[發明專利]一種基于曲軸原理流致振動多振子聯動發電裝置

在審

• 申請號: 202210973136.5
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115306627A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 邵楠;姚帥;練繼建;燕翔;李佩瑤;王孝群;吳志川
• 申請（專利權）人: 河北工程大學
• 主分類號: F03B13/16
• 分類號: F03B13/16;H02K7/18;H02K7/075;H02K7/116
• 代理公司: 鄭州大豫知識產權代理事務所(普通合伙) 41214
• 代理人: 文生明

本發明屬于新能源發電技術領域，且公開了一種基于曲軸原理流致振動多振子聯動發電裝置，包括振動系統；傳動系統；能量采集系統，振動系統上的振子采用三棱柱振子，三棱柱振子的兩端分別固定設有端板，兩個端板之間剛性連接有傳動結構，傳動結構固定在線性滑軌上；傳動結構上剛性連接有一塊鋼板，鋼板上焊有銷軸和彈簧掛鉤，振動系統通過銷軸、連桿、連桿軸頸實現與傳動系統也就是曲軸相連接。本發明結合曲軸的工作原理，利用了曲軸中的曲柄能同時連接多個振動系統，有效的提高了發電裝置的發電特性，大幅降低了發電裝置的成本，提高了能量轉化效率，增強了原有發電裝置的適用范圍。

技術領域

本發明屬于新能源發電技術領域，具體是一種基于曲軸原理流致振動多振子聯動發電裝置。

背景技術

近年來，能源儲備已經成為影響各國發展的關鍵問題。我國地處太平洋西北部，近海海域包括渤海、黃海、東海以及南海，海域十分遼闊，同時受熱帶亞熱帶季風影響，海洋洋流能源規模龐大、分布廣泛、蘊藏量十分豐富，海洋洋流優勢備受我國能源開發者青睞。

天津大學團隊成功研制了一種新型的三棱柱振子單自由度振動能量收集系統——FIMECS(Flow Induced Motion Energy Conversion System)，充分地將流致振動與海流能開發技術相結合，FIMECS發電裝置就是從流致振動現象出發，利用振動機械能，有效的轉化為電能。然而，FIMECS裝置具有顯著缺陷：FIMECS振動發電裝置采用三棱柱振子單自由度振動發電，振子間相互獨立，故每套FIMECS系統均須配備一套傳動、發電、傳電及變頻設備；同時，由于振動一致性差，導致變頻成本高，不利于上網流通?？梢?，上述缺陷極大的降低了FIMECS振動發電裝置的工程經濟性與實用性。

曲軸是發動機中最重要的部件，它承受連桿傳來的力，并將其轉變為轉矩通過曲軸輸出并驅動發電機工作。曲軸的設計模型主要由曲軸前端、主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡重、曲軸后端等組成。主軸頸與連桿一端連接，連桿另一端與滑板上銷軸連接，是一個典型的曲柄滑塊機構?；弪寗舆B桿做周期運動，連桿帶動連桿軸頸和曲柄以主軸頸為中心做旋轉運動，通過這一傳動結構可以將滑板的往復直線運動轉換為曲軸的旋轉運動。為此，針對FIMECS單振子發電設備的根本問題，并結合曲軸的工作原理，本發明提出一種基于曲軸原理流致振動多振子聯動發電裝置。

發明內容

本發明的目的是針對以上問題，本發明提供了一種基于曲軸原理流致振動多振子聯動發電裝置，具有提高了能量轉化效率，增強了原有發電裝置的適用范圍與工程實用性的優點。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于曲軸原理流致振動多振子聯動發電裝置，包括振動系統；傳動系統；能量采集系統，振動系統上的振子采用三棱柱振子，三棱柱振子的兩端分別固定設有端板，兩個端板之間剛性連接有傳動結構，傳動結構固定在線性滑軌上；傳動結構上剛性連接一塊鋼板，鋼板上焊有銷軸和彈簧掛鉤，振動系統通過銷軸、連桿、連桿軸頸實現與傳動系統也就是曲軸相連接；

傳動系統包括連桿，連桿的一端連接設有銷軸，銷軸的一端焊接在振動系統上的傳動結構的鋼板上；

能量采集系統包括齒輪，其中齒輪連接在傳動系統；

通過三棱柱振子被水流沖擊時發生流致振動，進而帶動端板以及傳動結構移動，從而帶動銷軸移動，通過傳動系統將三棱柱振子的振動轉換為齒輪的轉動，通過能量采集系統對齒輪產生的能量進行收集。

進一步的，振動系統中的三棱柱振子材料選用耐腐蝕材料，且相較于其他非流線型截面形狀的振子有優越的發電特性。

進一步的，振動系統通過銷軸帶動連桿做往復圓周運動，連桿遠離銷軸的一端連接設有曲柄，曲柄上連接設有主軸頸。

進一步的，曲柄能夠根據實際工況來調節相互之間的間距。

進一步的，主軸頸與齒輪之間相互連接，且齒輪通過齒輪軸連接在電磁發電機上。