专利名称：一种利用振动能量发电的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用振动能量发电的方法和装置。可应用于振动源的地方，如车 辆振动、海浪波动或人为设置的具有振动能量的地方利用。
背景技术：
自从牛顿发现了地球引力后，人类从未停止过对地球引力的研究利用，并且卓有 成效。在经济社会高速发展的今天，能源成了我们发展的核心问题，而可以作为能源的各种 资源，如矿产资源、水资源、太阳能资源、风能资源等在一定程度上受到时间地域的限制，并 且这些资源也并非是取之不尽、用之不竭的，而且在开发利用过程中需要付出环境污染的 惨重代价，破坏我们赖以生存的地球，因此，开发地球引力能作为能源已被很多人所重视， 提出了 一些设想，制造了 一些装置设备。这些技术通过某些设备或装置摄取了地球引力能 后将其转化成为机械动力能，为实现某些工作服务，如我们的先人用来舂米的水车，就是利 用了以自然界的水为媒介，将地球引力能转换为水的势能并带动水车中杵的运动来舂米。 随着科学技术的发展，现代人将媒介从自然物质发展到了机械产品，产生的动力用途也更 为延伸，如用来发电、做各种动力源等。目前也研究出了一些利用大自然的能量的利用装 置，如风能。但是有些能量如由于人类的活动和大自然的运动与地球引力(振动势能)的 相互作用而产生的能量，没有得到有效利用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种利用振动能量发电的方法和装置，为人类获得更多的 能源提供了一条新的途径。本发明的技术方案是一种利用振动能量发电的方法，其特征在于在一振动源 安装一振动能收集和转换装置，该装置将振动能产生的摇摆转换为转动力矩，该转动力矩 经变速后带动发电机发电；还包括在其摇摆装置上安装启动电机，用该启动电机并为整个 装置的转动启动并加速；所述的振动源包括车辆或人流通过公路时产生的振动能量。所述的振动能收集和转换装置包括甩盘机构、柔性连接轴、弹簧、齿轮箱、发电机 和固定架，甩盘机构中央转动安装一连接轴，该连接轴的上端通过一径向连接件与一偏心 重锤连接；该连接轴的下端与柔性连接轴的上端连接，该柔性连接轴的下端与齿轮箱上端 的输入轴连接，该齿轮箱下端的输出轴与发电机的轴连接；在所述的柔性连接轴的外围套 装弹簧，该弹簧上端与所述的甩盘机构的下端连接，该弹簧的下端安装在一 n形托架上，该 n形托架的下端安装在固定架的顶端；所述的齿轮箱和发电机均安装在所述的固定架上；还包括启动装置，该启动装置包括万向偏斜装置、旋摆式动力传输装置、V形托架、 启动电机和动力轴，该万向偏斜装置包括内圈、外圈和转动连接件，外圈通过两根转动连接 件与万向偏斜装置托架铰接，内圈通过另外两根转动连接件与外圈铰接，该内圈的上侧与 所述的弹簧连接，该内圈的下侧与所述的旋摆式动力传输装置连接；所述的弹簧的下端与该万向偏斜装置的内圈连接，该内圈的下面与旋摆式动力传输装置的上端连接，该万向偏斜装置的外圈通过V形托架安装在所述固定架的顶端；所述 的启动电机安装在该V形托架底端的中央，该V形托架的上端与所述的固定架连接；该启动 电机的动力输出轴通过曲柄结构的动力轴与所述的旋摆式动力传输装置的下端中央转动 连接。所述的甩盘机构包括梯形托架、轴承及轴承座以及所述的偏心重锤、径向连接件 和连接轴，连接轴通过轴承及轴承座安装在梯形托架的顶端中央。所述的径向连接件为一连杆，该连杆的两端分别与偏心重锤和连接轴连接。所述的径向连接件为滑轨和弹簧，滑轨的一端与连接轴连接，在该滑轨的上面设 有滑槽，所述的偏心重锤滑动安装在该滑槽内，在该偏心重锤与连接轴直接连接弹簧。所述的柔性连接轴包括万向连轴器及扭力拉伸器，扭力拉伸器的上端通过万向连 轴器与所述的甩盘机构的连接轴的下端连接，扭力拉伸器的下端直接或通过另一万向连轴 器与所述的齿轮箱上端的输入轴连接。所述的旋摆式动力传输装置由四根连接杆和下侧连接板组成；四根连接杆沿圆周 均布，该连接杆的下端与下侧连接板的周边连接，该连接杆的上端与万向偏斜装置的内圈 连接，该下侧连接板的中央与所述的动力轴的下端转动连接；所述的连接杆的中部向外径 向弯曲。所述的振动能收集和转换装置包括甩盘机构、柔性连接轴、弹簧、齿轮箱、发电机 和固定架，甩盘机构中央转动安装一连接轴，该连接轴的上端通过一径向连接件与一偏心 重锤连接；该连接轴的下端与柔性连接轴的上端连接，该柔性连接轴的下端与齿轮箱上端 的输入轴连接，该齿轮箱下端的输出轴与发电机的轴连接；在所述的柔性连接轴的外围套 装弹簧，该弹簧上端与所述的甩盘机构的下端连接，该弹簧的下端安装在一 n形托架上，该 n形托架的下端安装在固定架的顶端；所述的齿轮箱和发电机均安装在所述的固定架上；还包括双手捧月形状的固定架，球冠状托架和万向倾摇式球形体；在该球冠状托 架的左右两个角通过支架连接轴与两侧的固定架的上端转动连接；在该球冠状托架的前后 两个角通过球体连接轴与万向倾摇式球形体转动连接；在该万向倾摇式球形体的下端设有 径向轴，该径向轴通过万向节与一连杆的一端连接，该连杆的另一端与一启动电机的输出 轴连接；该启动电机固定在万向倾摇式球形体的正下方；在该万向倾摇式球形体内的纵向 轴线上同轴安装至少一套所述的转换装置，该转换装置的固定架固定在该万向倾摇式球形 体内。本发明的优点是将振动能量转换为转动的机械能，可储存利用，为人们提供和利 用新的能源。结构简单，安装方便。
图1是一个实施例的总体结构示意图；图2是本发明一个基本单元的结构示意图；图3是图1中的万向偏斜装置的俯视图；图4是本发明甩盘机构的另一实施例的总体结构示意图；图5是本发明甩盘机构转动的构造原理说明示意图；图6是本发明的齿轮箱的结构示意图7是本发明的另一个实施例的总体结构示意图。
具体实施例方式参见图1 图3，本发明的该实施例包括甩盘机构1、柔性连接轴2、弹簧3、齿轮箱 8、发电机9和固定架12，甩盘机构1中央转动安装一连接轴105，该连接轴105的上端通过 一连杆104与一偏心重锤103连接；该连接轴105的下端与柔性连接轴2的上端连接，该柔 性连接轴2的下端与齿轮箱8上端的输入轴连接，该齿轮箱8下端的输出轴与发电机9的 轴连接。在柔性连接轴2的外围装有弹簧3，该弹簧3上端与所述的甩盘机构1的下端连 接，该弹簧3的下端安装在一托架5上，该托架5的下端安装在固定架12的顶端。所述的 齿轮箱8和发电机9均安装在所述的固定架12上。所述的甩盘机构1包括梯形托架101、轴承及轴承座102以及所述的偏心重锤 103、连杆104和连接轴105，连接轴105通过轴承及轴承座102安装在梯形托架101的顶端中央。所述的甩盘机构的梯形托架，可以根据运行力矩的需要过度设置为平板形结构， 甩盘机构的连杆及偏心重锤的转动部分可以设置成偏心轮及其它偏心结构。所述的柔性连接轴2包括万向连轴器21和扭力拉伸器22，扭力拉伸器22的上端 通过万向连轴器21与所述的甩盘机构1的连接轴105的下端连接，扭力拉伸器22的下端 直接或通过另一万向连轴器21与所述的齿轮箱8上端的输入轴连接。扭力拉伸器22可采用螺旋弹簧。扭力拉伸器22的另一结构是在直径大小的轴径内，加工成一滑槽，该槽的截面为 长方形状，在另一根小一点的轴的两侧安装两个滚轮，两个滚轮形成的空间大小与槽的截 面长宽相配合，将安装好的两个滚轮及轴沿滑槽滑入，在滑槽的入口处的小轴上安装一直 线轴承将小轴的运动方向固定，这样扭力拉伸器就达到了既能拉伸又能传递扭矩的作用。振动源带动甩盘机构的偏心重锤103振动，偏心重锤103的振动形成转动，通过柔 性连接轴2的传动和齿轮箱8的增速，带动发电机9发电。还包括启动装置，该启动装置包括万向偏斜装置4、旋摆式动力传输装置6、托架 7、启动电机10和动力轴11。所述的弹簧3的下端与图1的结构不同，改为与万向偏斜装置 4的内圈41连接，该内圈41的下面与旋摆式动力传输装置6的上端连接，该万向偏斜装置 4的外圈42通过托架5安装在一固定架12的顶端。所述的启动电机10安装在U形托架7 的中央，该U形托架7的上端与所述的固定架12连接。该启动电机10的动力输出轴通过 曲柄结构的动力轴11与所述的旋摆式动力传输装置6的下端中央连接。所述的万向偏斜装置4(参见图3)由内圈41、外圈42、转动连接件43组成，外圈 42通过两根转动连接件43与万向偏斜装置托架5铰接，内圈通过另外两根转动连接件43 与外圈42连接，内圈41的上侧与弹簧3连接，内圈41的下侧与旋摆式动力传输装置6连 接，当启动电机10工作的时候，动力轴11带动下侧连接板62做锥摆运动，安装在下侧连接 板62上的4根连接杆61带动万向偏斜装置4的内圈作完整的旋摆形波浪运动。所述的旋摆式动力传输装置6由四根连接杆61、下侧连接板62组成，四根连接杆 61的中部向外径向弯曲，并沿周边均布。四根连接杆61的上端与万向偏斜装置4的内圈 41连接，四根连接杆61的下端与下侧连接板62的周边固定，下侧连接板62的中央与动力轴11的下端转动连接，由于动力轴11是拐臂(曲柄)结构，所以动力轴11旋转的时候带 动下侧连接板62做锥摆运动。启动电机10目的是使系统在小的输入能源的前提下，就使系统运转，从而使甩盘 机构1最大限度的在地球引力的作用下作功，达到利用地球引力的目的。参见图4，为了便于运转时吸收能量有利，所述的偏心重锤103通过径向连接件与 连接轴105连接，该径向连接件为滑轨107和弹簧106，滑轨107的一端与连接轴105连接， 在该滑轨的上面设有滑槽，所述的偏心重锤103滑动安装在该滑槽内，在该偏心重锤103与 连接轴105直接连接弹簧106。在启动时，由于向心力小，偏心重锤103被弹簧106拉回运 行半径较小的位置，当运行速度增加时，由于向心力增加，偏心重锤103运行在半径较大的 位置，有利于摄取地球引力能，更加容易启动。如图5所示，为了说明偏心重锤103怎样形成转动的问题，将万向偏斜装置的内圈 41表示为方板，当内圈41按图中A箭头旋转一定的角度时，在地球引力的作用下，偏心重锤 103势必发生旋转，紧接着内圈41按B箭头旋转一定的角度，偏心重锤103接着旋转，紧接 着内圈41按C箭头旋转一定的角度，偏心重锤103接着旋转，内圈41按D箭头旋转一定的 角度，偏心重锤103接着旋转，如此不断的循环下去，在地球引力的作用下，偏心重锤103势 必继续旋转下去。通过以上的说明，我们把内圈41运动形象地比喻为旋摆波浪形的运动，当图1及 图6中启动电机10工作的时候，图1中的万向偏斜装置的内圈41成旋摆波浪形的运动；图 6中万向倾摇式球形体17的运动也同样为旋摆波浪形的运动，那么，安装在其中图2单元体 的甩盘机构1同样的旋转起来。齿轮箱8的结构参见图6，包括第一齿轮81、第二齿轮82、第三齿轮83、第四齿轮 84、第五齿轮85、第六齿轮86、第七齿轮87、第一单向轴承88和第二单向轴承89。第一齿 轮81与第七齿轮87同轴连接，前者直径大于后者；第七齿轮87分别与第五齿轮85、第六 齿轮86啮合，在该第六齿轮86的中心装有第二单向轴承89，在该第五齿轮85同轴安装第 二齿轮82，在该第二齿轮82的中心装有第一单向轴承88 ；该第二齿轮82与所述的第一齿 轮81啮合；第三齿轮83与第四齿轮84同轴连接，该第三齿轮83与所述的第一齿轮81啮 合，该第四齿轮84与所述的第六齿轮86啮合。在使用时，第一齿轮81作为输入轴，第七齿 轮87的轴为输出轴。齿轮箱8的工作原理是当输入轴带动第一齿轮81顺时针旋转的时候，第一齿轮 81带动第二齿轮82逆时针旋转，此时安装在第五齿轮85中的第一单向轴承88工作，使第 二齿轮82带动第五齿轮85逆时针旋转，从而第五齿轮85带动第七齿轮87顺时针旋转的 同时带动了输出轴顺时针同步旋转；当第一齿轮81顺时针旋转的同时，也带动了第三齿轮 83逆时针旋转，第三齿轮83带动第四齿轮84逆时针旋转，第四齿轮84带动了第六齿轮86 顺时针旋转，由于第六齿轮86顺时针旋转时安装在第六齿轮86中的第二单向轴承89空转 不工作，也不能带动齿轮6工作了。当输入轴带动第一齿轮81逆时针旋转的时候，第一齿轮81带动第三齿轮83顺时 针旋转，第三齿轮83带动第四齿轮84顺时针旋转(因第三齿轮83、第四齿轮84同轴)，第 四齿轮84带动第六齿轮86逆时针旋转，由于第六齿轮86逆时针旋转时第二单向轴承89 处于工作状态，从而第六齿轮86带动第七齿轮87顺时针旋转的同时带动了输出轴顺时针旋转；当第一齿轮81逆时针旋转的同时，也带动了第二齿轮82顺时针旋转，此时安装在第 五齿轮85中的第一单向轴承88空转不工作，也就不能带动第五齿轮85工作了。这样就完成了无论输入轴顺时针旋转或逆时针旋转，都能使输出轴顺时针旋转的
调整工作。齿轮箱8也可采用现有技术，输出转速可以调节，无论输入轴左旋转或右旋转，输 出轴都可根据需要向一个方向旋转。参见图7，该实施例的构造上述的实施例的基本原理相同，只是在结构形状变换了 方式，与上一实施例不同之处包括托架14、万向倾摇式球形体17，在球冠状的托架14的左 右两个角通过支架连接轴15与固定架12转动连接；在托架14的前后两个角通过球体连接 轴16与万向倾摇式球形体17转动连接。万向倾摇式球形体17的下端设有径向轴20，该径 向轴20通过万向节18与连杆19 一端连接，该连杆19的另一端与启动电机10的动力轴连 接。该启动电机10固定在万向倾摇式球形体17的正下方。该固定架12形似一双巨大的双手捧着地球，起支撑万向倾摇式球形体17的作用。 在万向倾摇式球形体17内安装数十套图2所示的基本单元，由于倾摇式球形体17的下侧 作锥摆运动的半径最大，因此从万向倾摇式球形体17的下方到球体连接轴16的各层中，旋 摆波浪度逐步减小，从球体连接轴16到在万向倾摇式球形体17的顶部各层中，旋摆波浪度 又逐步增加，在实际运作过程中，为了使图2各单元体的甩盘运转的更加完美，可逐层调整 弹簧3的参数及其它参数来达到，该参数需要更多的实验完成，在此无法提供。当启动电机10启动后，连杆19带动万向倾摇式球形体17的下部做锥摆运动，从 而倾摇式球形体17内部各层内安装的发动机单元体的偏心锤103也根着旋转，带动发动机 9发出电能。在外界振动源的振动能量驱动下维持发电。本发明在启动时需要外力引导旋摆式动力传输装置6转动。
权利要求
一种利用振动能量发电的方法，其特征在于在一振动源安装一振动能收集和转换装置，该装置将振动能产生的摇摆转换为转动力矩，该转动力矩经变速后带动发电机发电；还包括在其摇摆装置上安装启动电机，用该启动电机并为整个装置的转动启动并加速；所述的振动源包括车辆或人流通过公路时产生的振动能量。
2.根据权利要求1所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的振动能收集 和转换装置包括甩盘机构、柔性连接轴、弹簧、齿轮箱、发电机和固定架，甩盘机构中央转动 安装一连接轴，该连接轴的上端通过一径向连接件与一偏心重锤连接；该连接轴的下端与 柔性连接轴的上端连接，该柔性连接轴的下端与齿轮箱上端的输入轴连接，该齿轮箱下端 的输出轴与发电机的轴连接；在所述的柔性连接轴的外围套装弹簧，该弹簧上端与所述的 甩盘机构的下端连接，该弹簧的下端安装在一 n形托架上，该n形托架的下端安装在固定架 的顶端；所述的齿轮箱和发电机均安装在所述的固定架上；还包括启动装置，该启动装置包括万向偏斜装置、旋摆式动力传输装置、V形托架、启动 电机和动力轴，该万向偏斜装置包括内圈、外圈和转动连接件，外圈通过两根转动连接件与 万向偏斜装置托架铰接，内圈通过另外两根转动连接件与外圈铰接，该内圈的上侧与所述 的弹簧连接，该内圈的下侧与所述的旋摆式动力传输装置连接；所述的弹簧的下端与该万向偏斜装置的内圈连接，该内圈的下面与旋摆式动力传输装 置的上端连接，该万向偏斜装置的外圈通过V形托架安装在所述固定架的顶端；所述的启 动电机安装在该V形托架底端的中央，该V形托架的上端与所述的固定架连接；该启动电机 的动力输出轴通过曲柄结构的动力轴与所述的旋摆式动力传输装置的下端中央转动连接。
3.根据权利要求2所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的甩盘机构包 括梯形托架、轴承及轴承座以及所述的偏心重锤、径向连接件和连接轴，连接轴通过轴承及 轴承座安装在梯形托架的顶端中央。
4.根据权利要求3所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的径向连接件 为一连杆，该连杆的两端分别与偏心重锤和连接轴连接。
5.根据权利要求3所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的径向连接件 为滑轨和弹簧，滑轨的一端与连接轴连接，在该滑轨的上面设有滑槽，所述的偏心重锤滑动 安装在该滑槽内，在该偏心重锤与连接轴直接连接弹簧。
6.根据权利要求2所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的柔性连接轴 包括万向连轴器及扭力拉伸器，扭力拉伸器的上端通过万向连轴器与所述的甩盘机构的连 接轴的下端连接，扭力拉伸器的下端直接或通过另一万向连轴器与所述的齿轮箱上端的输 入轴连接。
7.根据权利要求2所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的旋摆式动力 传输装置由四根连接杆和下侧连接板组成；四根连接杆沿圆周均布，该连接杆的下端与下 侧连接板的周边连接，该连接杆的上端与万向偏斜装置的内圈连接，该下侧连接板的中央 与所述的动力轴的下端转动连接；所述的连接杆的中部向外径向弯曲。
8.根据权利要求1所述的利用振动能量发电的方法，其特征在于所述的振动能收集 和转换装置包括甩盘机构、柔性连接轴、弹簧、齿轮箱、发电机和固定架，甩盘机构中央转动 安装一连接轴，该连接轴的上端通过一径向连接件与一偏心重锤连接；该连接轴的下端与 柔性连接轴的上端连接，该柔性连接轴的下端与齿轮箱上端的输入轴连接，该齿轮箱下端的输出轴与发电机的轴连接；在所述的柔性连接轴的外围套装弹簧，该弹簧上端与所述的 甩盘机构的下端连接，该弹簧的下端安装在一 n形托架上，该n形托架的下端安装在固定架 的顶端；所述的齿轮箱和发电机均安装在所述的固定架上；还包括双手捧月形状的固定架，球冠状托架和万向倾摇式球形体；在该球冠状托架的 左右两个角通过支架连接轴与两侧的固定架的上端转动连接；在该球冠状托架的前后两个 角通过球体连接轴与万向倾摇式球形体转动连接；在该万向倾摇式球形体的下端设有径 向轴，该径向轴通过万向节与一连杆的一端连接，该连杆的另一端与一启动电机的输出轴 连接；该启动电机固定在万向倾摇式球形体的正下方；在该万向倾摇式球形体内的纵向轴 线上同轴安装至少一套所述的转换装置，该转换装置的固定架固定在该万向倾摇式球形体 内。
全文摘要
一种利用振动能量发电的方法，在一振动源安装一振动能收集和转换装置，该装置将振动能产生的摇摆转换为转动力矩，该转动力矩经变速后带动发电机发电；还包括在其摇摆装置上安装启动电机，用该启动电机并为整个装置的转动启动并加速；所述的振动源包括车辆或人流通过公路时产生的振动能量。本发明的优点是将振动能量转换为转动的机械能，可储存利用，为人们提供和利用新的能源。结构简单，安装方便。
文档编号F03G7/08GK101876301SQ20091025001
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月1日 优先权日2009年12月1日
发明者龙贵新 申请人:龙贵新