利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种利用扑翼的俯仰‑摇摆耦合运动采集风能的发电装置，包括摇臂，其上部铰接有伸缩装置，摇臂下部设置有配合其的摇摆运动以来回转动的气缸结构，气缸结构内具有密封的腔室；扑翼，其可活动地套设在摇臂的上部，伸缩装置的另一端与扑翼的一侧边铰接；以及磁流体发电机，其包括C形永磁铁、与C形永磁铁相对设置的磁场的磁流体以及通过电路与磁流体连接的电极，C形永磁铁套设在气缸结构外，磁流体设置在腔室内且其随着气缸结构做来回转动的过程中切割C形永磁铁产生的磁场从而产生电压和电流，电压和电流通过电极输出。本发明专利技术结构简单且紧凑，其通过风能提供主要动力进行发电，节约了能源且能进行有效发电。

A power generation device for collecting wind energy by pitching swing coupling motion of flapping wing

【技术实现步骤摘要】
利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置
本专利技术涉及发电装置的
，具体涉及一种利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置。
技术介绍
随着人口增长、经济发展和社会进步，人们对能源的需求日益增长，但是传统化石能源日渐枯竭，其开采成本和价格会逐渐提高。因此，可再生能源的开发利用是当今及未来相当长时间内能源发展的主题。可再生能源包括太阳能、风能、水能(专指河流水能)和海洋能等等，其中风能是仅次于太阳能的第二大可再生能源，蕴含量巨大且具有大规模开发利用的潜质。全球风能储量约为2.84万亿，其中可利用量约为600亿kW左右，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍左右。全球及我国的风能储量巨大，是当前占比最大和增长最快的可再生能源。但是风能实际利用量只占储量的很小一部分，其中可利用的风能资源占全球风能储备不到10％。目前人类对风能的利用主要是基于传统的旋转透平机械，旋转透平机械对高品质流体动能的转化利用具有明显的优势。但是基于传统旋转透平机械的流体动能转化技术手段和装备也存在一定的局限性：旋转翼风机也只能在稳定高速的风场中才有经济效益，并且目前的风机只能采集靠近地面及海平面一层的风能；大直径的风机由于翼尖速度较高，其噪声导致大直径风机只能安装在无人区，大规模的风电场甚至会影响到鸟类的迁徙。旋转翼风机的这些缺陷限制了人类对风能，尤其是高空风能的深入开发利用。高空风能的开发利用面临巨大的技术挑战，发展适用于高空风能采集的、高效紧凑的发电装置逐渐成为学术界和工程界关注的焦点。
技术实现思路
<br>本专利技术的目的在于提供一种利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，该发电装置能够采集风能进行发电，该发电装置结构紧凑且能进行有效的发电。本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：一种利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，包括：摇臂，其上部铰接有伸缩装置，所述摇臂下部设置有配合其的摇摆运动以做顺时针或逆时针转动的气缸结构；扑翼，其可活动地套设在所述摇臂的上部，所述伸缩装置的一端与所述摇臂的下部铰接，所述伸缩装置的另一端与所述扑翼的一侧边铰接；以及磁流体发电机，其包括C形永磁铁、与所述C形永磁铁相对设置且用于切割所述C形永磁铁产生的磁场的磁流体以及通过电路与所述磁流体连接的电极，所述C形永磁铁套设在所述气缸结构外，所述磁流体设置在所述气缸结构的腔室内且其随着所述气缸结构做顺时针或逆时针转动的过程中切割所述C形永磁铁产生的磁场从而产生电压和电流，电压和电流通过所述电极输出。进一步地，所述伸缩装置包括与所述摇臂和所述扑翼分别铰接的液压杆以及与所述液压杆通过集成油路和软管连接的液压油泵，所述液压油泵设置在地基上。进一步地，所述气缸结构包括与所述摇臂下部固定连接的第一弧形推杆、与所述摇臂下部固定连接且与所述第一弧形推杆背向设置的第二弧形推杆、连接所述第一弧形推杆和所述第二弧形推杆的缸体，所述第一弧形推杆、所述缸体以及所述第二弧形推杆围合形成环形结构，所述第一弧形推杆与所述缸体通过第一活塞连接，所述第二弧形推杆与所述缸体通过第二活塞连接，所述第一活塞与所述缸体上远离所述第二活塞的端侧之间以及所述第二活塞与所述缸体上远离所述第一活塞的端侧之间均密封有可压缩气体，所述第一活塞和所述第二活塞在所述缸体内围合形成容置所述磁流体的所述腔室，所述C形永磁铁包裹在所述缸体外与所述磁流体对应处。进一步地，所述腔室设置为其截面积从两端到中部逐渐减小，所述C形永磁铁设置在所述腔室的中部对应处。进一步地，所述第一弧形推杆、所述缸体以及所述第二弧形推杆围合形成的环形结构的中心轴与所述摇臂的底端铰接。进一步地，所述摇臂的上部设置有通孔，所述扑翼上的圆轴穿过所述通孔以使得所述扑翼套设在所述摇臂上，所述通孔的内径大于所述扑翼上的所述圆轴的外径。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：1)本专利技术通过扑翼采集高空风能，作用在扑翼上的风力驱动摇臂做逆时针转动从而使得摇臂在摇摆过程中推动磁流体逆时针流动切割磁场，还有一部分机械能转化为第一气室和第二气室中气体的势能，该势能在摇臂逆时针旋转的时候储存，在摇臂顺时针旋转的时候释放，在释放过程中作用在摇臂上的气动力矩以及第一气室和第二气室中的压缩气体施加的弹性力矩共同作用下再次推动磁流体顺时针流动切割磁场从而使得在一个周期内磁流体来回切割C形永磁铁在腔室中形成的强磁场产生电压和电流以实现发电功能；本专利技术结构简单且紧凑，其通过风能提供主要动力进行发电，节约了能源且能进行有效发电；2)本专利技术提供的利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集高空风能的发电装置，将风电装置的机电转化部分转移到了地面，大大降低了风电装置在空中部分的重量，从而保证在摇臂长度增加时装置的整体制造成本不会显著增加，意味着本专利技术可以采集到海拔更高位置的风能；3)本专利技术的磁流体发电机针对摇臂的摇摆运动进行了改进，本专利技术的第一弧形推杆、第二弧形推杆以及缸体围合形成环形结构，摇臂的底端与环形结构的中心轴铰接，且磁流体设置在缸体内，即该磁流体发电机可以通过第一弧形推杆和第二弧形推杆的运动即可切割C形永磁铁的磁场产生电能，而不需要将转动转化为直线运动。附图说明图1为本专利技术实施例发电装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例气缸结构和磁流体发电机的结构示意图；图3为本专利技术实施例气缸结构的结构示意图；图4为本专利技术实施例发电装置一个运动过程的结构示意图；图5为本专利技术实施例发电装置另一个运动过程的结构示意图。具体实施方式为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。如图1所示，本专利技术提供一种利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，包括摇臂1、气缸结构、扑翼3以及磁流体发电装置。摇臂1的上部铰接有伸缩装置，在本实施例中，该伸缩装置可为一端与摇臂1的上部铰接的液压杆50以及与液压杆50通过集成油路51和软管52连接的液压油泵53,此处,采用软管52与液压油泵53连接是因为软管52具有一定的自由度和伸缩能力，因此其的设置能够保证液压推杆50和摇臂1之间的角度改变时,摇臂1的运动不会受限。摇臂1的下部设置有配合其的摇摆运动以做顺时针或逆时针转动的气缸结构。见图2和图3，该气缸结构包括与摇臂1下部固定连接的第一弧形推杆20、与摇臂1下部固定连接且与第一弧形推杆20背向设置的第二弧形推杆21、连接第一弧形推杆20和第二弧形推杆21的缸体22，第一弧形推杆20、缸体22以及第二弧形推杆21围合形成环形结构，第一弧形推杆20和第二弧形推杆21还通过连接杆与该环形结构的中心轴24连接，中心轴24穿过基座23上的圆孔，可以绕自身轴线转动，基座23固定在地面或者地面上的支撑结构上。为了便于辅助摇臂1的摇摆运动，摇臂1的底端与该环形结构的中心轴24铰接，从而使得摇臂1在受力时能做以该中心轴24为圆心的摇摆运动。此外，液压油泵52固定在地基上。第一弧形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，其特征在于，包括：/n摇臂，其上部铰接有伸缩装置，所述摇臂下部设置有配合其的摇摆运动以做顺时针或逆时针转动的气缸结构，所述气缸结构内具有密封的腔室；/n扑翼，其可活动地套设在所述摇臂的上部，所述伸缩装置的一端与所述摇臂的下部铰接，所述伸缩装置的另一端与所述扑翼的一侧边铰接；以及/n磁流体发电机，其包括C形永磁铁、与所述C形永磁铁相对设置且用于切割所述C形永磁铁产生的磁场的磁流体以及通过电路与所述磁流体连接的电极，所述C形永磁铁套设在所述气缸结构外，所述磁流体设置在所述气缸结构的所述腔室内且其随着所述气缸结构做顺时针或逆时针转动的过程中切割所述C形永磁铁产生的磁场从而产生电压和电流，电压和电流通过所述电极输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，其特征在于，包括：
摇臂，其上部铰接有伸缩装置，所述摇臂下部设置有配合其的摇摆运动以做顺时针或逆时针转动的气缸结构，所述气缸结构内具有密封的腔室；
扑翼，其可活动地套设在所述摇臂的上部，所述伸缩装置的一端与所述摇臂的下部铰接，所述伸缩装置的另一端与所述扑翼的一侧边铰接；以及
磁流体发电机，其包括C形永磁铁、与所述C形永磁铁相对设置且用于切割所述C形永磁铁产生的磁场的磁流体以及通过电路与所述磁流体连接的电极，所述C形永磁铁套设在所述气缸结构外，所述磁流体设置在所述气缸结构的所述腔室内且其随着所述气缸结构做顺时针或逆时针转动的过程中切割所述C形永磁铁产生的磁场从而产生电压和电流，电压和电流通过所述电极输出。


2.如权利要求1所述的利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，其特征在于，所述伸缩装置包括与所述摇臂和所述扑翼分别铰接的液压杆以及与所述液压杆通过集成油路和软管连接的液压油泵，所述液压油泵设置在地基上。


3.如权利要求1所述的利用扑翼的俯仰-摇摆耦合运动采集风能的发电装置，其特征在于，所述气缸结构包括与所述摇臂下部固定连接的第一弧形推杆、与所述摇臂下部固定连接且与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜伟，谢诞梅，岳亚楠，杜海芬，梅子岳，吴凡，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42