本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)備，具體的說，涉及了一種環(huán)境俘能裝置。

背景技術(shù)：

近年來，環(huán)境俘能技術(shù)是新能源發(fā)電的重要領(lǐng)域，在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，我們所看見的風(fēng)力發(fā)電機(jī)都是水平軸扇葉風(fēng)機(jī)，他們有著很大的風(fēng)機(jī)葉片，以此來吸收風(fēng)能并發(fā)電。然而，這樣的風(fēng)電機(jī)有一些弊端。由于需要的風(fēng)力較大，對環(huán)境要求較高，一個(gè)風(fēng)電場的眾多風(fēng)機(jī)之間的排列需要較大的安全距離，也就是說一塊固定大小的地面上能夠安裝的風(fēng)電機(jī)數(shù)量是有限的。且當(dāng)風(fēng)向改變時(shí)，扇葉難以進(jìn)行相應(yīng)的方向調(diào)整，發(fā)電效率較低。

在水力發(fā)電領(lǐng)域，目前采用的是水輪發(fā)電機(jī)，其原理與風(fēng)力發(fā)電機(jī)類似，也存在與風(fēng)力發(fā)電機(jī)相同的缺陷。

為了擴(kuò)展環(huán)境俘能技術(shù)，彌補(bǔ)前述發(fā)電領(lǐng)域存在的問題，人們一直在尋求一種理想的技術(shù)解決方案。

渦激振動(dòng)是一種自然界廣泛存在的物理現(xiàn)象，其產(chǎn)生是由于流體流經(jīng)鈍體表面時(shí)可產(chǎn)生旋渦從而帶動(dòng)鈍體振動(dòng)。在渦激振動(dòng)中有一種特殊的鎖定現(xiàn)象，可使鈍體在旋渦脫落頻率接近其本征固有頻率時(shí)達(dá)到共振狀態(tài)，從而獲得較大的能量。利用渦激振動(dòng)進(jìn)行發(fā)電的研究目前尚屬探索階段，其對風(fēng)力要求低，可使用的環(huán)境廣泛，是一種適合推廣應(yīng)用的新的發(fā)電手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)、環(huán)境要求低、發(fā)電能力強(qiáng)、維護(hù)成本低的一種環(huán)境俘能裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種環(huán)境俘能裝置，包括柱狀鈍體、連接在所述柱狀鈍體下部的炭纖維棒、架體和安裝在所述炭纖維棒下端的直線發(fā)電機(jī)，所述炭纖維棒的中下部鉸接在所述架體上，所述直線發(fā)電機(jī)安裝在所述架體上，所述炭纖維棒的底端聯(lián)動(dòng)所述直線發(fā)電機(jī)的動(dòng)子。

基上所述，所述柱狀鈍體的下部包裹所述炭纖維棒的上部。

基上所述，所述碳纖維棒通過關(guān)節(jié)軸承鉸接在所述安裝架體上。

基上所述，所述炭纖維棒的底端通過球頭萬向節(jié)連接一柔性連接件的一端，所述柔性連接件的另一端通過球頭萬向節(jié)連接所述直線發(fā)電機(jī)的動(dòng)子。

基上所述，所述直線發(fā)電機(jī)的定子軌道呈圓弧形，所述動(dòng)子沿所述軌道滑動(dòng)。

基上所述，所述直線發(fā)電機(jī)通過一滾動(dòng)軸承安裝在所述架體上，所述直線發(fā)電機(jī)通過該滾動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)水平360°的旋轉(zhuǎn)，所述直線發(fā)電機(jī)的定子軌道呈圓弧形，所述動(dòng)子沿所述軌道滑動(dòng)。

基上所述，所述直線發(fā)電機(jī)固定在所述架體上，所述炭纖維棒通過鉸鏈鉸接在架體上做一個(gè)水平面內(nèi)的擺動(dòng)，所述直線發(fā)電機(jī)的定子軌道沿所述炭纖維棒的擺動(dòng)方向設(shè)置并呈圓弧形，所述動(dòng)子沿所述軌道滑動(dòng)。

基上所述，所述柱狀鈍體為上細(xì)下粗或上粗下細(xì)或兩端粗中間細(xì)或兩端細(xì)中間粗的平滑過渡的柱體。

基上所述，所述炭纖維棒的下部安裝一內(nèi)環(huán)狀磁鐵，所述架體的對應(yīng)位置安裝一對外環(huán)形磁鐵，兩磁鐵同心排布使得內(nèi)環(huán)形磁鐵懸浮，所述內(nèi)環(huán)形磁鐵和所述外環(huán)形磁鐵位于所述磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的上方。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，具體的說，本發(fā)明將渦激振動(dòng)的原理利用起來，空氣流動(dòng)或水體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渦量就能造成柱狀鈍體振蕩與搖晃，進(jìn)而發(fā)電。一旦柱狀鈍體開始振蕩，振蕩時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能就會通過底部的直線發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。

由于減少了大量的中間設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，與一般的風(fēng)機(jī)相比，其成本可減少40%，其中扇葉的取消，使得其制造成本降低了53%。由于整體設(shè)備的安裝接近地面，從而便于組裝和維護(hù)。更重要的是，對風(fēng)吹來的方向沒有限制——這和傳統(tǒng)的水平軸風(fēng)機(jī)相比是一個(gè)極大的優(yōu)勢。

進(jìn)一步的，為保證擺動(dòng)的傳遞性良好，選用炭纖維棒，利用其較輕的特點(diǎn)，同時(shí)炭纖維棒的一部分被鈍體包裹，一致性更好。

進(jìn)一步的，炭纖維棒通過關(guān)節(jié)軸承鉸接在架體上，實(shí)現(xiàn)大范圍360°的擺動(dòng)。為了適應(yīng)360°擺動(dòng)，炭纖維棒的下端通過球頭萬向節(jié)和柔性連接件聯(lián)動(dòng)直線發(fā)電機(jī)的動(dòng)子，無論炭纖維棒朝哪個(gè)方向擺動(dòng)，都能夠通過球頭萬向節(jié)和柔性連接件，轉(zhuǎn)化為動(dòng)子的直線運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，為了提升傳動(dòng)效率，將直線發(fā)電機(jī)的定子軌道進(jìn)行改造，設(shè)置成換弧形，與炭纖維棒的擺動(dòng)行程對應(yīng)，運(yùn)動(dòng)更加順滑。

進(jìn)一步的，為了適應(yīng)炭纖維棒的動(dòng)作，將直線發(fā)電機(jī)通過一滾動(dòng)軸承裝在支架上，使得直線發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)水平360度的轉(zhuǎn)動(dòng)，在炭纖維棒的帶動(dòng)下，動(dòng)子跟隨炭纖維棒擺動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)直線發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，以適應(yīng)炭纖維棒的擺動(dòng)方向。

進(jìn)一步的，為了讓鈍體能盡可能產(chǎn)生最大值振蕩，兩個(gè)環(huán)形相斥磁鐵作為非電動(dòng)馬達(dá)，當(dāng)鈍體朝其中一個(gè)方向擺蕩，底部相斥的磁鐵便會將其推往另一個(gè)方向，因此無論風(fēng)速如何，鈍體本身都能持續(xù)產(chǎn)生最大值振蕩。

其具有設(shè)計(jì)科學(xué)、環(huán)境要求低、發(fā)電能力強(qiáng)、維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中環(huán)境俘能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中環(huán)境俘能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例3中環(huán)境俘能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.柱狀鈍體；2.炭纖維棒；3.架體；4.直線發(fā)電機(jī)；5.動(dòng)子；6.定子；7.軌道；8.柔性連接件；9.滾動(dòng)軸承。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種環(huán)境俘能裝置，包括柱狀鈍體1、連接在所述柱狀鈍體1下部的炭纖維棒2、架體3和安裝在所述炭纖維棒2下端的直線發(fā)電機(jī)4，所述炭纖維棒2的中下部通過關(guān)節(jié)軸承鉸接在所述架體3上，所述直線發(fā)電機(jī)4安裝在所述架體3上，所述炭纖維棒2的底端通過球頭萬向節(jié)連接一柔性連接件8的一端，所述柔性連接件8的另一端通過球頭萬向節(jié)連接所述直線發(fā)電機(jī)的動(dòng)子5。所述柱狀鈍體1的下部包裹所述炭纖維棒2的上部。

其中，直線發(fā)電機(jī)屬于常規(guī)設(shè)備，包括定子6、軌道7、線圈和動(dòng)子5，通過動(dòng)子5在軌道7上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與線圈繞組作用，進(jìn)行發(fā)電。

工作原理，柱狀鈍體1在風(fēng)力或水力作用下，產(chǎn)生渦激振動(dòng)，柱狀鈍體1帶動(dòng)炭纖維棒2擺動(dòng)，擺動(dòng)過程中，炭纖維棒2的下端通過柔性連接件8將擺動(dòng)動(dòng)作傳導(dǎo)至直線發(fā)電機(jī)4的動(dòng)子5，帶動(dòng)動(dòng)子5沿軌道7移動(dòng)，由于球頭萬向節(jié)的存在，炭纖維棒2的多角度擺動(dòng)作用到動(dòng)子5上時(shí)均轉(zhuǎn)化為單向的運(yùn)動(dòng)。

為了適應(yīng)不同環(huán)境下的風(fēng)速，所述柱狀鈍體1設(shè)計(jì)為上細(xì)下粗或上粗下細(xì)或兩端粗中間細(xì)或兩端細(xì)中間粗的平滑過渡的柱體。原因是，當(dāng)柱狀鈍體1的振動(dòng)頻率與自振頻率相同發(fā)生共振時(shí)，振動(dòng)幅度最大，而鈍體的直徑與共振相關(guān)，保證總有一個(gè)位置能夠發(fā)生共振。

為了降低傳動(dòng)的能量消耗，所述直線發(fā)電機(jī)4的定子軌道7呈圓弧形，所述動(dòng)子5沿所述軌道7滑動(dòng)，圓弧形的軌道7與炭纖維棒2的擺動(dòng)軌跡匹配。

為了讓鈍體能盡可能產(chǎn)生最大值振蕩，所述炭纖維棒的下部安裝一內(nèi)環(huán)狀磁鐵，所述架體的對應(yīng)位置安裝一對外環(huán)形磁鐵，兩磁鐵同心排布使得內(nèi)環(huán)形磁鐵懸浮，所述內(nèi)環(huán)形磁鐵和所述外環(huán)形磁鐵位于所述磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的上方。當(dāng)鈍體朝其中一個(gè)方向擺蕩，底部相斥的磁鐵便會將其推往另一個(gè)方向，因此無論風(fēng)速如何，鈍體本身都能持續(xù)產(chǎn)生最大值振蕩。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于：所述直線發(fā)電機(jī)4通過一滾動(dòng)軸承9安裝在所述架體3上，所述直線發(fā)電機(jī)4通過該滾動(dòng)軸承9實(shí)現(xiàn)水平360°的旋轉(zhuǎn)，所述直線發(fā)電機(jī)4的定子軌道7呈圓弧形，所述動(dòng)子5沿所述軌道7滑動(dòng)。同樣是為了適應(yīng)碳纖維棒2的多角度擺動(dòng)，在炭纖維棒2擺動(dòng)過程中，當(dāng)炭纖維棒2的擺動(dòng)面與直線發(fā)電機(jī)4的動(dòng)子5的運(yùn)動(dòng)面不匹配時(shí)，直線發(fā)電機(jī)4在炭纖維棒2的帶動(dòng)下沿滾動(dòng)軸承9轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，直到兩者匹配，即可進(jìn)行發(fā)電動(dòng)作。

實(shí)施例3

如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1和2的區(qū)別在于：所述直線發(fā)電機(jī)4固定在所述架體3上，所述炭纖維棒2通過鉸鏈鉸接在架體3上做一個(gè)水平面內(nèi)的擺動(dòng)，所述直線發(fā)電機(jī)4的定子軌道7沿所述炭纖維棒2的擺動(dòng)方向設(shè)置并呈圓弧形，所述動(dòng)子5沿所述軌道7滑動(dòng)，為了保證設(shè)備穩(wěn)定以及方便維護(hù)，僅保留鉸鏈允許的一個(gè)方向上的振動(dòng)能量收集，當(dāng)其他方向發(fā)生振動(dòng)時(shí)，鈍體擺動(dòng)不再向下傳導(dǎo)，直線電機(jī)固定安裝，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不易損壞。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者對部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。