一種振動能量收集裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種振動能量收集裝置，包括箱體，及固定在箱體上的外部波浪作用力接收裝置、傳動軸、內(nèi)部傳動裝置、增速齒輪機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)，其中在箱體邊緣沿水平方向設(shè)置傳動軸，外部波浪作用力接收裝置通過所述傳動軸與內(nèi)部傳動裝置相連，內(nèi)部傳動裝置與增速齒輪機(jī)構(gòu)相連，增速齒輪機(jī)構(gòu)與所述發(fā)電機(jī)相連。本發(fā)明振動能量收集裝置收集外部波浪作用力，傳遞到內(nèi)部傳動裝置，通過增速齒輪機(jī)構(gòu)將直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)形式的增速運(yùn)動，帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。同時可將上述裝置與現(xiàn)有振動能量收集裝置結(jié)構(gòu)相結(jié)合，一方面增速齒輪機(jī)構(gòu)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，同時通過線圈切割永久磁鐵，將產(chǎn)生的電流輸出，增強(qiáng)該振動能量收集裝置的總輸出電量。
【專利說明】一種振動能量收集裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及振動能量收集領(lǐng)域，尤其涉及一種振動能量收集裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 能量收集（Energy Harvest)，意為捕獲、收集周圍環(huán)境的能量，產(chǎn)生電力。通常所 說的環(huán)境能包括太陽能、風(fēng)能、機(jī)械能、海洋波浪能、海洋潮汐能等。機(jī)械振動是一種重要的 環(huán)境能形式，也是一種重要的能量收集方式。通常的機(jī)械振動能量收集系統(tǒng)如圖1所述，包 括質(zhì)量塊、彈簧和阻尼器，外界振動通過一定的傳導(dǎo)機(jī)制，使得機(jī)械振動能量收集系統(tǒng)的質(zhì) 量塊產(chǎn)生振動形式的機(jī)械運(yùn)動，帶動發(fā)電機(jī)運(yùn)動，產(chǎn)生電力。質(zhì)量塊一般做直線運(yùn)動，也有 的做扭轉(zhuǎn)振動。通常的發(fā)電機(jī)為電磁感應(yīng)式，也有靜電感應(yīng)式，以及壓電陶瓷結(jié)合懸臂梁的 形式。振動能量收集也可稱為振動發(fā)電。
[0003] 海洋觀測小型航行器，包括AUV (Autonomous Underwater Vehicle,自主水下航行 器），水下滑翔機(jī)（Glider)，波浪能滑翔機(jī)（Wave Glider)等形式，用于觀測海洋系統(tǒng)的各 種技術(shù)參數(shù)，需要長期在海洋中航行。能源供應(yīng)是一個重要的制約因素，AUV和水下滑翔機(jī) 通常攜帶電池，受電池容量的限制，海上航行期限受到限制，電池耗盡時，必須回收航行器 以更換電源，才能開始下一次的任務(wù)。水下滑翔機(jī)由于采用極為節(jié)能的水下滑翔運(yùn)動形式， 航行周期長，但由于沒有隨身攜帶的可持續(xù)的能源供應(yīng)，也必須到期回收。波浪能滑翔機(jī)是 一種水面航行器，通過一定的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠收集海洋波浪能，轉(zhuǎn)換為推進(jìn)動力，持續(xù) 航行，無需回收。
[0004] 本發(fā)明意在為水下/水面航行器提供波浪能收集裝置，通過將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械 振動，并通過發(fā)電機(jī)繼而產(chǎn)生電力，持續(xù)的供應(yīng)航行器，做到無需回收的持續(xù)航行。海洋觀 測小型航行器通常為魚雷形狀，尺寸有限。能量收集裝置安裝于航行器時，其垂直高度受 限，導(dǎo)致質(zhì)量塊振幅受限，產(chǎn)生的電力比較微弱，導(dǎo)致推進(jìn)動力不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種振動能量收集裝置，收集海洋波浪能，提高將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而提高輸出電量。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種振動能量收集裝置，包括箱體， 及固定在箱體上的外部波浪作用力接收裝置、傳動軸、內(nèi)部傳動裝置、增速齒輪機(jī)構(gòu)、發(fā)電 機(jī)，其中在箱體邊緣沿水平方向設(shè)置傳動軸，外部波浪作用力接收裝置通過所述傳動軸與 內(nèi)部傳動裝置相連，內(nèi)部傳動裝置與增速齒輪機(jī)構(gòu)相連，增速齒輪機(jī)構(gòu)與所述發(fā)電機(jī)相連。
[0007] 按上述技術(shù)方案，所述增速齒輪機(jī)構(gòu)包括齒輪一、齒輪二，通過齒輪連接的方式相 連；齒輪三與齒輪二通過軸連接的方式相連，設(shè)置齒輪四，其與齒輪三通過齒輪連接的方式 相連；其中齒輪一的齒數(shù)大于齒輪二，齒輪三的齒數(shù)大于齒輪四。
[0008] 按上述技術(shù)方案，所述外部波浪作用力接收裝置為翼形結(jié)構(gòu)。
[0009] 按上述技術(shù)方案，所述翼形結(jié)構(gòu)還包括襟翼裝置和轉(zhuǎn)動軸，襟翼裝置通過轉(zhuǎn)動軸 與翼形結(jié)構(gòu)相連，襟翼裝置在外部波浪作用下繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動。
[0010] 按上述技術(shù)方案，所述內(nèi)部傳動裝置為齒輪五，所述齒輪五的齒輪軸與所述傳動 軸相連且同步運(yùn)動。
[0011] 按上述技術(shù)方案，還包括彈簧、質(zhì)量塊、阻尼，所述彈簧的上端頭固定在箱體上端 面，彈簧的下端頭與質(zhì)量塊相連，質(zhì)量塊下方設(shè)置阻尼，質(zhì)量塊設(shè)置在內(nèi)部傳動裝置與增速 齒輪機(jī)構(gòu)之間，所述內(nèi)部傳動裝置為條狀長板，條狀長板的一端固定在所述傳動軸上，另一 端開設(shè)條型槽，所述條型槽與條狀長板長度方向一致，質(zhì)量塊上端面的中心處設(shè)置突出結(jié) 構(gòu)，質(zhì)量塊上端面中心處的突出結(jié)構(gòu)嵌入條狀長板的條型槽且可沿條型槽滑動；質(zhì)量塊遠(yuǎn) 離內(nèi)部傳動裝置的一側(cè)固定齒條及與其配合的齒輪六，齒輪六與所述增速齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪 一相連。
[0012] 按上述技術(shù)方案，還包括固定在所述質(zhì)量塊上的永久磁鐵，和固定在箱體上的線 圈，線圈切割永久磁鐵產(chǎn)生的電流通過線圈端子輸出到外部。
[0013] 本發(fā)明振動能量收集裝置的工作原理是：根據(jù)現(xiàn)有振動能量收集裝置的工作模 型，建立質(zhì)量塊的運(yùn)動方程為：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種振動能量收集裝置，其特征在于，包括箱體，及固定在箱體上的外部波浪作用力 接收裝置、傳動軸、內(nèi)部傳動裝置、增速齒輪機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)，其中在箱體邊緣沿水平方向設(shè)置 傳動軸，外部波浪作用力接收裝置通過所述傳動軸與內(nèi)部傳動裝置相連，內(nèi)部傳動裝置與 增速齒輪機(jī)構(gòu)相連，增速齒輪機(jī)構(gòu)與所述發(fā)電機(jī)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動能量收集裝置，其特征在于，所述增速齒輪機(jī)構(gòu)包括齒 輪一、齒輪二，通過齒輪連接的方式相連；齒輪三與齒輪二通過軸連接的方式相連，設(shè)置齒 輪四，其與齒輪三通過齒輪連接的方式相連；其中齒輪一的齒數(shù)大于齒輪二，齒輪三的齒數(shù) 大于齒輪四。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動能量收集裝置，其特征在于，所述外部波浪作用力接 收裝置為翼形結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的振動能量收集裝置，其特征在于，所述翼形結(jié)構(gòu)還包括襟翼 裝置和轉(zhuǎn)動軸，襟翼裝置通過轉(zhuǎn)動軸與翼形結(jié)構(gòu)相連。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動能量收集裝置，其特征在于，所述內(nèi)部傳動裝置為 齒輪五，所述齒輪五的齒輪軸與所述傳動軸相連且同步運(yùn)動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的振動能量收集裝置，其特征在于，還包括彈簧、質(zhì)量塊、阻 尼，所述彈簧的上端頭固定在箱體上端面，彈簧的下端頭與質(zhì)量塊相連，質(zhì)量塊下方設(shè)置阻 尼，質(zhì)量塊設(shè)置在內(nèi)部傳動裝置與增速齒輪機(jī)構(gòu)之間，所述內(nèi)部傳動裝置為條狀長板，條狀 長板的一端固定在所述傳動軸上，另一端開設(shè)條型槽，所述條型槽與條狀長板長度方向一 致，質(zhì)量塊上端面的中心處設(shè)置突出結(jié)構(gòu)，質(zhì)量塊上端面中心處的突出結(jié)構(gòu)嵌入條狀長板 的條型槽且可沿條型槽滑動；質(zhì)量塊遠(yuǎn)離內(nèi)部傳動裝置的一側(cè)固定齒條及與其配合的齒輪 六，齒輪六與所述增速齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪一相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的振動能量收集裝置，其特征在于，還包括固定在所述質(zhì)量塊 上的永久磁鐵，和固定在箱體上的線圈。
【文檔編號】H02K7/18GK104218733SQ201410481711
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】趙江濱, 袁成清, 嚴(yán)新平, 盛晨興 申請人:武漢理工大學(xué)