專利名稱:捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及可再生能源領(lǐng)域,具體涉及收集外界振動能量并轉(zhuǎn)化為電能的裝置及方法。
背景技術(shù):
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,現(xiàn)代化的都市擁有越來越多的高樓大廈,同時由于電梯的普及,這些高樓大廈也普遍安裝電梯供人們使用。另一方面,由于消防的要求,所有建筑物必須有消防樓梯,同時配備照明、應(yīng)急照明等設(shè)備。由于一般情況下人們不會使用消防樓梯,因此,上述這些照明設(shè)備處于空置狀態(tài),但又必須配置且需要經(jīng)常維護(hù),這是一筆很大的開支。考慮到人們在應(yīng)急狀況下才會使用消防樓梯,而往往在這種情況下,外部的電源是中斷的,例如發(fā)生火災(zāi)的情況,又如911事件中的帝國大廈,在緊急情況下依賴外部電源成為一種負(fù)擔(dān)。考慮上述的問題,有必要尋求一種可以不依賴外部電源、同時可以在應(yīng)急情況下進(jìn)行照明的裝置和方法,同時減少必要的設(shè)備支出的新技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)化為電能的裝置,該裝置結(jié)構(gòu)簡單,能夠自發(fā)捕獲外界的壓力動能,并將其轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行利用。
一種捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能的裝置,包括外部動能捕獲機(jī)構(gòu)、 運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)和機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu);外部動能捕獲結(jié)構(gòu)由滑塊、彈簧和連桿構(gòu)成;連桿的一端與滑塊連接,另一端與加速齒輪組的初級齒輪連接;滑塊的底部安裝有彈簧;運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)包括加速齒輪組;機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括永磁磁鐵和感應(yīng)線圈,永磁磁鐵上固定有旋轉(zhuǎn)軸,旋轉(zhuǎn)軸與加速齒輪組的末級齒輪嚙合連接。
所述旋轉(zhuǎn)軸與加速齒輪組的末級齒輪嚙合連接為同軸連接。
所述機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括整流電路和升壓電路,感應(yīng)線圈、整流電路和升壓電路依次連接。
本發(fā)明的基本工作原理為外部壓力推動滑塊從而驅(qū)動連桿運(yùn)動,同時彈簧被壓縮,當(dāng)外部壓力釋放后,彈簧驅(qū)動滑塊復(fù)位,再次驅(qū)動連桿運(yùn)動,從而將外部的部分動能吸收并轉(zhuǎn)換為連桿的運(yùn)動;加速齒輪組的初級齒輪與外部動能捕獲機(jī)構(gòu)的連桿連接,將連桿的低速運(yùn)動轉(zhuǎn)換為高速的齒輪轉(zhuǎn)動;機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)再將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為永磁磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而在永磁磁鐵周圍產(chǎn)生了變化的磁場,布置在永磁磁鐵周圍的感應(yīng)線圈在變化的磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電轉(zhuǎn)換;感應(yīng)電流經(jīng)過整流調(diào)壓儲存起來進(jìn)行利用。
本發(fā)明的另一目的還在于提供一種捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)化為電能的方法。
所述方法具體包括以下步驟(I)滑塊和彈簧捕獲外部的壓力動能;(2)將已經(jīng)捕獲的壓力動能轉(zhuǎn)換為加速齒輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,并進(jìn)行加速;(3)將加速后的加速齒輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為永磁磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而產(chǎn)生變化的磁場;(4)感應(yīng)線圈在變化的磁場中產(chǎn)生了不穩(wěn)定電壓的電流,經(jīng)整流電路整流和升壓電路升壓后調(diào)整為具有穩(wěn)定電壓的電流。
步驟(4 )所述具有穩(wěn)定電壓的電流儲存在蓄能裝置或存儲在便攜用電設(shè)備中。
相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的方法是收集外界的壓力動能并轉(zhuǎn)化為電能,能夠以簡單的、容易制造的結(jié)構(gòu)捕獲外界的壓力動能進(jìn)行利用,擴(kuò)展了可利用能量的來源。
圖I是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖I示出1、滑塊;2、彈簧;3、連桿;4、加速齒輪組;5、永磁磁鐵;6、旋轉(zhuǎn)軸;7、感應(yīng)線圈。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明,但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
本發(fā)明捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能的裝置如圖I所示外部動能捕獲結(jié)構(gòu)由滑塊I、彈簧2和連桿3構(gòu)成;連桿3的一端與滑塊I連接,另一端與加速齒輪組4 的初級齒輪連接;滑塊I的底部安裝有彈簧2 ;運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)包括加速齒輪組4 ;機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括永磁磁鐵5和感應(yīng)線圈7,永磁磁鐵5上固定有旋轉(zhuǎn)軸6,旋轉(zhuǎn)軸6與加速齒輪組 4的末級齒輪嚙合連接。
所述旋轉(zhuǎn)軸6與加速齒輪組4的末級齒輪嚙合連接為同軸連接。
所述機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括整流電路和升壓電路,感應(yīng)線圈7、整流電路和升壓電路依次連接。
上述裝置用于捕獲動能并轉(zhuǎn)化為電能的方法滑塊和彈簧捕獲外部的壓力動能;將已經(jīng)捕獲的壓力動能轉(zhuǎn)換為加速齒輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,并進(jìn)行加速;將加速后的加速齒輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為永磁磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而產(chǎn)生變化的磁場;感應(yīng)線圈在變化的磁場中產(chǎn)生了不穩(wěn)定電壓的電流,經(jīng)整流電路整流和升壓電路升壓后調(diào)整為具有穩(wěn)定電壓的電流。
所述具有穩(wěn)定電壓的電流儲存在蓄能裝置或存儲在便攜用電設(shè)備中。
根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo),本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此,本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
,對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能的裝置,其特征在于包括外部動能捕獲機(jī)構(gòu)、運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)和機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)—外部動能捕獲結(jié)構(gòu)由滑塊、彈簧和連桿構(gòu)成;連桿的一端與滑塊連接,另一端與加速齒輪組的初級齒輪連接;滑塊的底部安裝有彈簧;—運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)包括加速齒輪組;—機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括永磁磁鐵和感應(yīng)線圈,永磁磁鐵上固定有旋轉(zhuǎn)軸,旋轉(zhuǎn)軸與加速齒輪組的末級齒輪嚙合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置,其特征在于所述旋轉(zhuǎn)軸與加速齒輪組的末級齒輪嚙合連接為同軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于所述機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)還包括整流電路和升壓電路,感應(yīng)線圈、整流電路和升壓電路依次連接。
4.權(quán)利要求I——3之一所述裝置用于捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能的的方法,其特征在于包括以下步驟(1)滑塊和彈簧捕獲外部的壓力動能;(2)將已經(jīng)捕獲的壓力動能轉(zhuǎn)換為加速齒輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,并進(jìn)行加速;(3)將加速后的加速齒輪組的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為永磁磁鐵的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而產(chǎn)生變化的磁場;(4)感應(yīng)線圈在變化的磁場中產(chǎn)生了不穩(wěn)定電壓的電流,經(jīng)整流電路整流和升壓電路升壓后調(diào)整為具有穩(wěn)定電壓的電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于將步驟(4)所述具有穩(wěn)定電壓的電流儲存在蓄能裝置或存儲在便攜用電設(shè)備中。
全文摘要
本發(fā)明公開了捕獲低頻率小位移壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能的裝置及其方法,該裝置包括外部動能捕獲機(jī)構(gòu)、運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)和機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu);外部動能捕獲結(jié)構(gòu)由滑塊、彈簧和連桿構(gòu)成;連桿的一端與滑塊連接,另一端與加速齒輪組的初級齒輪連接;滑塊的底部安裝有彈簧;運(yùn)動放大機(jī)構(gòu)包括加速齒輪組;機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括永磁磁鐵和感應(yīng)線圈,永磁磁鐵上固定有旋轉(zhuǎn)軸,旋轉(zhuǎn)軸與加速齒輪組的末級齒輪嚙合連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單,制作方便,可以捕獲環(huán)境中的低頻率小位移的壓力動能并轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行了利用,擴(kuò)大了可利用能量的來源,特別適合用在不方便供電的場合供給電子設(shè)備使用。
文檔編號F03G7/08GK102536715SQ201210003458
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者謝龍漢 申請人:華南理工大學(xué)