本實用新型涉及發(fā)電裝置，尤其是一種振動發(fā)電裝置及安裝有該裝置的風力發(fā)電機。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的風力發(fā)電機在發(fā)電過程中往往會伴隨劇烈的振動，這種振動不僅會對風力發(fā)電機內(nèi)部的元件造成損壞，而且周期性的振動作用容易造成各個連接部件的松動，使得必須配備檢修人員定期檢查各部件的連接，以避免發(fā)生嚴重事故。由于風機振動的不可避免性，因此只能采取定期加固各部件連接的方法，以減低振動對風機的影響，但振動本身也是一種能量，現(xiàn)有的振動發(fā)電設(shè)備由于其應(yīng)用場合的不同，其結(jié)構(gòu)也大不相同，振動發(fā)電設(shè)備在利用振動發(fā)電的同時，也相當于對振動源起到了減震的作用，但由于風機構(gòu)造的特殊性，現(xiàn)有振動發(fā)電設(shè)備難以與風機直接相結(jié)合。

鑒于此提出本實用新型。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠安裝在風機上，利用風機振動發(fā)電的振動發(fā)電裝置。

本實用新型的另一目的在于提供一種利用振動發(fā)電裝置降低風機振動的風力發(fā)電機。

為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種振動發(fā)電裝置，包括，

殼體，所述殼體固定安裝在振動源上；

慣性元件，所述慣性元件可移動地設(shè)置在殼體內(nèi)；

曲軸，所述曲軸可轉(zhuǎn)動地安裝在殼體上，并通過連桿與慣性元件連接；

發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置與曲軸的一端連接，并由曲軸帶動其發(fā)電。

進一步，所述慣性元件與殼體滑動連接，在殼體與慣性元件之間還設(shè)置有緩沖裝置，所述緩沖裝置設(shè)置在慣性元件的移動方向上，并隨慣性元件的移動被拉長或壓縮；所述連桿的一端與慣性元件鉸接，另一端與曲軸轉(zhuǎn)動連接，慣性元件的往復式運動通過連桿轉(zhuǎn)換為曲軸的轉(zhuǎn)動。

進一步，所述慣性元件的底部或頂部通過導軌與殼體滑動連接，所述導軌水平設(shè)置，其兩端與殼體固定連接；所述緩沖裝置與導軌平行設(shè)置。

進一步，所述慣性元件的數(shù)量至少為兩個，并沿曲軸的軸向設(shè)置在不同高度，慣性元件均勻分布在曲軸的兩側(cè)，并在慣性力的作用下推動曲軸單向轉(zhuǎn)動。

進一步，述慣性元件的數(shù)量為四個，并相應(yīng)地分布在曲軸的前、后、左、右四側(cè)，所述曲軸的兩端通過軸承與殼體連接，且一端延伸至殼體外與發(fā)電裝置連接。

進一步，所述慣性元件為實心金屬塊或金屬殼體內(nèi)填裝混凝土，所述慣性元件的一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹口，所述連桿伸入至內(nèi)凹口內(nèi)，并通過銷軸與慣性元件鉸接。

進一步，所述緩沖裝置為彈簧，其兩端分別與慣性元件和殼體固定連接，所述彈簧的伸縮方向與慣性元件的移動方向平行設(shè)置。

進一步，所述發(fā)電裝置包括齒輪箱和發(fā)電機，所述齒輪箱為增速齒輪箱，其輸入軸與曲軸連接，輸出軸與發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸連接。

進一步，所述殼體為具有容腔結(jié)構(gòu)的方形殼體，所述慣性元件設(shè)置在殼體的容腔內(nèi)，殼體的底部設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)，并通過螺栓與振動源連接，所述曲軸與發(fā)電裝置連接的相反一端還固定連接有至少一飛輪，所述飛輪位于殼體外，用于使曲軸單向旋轉(zhuǎn)。

進一步，所述風力發(fā)電機的機艙內(nèi)安裝有所述的振動發(fā)電裝置，所述振動發(fā)電裝置的殼體與機艙底部固定連接。

采用本實用新型所述的技術(shù)方案后，帶來以下有益效果：

本實用新型的振動發(fā)電裝置利用慣性原理，通過慣性元件自身的慣性，在振動發(fā)生時驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)進而帶動發(fā)電裝置發(fā)電，通過與風力發(fā)電機結(jié)合，進一步提高了風力發(fā)電機的發(fā)電量，并且振動發(fā)電裝置在利用風機振動發(fā)電的同時，也起到了吸收振動能，降低風機振動的作用。

附圖說明

圖1：本實用新型中振動發(fā)電裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本實用新型實施例一中振動發(fā)電裝置去掉部分殼體后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3：本實用新型實施例一中振動發(fā)電裝置中的曲軸與慣性元件的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖4：為圖3的俯視圖；

圖5：本實用新型實施例二中振動發(fā)電裝置中的曲軸與慣性元件的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖6：為圖5的俯視圖；

圖7：本實用新型實施例三中振動發(fā)電裝置中的曲軸與慣性元件的連接結(jié)構(gòu)圖；

圖8：為圖7的俯視圖；

圖9：本實用新型的振動發(fā)電裝置在風機內(nèi)的安裝位置示意圖；

其中：1、振動發(fā)電裝置 2、風力發(fā)電機 3、殼體 4、曲軸 5、慣性元件 6、發(fā)電裝置 7、連桿 8、軸承 11、導軌 12、緩沖裝置 13、支撐結(jié)構(gòu) 14、飛輪 61、發(fā)電機 62、齒輪組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的描述。

實施例一

如圖1和圖2所示，一種振動發(fā)電裝置，包括，一個箱體狀的殼體3，可移動地設(shè)置在殼體3內(nèi)的慣性元件5，連接慣性元件5與殼體3的緩沖裝置12，兩端相對殼體3轉(zhuǎn)動連接的，并通過連桿7與慣性元件5連接的曲軸4，以及發(fā)電裝置6，所述發(fā)電裝置6與曲軸4的一端連接，并由曲軸4帶動其發(fā)電。

所述殼體3固定安裝在振動源上，并隨振動源同步振動，所述慣性元件5可相對殼體3在一水平方向上做自由往復運動，當殼體3隨振動源振動時，慣性元件5由于受慣性作用具有保持靜止的運動趨勢，振動的殼體3與保持靜止的慣性元件5將發(fā)生相對運動，并產(chǎn)生推動曲軸4旋轉(zhuǎn)的作用力，當曲軸4旋轉(zhuǎn)時將帶動發(fā)電裝置6發(fā)電。

具體地，所述慣性元件5與殼體3滑動連接，所述緩沖裝置12設(shè)置在慣性元件5與殼體3之間，并設(shè)置在慣性元件5的移動方向上，以使其能夠隨慣性元件5的移動被 拉長或壓縮，所述連桿7的一端與慣性元件5鉸接，另一端與曲軸4轉(zhuǎn)動連接，慣性元件5的往復式運動通過連桿7轉(zhuǎn)換為曲軸4的轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，所述連桿7與曲軸4的連接處設(shè)有連桿軸瓦，所述連桿軸瓦由耐磨材料制成，可以有效避免連桿7和曲軸4因摩擦而損壞。

優(yōu)選地，所述慣性元件5的底部或頂部通過導軌11與殼體3滑動連接，本實施例中的導軌11為直圓柱桿，并貫穿慣性元件5，使慣性元件5可沿直圓柱桿水平滑動，所述導軌11優(yōu)選為一對，并水平設(shè)置，導軌11的兩端與殼體3固定連接；所述導軌11用于為慣性元件5提供支撐，并限制慣性元件5只在一個來回方向上水平往復運動，本實用新型中的慣性元件5與導軌11的連接方式也可以采用其他形式，如優(yōu)選地，為減小慣性元件5與殼體3的摩擦阻力，所述導軌11可選為滾珠導軌，并設(shè)置在慣性元件5的底部，滾珠導軌的摩擦系數(shù)較低，可提高振動發(fā)電裝置的發(fā)電效率。所述緩沖裝置12與導軌11平行設(shè)置，用于為慣性元件5提供緩沖，避免振動幅度過大時，對曲軸4造成過大沖擊。

結(jié)合圖3和圖4所示，所述慣性元件5的數(shù)量為四個，并相應(yīng)地分布在曲軸4的前、后、左、右四側(cè)，所述曲軸4的兩端通過軸承8與殼體3連接，且一端延伸至殼體3外與發(fā)電裝置6連接；其中，前、后兩側(cè)的慣性元件5主要用于吸收前、后方向上的水平振動，左、右兩側(cè)的慣性元件5主要用于吸收左、右方向上的水平振動，當振動源在前后左右四個方向上都有周期性振動時，可以通過調(diào)整四個慣性元件5的位置，使慣性元件5在慣性力的作用下推動曲軸4單向轉(zhuǎn)動，以達到較好的吸收振動的效果，并提高發(fā)電效率

具體地，可通過調(diào)節(jié)慣性元件5與曲軸4的連接角度，使慣性元件5作用在曲軸4上的切向力的方向同為順時針方向或逆時針方向，在本實施例中，所述慣性元件5自下向上依次繞曲軸4軸心旋轉(zhuǎn)90度角分布，且按左、前、右、后的方位順序布置。

所述慣性元件5為實心金屬塊或金屬殼體內(nèi)填裝混凝土，以使其具有較大的質(zhì)量，所述慣性元件5的一側(cè)設(shè)有內(nèi)凹口，所述連桿7伸入至內(nèi)凹口內(nèi)，并通過銷軸與慣性元件5鉸接，當慣性元件5往復運動時，連桿7可繞銷軸轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述連桿7與慣性元件5和曲軸4為可拆卸連接，當振動源的振動方向發(fā)生改變時，可拆除部分連桿7，使慣性元件5與曲軸4脫離連接，所述慣性元件5的質(zhì)量根據(jù)主振動的方向設(shè)置，優(yōu)選地，位于主振動方向上的慣性元件5的質(zhì)量大于另一方 向上的慣性元件5的質(zhì)量。

優(yōu)選地，所述緩沖裝置6為彈簧，其兩端分別與慣性元件5和殼體3固定連接，所述彈簧的伸縮方向與慣性元件5的移動方向平行設(shè)置，以最大限度的實現(xiàn)其緩沖功能。

所述發(fā)電裝置6包括齒輪箱62和發(fā)電機61，所述齒輪箱52為增速齒輪箱，其輸入軸與曲軸4連接，輸出軸與發(fā)電機62的轉(zhuǎn)軸連接，曲軸4的低速轉(zhuǎn)動通過齒輪箱62增速后帶動發(fā)電機61高速轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)發(fā)電。

優(yōu)選地，所述殼體3為具有容腔結(jié)構(gòu)的方形殼體，并由金屬制成，所述慣性元件5設(shè)置在殼體3的容腔內(nèi)，所述曲軸4豎直貫穿所述容腔，在殼體3的底部設(shè)有支撐結(jié)構(gòu)13，在支撐結(jié)構(gòu)13上設(shè)有螺栓孔，并可通過螺栓與振動源連接，所述曲軸4與發(fā)電裝置6連接的相反一端還固定連接有一飛輪14，所述飛輪14位于殼體3外，用于使曲軸4單向旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述飛輪14為多個，且質(zhì)量大小不同，通過安裝不同組合的飛輪14，實現(xiàn)梯級調(diào)整，用于控制轉(zhuǎn)動平衡和振動平衡，另外，所述飛輪14還可以在末端開孔通過擰入螺栓微調(diào)其質(zhì)量。

優(yōu)選地，所述發(fā)電裝置6位于殼體3的頂部，所述飛輪14位于殼體3底部，所述殼體3底部通過支撐結(jié)構(gòu)13與振動源之間留有一定的間隙，所述飛輪14位于該間隙內(nèi)，飛輪14的厚度小于間隙的寬度。

實施例二

如圖5和我圖6所示，本實施例中的慣性元件5的數(shù)量為兩個，并沿曲軸4的軸向設(shè)置在不同高度，兩慣性元件5分別位于曲軸4的兩側(cè)，且兩者的相位差為π/2弧度，當其中一慣性元件5位于運動死角時，另一慣性元件5恰已繞過死點，并在慣性力的作用下推動曲軸4單向轉(zhuǎn)動，通過設(shè)置兩個慣性元件5可以有效克服單個慣性元件5存在運動死點的問題，本實施例結(jié)構(gòu)簡單，主要應(yīng)用在振動方向單一的振動源上。

實施例三

如圖7和圖8所示，為使本實用新型的振動發(fā)電裝置能夠吸收多個方向的振動能，本實施例中的慣性元件5的數(shù)量為四個，并相應(yīng)地分布在曲軸4的前、后、左、右四側(cè)，所述曲軸4的兩端通過軸承8與殼體3連接，且一端延伸至殼體3外與發(fā)電裝置連接6；在本實施例中，所述慣性元件5自下向上依次繞曲軸4軸心旋轉(zhuǎn)90度角分布，且按左、 右、后、前的方位順序布置，即本實施例在實施例二的基礎(chǔ)上又增加了一對慣性元件5，通過與實施例一不同的布置方式，可以到達降低啟動力矩，達到更好的發(fā)電效果。

本實施例中的其他連接關(guān)系與實施例一相同，或同理可推知，在此不再詳細描述。

本實用新型中的振動發(fā)電裝置的工作方法為：

首先將該裝置安裝在振動源上，并將殼體3與振動源固定連接，當振動發(fā)生時，殼體3隨振動源同步振動，位于殼體3內(nèi)的慣性元件5由于受到慣性的作用，保持靜止不動，進而與殼體3發(fā)生相對運動，當慣性元件5相對殼體3發(fā)生運動時，慣性元件5將通過連桿7推動曲軸4轉(zhuǎn)動，其中一慣性元件5相對曲軸4逐漸靠近，則相對一側(cè)的慣性元件5相對曲軸4逐漸遠離，兩慣性元件5共同推動曲軸4旋轉(zhuǎn)，當曲軸4旋轉(zhuǎn)時，將通過齒輪箱62帶動發(fā)電機61旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生電能。

如圖9所示，一種安裝有上述實施例中的振動發(fā)電裝置的風力發(fā)電機，所述風力發(fā)電機2的機艙內(nèi)留有一定的空間用于安裝所述的振動發(fā)電裝置1，所述振動發(fā)電裝置1的殼體3與機艙底部固定連接，優(yōu)選為殼體3底部的支撐結(jié)構(gòu)13通過螺栓固定連接在機艙底座上，當風機運行時，機艙內(nèi)將發(fā)生振動，與之連接的殼體3發(fā)生同步振動，使振動發(fā)電裝置1開始工作，并將產(chǎn)生的電能并入電網(wǎng)，振動發(fā)電裝置1將風機的振動轉(zhuǎn)換為電能，也吸收了機艙內(nèi)的振動，因此也起到了為風機減震的效果，在一定程度上降低了風機振動所造成的不良效果。

另外，振動發(fā)電裝置的發(fā)電機一般直接與變流器連接，通過變流器可控制發(fā)電機的加載的轉(zhuǎn)矩，從而控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速，進而控制慣性單元的振動頻率，起到調(diào)節(jié)阻尼的作用，能夠避開風機共振頻率，并最大限度削弱風機振動，即實現(xiàn)振動發(fā)電裝置以最大輸出功率工作。通過與風機整機聯(lián)合仿真能計算出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系，從而通過變流器進行有效的閉環(huán)控制。

以上所述為本實用新型的實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本實用新型原理前提下，還可以做出多種變形和改進，這也應(yīng)該視為本實用新型的保護范圍。