一种多级杠杆式功率放大发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，更具体地，涉及一种多级杠杆式功率放大发电装置。

背景技术

发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。20世纪末发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源(水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等)来发电。

为保证能源的充分及可持续的利用，需要一种能够将电能进行功率放大的装置。

发明内容

本发明在于提供一种多级杠杆式功率放大发电装置，能够将小功率输入的动力放大进行发电。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一些实施例中提供一种多级杠杆式功率放大发电装置，包括电动机、往复摆动机构、扇形齿轮组、一级输出轴、速度离合器和发电机；

往复摆动机构包括摆动轴和摆杆机构，摆动轴通过摆杆机构与电动机的输出轴传动连接，摆动轴通过摆杆机构实现径向往复运动；摆动轴旋转套设有传动齿轮组，扇形齿轮组固定套设于一级输出轴，传动齿轮组与扇形齿轮组传动连接，一级输出轴通过速度离合器与发电机的输入轴传动连接。

在本发明的一些实施例中，还包括支撑架，摆杆机构包括曲柄摇杆机构和摆动杆，摆动杆的中部与支撑架铰接，摆动杆的一端通过曲柄摇杆机构与电动机的输出轴传动连接，摆动杆的另一端与摆动轴连接。

在本发明的一些实施例中，摆动杆同支撑架铰接处与摆动轴之间的距离小于其与曲柄摇杆机构之间的距离。

在本发明的一些实施例中，传动齿轮组包括多个并列设置的不完全齿轮，扇形齿轮组包括分别与多个不完全齿轮啮合的扇形齿轮，任意相邻两个扇形齿轮交错排布。

在本发明的一些实施例中，速度离合器包括主动轴和同轴套设于主动轴外侧的被动轴，环绕被动轴的内侧壁设置有多个卡齿，环绕主动轴的外侧壁设置有多个与卡齿一一对应的测速组件；测速组件包括沿主动轴的径向延伸的固定杆和滑动套设于固定杆上的离心块，固定杆的外侧壁套设有离心弹簧，离心块通过离心弹簧与主动轴连接；主动轴与一级输出轴连接，被动轴与发电机的输入轴传动连接。

在本发明的一些实施例中，还包括功率放大机构，速度离合器通过功率放大机构与发电机的输入轴传动连接。

在本发明的一些实施例中，功率放大机构包括二级输出轴和三级输出轴，二级输出轴固定套设有另一组传动齿轮组，三级输出轴固定套设有与二级输出轴上的传动齿轮组啮合的另一组扇形齿轮组；一级输出轴通过速度离合器与二级输出轴的一端传动连接，二级输出轴的另一端通过另一个速度离合器与发电机的输入轴传动连接。

在本发明的一些实施例中，功率放大机构具有多组，任意一组功率放大机构的三级输出轴均通过速度离合器与相邻的功率放大机构的二级输出轴传动连接。

在本发明的一些实施例中，发电机为永磁发电机。

在本发明的一些实施例中，电动机为直流无刷电机。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明提供一种多级杠杆式功率放大发电装置，包括电动机、往复摆动机构、扇形齿轮组、一级输出轴、速度离合器和发电机；往复摆动机构包括摆动轴和摆杆机构，摆动轴通过摆杆机构与电动机的输出轴传动连接，摆动轴通过摆杆机构实现径向往复运动；摆动轴旋转套设有传动齿轮组，扇形齿轮组固定套设于一级输出轴，传动齿轮组与扇形齿轮组传动连接，一级输出轴通过速度离合器与发电机的输入轴传动连接。

电动机作为系统的动力输入端，通过往复摆动机构带动摆动轴往复运动，摆动轴上的传动齿轮组因摆动轴的摆动实现加速旋转运动，从而带动扇形齿轮组作周期性加速运动，扇形齿轮组与传动齿轮组非啮合时能够利用惯性力运动一周后再次与往复运动的传动齿轮组再次咬合加速，当扇形齿轮组的转动速度达到速度离合器的最低触发速度后，将动力输出给发电机进行发电，即发电机通过依次传动的电动机、往复摆动机构、扇形齿轮组、一级输出轴和速度离合器将输出功率放大进行发电，从而达到输出功率增加的效果，节约了能源消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例发电装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例速度离合器结构示意图。

图标：1-电动机；2-扇形齿轮组；3-一级输出轴；4-速度离合器；5-发电机；6-摆动轴；7-传动齿轮组；8-支撑架；9-摆动杆；10-曲柄；11-摇杆；12-不完全齿轮；13-扇形齿轮；14-主动轴；15-被动轴；16-卡齿；17-固定杆；18-离心块；19-离心弹簧；20-二级输出轴；21-三级输出轴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1和图2。

本实施例提供一种多级杠杆式功率放大发电装置，包括电动机1、往复摆动机构、扇形齿轮组2、一级输出轴3、速度离合器4和发电机5；往复摆动机构包括摆动轴6和摆杆机构，摆动轴6通过摆杆机构与电动机1的输出轴传动连接，摆动轴6通过摆杆机构实现径向往复运动；摆动轴6旋转套设有传动齿轮组7，扇形齿轮组2固定套设于一级输出轴3，传动齿轮组7与扇形齿轮组2传动连接，一级输出轴3通过速度离合器4与发电机5的输入轴传动连接。

在本实施例中，基于图1所示，选用型号为BLDC5720的霍尔无刷直流电机作为电动机1，选用型号为500W的稀土永磁发电机5作为发电机5。电动机1作为系统的动力输入端，通过往复摆动机构带动摆动轴6往复运动，摆动轴6上的传动齿轮组7在周期性的摆动过程中实现加速旋转运动，在其加速过程中与扇形齿轮组2啮合，使扇形齿轮组2加速旋转，扇形齿轮组2与传动齿轮组7非啮合时能够利用惯性力运动一周后再次与往复运动的传动齿轮组7再次咬合加速，从而带动扇形齿轮组2作周期性加速运动。当扇形齿轮组2的转动速度达到速度离合器4的最低触发速度后，将动力输出给发电机5进行发电。因扇形齿轮13的旋转速度不断增加，当其转速超过电动机1输出轴的转速时，即可将功率放大。即发电机5通过依次传动的电动机1、往复摆动机构、扇形齿轮组2、一级输出轴3和速度离合器4将输出功率放大进行发电，从而达到输出功率增加的效果，节约了能源消耗。

进一步地，还包括支撑架8，摆杆机构包括曲柄摇杆机构和摆动杆9，摆动杆9的中部与支撑架8铰接，摆动杆9的一端通过曲柄摇杆机构与电动机1的输出轴传动连接，摆动杆9的另一端与摆动轴6连接。

在本实施例中，基于图1所示，电动机1同样固定在支撑架8上。曲柄摇杆机构中的曲柄10的一端与电动机1的输出轴固定连接，曲柄10的另一端与摇杆11的一端铰接，摇杆11的另一端与摆动杆9的一端铰接，摆动杆9的另一端与摆动轴6固定连接。摆动杆9的中部与支撑架8铰接。在实际使用时，当电动机1的输出轴转动时，曲柄摇杆机构会带动摆动杆9的端部上下往复运动，从而实现摆动轴6的径向往复运动。

进一步地，摆动杆9同支撑架8铰接处与摆动轴6之间的距离小于其与曲柄摇杆机构之间的距离。

在本实施例中，基于图1所示，依据杠杆原理，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积。摆动杆9同支撑架8铰接处与曲柄摇杆机构之间的距离为动力臂，摆动杆9同支撑架8铰接处与摆动轴6之间的距离为阻力臂。当电动机1对摆动杆9端部施加的作用力为定值时，因阻力臂小于动力臂，摆动杆9对摆动轴6施加的作用力会大于电动机1对摆动杆9端部施加的作用力，从而实现作用力的放大，提高对扇形齿轮组2的加速效果，进一步提高发电机5的功率。

进一步地，传动齿轮组7包括多个并列设置的不完全齿轮12，扇形齿轮组2包括分别与多个不完全齿轮12啮合的扇形齿轮13，任意相邻两个扇形齿轮13交错排布。

在本实施例中，优选地，基于图1所示，每组传动齿轮组7包括三个并列设置的不完全齿轮12，每组扇形齿轮组2包括三个与不完全齿轮12一一对应的扇形齿轮13。当其中一个扇形齿轮13与不完全齿轮12分离后，其余的扇形齿轮13能够依次接力与对应的不完全齿轮12啮合加速，从而实现充分加速，提高输出效率。因摆动杆9的摆动具有周期性，为保证在每个周期中最佳的时刻与扇形齿轮13啮合，将传动齿轮组7中的每个齿轮设置成不完全齿轮12，从而保证不完全齿轮12仅在最佳时刻与扇形齿轮13传动。

需要说明的是，上述实施例不能作为对每组传动齿轮组7中不完全齿轮12和每组扇形齿轮组2中扇形齿轮13数量的限制。在上述实施例外的其它实施例中，每组传动齿轮组7还可以包括两个或四个等其它数量的不完全齿轮12，相对应地，每组扇形齿轮组2可以设置两个或四个等其它数量的扇形齿轮13。

进一步地，速度离合器4包括主动轴14和同轴套设于主动轴14外侧的被动轴15，环绕被动轴15的内侧壁设置有多个卡齿16，环绕主动轴14的外侧壁设置有多个与卡齿16一一对应的测速组件；测速组件包括沿主动轴14的径向延伸的固定杆17和滑动套设于固定杆17上的离心块18，固定杆17的外侧壁套设有离心弹簧19，离心块18通过离心弹簧19与主动轴14连接；主动轴14与一级输出轴3连接，被动轴15与发电机5的输入轴传动连接。

在本实施例中，基于图2所示，环绕被动轴15的内侧壁均匀设置有六个卡齿16，相对应地，环绕主动轴14的外侧壁均匀设置有六个与卡齿16对应的测速组件。当主动轴14旋转时，其旋转速度越快，离心弹簧19的延伸长度越长。当旋转速度达到特定值时，离心块18会与卡齿16抵接，从而带动被动轴15旋转，实现传动连接。

需要说明的是，上述实施例不能作为对被动轴15内卡齿16数量的限制，在上述实施例外的其它实施例中，环绕被动轴15的内侧壁可以设置有四个或十个等其它数量的卡齿16，相对应地，环绕主动轴14的外侧壁均匀设置有四个或十个等其它数量的测速组件。

进一步地，还包括功率放大机构，速度离合器4通过功率放大机构与发电机5的输入轴传动连接。

在本实施例中，功率放大机构能够进一步将一级输出轴3的功率放大，从而增加能量效率。

进一步地，功率放大机构包括二级输出轴20和三级输出轴21，二级输出轴20固定套设有另一组传动齿轮组7，三级输出轴21固定套设有与二级输出轴20上的传动齿轮组7啮合的另一组扇形齿轮组2；一级输出轴3通过速度离合器4与二级输出轴20的一端传动连接，二级输出轴20的另一端通过另一个速度离合器4与发电机5的输入轴传动连接。

在本实施例中，基于图1所示，二级输出轴20与一级输出轴3同轴设置，并通过速度离合器4连接。因一级输出轴3上的扇形齿轮组2做变速旋转运动，具体包括加速过程和减速过程，因此，二级输出轴20上的传动齿轮组7也会做变速旋转运动。当传动齿轮组7加速旋转时，其与三级输出轴21上的扇形齿轮组2啮合，当传动齿轮组7减速旋转时，其与三级输出轴21上的扇形齿轮组2分离，从而带动三级输出轴21加速转动，功率进一步放大。当三级输出轴21的旋转速度达到特定值时，其通过速度离合器4将动力输出给发电机5，实现发电。

进一步地，功率放大机构具有多组，任意一组功率放大机构的三级输出轴21均通过速度离合器4与相邻的功率放大机构的二级输出轴20传动连接。

在本实施例中，基于图1所示，功率放大机构具有两组，两组功率放大机构能够将一级输出轴3上的输出功率两次放大，从而增加输出功率。

需要说明的是，上述实施例不能作为对功率放大机构数量的限制，在上述实施例外的其它实施例中，功率放大机构可以设置为三组或四组等其它数量。功率放大机构的数量越多，功率放大的效果越明显，最终的发电功率也就越高。

综上所述，本发明提供一种多级杠杆式功率放大发电装置，包括电动机1、往复摆动机构、扇形齿轮组2、一级输出轴3、速度离合器4和发电机5；往复摆动机构包括摆动轴6和摆杆机构，摆动轴6通过摆杆机构与电动机1的输出轴传动连接，摆动轴6通过摆杆机构实现径向往复运动；摆动轴6旋转套设有传动齿轮组7，扇形齿轮组2固定套设于一级输出轴3，传动齿轮组7与扇形齿轮组2传动连接，一级输出轴3通过速度离合器4与发电机5的输入轴传动连接。

电动机1作为系统的动力输入端，通过往复摆动机构带动摆动轴6往复运动，摆动轴6上的传动齿轮组7因摆动轴6的摆动实现加速旋转运动，从而带动扇形齿轮组2作周期性加速运动，扇形齿轮组2与传动齿轮组7非啮合时能够利用惯性力运动一周后再次与往复运动的传动齿轮组7再次咬合加速，当扇形齿轮组2的转动速度达到速度离合器4的最低触发速度后，将动力输出给发电机5进行发电，即发电机5通过依次传动的电动机1、往复摆动机构、扇形齿轮组2、一级输出轴3和速度离合器4将输出功率放大进行发电，从而达到输出功率增加的效果，节约了能源消耗。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。