本發(fā)明涉及發(fā)電裝置，尤其是一種振動(dòng)發(fā)電裝置及安裝有該裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在發(fā)電過程中往往會(huì)伴隨劇烈的振動(dòng)，這種振動(dòng)不僅會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)部的元件造成損壞，而且周期性的振動(dòng)作用容易造成各個(gè)連接部件的松動(dòng)，使得必須配備檢修人員定期檢查各部件的連接，以避免發(fā)生嚴(yán)重事故。由于風(fēng)機(jī)振動(dòng)的不可避免性，因此只能采取定期加固各部件連接的方法，以減低振動(dòng)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響，但振動(dòng)本身也是一種能量，現(xiàn)有的振動(dòng)發(fā)電設(shè)備由于其應(yīng)用場合的不同，其結(jié)構(gòu)也大不相同，振動(dòng)發(fā)電設(shè)備在利用振動(dòng)發(fā)電的同時(shí)，也相當(dāng)于對(duì)振動(dòng)源起到了減震的作用，但由于風(fēng)機(jī)構(gòu)造的特殊性，現(xiàn)有振動(dòng)發(fā)電設(shè)備難以與風(fēng)機(jī)直接相結(jié)合。

鑒于此提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠安裝在風(fēng)機(jī)上，利用風(fēng)機(jī)振動(dòng)發(fā)電的振動(dòng)發(fā)電裝置。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用振動(dòng)發(fā)電裝置降低風(fēng)機(jī)振動(dòng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種振動(dòng)發(fā)電裝置，包括，

殼體，所述殼體固定安裝在振動(dòng)源上；

慣性元件，所述慣性元件可移動(dòng)地設(shè)置在殼體內(nèi)；

曲軸，所述曲軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在殼體上，并通過連桿與慣性元件連接；

發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置與曲軸的一端連接，并由曲軸帶動(dòng)其發(fā)電。

進(jìn)一步，所述慣性元件與殼體滑動(dòng)連接，在殼體與慣性元件之間還設(shè)置有緩沖裝置， 所述緩沖裝置設(shè)置在慣性元件的移動(dòng)方向上，并隨慣性元件的移動(dòng)被拉長或壓縮；所述連桿的一端與慣性元件鉸接，另一端與曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，慣性元件的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)通過連桿轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步，所述慣性元件的底部或頂部通過導(dǎo)軌與殼體滑動(dòng)連接，所述導(dǎo)軌水平設(shè)置，其兩端與殼體固定連接；所述緩沖裝置與導(dǎo)軌平行設(shè)置。

進(jìn)一步，所述慣性元件的數(shù)量至少為兩個(gè)，并沿曲軸的軸向設(shè)置在不同高度，慣性元件均勻分布在曲軸的兩側(cè)，并在慣性力的作用下推動(dòng)曲軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步，述慣性元件的數(shù)量為四個(gè)，并相應(yīng)地分布在曲軸的前、后、左、右四側(cè)，所述曲軸的兩端通過軸承與殼體連接，且一端延伸至殼體外與發(fā)電裝置連接。

進(jìn)一步，所述慣性元件為實(shí)心金屬塊或金屬殼體內(nèi)填裝混凝土，所述慣性元件的一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹口，所述連桿伸入至內(nèi)凹口內(nèi)，并通過銷軸與慣性元件鉸接。

進(jìn)一步，所述緩沖裝置為彈簧，其兩端分別與慣性元件和殼體固定連接，所述彈簧的伸縮方向與慣性元件的移動(dòng)方向平行設(shè)置。

進(jìn)一步，所述發(fā)電裝置包括齒輪箱和發(fā)電機(jī)，所述齒輪箱為增速齒輪箱，其輸入軸與曲軸連接，輸出軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸連接。

進(jìn)一步，所述殼體為具有容腔結(jié)構(gòu)的方形殼體，所述慣性元件設(shè)置在殼體的容腔內(nèi)，殼體的底部設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)，并通過螺栓與振動(dòng)源連接，所述曲軸與發(fā)電裝置連接的相反一端還固定連接有至少一飛輪，，所述飛輪位于殼體外，用于使曲軸單向旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙內(nèi)安裝有所述的振動(dòng)發(fā)電裝置，所述振動(dòng)發(fā)電裝置的殼體與機(jī)艙底部固定連接。

采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案后，帶來以下有益效果：

本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)電裝置利用慣性原理，通過慣性元件自身的慣性，在振動(dòng)發(fā)生時(shí)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電，通過與風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)合，進(jìn)一步提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，并且振動(dòng)發(fā)電裝置在利用風(fēng)機(jī)振動(dòng)發(fā)電的同時(shí)，也起到了吸收振動(dòng)能，降低風(fēng)機(jī)振動(dòng)的作用。

附圖說明

圖1：本發(fā)明中振動(dòng)發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明實(shí)施例一中振動(dòng)發(fā)電裝置去掉部分殼體后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本發(fā)明實(shí)施例一中振動(dòng)發(fā)電裝置中的曲軸與慣性元件的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖4：為圖3的俯視圖；

圖5：本發(fā)明實(shí)施例二中振動(dòng)發(fā)電裝置中的曲軸與慣性元件的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖6：為圖5的俯視圖；

圖7：本發(fā)明實(shí)施例三中振動(dòng)發(fā)電裝置中的曲軸與慣性元件的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖8：為圖7的俯視圖；

圖9：本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)電裝置在風(fēng)機(jī)內(nèi)的安裝位置示意圖；

其中：1、振動(dòng)發(fā)電裝置2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)3、殼體4、曲軸5、慣性元件6、發(fā)電裝置7、連桿8、軸承11、導(dǎo)軌12、緩沖裝置13、支撐結(jié)構(gòu)14、飛輪61、發(fā)電機(jī)62、齒輪組。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，一種振動(dòng)發(fā)電裝置，包括，一個(gè)箱體狀的殼體3，可移動(dòng)地設(shè)置在殼體3內(nèi)的慣性元件5，連接慣性元件5與殼體3的緩沖裝置12，兩端相對(duì)殼體3轉(zhuǎn)動(dòng)連接的，并通過連桿7與慣性元件5連接的曲軸4，以及發(fā)電裝置6，所述發(fā)電裝置6與曲軸4的一端連接，并由曲軸4帶動(dòng)其發(fā)電。

所述殼體3固定安裝在振動(dòng)源上，并隨振動(dòng)源同步振動(dòng)，所述慣性元件5可相對(duì)殼體3在一水平方向上做自由往復(fù)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)殼體3隨振動(dòng)源振動(dòng)時(shí)，慣性元件5由于受慣性作用具有保持靜止的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，振動(dòng)的殼體3與保持靜止的慣性元件5將發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生推動(dòng)曲軸4旋轉(zhuǎn)的作用力，當(dāng)曲軸4旋轉(zhuǎn)時(shí)將帶動(dòng)發(fā)電裝置6發(fā)電。

具體地，所述慣性元件5與殼體3滑動(dòng)連接，所述緩沖裝置12設(shè)置在慣性元件5與殼體3之間，并設(shè)置在慣性元件5的移動(dòng)方向上，以使其能夠隨慣性元件5的移動(dòng)被拉長或壓縮，所述連桿7的一端與慣性元件5鉸接，另一端與曲軸4轉(zhuǎn)動(dòng)連接，慣性元件5的往復(fù)式運(yùn)動(dòng)通過連桿7轉(zhuǎn)換為曲軸4的轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述連桿7與曲軸4的連 接處設(shè)有連桿軸瓦，所述連桿軸瓦由耐磨材料制成，可以有效避免連桿7和曲軸4因摩擦而損壞。

優(yōu)選地，所述慣性元件5的底部或頂部通過導(dǎo)軌11與殼體3滑動(dòng)連接，本實(shí)施例中的導(dǎo)軌11為直圓柱桿，并貫穿慣性元件5，使慣性元件5可沿直圓柱桿水平滑動(dòng)，所述導(dǎo)軌11優(yōu)選為一對(duì)，并水平設(shè)置，導(dǎo)軌11的兩端與殼體3固定連接；所述導(dǎo)軌11用于為慣性元件5提供支撐，并限制慣性元件5只在一個(gè)來回方向上水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，本發(fā)明中的慣性元件5與導(dǎo)軌11的連接方式也可以采用其他形式，如優(yōu)選地，為減小慣性元件5與殼體3的摩擦阻力，所述導(dǎo)軌11可選為滾珠導(dǎo)軌，并設(shè)置在慣性元件5的底部，滾珠導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)較低，可提高振動(dòng)發(fā)電裝置的發(fā)電效率。所述緩沖裝置12與導(dǎo)軌11平行設(shè)置，用于為慣性元件5提供緩沖，避免振動(dòng)幅度過大時(shí)，對(duì)曲軸4造成過大沖擊。

結(jié)合圖3和圖4所示，所述慣性元件5的數(shù)量為四個(gè)，并相應(yīng)地分布在曲軸4的前、后、左、右四側(cè)，所述曲軸4的兩端通過軸承8與殼體3連接，且一端延伸至殼體3外與發(fā)電裝置6連接；其中，前、后兩側(cè)的慣性元件5主要用于吸收前、后方向上的水平振動(dòng)，左、右兩側(cè)的慣性元件5主要用于吸收左、右方向上的水平振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)源在前后左右四個(gè)方向上都有周期性振動(dòng)時(shí)，可以通過調(diào)整四個(gè)慣性元件5的位置，使慣性元件5在慣性力的作用下推動(dòng)曲軸4單向轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到較好的吸收振動(dòng)的效果，并提高發(fā)電效率

具體地，可通過調(diào)節(jié)慣性元件5與曲軸4的連接角度，使慣性元件5作用在曲軸4上的切向力的方向同為順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向，在本實(shí)施例中，所述慣性元件5自下向上依次繞曲軸4軸心旋轉(zhuǎn)90度角分布，且按左、前、右、后的方位順序布置。

所述慣性元件5為實(shí)心金屬塊或金屬殼體內(nèi)填裝混凝土，以使其具有較大的質(zhì)量，所述慣性元件5的一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹口，所述連桿7伸入至內(nèi)凹口內(nèi)，并通過銷軸與慣性元件5鉸接，當(dāng)慣性元件5往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，連桿7可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述連桿7與慣性元件5和曲軸4為可拆卸連接，當(dāng)振動(dòng)源的振動(dòng)方向發(fā)生改變時(shí)，可拆除部分連桿7，使慣性元件5與曲軸4脫離連接，所述慣性元件5的質(zhì)量根據(jù)主振動(dòng)的方向設(shè)置，優(yōu)選地，位于主振動(dòng)方向上的慣性元件5的質(zhì)量大于另一方向上的慣性元件5的質(zhì)量。

優(yōu)選地，所述緩沖裝置6為彈簧，其兩端分別與慣性元件5和殼體3固定連接，所 述彈簧的伸縮方向與慣性元件5的移動(dòng)方向平行設(shè)置，以最大限度的實(shí)現(xiàn)其緩沖功能。

所述發(fā)電裝置6包括齒輪箱62和發(fā)電機(jī)61，所述齒輪箱52為增速齒輪箱，其輸入軸與曲軸4連接，輸出軸與發(fā)電機(jī)62的轉(zhuǎn)軸連接，曲軸4的低速轉(zhuǎn)動(dòng)通過齒輪箱62增速后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)61高速轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)發(fā)電。

優(yōu)選地，所述殼體3為具有容腔結(jié)構(gòu)的方形殼體，并由金屬制成，所述慣性元件5設(shè)置在殼體3的容腔內(nèi)，所述曲軸4豎直貫穿所述容腔，在殼體3的底部設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)13，在支撐結(jié)構(gòu)13上設(shè)有螺栓孔，并可通過螺栓與振動(dòng)源連接，所述曲軸4與發(fā)電裝置6連接的相反一端還固定連接有一飛輪14，所述飛輪14位于殼體3外，用于使曲軸4單向旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述飛輪14為多個(gè)，且質(zhì)量大小不同，通過安裝不同組合的飛輪14，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)調(diào)整，用于控制轉(zhuǎn)動(dòng)平衡和振動(dòng)平衡，另外，所述飛輪14還可以在末端開孔通過擰入螺栓微調(diào)其質(zhì)量。

優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置6位于殼體3的頂部，所述飛輪14位于殼體3底部，所述殼體3底部通過支撐結(jié)構(gòu)13與振動(dòng)源之間留有一定的間隙，所述飛輪14位于該間隙內(nèi)，飛輪14的厚度小于間隙的寬度。

實(shí)施例二

如圖5和我圖6所示，本實(shí)施例中的慣性元件5的數(shù)量為兩個(gè)，并沿曲軸4的軸向設(shè)置在不同高度，兩慣性元件5分別位于曲軸4的兩側(cè)，且兩者的相位差為π/2弧度，當(dāng)其中一慣性元件5位于運(yùn)動(dòng)死角時(shí)，另一慣性元件5恰已繞過死點(diǎn)，并在慣性力的作用下推動(dòng)曲軸4單向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過設(shè)置兩個(gè)慣性元件5可以有效克服單個(gè)慣性元件5存在運(yùn)動(dòng)死點(diǎn)的問題，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)簡單，主要應(yīng)用在振動(dòng)方向單一的振動(dòng)源上。

實(shí)施例三

如圖7和圖8所示，為使本發(fā)明的振動(dòng)發(fā)電裝置能夠吸收多個(gè)方向的振動(dòng)能，本實(shí)施例中的慣性元件5的數(shù)量為四個(gè)，并相應(yīng)地分布在曲軸4的前、后、左、右四側(cè)，所述曲軸4的兩端通過軸承8與殼體3連接，且一端延伸至殼體3外與發(fā)電裝置連接6；在本實(shí)施例中，所述慣性元件5自下向上依次繞曲軸4軸心旋轉(zhuǎn)90度角分布，且按左、右、后、前的方位順序布置，即本實(shí)施例在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上又增加了一對(duì)慣性元件5，通過與實(shí)施例一不同的布置方式，可以到達(dá)降低啟動(dòng)力矩，達(dá)到更好的發(fā)電效果。

本實(shí)施例中的其他連接關(guān)系與實(shí)施例一相同，或同理可推知，在此不再詳細(xì)描述。

本發(fā)明中的振動(dòng)發(fā)電裝置的工作方法為：

首先將該裝置安裝在振動(dòng)源上，并將殼體3與振動(dòng)源固定連接，當(dāng)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，殼體3隨振動(dòng)源同步振動(dòng)，位于殼體3內(nèi)的慣性元件5由于受到慣性的作用，保持靜止不動(dòng)，進(jìn)而與殼體3發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)慣性元件5相對(duì)殼體3發(fā)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性元件5將通過連桿7推動(dòng)曲軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，其中一慣性元件5相對(duì)曲軸4逐漸靠近，則相對(duì)一側(cè)的慣性元件5相對(duì)曲軸4逐漸遠(yuǎn)離，兩慣性元件5共同推動(dòng)曲軸4旋轉(zhuǎn)，當(dāng)曲軸4旋轉(zhuǎn)時(shí)，將通過齒輪箱62帶動(dòng)發(fā)電機(jī)61旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生電能。

如圖9所示，一種安裝有上述實(shí)施例中的振動(dòng)發(fā)電裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)2的機(jī)艙內(nèi)留有一定的空間用于安裝所述的振動(dòng)發(fā)電裝置1，所述振動(dòng)發(fā)電裝置1的殼體3與機(jī)艙底部固定連接，優(yōu)選為殼體3底部的支撐結(jié)構(gòu)13通過螺栓固定連接在機(jī)艙底座上，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)艙內(nèi)將發(fā)生振動(dòng)，與之連接的殼體3發(fā)生同步振動(dòng)，使振動(dòng)發(fā)電裝置1開始工作，并將產(chǎn)生的電能并入電網(wǎng)，振動(dòng)發(fā)電裝置1將風(fēng)機(jī)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電能，也吸收了機(jī)艙內(nèi)的振動(dòng)，因此也起到了為風(fēng)機(jī)減震的效果，在一定程度上降低了風(fēng)機(jī)振動(dòng)所造成的不良效果。

另外，振動(dòng)發(fā)電裝置的發(fā)電機(jī)一般直接與變流器連接，通過變流器可控制發(fā)電機(jī)的加載的轉(zhuǎn)矩，從而控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而控制慣性單元的振動(dòng)頻率，起到調(diào)節(jié)阻尼的作用，能夠避開風(fēng)機(jī)共振頻率，并最大限度削弱風(fēng)機(jī)振動(dòng)，即實(shí)現(xiàn)振動(dòng)發(fā)電裝置以最大輸出功率工作。通過與風(fēng)機(jī)整機(jī)聯(lián)合仿真能計(jì)算出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系，從而通過變流器進(jìn)行有效的閉環(huán)控制。

以上所述為本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理前提下，還可以做出多種變形和改進(jìn)，這也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。