本发明专利技术公开了一种陀螺效应波浪振动发电装置，包括带有大环形磁铁的框架、玻璃片、小环形磁铁、两端尖头的飞轮转轴、带有磁铁的飞轮转子、线圈、框架转轴、轴承、锥齿轮、大直齿轮和大齿轮轴、活动齿轮和小齿轮轴、小直齿轮和槽口齿轮架。所述小环形磁铁和带有磁铁的飞轮转子固定在两端尖头的飞轮转轴上，轴两端尖头与玻璃片接触，小环形磁铁在框架上的大环形磁铁中受到排斥力，使飞轮转轴悬浮。该装置利用陀螺进动性和定轴性将低频的波浪振动转化为飞轮转子的快速旋转运动，波浪对装置施加作用力，使框架在框架转轴上往复摇摆，驱动飞轮转子旋转，飞轮转子上的磁铁与框架上的线圈相对运动产生电能，适合水面波浪振动能量的采集。适合水面波浪振动能量的采集。适合水面波浪振动能量的采集。
【技术实现步骤摘要】
一种陀螺效应波浪振动发电装置
[0001]本专利技术涉及振动能量俘获领域，具体涉及一种陀螺效应波浪振动发电装置。
技术介绍
[0002]波浪能是一种广泛存在于海洋、湖泊、河流等水域的可再生清洁能源，尤其在海洋中蕴含着巨大的能量，对其进行合理开发利用能够改善能源结构，具有广阔的开发前景和巨大的市场潜力。随着能源需求的不断增加，波浪能被越来越多地用于能量收集。目前对波浪能的采集技术主要有：振荡水柱技术，摆式技术，筏式技术，收缩波道技术，鸭式技术，点吸收技术。但这些技术设备大多规模较大，且发电设备需要固定在海底以增加发电装置和波浪之间的相对运动，成本较高不适合低功耗设备的供电。
[0003]陀螺效应是一种由物体自身的旋转运动而产生稳定力的效应，具有进动性和定轴性的特点，在很多工程应用中都有着广泛的应用，例如陀螺仪导航系统等。而利用陀螺效应的波浪振动能收集技术相比于传统的波浪振动能收集技术，陀螺进动效应发电机减少了传统海浪发电中的能量转化级数，增大了发电装置与波浪之间的相对运动，并具有上变频能力，能够将低频的波浪转换为陀螺的旋转运动。相较于传统的波浪振动能量收集装置，基于陀螺效应的波浪振动能量收集装置具有体积小、重量轻等优点，且可适用于不同的波浪环境，适合为无线传感器、海洋浮标等设备供电，替代化学电池，减少电池污染。
[0004]本专利技术公开了一种陀螺效应波浪振动发电装置，包括带有大环形磁铁的框架、玻璃片、小环形磁铁、两端尖头的飞轮转轴、带有磁铁的飞轮转子、线圈、框架转轴、轴承、锥齿轮、大直齿轮和大齿轮轴、活动齿轮和小齿轮轴、小直齿轮和槽口齿轮架。所述小环形磁铁和带有磁铁的飞轮转子固定在两端尖头的飞轮转轴上，轴两端尖头与玻璃片接触，小环形磁铁在框架上的大环形磁铁中受到排斥力，使飞轮转轴悬浮。该装置利用陀螺进动性和定轴性将低频的波浪振动转化为飞轮转子的快速旋转运动，波浪对装置施加作用力，使框架在框架转轴上往复摇摆，驱动飞轮转子旋转，飞轮转子上的磁铁与框架上的线圈相对运动产生电能，适合水面波浪振动能量的采集。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的：提出一种陀螺效应波浪振动发电装置，利用陀螺进动性和定轴性将低频的波浪振动转化为飞轮转子的快速旋转运动，波浪对装置施加作用力，使框架在框架转轴上往复摇摆，驱动飞轮转子旋转，飞轮转子上的磁铁与框架上的线圈相对运动产生电能。
[0006]为实现本专利技术，采用的技术方案是：一种陀螺效应波浪振动发电装置，包括带有大环形磁铁的框架、玻璃片、小环形磁铁、两端尖头的飞轮转轴、带有磁铁的飞轮转子、线圈、框架转轴、轴承、锥齿轮、大直齿轮和大齿轮轴、活动齿轮和小齿轮轴、小直齿轮和槽口齿轮架。所述小环形磁铁和带有磁铁的飞轮转子固定在两端尖头的飞轮转轴上，轴两端尖头与玻璃片接触，小环形磁铁在框架上的大环形磁铁中受到排斥力，使飞轮转轴悬浮。该装置利
用陀螺进动性和定轴性将低频的波浪振动转化为飞轮转子的快速旋转运动，波浪对装置施加作用力，使框架在框架转轴上往复摇摆，驱动飞轮转子旋转，飞轮转子上的磁铁与框架上的线圈相对运动产生电能，适合水面波浪振动能量的采集。
[0007]本专利技术的有益效果：采用接触式被动磁悬浮的飞轮转子，只有微小的空气阻力和转轴尖头与玻璃片的摩擦力，有效减小了摩擦损耗，提高了能量采集效率。
[0008]采用偶数个磁铁安装于飞轮，同侧磁极相同或者相邻磁铁磁极依次相反，使得线圈上的感应电动势幅值、频率、相位相同，降低了后续能量采集电路的复杂性。
[0009]采用齿轮加速的方式，将低频率的波浪振动转化为飞轮转子的快速旋转运动，使飞轮上的磁铁与框架上的线圈快速相对运动，输出电能。
[0010]该装置利用陀螺进动性和定轴性实现波浪振动能量的俘获，定轴性和进动性互补实现多方向波浪能量的收集。
[0011]采用能够自动离合的齿轮驱动结构，当装置向一侧摆动时，框架转轴上锥齿轮驱动槽口齿轮架上的锥齿轮和大直齿轮，大直齿轮转动活动齿轮使得能在槽口中移动与转动，使得一侧的活动齿轮能与小直齿轮啮合使飞轮转子旋转，另一侧的活动齿轮与小直齿轮分离。当装置向另一侧摆动时，原来啮合的活动齿轮能够分离，而分离的活动齿轮能够啮合且与小直齿轮旋转方向相反，继续驱动飞轮转子，使得飞轮转子始终一个方向旋转。当装置停止摆动时，小直齿轮由于惯性继续旋转，并使两侧的活动齿轮分离。
[0012]该装置框架外部的框架转轴固定在漂浮于水面上的外部结构中，当飞轮没有旋转时，没有陀螺进动效应和定轴效应，但飞轮具有一定重量，在重力的作用下框架能够保持竖直，当波浪使外部结构运动时，框架能在框架转轴上相对运动，通过齿轮驱动，使飞轮开始旋转，进而引入进动性和定轴性，提升发电效率。
附图说明
[0013]图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术框架结构示意图；图3为本专利技术转子结构示意图；图4为本专利技术齿轮驱动结构示意图；图5为本专利技术齿轮右啮合示意图；图6为本专利技术齿轮左啮合示意图；图7为本专利技术飞轮转轴自转示意图；其中：1：大环形磁铁；2：框架；3：玻璃片；4：小环形磁铁；5：两端尖头的飞轮转轴；6：磁铁；7：飞轮转子；8：线圈；9：框架转轴；10：轴承；11：锥齿轮；12：大直齿轮；13：大齿轮轴；14：活动齿轮；15：小齿轮轴；16：小直齿轮；17：槽口齿轮架。
实施方式
[0014]一种陀螺效应波浪振动发电装置，包括带有大环形磁铁（1）的框架（2）、玻璃片（3）、小环形磁铁（4）、两端尖头的飞轮转轴（5）、带有磁铁（6）的飞轮转子（7）、线圈（8）、框架转轴（9）、轴承（10）、锥齿轮（11）、大直齿轮（12）和大齿轮轴（13）、活动齿轮（14）和小齿轮轴
（15）、小直齿轮（16）和槽口齿轮架（17）。所述小环形磁铁（4）和带有磁铁（6）的飞轮转子（7）固定在两端尖头的飞轮转轴（5）上，轴两端尖头与玻璃片接触（3），小环形磁铁（4）在框架（2）上的大环形磁铁（1）中受到排斥力，使飞轮转轴（5）悬浮。该装置利用陀螺进动性和定轴性将低频的波浪振动转化为飞轮转子（7）的快速旋转运动，波浪对装置施加作用力，使框架（2）在框架转轴（9）上往复摇摆，驱动飞轮转子（7）旋转，飞轮转子（7）上的磁铁（6）与框架（2）上的线圈（8）相对运动产生电能，适合水面波浪振动能量的采集。
[0015]优选的，飞轮转子（7）上的磁铁（6）可以采用钕铁硼强磁材料，也可以采用其他材质。
[0016]优选的，为提高飞轮转子（7）的转动惯量，飞轮转子（7）可以采用钢、铜材料，也可以采用其他材质。
[0017]优选的，为减小摩擦，两端尖头的飞轮转轴（5）可以采用钢材料，也可以采用其他高硬度材质, 所述玻璃片（3）可以采用石英、蓝宝石材料，也可以采用其他高硬度材质。
[0018]优选的，为使得线圈（8）上的感应电动势幅值、频率、相位相同，降低后续能量采集电路的复杂性，飞轮转子（7）上的偶数个磁铁（6）可采用同侧磁极相同的排列方式也可以采用相邻磁铁磁极依次相反的排列方式。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种陀螺效应波浪振动发电装置，包括带有大环形磁铁（1）的框架（2）、玻璃片（3）、小环形磁铁（4）、两端尖头的飞轮转轴（5）、带有磁铁（6）的飞轮转子（7）、线圈（8）、框架转轴（9）、轴承（10）、锥齿轮（11）、大直齿轮（12）和大齿轮轴（13）、活动齿轮（14）和小齿轮轴（15）、小直齿轮（16）和槽口齿轮架（17）。所述小环形磁铁（4）和带有磁铁（6）的飞轮转子（7）固定在两端尖头的飞轮转轴（5）上，轴两端尖头与玻璃片接触（3），小环形磁铁（4）在框架（2）上的大环形磁铁（1）中受到排斥力，使飞轮转轴（5）悬浮。该装置利用陀螺进动性和定轴性将低频的波浪振动转化为飞轮转子（7）的快速旋转运动，波浪对装置施加作用力，使框架（2）在框架转轴（9）上往复摇摆，驱动飞轮转子（7）旋转，飞轮转子（7）上的磁铁（6）与框架（2）上的线圈（8）相对运动产生电能，适合水面波浪振动能量的采集。2.根据权利要求书1所述的一种陀螺效应波浪振动发电装置，其特征在于所述固定在两端尖头的飞轮转轴（5）的小环形磁铁（4）与在框架（2）上的大环形磁铁（1）同一侧的极性相同，使得小环形磁铁（4）受到大环形磁铁（1）的排斥力。3.根据权利要求书1所述的一种陀螺效应波浪振动发电装置，其特征在于为使飞轮转轴（5）的稳定悬浮，飞轮转轴（5）的两端尖头与固定在框架（2）上的玻璃片（3）接触，提供稳定悬浮所需的支持力，为减弱摩擦力，所述飞轮转轴（5）可以采用钢材料，也可以采用其他高硬度材质, 所述玻璃片（3）可以采用石英、蓝宝石材料，也可以采用其他高硬度材质。4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙启超，施阁，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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