一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置

本发明属于流体力学、机械制造及新能源发电，具体是一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置。

背景技术：

1、

2、天津大学团队成功研制了一种新型的三棱柱振子单自由度振动能量收集系统——fimecs(flow induced motion energy conversion system)，充分地将流致振动与海流能开发技术相结合，fimecs发电装置就是从流致振动现象出发，利用振动机械能，有效的转化为电能。然而，fimecs装置具有显著缺陷：fimecs振动发电装置采用三棱柱振子单自由度振动发电，振子间相互独立，故每套fimecs系统均须配备一套传动、发电、传电及变频设备；同时，由于振动一致性差，导致变频成本高，不利于上网流通。可见，上述缺陷极大的降低了fimecs振动发电装置的工程经济性与实用性。

3、曲轴是发动机中最重要的部件，它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发电机工作。曲轴的设计模型主要由曲轴前端、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、曲轴后端等组成。主轴颈与连杆一端连接，连杆另一端与滑板上销轴连接，是一个典型的曲柄滑块机构。滑板驱动连杆做周期运动，连杆带动连杆轴颈和曲柄以主轴颈为中心做旋转运动，通过这一传动结构可以将滑板的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动。为此，针对fimecs单振子发电设备的根本问题，并结合曲轴的工作原理，本发明提出一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置，具有提高了能量转化效率，增强了原有发电装置的适用范围与工程实用性的优点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置，包括振动系统；传动系统；能量采集系统，振动系统上的振子采用三棱柱振子，三棱柱振子的两端分别固定设有端板，两个端板彼此靠近的一端上滑动设有传动结构，传动结构与传动系统连接，三棱柱振子的两端分别固定设有端板，两个端板刚性连接传动结构，传动结构固定在线性滑轨上；传动结构上刚性连接一块钢板，钢板上焊有销轴和弹簧挂钩，振动系统通过销轴、连杆、连杆轴颈实现与传动系统也就是曲轴相连接；

3、传动系统包括连杆，连杆的一端连接设有销轴，销轴的一端连接在振动系统上的传动结构上；

4、能量采集系统包括齿轮，其中齿轮连接在传动系统；

5、通过三棱柱振子被水流冲击时发生流致振动，进而带动端板以及传动结构移动，从而带动销轴转动，通过传动系统将三棱柱振子的振动转换为齿轮的转动，从而通过能量采集系统对齿轮产生的能量进行收集。

6、进一步的，振动系统中的三棱柱振子材料选用耐腐蚀材料，且相较于其他非流线型截面形状的振子有优越的发电特性。

7、进一步的，振动系统通过销轴带动连杆做往复圆周运动，连杆远离销轴的一端连接设有曲柄，曲柄上连接设有主轴颈。

8、进一步的，曲柄能够根据实际工况来调节相互之间的间距。

9、进一步的，主轴颈与齿轮之间相互连接，且齿轮通过齿轮轴连接在电磁发电机上。

10、进一步的，电磁发电机为直流发电机。

11、进一步的，电磁发电机在齿轮的转动下单向转动工作，以此发出直流电源。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

13、1、利用了曲轴中的曲柄能同时连接多个振动系统，有效的提高了发电装置的发电特性，大幅降低了发电装置的成本，提高了能量转化效率，增强了原有发电装置的适用范围与工程实用性。

14、2、该装置能有效提高流致振动发电效率，并解决单振子振动发电装置存在的明显缺陷；同时，该装置采用发动机上的重要部件曲轴作为装置的传动系统，曲轴能同时连接多个振动系统，且可以随意改变振动系统之间的间距，降低制造成本，提高发电质量，增强流致振动发电的经济性与工程适用性。

15、附图说明

16、图1为本发明一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置的整体结构示意图；

17、图2为本发明传动结构的连接结构示意图；

18、图3为本发明曲轴的结构示意图；

19、图4为本发明电磁发电机和位移及电压采集系统之间的连接结构示意图。

技术特征：

1.一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置，包括振动系统；传动系统；能量采集系统，其特征在于：所述振动系统上的振子采用三棱柱振子，所述三棱柱振子的两端分别固定设有端板，两个端板之间刚性连接有传动结构，所述传动结构固定在线性滑轨上；所述传动结构上刚性连接有一块钢板，钢板上焊有销轴和弹簧挂钩，所述传动结构通过销轴、连杆、连杆轴颈与传动系统-曲轴相连接；所述传动系统包括连杆，所述连杆的一端连接设有销轴，所述销轴的一端连接在振动系统上的传动结构上，所述传动结构沿端板长度方向分布的两端分别固定设有若干弹簧；所述能量采集系统包括齿轮，其中所述齿轮连接在传动系统；所述传动系统还包括承力结构，所述承力结构与能量采集系统相互连接，承力结构上贯穿设有磁致位移传感器；所述振动系统通过销轴带动连杆做往复圆周运动，所述连杆远离销轴的一端连接设有曲柄，所述曲柄上连接设有主轴颈，所述曲柄能够根据实际工况来调节相互之间的间距；所述主轴颈与齿轮之间相互连接，且所述齿轮通过齿轮轴连接在电磁发电机上，所述电磁发电机在所述齿轮的转动下单向转动工作，以此发出直流电源；

2.根据权利要求1所述的一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置，其特征在于：所述振动系统中的三棱柱振子材料选用耐腐蚀材料，且相较于其他非流线型截面形状的振子有优越的发电特性。

3.根据权利要求2所述的一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置，其特征在于：所述电磁发电机为直流发电机。

技术总结本发明属于新能源发电技术领域，且公开了一种基于曲轴原理流致振动多振子联动发电装置，包括振动系统；传动系统；能量采集系统，振动系统上的振子采用三棱柱振子，三棱柱振子的两端分别固定设有端板，两个端板之间刚性连接有传动结构，传动结构固定在线性滑轨上；传动结构上刚性连接有一块钢板，钢板上焊有销轴和弹簧挂钩，振动系统通过销轴、连杆、连杆轴颈实现与传动系统也就是曲轴相连接。本发明结合曲轴的工作原理，利用了曲轴中的曲柄能同时连接多个振动系统，有效的提高了发电装置的发电特性，大幅降低了发电装置的成本，提高了能量转化效率，增强了原有发电装置的适用范围。技术研发人员：邵楠,姚帅,练继建,燕翔,李佩瑶,王孝群,吴志川受保护的技术使用者：河北工程大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30