专利名称：利用热胀冷缩原理的发电方法和装置的制作方法
技术领域：
本技术方案属于发电技术领域，具体是一种航天工程电能供应用的利用热胀冷缩 原理的发电方法和装置。
背景技术：
某些航天工程中，如登月或火星探测，目前直接使用太阳能居多。直接使用太阳 能，需要太阳能电板，面积大，抗毁性差(例如火星风力最大相当于54级台风)。同时航天 工程所涉环境昼夜温度变化范围极大(摄氏数百度例如月球昼夜温差可达摄氏300度以 上；火星昼夜温差可达摄氏100度左右)。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种利用固体材料热胀冷缩原 理的发电方法和装置，具体技术方案如下一种利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，是先用势能积蓄装置把热胀冷缩材 料由于热胀冷缩变化产生的势能积蓄起来；再把势能积蓄装置积蓄的势能转化成动能，传 递给发电机；最后，发电机发出的电能用电池存储；所述势能积蓄装置通过杠杆结构连接热胀冷缩材料；热胀冷缩材料一端固定，另 一端与杠杆一端连接；势能积蓄装置连在杠杆的另一端；杠杆由于热胀冷缩材料的外形变 化而反复转动，把热胀冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置；所述热胀冷缩材料 变化带来的势能传递给势能积蓄装置是采用多次积累一次释放的方式；所述势能积蓄装置包括单向式棘轮机构、扭簧和控制装置；所述单向式棘轮机构 把杠杆传递来的势能用扭簧积蓄；控制装置控制棘轮机构的止回装置的工作，当止回装置 不起作用时，单向式棘轮机构把扭簧的势能转换成动能传递给发电机。所述热胀冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置是采用多次积累一次释 放的方式。单向式棘轮结构是外啮合棘轮机构或内啮合棘轮机构所述外啮合棘轮机构的棘轮轴与扭簧连接；主动摆杆连接所述杠杆上，主动摆杆 通过其上的棘爪带动棘轮转动，转动结束后，由棘轮机构的止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积 蓄了势能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制棘爪和止回棘爪离开棘轮的齿槽， 所述棘轮在扭簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。所述内啮合棘轮机构的止回棘爪连在一个转轮上，该转轮的轴与扭簧连接；内啮 合棘轮机构的棘轮与所述杠杆连接，杠杆动作一次，棘轮转动一次，止回棘爪对棘轮定位， 扭簧就积蓄了势能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制止回棘爪离开棘轮的齿 槽，所述转轮在扭簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。一种实现上述方法的装置，包括热胀冷缩材料、杠杆结构、势能积蓄装置、发电机 和电池；所述势能积蓄装置通过杠杆结构连接热胀冷缩材料；热胀冷缩材料一端固定，另一端与杠杆一端连接；势能积蓄装置连在杠杆的另一端；杠杆由于热胀冷缩材料的外形变 化而反复转动，把热胀冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置；势能积蓄装置把势 能转子成动能传递给发电机的转子；发电机的输出电能由电池存储。所述势能积蓄装置包括单向式棘轮机构、扭簧和控制装置；所述单向式棘轮机构 把杠杆传递来的势能用扭簧积蓄；控制装置控制棘轮机构的止回装置的工作，当止回装置 不起作用时，单向式棘轮机构把扭簧的势能转换成动能传递给发电机。单向式棘轮结构是外啮合棘轮机构或内啮合棘轮机构。所述外啮合棘轮机构的棘轮轴与扭簧连接；主动摆杆连接所述杠杆上，主动摆杆 通过其上的棘爪带动棘轮转动，转动结束后，由棘轮机构的止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积 蓄了势能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制棘爪和止回棘爪离开棘轮的齿槽， 所述棘轮在扭簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。所述内啮合棘轮机构的止回棘爪连在一个转轮上，该转轮的轴与扭簧连接；内啮 合棘轮机构的棘轮与所述杠杆连接，杠杆动作一次，棘轮转动一次，止回棘爪对棘轮定位， 扭簧就积蓄了势能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制止回棘爪离开棘轮的齿 槽，所述转轮在扭簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。本技术方案的原理是，当环境温度升高时，积累弹性势能，温度降低时回位且保持 弹性势能。随着温度变化一次累积弹性势能一次，当势能积累到一定程度通过内部装置控 制释放弹性势能，带动发电机发电并存储。一次蓄电量的大小主要决定于弹簧的弹性系数 的大小；蓄电的速度决定于材料的热胀冷缩系数之大小及杠杆支点位置。因此，使用高弹性 系数的弹簧和高热胀冷缩系数之材料，适当调整支点，可以在较短的时间内得到较为可观 的蓄电量。本技术方案适用于航天科技领域等特殊领域。
图1是本发明装置的结构示意图。1 杠杆；2 支点；3 热胀冷缩材料；4 大轮(在外啮合棘轮机构下，用来连接摆 杆；在内啮合棘轮机构下，用来连接棘轮)；5 势能积蓄装置；6 传动轮(用来把弹性势能 通过皮带传递给发电机转子)；7 发电机；8 蓄电池。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本技术方案作进一步说明一种利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，是先用势能积蓄装置把热胀冷缩材 料由于热胀冷缩变化产生的势能积蓄起来；再把势能积蓄装置积蓄的势能转化成动能，传 递给发电机；最后，发电机发出的电能用电池存储；实现本方法的装置，包括热胀冷缩材料、杠杆结构、势能积蓄装置、发电机和电池； 所述势能积蓄装置通过杠杆结构连接热胀冷缩材料；热胀冷缩材料一端固定，另一端与杠 杆一端连接；势能积蓄装置连在杠杆的另一端；杠杆由于热胀冷缩材料的外形变化而反复 转动，把热胀冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置；势能积蓄装置把势能转子成 动能传递给发电机的转子；发电机的输出电能由电池存储。所述势能积蓄装置包括单向式棘轮机构、扭簧和控制装置；所述单向式棘轮机构把杠杆传递来的势能用扭簧积蓄；控制装置控制棘轮机构的止回装置的工作，当止回装置 不起作用时，单向式棘轮机构把扭簧的势能转换成动能传递给发电机。单向式棘轮结构是外啮合棘轮机构或内啮合棘轮机构。所述外啮合棘轮机构的棘轮轴与扭簧连接；主动摆杆连接所述杠杆上，主动摆杆 通过其上的棘爪带动棘轮转动，转动结束后，由棘轮机构的止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积 蓄了势能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制棘爪和止回棘爪离开棘轮的齿槽， 所述棘轮在扭簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。所述内啮合棘轮机构的止回棘爪连在一个转轮上，该转轮的轴与扭簧连接；内啮 合棘轮机构的棘轮与所述杠杆连接，杠杆动作一次，棘轮转动一次，止回棘爪对棘轮定位， 扭簧就积蓄了势能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制止回棘爪离开棘轮的齿 槽，所述转轮在扭簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。当环境温度升高时，使材料3发生膨胀形变，通过杠杆1翘动，其另一端转动大轮 4，大轮4使势能积蓄装置5内部扭簧积累弹性势能；温度降低时轮4反向转动，此时使势 能积蓄装置5内部扭簧不动作；周而复始；当弹性势能积累到一定程度时，控制器控制弹性 势能瞬间释放，带动传动轮6，进而通过传动带转动发电机7发电，并将电能存储到蓄电池8 中。
权利要求
一种利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，其特征是先用势能积蓄装置把热胀冷缩材料由于热胀冷缩变化产生的势能积蓄起来；再把势能积蓄装置积蓄的势能转化成动能，传递给发电机；最后，发电机发出的电能用电池存储；所述势能积蓄装置通过杠杆结构连接热胀冷缩材料；热胀冷缩材料一端固定，另一端与杠杆一端连接；势能积蓄装置连在杠杆的另一端；杠杆由于热胀冷缩材料的外形变化而反复转动，把热胀冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置。
2.根据权利要求1所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，其特征是所述热胀 冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置是采用多次积累一次释放的方式；所述势能积蓄装置包括单向式棘轮机构、扭簧和控制装置；所述单向式棘轮机构把杠 杆传递来的势能用扭簧积蓄；控制装置控制棘轮机构的止回装置的工作，当止回装置不起 作用时，单向式棘轮机构把扭簧的势能转换成动能传递给发电机。
3.根据权利要求1所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，其特征是单向式棘 轮结构是外啮合棘轮机构或内啮合棘轮机构。
4.根据权利要求3所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，其特征是所述外啮 合棘轮机构的棘轮轴与扭簧连接；主动摆杆连接所述杠杆上，主动摆杆通过其上的棘爪带 动棘轮转动，转动结束后，由棘轮机构的止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积蓄了势能；当扭簧 紧缩到预设位置时，所述控制装置控制棘爪和止回棘爪离开棘轮的齿槽，所述棘轮在扭簧 的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。
5.根据权利要求3所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法，其特征是所述内啮 合棘轮机构的止回棘爪连在一个转轮上，该转轮的轴与扭簧连接；内啮合棘轮机构的棘轮 与所述杠杆连接，杠杆动作一次，棘轮转动一次，止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积蓄了势能； 当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制止回棘爪离开棘轮的齿槽，所述转轮在扭簧 的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。
6.一种权利要求1所述方法的实现装置，其特征是包括热胀冷缩材料、杠杆结构、势能 积蓄装置、发电机和电池；所述势能积蓄装置通过杠杆结构连接热胀冷缩材料；热胀冷缩 材料一端固定，另一端与杠杆一端连接；势能积蓄装置连在杠杆的另一端；杠杆由于热胀 冷缩材料的外形变化而反复转动，把热胀冷缩材料变化带来的势能传递给势能积蓄装置； 势能积蓄装置把势能转子成动能传递给发电机的转子；发电机的输出电能由电池存储。
7.根据权利要求6所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电装置，其特征是所述势能 积蓄装置包括单向式棘轮机构、扭簧和控制装置；所述单向式棘轮机构把杠杆传递来的势 能用扭簧积蓄；控制装置控制棘轮机构的止回装置的工作，当止回装置不起作用时，单向式 棘轮机构把扭簧的势能转换成动能传递给发电机。
8.根据权利要求7所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电装置，其特征是单向式棘 轮结构是外啮合棘轮机构或内啮合棘轮机构。
9.根据权利要求8所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电装置，其特征是所述外啮 合棘轮机构的棘轮轴与扭簧连接；主动摆杆连接所述杠杆上，主动摆杆通过其上的棘爪带 动棘轮转动，转动结束后，由棘轮机构的止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积蓄了势能；当扭簧 紧缩到预设位置时，所述控制装置控制棘爪和止回棘爪离开棘轮的齿槽，所述棘轮在扭簧 的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。
10.根据权利要求8所述的利用固体材料热胀冷缩原理的发电装置，其特征是所述内 啮合棘轮机构的止回棘爪连在一个转轮上，该转轮的轴与扭簧连接；内啮合棘轮机构的棘 轮与所述杠杆连接，杠杆动作一次，棘轮转动一次，止回棘爪对棘轮定位，扭簧就积蓄了势 能；当扭簧紧缩到预设位置时，所述控制装置控制止回棘爪离开棘轮的齿槽，所述转轮在扭 簧的带动下转动，进而带动发电机的转子转动。
全文摘要
一种利用固体材料热胀冷缩原理的发电方法和装置。当环境温度升高时，积累弹性势能，温度降低时回位且保持弹性势能。随着温度变化一次累积弹性势能一次，当势能积累到一定程度通过内部装置控制释放弹性势能，带动发电机发电并存储。一次蓄电量的大小主要决定于弹簧的弹性系数的大小；蓄电的速度决定于材料的热胀冷缩系数之大小及杠杆支点位置。因此，使用高弹性系数的弹簧和高热胀冷缩系数之材料，适当调整支点，可以在较短的时间内得到较为可观的蓄电量。
文档编号F03G7/06GK101949372SQ20101050175
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者兴志, 刘磊, 顾斌 申请人:南京信息职业技术学院