体Ⅰ内壁密封相连；所述活塞杆Ⅰ的一端从缸体Ⅰ的顶部同轴伸入缸体Ⅰ内并与活塞Ⅰ固定连接；所述活塞Ⅰ与缸体Ⅰ顶部之间形成第一储油腔Ⅰ并与缸体Ⅰ底部之间形成第二储油腔Ⅰ；

所述减振器还包括缸体Ⅱ、活塞Ⅱ及活塞杆Ⅱ，所述活塞Ⅱ滑动设在缸体Ⅱ中，且所述活塞Ⅱ的外缘与缸体Ⅱ内壁密封相连；所述活塞杆Ⅱ的一端从缸体Ⅱ的顶部同轴伸入缸体Ⅱ内并与活塞Ⅱ固定连接，所述活塞杆Ⅱ的另一端与齿条底端相连；所述活塞Ⅱ与缸体Ⅱ顶部之间形成第一储油腔Ⅱ并与缸体Ⅱ底部之间形成第二储油腔Ⅱ，所述第二储油腔Ⅱ与第二储油腔Ⅰ通过液压油管A相连通；

所述减振器还包括缸体Ⅲ、活塞Ⅲ及活塞杆Ⅲ，所述活塞Ⅲ滑动设在缸体Ⅲ中，且所述活塞Ⅲ的外缘与缸体Ⅲ内壁密封相连；所述活塞杆Ⅲ的一端从缸体Ⅲ的底部同轴伸入缸体Ⅲ内并与活塞Ⅲ固定连接，所述活塞杆Ⅲ的另一端与齿条底端相连；所述活塞Ⅲ与缸体Ⅲ顶部之间形成第一储油腔Ⅲ并与缸体Ⅲ底部之间形成第二储油腔Ⅲ，所述第一储油腔Ⅲ与第一储油腔Ⅰ通过液压油管B相连通。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述活塞杆Ⅱ的轴线与活塞杆Ⅲ的轴线位于同一直线上。

通过上述公开内容，本实用新型具有以下有益技术效果：

本实用新型的振动发电装置，振动发生时，由减振器的弹性元件所承载的部件相对静止的部件发生直线位移，从而对振动进行缓冲，在这一缓冲过程中，减振器驱动齿条做往复直线运动，齿条往复地进行正向运动及反向运动；在齿条的正向运动过程中，齿条的动力传至第一传动轮，第一传动轮通过转向机构传至传动轴，传动轴旋转并将转矩传至发电机的动力输入轴，发电机获得动力进行发电；在齿条的反向运动过程中，齿条的动力则传至第二传动轮，第二传动轮同样将动力传至传动轴，传动轴得以连续旋转，发电机获得持续的动力以满足发电需求；由于齿条整个运动过程的动能均可转化为输入发电机的机械能，因此本系统可以充分、有效地回收由于振动消耗的机械能并转化成电能进行二次利用，以此实现节约能源的目的。

附图说明

图1为本实用新型的简要框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的传动装置与发电机的连接示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至图3所示：本实施例的振动发电装置，包括减振器、由减振器驱动做往复直线运动的齿条1及用于发电的发电机2，所述齿条1通过传动装置与发电机2的动力输入轴3传动连接，所述传动装置包括由齿条1正向驱动的第一传动轮4、由齿条1反向驱动的第二传动轮5和用于与动力输入轴3传动连接的传动轴6；所述传动轴6与第一传动轮4和第二传动轮5均传动连接且与第一传动轮4之间通过转向机构相连，使得所述传动轴6随齿条1的正向运动及反向运动均沿同一方同转动；减振器可以是任意能实现消减振动的结构，例如现有的弹簧减振结构或者磁流变减振结构等；为满足发电要求，该发电装置还包括逆变器及蓄电池，逆变器把直流电能转变成交流电，所述发电机2的电力输出端与逆变器电连接，所述逆变器与蓄电池电连接，蓄电池则用于储存电能；发电机2可具有多条动力输入轴3，此时齿条1、传动装置也相对设置为多个即可；“正向”“反向”是相对而言的，如在图1中，齿条1朝上的方向即为正向，齿条1朝下的方向即为反向；第一传动轮4与第二传动轮5具有相反的驱动特性，即第一传动轮4处于齿条1正向运动时驱动传动轴6，而第二传动轮5处于齿条1反向运动时驱动传动轴6，因此需要设置转向机构，以使得传动轴6能够始终同向转动。

利用本系统，当振动发生时，由减振器的弹性元件所承载的部件相对静止的部件发生直线位移，从而对振动进行缓冲，在这一缓冲过程中，减振器驱动齿条1做往复直线运动，齿条1往复地进行正向运动及反向运动；在齿条1的正向运动过程中，齿条1的动力传至第一传动轮4，第一传动轮4通过转向机构传至传动轴6，传动轴6旋转并将转矩传至发电机2的动力输入轴3，发电机2获得动力进行发电；在齿条1的反向运动过程中，齿条1的动力则传至第二传动轮5，第二传动轮5同样将动力传至传动轴6，传动轴6得以连续旋转，发电机2获得持续的动力以满足发电需求；由于齿条1整个运动过程的动能均可转化为输入发电机2的机械能，因此本系统可以充分、有效地回收由于振动消耗的机械能并转化成电能进行二次利用，以此实现节约能源的目的。

本实施例中，所述第一传动轮4为齿轮结构并与齿条1啮合传动，所述转向机构为设在第一传动轮4内孔中的行星齿轮组件；所述行星齿轮组件包括齿圈71、若干与齿圈71啮合的行星轮72及一个与各行星轮72啮合的太阳轮73，所述第一传动轮4与齿圈71之间通过第一单向传动件4a传动连接，所述太阳轮73的中心设有用于安装传动轴6的第一轴孔；第一传动轮4的外周具有轮齿，该轮齿与齿条1的外齿相啮合；转向机构采用行星齿轮组件，不仅可以实现转向的功能，而且在传递动力时可以进行功率分流，具有高载荷的优点，通过调节行星轮72与太阳轮73的直径配比，还可以实现传动比的宽范围调节；太阳轮73的中心与第一传动轮4的中心重合；第一单向传动件4a具有单向传动的特性，即当齿条1正向运动带动第一传动轮4逆时针转动时，第一单向传动件4a也发生逆时针转动并带动齿圈71同步转动，齿圈71则通过行星架、行星轮72等作用驱动太阳轮73顺时针转动，齿条1反向运动时第一单向传动件4a则空转；第一单向传动件4a优选为单向轴承结构。

本实施例中，所述第二传动轮5包括外圈51和内圈52，所述外圈51与第一传动轮4固定连接并同步转动，所述外圈51与内圈52之间设有第二单向传动件5a，且所述第二单向传动件5a与第一单向传动件4a的自由转动方向相反；所述内圈52中心设有用于安装传动轴6的第二轴孔，且所述第二轴孔的轴线与第一轴孔的轴线位于同一直线上；外圈51可通过焊接或者固定嵌设的方式固定在第一传动轮4的内孔孔壁；内圈52可设置若干减重孔，以降低装置自重；第二传动轮5也由第一传动轮4驱动，因此第二传动轮5无需与齿条1直接啮合，可实现装置的紧凑化；第二单向传动件5a也具有单向传动的特性，即当齿条1反向运动带动第一传动轮4顺时针转动时，第一单向传动件4a发生空转，而第二传动轮5的外圈51与第二单向传动件5a则同步做顺时针转动，并带动第二传动轮5的内圈52顺时针转动，齿条1正向运动时第二单向传动件5a则空转；第二单向传动件5a也优选为单向轴承结构，或者第二传动轮5本身就可以是单向轴承结构。

本实施例中，所述传动轴6与动力输入轴3之间通过盘簧组件相连；所述盘簧组件包括盘簧本体81及盒体82，所述盘簧本体81的内端81a(中心端)与传动轴6固定连接、外端81b与盒体82固定连接，所述盒体82上设有用于安装动力输入轴3的第三轴孔；盘簧本体81是圆柱状的钢丝绕制成盘状(也为涡圈状)的弹簧体，其内端、外端均呈钩状；盘簧本体81的内侧与盒体82之间具有间隙，二者仅通过盘簧本体81的外端相连；传动轴6旋转时，盘簧本体81发生形变并储存势能，当能量较大时则驱动盒体82旋转，盒体82则带动动力输入轴3旋转，以此使得发电机2的动力输入具有一定的柔性，同时蓄能的特性能满足发电机2的动力需求；所述动力输入轴3固定连接于盒体82，例如可通过键连接。

本实施例中，所述减振器为设于机动车的振动阻尼器，从而通过本系统的增设可以将机动车振动产生的能量完全用于做功，能有效地回收振动能量，具有优于现有机动车振动阻尼器的减振效果，还能延长机动车发电机2使用寿命，非常适于在电动车领域推广应用；当然，本系统的应用范围较广，减振器也完全可以是其他设备或者建筑上的振动阻尼器。

本实施例中，所述减振器包括缸体Ⅰ91、活塞Ⅰ92及活塞杆Ⅰ93；所述活塞Ⅰ92滑动设在缸体Ⅰ91中，且所述活塞Ⅰ92的外缘与缸体Ⅰ91内壁密封相连；所述活塞杆Ⅰ93的一端从缸体Ⅰ91的顶部同轴伸入缸体Ⅰ91内并与活塞Ⅰ92固定连接；所述活塞Ⅰ92与缸体Ⅰ91顶部之间形成第一储油腔Ⅰ94并与缸体Ⅰ91底部之间形成第二储油腔Ⅰ95；具体应用于机动车时，活塞杆Ⅰ93的顶端可固定于车身，缸体Ⅰ91的底端则固定于车桥，由此通过车身与车桥的相对位移而驱动活塞杆Ⅰ93运动；第一储油腔Ⅰ94、第二储油腔Ⅰ95均用于储存液压油；在缸体Ⅰ91的口部可设置密封导向器，防止液压油的泄漏。

所述减振器还包括缸体Ⅱ101、活塞Ⅱ102及活塞杆Ⅱ103，所述活塞Ⅱ102滑动设在缸体Ⅱ101中，且所述活塞Ⅱ102的外缘与缸体Ⅱ101内壁密封相连；所述活塞杆Ⅱ103的一端从缸体Ⅱ101的顶部同轴伸入缸体Ⅱ101内并与活塞Ⅱ102固定连接，所述活塞杆Ⅱ103的另一端与齿条1底端相连；所述活塞Ⅱ102与缸体Ⅱ101顶部之间形成第一储油腔Ⅱ104并与缸体Ⅱ101底部之间形成第二储油腔Ⅱ105，所述第二储油腔Ⅱ105与第二储油腔Ⅰ95通过液压油管A12相连通；所述减振器还包括缸体Ⅲ111、活塞Ⅲ112及活塞杆Ⅲ113，所述活塞Ⅲ112滑动设在缸体Ⅲ111中，且所述活塞Ⅲ112的外缘与缸体Ⅲ111内壁密封相连；所述活塞杆Ⅲ113的一端从缸体Ⅲ111的底部同轴伸入缸体Ⅲ111内并与活塞Ⅲ112固定连接，所述活塞杆Ⅲ113的另一端与齿条1底端相连；所述活塞Ⅲ112与缸体Ⅲ111顶部之间形成第一储油腔Ⅲ114并与缸体Ⅲ111底部之间形成第二储油腔Ⅲ115，所述第一储油腔Ⅲ114与第一储油腔Ⅰ94通过液压油管B13相连通；缸体Ⅱ101、缸体Ⅲ111与缸体Ⅰ91具有近似的结构，只是在具体比例上有所区别；为保持齿条1的平顺驱动，所述活塞杆Ⅱ103的轴线与活塞杆Ⅲ113的轴线位于同一直线上；通过这一结构，液压油的流动实现阻尼减振及齿条1驱动；当活塞杆Ⅰ93向下移动时，第二储油腔Ⅰ95中的液压油被推动并通过液压油管A12流至第一储油腔Ⅱ104，第一储油腔Ⅲ114中的液压油也被负压带动并通过液压油管B13而流至第二储油腔Ⅰ95，这一过程即驱动了齿条1向上运动(即正向运动)，反之则驱动齿条1向下运动；不仅具有较强的阻尼减振作用，而且齿条1运动平稳，驱动力大，有效提高了发电效率。

最后说明的是，本文应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，在不脱离本实用新型原理的情况下，还可对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型的保护范围内。