[实用新型]一种弹力驱动发电装置

说明书

本实用新型涉及弹力驱动发电装置，特别是一种利用发条的弹性位能驱动发电机发电的小型发电装置。

现在的家庭用电，受供电电网的制约，电网停电时给家庭生活带来很多不便。一种逆变电源可以在电网供电时用蓄电瓶储能供停电时使用，这种设备采用昂贵的电子器材，蓄电瓶的使用寿命短，保养困难，且只能在有电地区使用。CN86202645U中提供的微型蓄能发电装置采用钟表擒纵机构，使发电机的转动实际上是一种间隙运动，同时这种机构易损坏，使用时易发生停振。

本实用新型的目的在于提供一种简单、易制造的发电装置，以解决缺电地区家庭生活用电困难。

本实用新型的任务通过以下方式完成：在一个由发条装置通过一组齿轮增速器驱动小型发电机发电的供电装置中，设有一个离心调速器，该离心调速器的离心臂与齿轮增速器的一个高速轴固定相连，离心臂的支杆经滑套与该高速轴滑动连接，通过转动中离心臂的角度变化减小发电机转速的波动。该弹力驱动发电装置还设有一个刹车操作控制机构，由设在发电机轴承上的刹车毂、刹车片和刹车片操作连杆组成，刹车片经刹车片操作连杆与安装在面板上的发电操作钮相连，可方便地通过发电操作钮控制发电机的停止和转动。

离心调速器的稳速机理可从转动机构的力学分析得知：

M＝Iε…………………（1）

∑Iω＝恒量…………………（2）

I＝I₀＋mr²…………………（3）

（1）式表示转矩M，转动惯量I和角加速度ε的关系。（2）式为动量矩守恒公式，这是转动机构的合转矩M＝0时应遵循的规律。（3）式为离心调速器惯性体转动惯量计算公式，式中Io为惯性体m对通过其重心的轴线的转动惯量，r为惯性体m的重心至实际轴线的距离。对于离心调速器，其转动惯量I随r变化，而r随角速度ω变化，ω增加，则r增加，I也增加。起动时整个转动机构折合到发电机轴的M较大，若整个机构折合到发电机轴总I不变，则起动ε较大，直至阻力矩增加使ε逐渐减小，这样起动冲击较大，起动后发电机也不易迅速达到稳速状态。本实用新型在转动机构中设置了一个转动惯量I可变的离心调速器，这样起动开始时，由于离心调速器的I较小，起动加速度较大；随ω增加，离心调速器的I增加，使机构折合到发机轴总I增，角加速度下降较快。另外当合力矩接近为零时，转动机构处于动量矩守恒状态，若发电机轴的转速有一波动，如下降，离心调速器的角速度ω下降时还伴随一个转动惯量I的下降作为补偿，根据式（3）知可减少发电机轴转速下降幅度，起到动态稳速作用。而对比文件中使用的擒纵机构是一种精密的强制性恒速机构，在功率较大或输出转扭变化的条件下使用，易发生停振或损伤。

发条装置的上条机构可通过单向牙嵌离合器与摇把相连，摇把反向转动时，离合器自动脱开、不能上条。

本实用新型发条装置的上条机构还可另设一个电驱动器，该电驱动器由片机、减速传动齿轮，离合器和离合器换向机构组成，离合器16、17与前述牙嵌离合器2、20同轴设置，它们的从动活动块17、20固定连接杆机构22与功能选择操作杆23相连，电机15减速齿轮18、19相连，从动活动块17、20上的齿轮18、19与上条齿轮3换挡啮合。该连杆机构22还与电机15的弹簧开关相连，当离合器16、17咬合时，弹簧开关24受连杆压通，触点接通；上紧发条后，离合器活动块17自动移开，开关断开，电机15断路。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型基本结构接连示意图；

图2是发电机刹车毂操作机构图；

图3是上条机构最佳实施例结构图；

图4是图1中件6的放大图。

参见图1。上条摇把1通过斜齿牙嵌离合器2，上条齿轮组3与发条4连接，发条4上设有常规棘爪机构（图中未画出），以防止发条通过上条机构倒转。发条4经齿轮增速组5分别与调速器6和发电机7连接，调速器6是一个离心调速器，以保证发电机转速稳定。发电机7的转轴上设有刹车毂8，作为发电启动或停止的控制器。

在本实用新型的一个实施例中发条4采用平面蜗卷弹簧，工作转数为30圈，长度为44m，最大输出扭矩Msmax为100N·m，驱动一个额定转速为1200rpm的交流发电机7，增速齿轮组5的总速为比1296，离心调速器的理论转速为442rpm，能以500w的输出功率正常工作4小时。即使在发条扭矩接近下限值（约67N·M）时，发电机工作正常。

图2具体描述刹车毂操作机构，控制旋钮9安装在装置面板10外侧，控制杆11经凸轮12控制刹车片13，刹车轮毂14固定在发电机上。