[发明专利]冲击型振动发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击型振动发电机及其发电方法，涉及一种利用水流及其速度波动来发电的装置和发电方法。

背景技术

在现有的水力发电技术中，需要建立水库并使用带有水轮机的发电机。在现有的潮汐发电技术中，潮汐水坝(Tidal Barrage)技术也需建立水库并使用带有水轮机的发电机；而潮汐流(Tidal streams)技术则使用水下的带有水轮机的发电机。在波浪发电技术中，需要建立蓄水池(TAPCHAN梯度渠道波动能力转换法)或密闭的腔体(OWC震荡空气柱法)并使用带有水轮机或汽轮机的发电机。由于需要建立蓄水单元和使用旋转部件，这些技术不适用于获取江河、沟渠和浅海中水流的能量。另外，蓄水单元的建立和旋转部件的使用会对环境和水生生物带来负面影响。为了能有效地利用江河、沟渠和浅海中水流及其波动的能量来发电，并减少发电机系统对景观和水生生物的不良影响以及其维护费用，需要提出和研究新颖的发电方法和发电机结构【参考文献1：Godfrey Boyle，Renewable Energy---Power for a sustainable future，Oxford University Press，UK，2004.】。

发明内容

本发明目的是为了克服现有的发电方法不能充分利用江河、沟渠和浅海中水流能量的不足，提供一种基于冲击的振动发电机，该发电机利用浅水水流及其速度波动产生线圈和磁场的相对振动，以便在线圈中获得感应电动势。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

第一种振动发电机，其特征是：包括发电机基座、安装于发电机基座上的发电机框架、固定于发电机框架顶面的第一永久磁铁、固定于发电机框架底面的第二永久磁铁、以及位于第一永久磁铁和第二永久磁铁之间线圈盒；上述发电机框架具有第一侧壁，且第一侧壁对面的第二侧壁设有开口；上述线圈盒一端位于发电机框架内通过第一水平弹簧与第一侧壁相连，另一端通过上述开口伸出发电机框架并与励振板相连；上述线圈盒内绕有线圈，其线圈绕线的轴线与第一水平弹簧伸缩方向垂直。

第二种振动发电机，其特征是：包括发电机基座、安装于发电机基座上的发电机框架、固定于发电机框架顶面的第一永久磁铁、固定于发电机框架底面的第二永久磁铁、以及位于第一永久磁铁和第二永久磁铁之间线圈盒；上述发电机框架具有第一侧壁，且第一侧壁对面的第二侧壁设有开口；上述线圈盒一端位于发电机框架内，另一端通过上述开口伸出发电机框架并与励振板相连；上述励振板还通过第二水平弹簧与第二侧壁相连；上述线圈盒内绕有线圈，其线圈绕线的轴线与第二水平弹簧伸缩方向垂直。

上述振动发电机的发电方法的特征是：工作时发电机被置于水中，冲击在发电机励振板上的水流及其速度的波动会引起弹簧-线圈盒系统的机械震荡，进而导致被发电机线圈所包围的磁通随时间的变化并在线圈中感应出电动势。在上述发电机中，通过在线圈盒中设置空腔使得作用在线圈盒和励振板上的浮力大致等于线圈盒和励振板的总重量，并采用软弹簧即具有较小弹簧常数的弹簧。这些措施使得振动系统具有较大的振幅和较小的共振频率。较大的振幅有助于提高线圈中磁通的变化量，较小的共振频率使得发动机更加容易发生机械共振。发电机箱体壁上的小孔是为了减少线圈-弹簧系统受压缩时箱体中流出的水对励振板的影响。

上述振动发电机，其特征是：上述线圈盒与第一永久磁铁和第二永久磁铁之间还设有光滑圆柱支撑棒。利用光滑圆柱支撑棒减少线圈盒所受到的运动摩擦，并使得线圈盒的运动基本水平。

上述发电机框架的顶面设置带有过滤网的上排水孔，底面设置带有过滤网的下排水孔。

为增加水流的冲击速度及其波动量，在发电机的励振板前，可采用喇叭形导流结构。为了增加水流冲击速度的波动，可采用具有弯曲折叠型或波浪形的被冲击面或在被冲击板上开设多个小孔，以增加被冲击面上的喘流成分。

本发明专利的有益效果是：发电机无旋转部件，并且可以被做成扁平状。因而它可以利用各种浅水中的水流进行发电，充分利用江河、沟渠和浅海中的水流及其波动能量；将其置于水底，能消除发电机对航道、海滨旅游地景观等的不良环境影响；本发明中发电机的使用能减少水下发电装置的维护费用。

附图说明

图1：实施例1的压电发电机结构图。

图2：实施例2的压电发电机结构图。

图3：实施例3的压电发电机结构图。

图4：实施例4的压电发电机结构图。