一种振动发电装置及方法与流程

本发明属于发电，具体涉及一种振动发电装置及方法。

背景技术：

1、自然环境中的机械振动无处不在，从能源可持续性角度出发，将这些振动转化为有用的能量已经成为一个备受关注的领域。最新的能量回收技术研究结果表明，从机械振动中获取能源是可行的，虽然产生的电能通常只在微瓦级到毫瓦级之间，但已经足够满足微功耗系统的能量需求。

2、理论上，建筑结构在日常使用中产生的振动亦是一种可观的未被充分利用的资源。例如，桥梁、工业厂房等结构都产生着持续而相对稳定的振动能源，如果能够有效地回收这些振动能量，将为各种应用提供稳定的能源来源，尤其是对于微型低功耗系统而言，这是至关重要的。

3、通过有效地捕捉和转化建筑结构产生的振动能量，我们可以为微型低功耗系统提供稳定的电源。这一领域的不断发展为建筑结构的智能化和可持续性提供了新的可能性，同时也为未来的能源回收技术打开了新的前景。通过将未被充分利用的振动资源转化为可用的电能，我们可以更好地满足能源需求，减少对传统电池的依赖，为可持续性发展做出贡献。

4、建筑结构振动能量回收是一项有潜力的技术，但也存在一些挑战和难点。建筑结构振动产生的能量密度通常较低，振动能量的频率和振幅可能会随时间变化，这会对能量回收系统的设计和性能造成挑战，系统需要适应不同振动条件下的能量采集。总之，建筑结构振动能量回收面临着技术、工程和可持续性方面的多个挑战。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种振动发电装置及方法，将建筑结构蕴含的持续而相对稳定的振动能源进行回收利用，为各种微型低功耗系统提供稳定的能量来源，从而推动建筑结构的智能化和可持续性。

2、第一方面，本发明提出一种振动发电装置，包括：装置本体，其内部设置有密闭空间；中隔板，设置于所述密闭空间内，将所述密闭空间分隔为两个子空间；所述中隔板上设置有连通两个子空间的第一通孔；惯性活塞，设置于所述第一通孔内，所述惯性活塞通过弹性件与所述装置本体连接，以响应所述装置本体的振动而做活塞运动以压缩或稀释两个子空间的流体；涡轮，其流体入口和流体出口分别与两个子空间连通；所述涡轮响应于流体中的流动而旋转；以及交流电机，与所述涡轮连接，以响应涡轮的旋转而发电。

3、进一步地，所述中隔板上设置有连通两个子空间的第二通孔；所述涡轮设置于所述第二通孔内。

4、进一步地，所述弹性件分布于所述惯性活塞的两端，且分别与所述装置本体的不同端面连接。

5、进一步地，所述弹性件包括弹簧，所述弹簧的伸缩方向为所述惯性活塞的活塞运动方向。

6、进一步地，所述涡轮的外围设置有外围板，所述外围板设置有一个缺口，所述缺口配置为所述涡轮的流体出口，所述涡轮的上端设置有与其内部连通的环形通道，所述环形通道配置为所述涡轮的流体入口。

7、进一步地，所述缺口的一侧设置有导流板，所述导流板指向所述惯性活塞。

8、进一步地，所述交流电机设置于所述涡轮的内部，所述交流电机的转子与所述涡轮连接。

9、进一步地，所述装置本体包括顶板、底板和侧板；所述顶板设置于所述底板的上方，所述侧板连接于所述顶板和所述底板之间，且相合围形成所述密闭空间。

10、进一步地，所述中隔板设置于所述顶板和所述底板之间，且与所述侧板连接。

11、第二方面，本发明还提出一种振动发电方法，包括以下步骤：将装置本体安装于建筑结构；将配置有惯性活塞和涡轮的中隔板安装于装置本体的密闭空间内，使所述密闭空间被所述中隔板分隔为两个子空间；将所述惯性活塞通过弹性件与所述装置本体连接，以响应所述装置本体的振动而做活塞运动以压缩或稀释两个子空间的流体；将所述涡轮的流体入口和流体出口分别与两个子空间连通；以响应于流体的流动而旋转；将交流电机与所述涡轮连接，以响应涡轮的旋转而发电。

12、本发明的有益效果包括：通过将建筑结构的振动传递至惯性活塞，从而使其做活塞运动以压缩或稀释两个子空间的流体，子空间流体压力变化带动涡轮旋转，从而实现交流电机发电。本发明的振动发电装置的频率工作范围广，可适应不同振动结构的频率和振幅，不受时间变化的限制；装置整体结构稳定，密闭性与耐久性好，制作工艺简单，且安装便捷，适用于多种类型的结构振动能量收集。

技术特征：

1.一种振动发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述中隔板上设置有连通两个子空间的第二通孔；所述涡轮设置于所述第二通孔内。

3.根据权利要求1所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述弹性件分布于所述惯性活塞的两端，且分别与所述装置本体的不同端面连接。

4.根据权利要求1所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述弹性件包括弹簧，所述弹簧的伸缩方向为所述惯性活塞的活塞运动方向。

5.根据权利要求1所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述涡轮的外围设置有外围板，所述外围板设置有一个缺口，所述缺口配置为所述涡轮的流体出口，所述涡轮的上端设置有与其内部连通的环形通道，所述环形通道配置为所述涡轮的流体入口。

6.根据权利要求5所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述缺口的一侧设置有导流板，所述导流板指向所述惯性活塞。

7.根据权利要求5所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述交流电机设置于所述涡轮的内部，所述交流电机的转子与所述涡轮连接。

8.根据权利要求1所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述装置本体包括顶板、底板和侧板；所述顶板设置于所述底板的上方，所述侧板连接于所述顶板和所述底板之间，且相合围形成所述密闭空间。

9.根据权利要求8所述的一种振动发电装置，其特征在于，所述中隔板设置于所述顶板和所述底板之间，且与所述侧板连接。

10.一种振动发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本申请涉及发电技术领域，提供了一种振动发电装置及方法，包括：装置本体，其内部设置有密闭空间；中隔板，设置于密闭空间内，将密闭空间分隔为两个子空间；中隔板上设置有连通两个子空间的第一通孔；惯性活塞，设置于第一通孔内，惯性活塞通过弹性件与装置本体连接，以响应装置本体的振动而做活塞运动以压缩或稀释两个子空间的流体；涡轮，其流体入口和流体出口分别与两个子空间连通；涡轮响应于流体中的流动而旋转；以及交流电机，与涡轮连接，以响应涡轮的旋转而发电。本发明整体结构稳定，密闭性与耐久性好，适用于多种类型的结构振动能量收集。技术研发人员：杜宗,刘畅,廖鑫,唐罗,詹明凡,周云,罗先明,杨刚受保护的技术使用者：中建三局第一建设工程有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13