[发明专利]一种外激共振发电方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及发电机技术领域。

背景技术

在自然界中，振动无处不在，大部分情况下振动对物体是有害的，比如机械设备在使用中产生的振动会使设备产生机械疲劳，降低设备的使用寿命等。振动还有可能引起共振，每个物体由于形状不同都有自己的N阶固有频率，物体的固有频率仅和物体的形状和材质有关，一阶固有频率的振幅最大，振动力也最大，依次减小，当外界给予的振动频率和物体的固有频率一致时，将产生共振。共振时因振幅的叠加，使得振动幅度大幅度增加，产生巨大的能量，从而对物体造成破坏。比如人群在桥上行走时不可齐步走，人群齐步走的步幅频率和桥梁固有频率一致时将引起桥梁共振，巨大的振动力有可能使桥梁垮塌。

但也有例外的情况，振动甚至于共振对物体是有利的，比如在电学中通过震荡电路把电信号放大是共振的一种应用。在声学中，声音通过一个腔体产生回波后声音被放大，是通过声波震荡把声音放大，也是把音波能量放大，这些输入小于输出的现象在物理学中称为特斯拉效应。共振的利用还有，比如一个金属物体在铸造、焊接、机加工过程中因金属内部原子排列发生变化导致金属内部产生应力，这个应力会缓慢释放，在应力释放过程中，物体会产生微小的形变，从而影响物体加工精度，因此人们会使用振动的方式来消除金属物体的应力，比如敲击金属物体，通过敲击使得金属物体产生振动，由于敲击不能达到共振，因此产生的振动幅度非常有限，振动能量也极小，因此通过敲击让金属件消除应力的周期非常长。为了加速释放应力，这时人们就会给物体一个激励的振动源，这个振动源的振动频率和被加工物体的振动频率一致，即使振动源的功率非常小，只要振动频率和金属件的一阶固有频率一致，也可以使被加工件产生共振，达到加速释放被加工件的应力的目的，这是人类对共振在机械学上的一种应用。如果设计和控制得当，可以提高振动体在共振时的振动幅度，并充分利用共振产生的动能。

振动源可以是一种自我振动的物体，比如由电动机带动偏心轮转动，振动源也可以是变化的风速，比如风吹在桥梁或建筑物上，当风速变化时，桥梁受到的载荷也发生了变化，这个交变载荷引起桥梁或建筑物的振动，对桥梁和建筑物产生破坏，因此在设计时都会考虑桥梁和建筑物的固有频率。振动中有二个重要参数，振动频率和振动幅度，振动频率和幅度决定振动能量的大小。

物体在振动时产生的机械能，是否可有效利用？答案是肯定的，为此人们设计出了各种类型的振动发电机，比如中国专利201510558137.3，201510557514.1，201510557387.5，201510557359.3，201510557421.9，201510558140.5201510411132.5，201510173146.0，201520133886.7，201510063127.2，201510007268.2，201420162769.0，20140244028.X，201320597401.0等专利都是通过振动使得带有磁体的振子位移，在磁体外部再设置线圈，从而切割磁力线发电，而且这些利用振动方式进行发电的专利，振动源都不可控，如振动源是地铁或火车等，都没有利用物体的共振特性让振动体和振动源在一、二阶频率下一起共振，由于振动体不能在一阶或二阶频率下产生共振，因而发电功率小，而且当火车或地铁行驶时对固定在铁轨下的发电装置而言是间隙性的，因此发电也是间隙性发电，也难以大型化和商业化。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，达到持续性、大功率、低成本发电的目的，本发明提供了一种外激共振发电方法及装置，通过对板状振动体的形状设计和振动源频率的设定，使得振动体和振动源在振动体的一阶固有频率下一起产生共振，并将振动体共振时产生的机械能转化成电能的共振发电装置。

本发明的具体技术方案是：

一种外激共振发电方法，将振动源与振动体连接，通过设定振动源的频率，使得振动体和振动源在振动体的一阶或二阶固有频率下一起产生共振，并将振动体共振时产生的机械能转化成电能的共振发电方法。

此外，本发明还提出了一种外激共振发电装置，包括基座、固定体、振动源、振动体、连杆机构、转动盘；所述基座和固定体刚性固定，振动体的一端和固定体刚性固定，振动源由电动机和偏心块组成，振动源和振动体刚性固定，振动体的另一端和连杆机构的一端连接，连杆机构的另一端和转动盘连接，连杆机构的另一端行程等于振动体的振幅；所述转动盘通过振动体与振动源共振时输出功率。

进一步的，所述转动盘沿圆心方向开设有键槽，连杆机构的另一端可在槽中滑动。

进一步的，所述偏心块是偏心轮。