一种发电设备及发电方法与流程

1.本发明涉及发电技术领域，具体而言，涉及一种发电设备及发电方法。


背景技术：

2.电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过机械能装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。20世纪以来，对电力的需求几乎每10年增加1倍。到20世纪90年代中期，主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。美、俄、英、意、中国等国以火力发电为主，其发电量所占比重为70％以上。日、德的火电所占比重在60％以上。挪威、瑞士、巴西的水力发电量均占总发电量的90％左右，加拿大超过60％，瑞典也超过60％。芬兰和南斯拉夫则水电与火电各占1/2。法国以核电为主，其发电量占总发电量的70％以上。全世界在1980～1986年间，火电所占比重由70.2％逐年下降至63.73％，水电所占比重由21.29％降至20.34％，核电所占比重由8.2％升至15.6％。
3.但是在生活中的需要用电的地方有很多，有些地方经常需要用到发电设备，但是现有的发电设备，都是将柴油机或者汽油机配合发电机来实现发电，将化学能转化成电能；而汽油机和柴油机本身采购价格就比较高，再配合发电机产生电能，好需要购买汽油和柴油作为动力输出来源，成本高昂，且需要采购原材料，实施范围有限，适用性不高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种发电设备，其能够针对于现有技术的不足，提出解决方案，具有成产制作成本低廉，操作过程不复杂，适用性较高的特点。
5.本发明的另一目的在于提供一种发电方法，其能够具有发电效果好，操作过程不复杂，适用性较高的特点。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.一种发电设备，包括非平行的运行轨道以及发电装置，所述发电装置底部设置滑动结构，所述滑动结构与运行轨道滑动连接；所述发电装置包括发电机、传动组件以及设备箱体，所述发电机设置于所述设备箱体内，所述滑动结构设置有转动杆，所述滑动结构在运行轨道滑动过程中带动转动杆转动，所述转动杆与所述传动组件连接，所述传动组件与发电机连接，所述发电机的输出端电连接有整流器。
8.在本发明的一些实施例中，还包括蓄电装置，所述蓄电装置与所述发电机电性连接，所述蓄电装置也安装于所述设备箱体内。
9.在本发明的一些实施例中，上述传动组件包括传动齿轮组和传动箱，所述传动齿轮组设置于所述传动箱内，所述传动齿轮组包括相互啮合连接的第一齿轮和第二齿轮。
10.在本发明的一些实施例中，上述第一齿轮和第二齿轮的传动比不低于1:2。
11.在本发明的一些实施例中，上述第一齿轮的中部开设有第一转动孔，所述转动杆的端部通过所述转动孔与第一齿轮固定连接，所述第二齿轮中部设置有第二转动孔，所述发电机的转子与通过第二转动孔与所述第二齿轮固定连接。
12.在本发明的一些实施例中，上述滑动结构包括支撑架和转动轮，支撑架的上方与发电装置可拆卸连接，所述支撑架下方设置有轮架，所述轮架上设有轮孔，所述转动杆穿过所述轮孔与所述转动轮固定连接。
13.在本发明的一些实施例中，上述轮孔中设置有轴承，所述轴承的外圈与所述轮孔固定连接，所述轴承的内圈与所述转动杆固定连接。
14.在本发明的一些实施例中，上述发电机为直流发电机。
15.一种上述发电设备的发电方法，包括：
16.s1，设备安装，将非平行的运动轨道安装至指定位置，进行固定安装，非平行的运动轨道包括坡道型运行轨道，发电装置滑动连接于运行轨道上；
17.s2，将发电装置，置于坡道型运行轨道的顶端，实现自由落体，在发电装置在坡道型运行轨道滑动到底端的过程中，利用重力势能做功，带动滑动结构中的转动杆转动，从而带动传组件运转，进行带动发电机中的转子切割发电机中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机产生电流，该电流经过整流器，输出最终电流；
18.s3，发电装置由于惯性，在坡道型运行轨道的底端滑动到运行轨道的另一侧上方的过程中，仍然会继续重复s2中的发电过程，继续产生电流；
19.s4，发电装置在坡道型运行轨道的另一端上方由于重力继续滑动到运行轨道的底端过程中，此时，滑动结构带动转动杆反向转动，从而带动传动组件反向运转，进行带动发电机中的转子反向切割发电机中的磁感线，产生与s2中相反方向的电动势，从而实现发电机输出反向电流，此时反向电流经过整流器，进而输出与s2中相同的最终电流；
20.s5，发电装置由于惯性，在坡道型运行轨道的底端再次到运行轨道的一侧上方的过程中，仍然会继续重复s4中的发电过程，继续产生电流；
21.s6，此时，发电装置已经完成了s2-s5的发电过程，此时已经完成一次发电循环，后续依次重复该循环，发电装置的坡道型运行轨道滑动高度逐渐降低，直到停在坡道型运行轨道底端；
22.s7，当发电装置完全停在坡道型运行轨道底端时，再次重复s2-s6的过程，产生电流。
23.在本发明的一些实施例中，上述整流器包括整流电路，所述整流电路为单相全控桥式整流电路。
24.本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
25.效果一，成产制作成本低廉；本发明通过采用包括非平行的运行轨道以及发电装置，发电装置底部设置滑动结构，滑动结构与运行轨道滑动连接；发电装置包括发电机、传动组件以及设备箱体，发电机设置于设备箱体内，滑动结构设置有转动杆，滑动结构在运行轨道滑动过程中带动转动杆转动，转动杆与传动组件连接，传动组件与发电机连接，发电机的输出端电连接有整流器的技术方案，通过发电装置在非平行的运行轨道进行滑动，实现重力势能转化成机械能，带动滑动结构中的转动杆转动，从而带动传组件运转，进行带动发
电机中的转子切割发电机中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机产生电流，该电流经过整流器，输出最终电流；不需要另外的动能输入，如传统技术中的柴油机和汽油机，并且还需要柴油和汽油原料，利用柴油机和汽油机将化学能转化成机械能，再将机械能传输给发电机从而进行发电，在本发明中无需柴油机和汽油机等外接动力源，利用自身的重力势能转化成机械能，从而带动发电机进行发电，减少了制造成本，相对于传统技术中，大大减少了成本，具有生产制作成本低廉的特点。
26.效果二，操作过程不复杂；本发明在具体实施时，只需要将非平行的运动轨道安装至指定位置，进行固定安装，形成坡道型运行轨道，发电装置滑动连接于运行轨道上，然后发电装置将发电装置，置于坡道型运行轨道的顶端，实现自由落体，利用重力势能做功，带动滑动结构中的转动杆转动，从而带动传组件运转，进行带动发电机中的转子切割发电机中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机产生电流，该电流经过整流器，输出最终电流；发电装置在坡道型运行轨道的另一端上方由于重力继续滑下过程，此时，滑动结构带动转动杆反向转动，从而带动传动组件反向运转，进行带动发电机中的转子反向切割发电机中的磁感线，产生与相反方向的电动势，从而实现发电机输出反向电流，此时反向电流经过整流器，进而输出相同的最终电流，发电效果好，即便是产生了反向电流，经过整流器，也可以输出同向电流，具有发电效果良好的特点；整个此过程中，均不需要再额外输入动力，直到停在坡道型运行轨道底端，完成发电过程；因此具有操作过程不复杂的特点。
27.效果三，适用性较高；本发明同样在具体实施时，对使用环境的要求较低，只需要能够将运行轨道进行安装好，能够实现其重力滑动即可；以及实施准备的要求，如额外的动力输入设备，以及使得动力输入设备产生动力的原材料，例如传统技术中的柴油机和汽油机，并且还需要柴油和汽油原料，利用柴油机和汽油机将化学能转化成机械能，再将机械能传输给发电机从而进行发电，对设备和原料要求较高，比较有限制；而本发明的均不需要这些额外的动力输入设备，以及原料，使用的局限性较小，只要有场地即可实施本发明，具有适用性较高的特点。
附图说明
28.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。
29.图1为本发明实施例整体示意图；
30.图2为本发明实施例发电装置与运行轨道连接示意图；
31.图3为本发明实施例发电装置与运行轨道连接的内部示意图；
32.图4为本发明实施例支撑架示意图；
33.图5为本发明实施例另一种运行轨道示意图。
34.图标：1-运行轨道，2-发电装置，3-滑动结构，4-发电机，5-传动组件，6-设备箱体，7-整流器，8-第一齿轮，9-第二齿轮，10-蓄电装置，11-传动箱，12-转动杆，13-支撑架，14-转动轮，15-轮架，16-轮孔，17-轴承。
具体实施方式
35.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。
36.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。
37.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。
38.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。
39.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、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。
40.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
41.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，可以是两个元件内部的连通。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。
42.实施例
43.请参照图1-图5，具体如图1-图5所示为本发明的一种实施例。
44.如图1-图2所示，本实施例提供一种发电设备，包括非平行的运行轨道1以及发电装置2，运行轨道1可以根据实际情况而定，如有山坡时，可以将运行轨道1安装至山坡，顺势而建，形成具有坡度的运行轨道1，便于发电装置2在后续滑动；若是没有山坡，也可以自行建造支撑架13，形成人为坡度，进而铺设运行轨道1；发电装置2底部设置滑动结构3，滑动结构3与运行轨道1滑动连接；发电装置2包括发电机4、传动组件5以及设备箱体6，发电机4和传动组件5均设置于设备箱体6内，设备滑动结构3设置有转动杆12，滑动结构3在运行轨道1滑动过程中带动转动杆12转动，转动杆12与传动组件5连接，传动组件5与发电机4连接，发电机4的输出端电连接有整流器7。通过发电装置2在非平行的运行轨道1进行滑动，实现重力势能转化成机械能，带动滑动结构3中的转动杆12转动，从而带动传组件运转，进行带动发电机4中的转子切割发电机4中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机4产生电流，该电流经过整流器7，输出最终电流；在本实施例中，还包括蓄电装置10，蓄电装置10与发电
机4电性连接，蓄电装置10也安装于设备箱体6内。而在本发明实施时，由于滑动结构3带动发电装置2，再来回运动中，实现正反装，从而导致发电机4发出的电流可能是相反的，利用整流器7，就可以实现反方向电流同样可以正方向输出，形成稳定正向电流，具备良好的发电效果。而本实施例中的蓄电装置10即为能够储存电能的装置，将本发明发出的电能进行暂时存储，便于下次的实际进行使用，这类装置市面上很多，这里不做限制；而在从底部再次回到顶部的过程中，则采取利用外力将其重新运送到顶部，再次释放，重力势能转化成电能，循环发电。
45.如图3所示，在本实施例中，上述传动组件5包括传动齿轮组和传动箱11，传动齿轮组设置于传动箱11内，传动齿轮组包括相互啮合连接的第一齿轮8和第二齿轮9。上述第一齿轮8和第二齿轮9的传动比不低于1:2，在本实施例中的第一齿轮8和第二齿轮9的传动比为1:4，即第一齿轮8和第二齿轮9的轮齿一样的前提下，第一齿轮8的直径是第二齿轮9的直径的四倍，第一齿轮8转一圈，第二齿轮9转四圈，从而实现1:4的传动比。设置传动箱11是为了对传动齿轮组进行防护，避免被意外损坏。
46.在本实施例中，上述第一齿轮8的中部开设有第一转动孔(未具体示意)，转动杆12的端部通过转动孔与第一齿轮8固定连接，第二齿轮9中部设置有第二转动孔(未具体示意)，发电机4的转子与通过第二转动孔与第二齿轮9固定连接。在本发明实施时，转动杆12在发电装置2下滑的过程中，发生快速转动，从而带动第一齿轮8转动，进而带动相互啮合的第二齿轮9转动，使得发电机4的转子进行转动，从而在发电机4内部切割磁感线，产生感应电动势，进而产生电能。
47.如图3-图4所示，在本实施例中，上述滑动结构3包括支撑架13和转动轮14，支撑架13的上方与发电装置2可拆卸连接，支撑架13下方设置有轮架15，轮架15上设有轮孔16，转动杆12穿过轮孔16与转动轮14固定连接，上述轮孔16中设置有轴承17，轴承17的外圈与轮孔16固定连接，轴承17的内圈与转动杆12固定连接。
48.在本实施例中，上述发电机4为直流发电机4，直流发电机4在其他能量转化成电能过程中，产生的是直流电，直流发电机4中安装有换向器，从而实现切割磁感线时180
°
时，不会产生相反的电动势(在发电机4的转子转动方向不变的前提下)；在本实施例中，上述整流器7包括整流电路，整流电路为单相全控桥式整流电路(附图中未具体示意)。该电路的电路原理为较为成熟，这里对其原理不做赘述；该整流电路具有无论输入是正反电流，输出均为正电流，从而确保电能质量。
49.本实施例还提供一种上述发电设备的发电方法，包括：
50.s1，设备安装，将非平行的运动轨道安装至指定位置，进行固定安装，非平行的运动轨道包括坡道型运动轨道，发电装置2滑动连接于运行轨道1上；本实施例的非平行轨道为坡道型运动轨道，坡道型运动轨道采用的是u型的运行轨道1，在其他实施例中也可以采取其他的非平行轨道，如图5所示的轨道类型，即能够将重力势能转化成机械能(动能)的轨道均可。
51.s2，将发电装置2，置于u型的运行轨道1的顶端，实现自由落体，在发电装置2在u型的运行轨道1滑动到底端的过程中，利用重力势能做功，带动滑动结构3中的转动杆12转动，从而带动传组件运转，进行带动发电机4中的转子切割发电机4中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机4产生电流，该电流经过整流器7，输出最终电流；
52.s3，发电装置2由于惯性，在u型的运行轨道1的底端滑动到运行轨道1的另一侧上方的过程中，仍然会继续重复s2中的发电过程，此时继续产生电流；
53.s4，发电装置2在u型的运行轨道1的另一端上方由于重力继续滑动到运行轨道1的底端过程中，此时，滑动结构3带动转动杆12反向转动，从而带动传动组件5反向运转，进行带动发电机4中的转子反向切割发电机4中的磁感线，产生与s2中相反方向的电动势，从而实现发电机4输出反向电流，此时反向电流经过整流器7，进而输出与s2中相同的最终电流；
54.s5，发电装置2由于惯性，在u型的运行轨道1的底端再次到运行轨道1的一侧上方的过程中，仍然会继续重复s4中的发电过程，继续产生电流；
55.s6，此时，发电装置2已经完成了s2-s5的发电过程，此时已经完成一次发电循环，后续依次重复该循环，由于能量损耗，发电装置2的u型的运行轨道1滑动高度逐渐降低，直到停在u型的运行轨道1底端；
56.s7，当发电装置2完全停在u型的运行轨道1底端时，此时利用外力将发电装置2重新运送到顶端再次重复s2-s6的过程，产生电流。
57.这里需要说明的是，发电装置2在本实施例中可以实际运用中，需要将其运送到u型的运行轨道1的顶端进行初始的下落，实现重力势能转换成机械能，进而转化成电能过程；而在这个过程中，需要使用非电能的能量，如人力消耗，将发电装置2运送到u型的运行轨道1的顶端；因此，本发明适用于电力较为短缺的地区，或者急需用电的地区和时候，作为一种电力应急手段，为其提供多一层保障。
58.而在图5所示中这种类型中，包括长坡道和尾端的弧形轨道，就需要在长坡道重力势能转化过程中，发电；到达底部后，此时发电装置2进入到尾端的弧形轨道，减速并持续发电，即步骤s3动作，一直到s6中停止，此时，再次利用外力将发电装置2送到长坡道的顶部，再次重复发电过程。
59.综上所述，本发明实施例通过采用包括非平行的运行轨道1以及发电装置2，发电装置2底部设置滑动结构3，滑动结构3与运行轨道1滑动连接；发电装置2包括发电机4、传动组件5以及设备箱体6，发电机4和传动组件5均设置于设备箱体6内，滑动结构3设置有转动杆12，滑动结构3在运行轨道1滑动过程中带动转动杆12转动，转动杆12与传动组件5连接，传动组件5与发电机4连接，发电机4的输出端电连接有整流器7的技术方案，通过发电装置2在非平行的运行轨道1进行滑动，实现重力势能转化成机械能，带动滑动结构3中的转动杆12转动，从而带动传组件运转，进行带动发电机4中的转子切割发电机4中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机4产生电流，该电流经过整流器7，输出最终电流；不需要另外的动能输入，如传统技术中的柴油机和汽油机，并且还需要柴油和汽油原料，利用柴油机和汽油机将化学能转化成机械能，再将机械能传输给发电机4从而进行发电，在本发明中无需柴油机和汽油机等外接动力源，利用自身的重力势能转化成机械能，从而带动发电机4进行发电，减少了制造成本，相对于传统技术中，大大减少了成本，具有生产制作成本低廉的特点。本发明在具体实施时，只需要将将非平行的运动轨道安装至指定位置，进行固定安装，形成u型的运行轨道1，发电装置2滑动连接于运行轨道1上，然后发电装置2将发电装置2，置于u型的运行轨道1的顶端，实现自由落体，利用重力势能做功，带动滑动结构3中的转动杆12转动，从而带动传组件运转，进行带动发电机4中的转子切割发电机4中的磁感线，形成产生感应电动势，从而发电机4产生电流，该电流经过整流器7，输出最终电流；发电装置2在u型的
运行轨道1的另一端上方由于重力继续滑下过程，此时，滑动结构3带动转动杆12反向转动，从而带动传动组件5反向运转，进行带动发电机4中的转子反向切割发电机4中的磁感线，产生与相反方向的电动势，从而实现发电机4输出反向电流，此时反向电流经过整流器7，进而输出与s2中相同的最终电流，发电效果好，即便是产生了反向电流，经过整流器7，也可以输出同向电流，具有发电效果良好的特点；整个此过程中，均不需要再额外输入动力，直到停在u型的运行轨道1底端，完成发电过程；因此具有操作过程不复杂的特点。本发明同样在具体实施时，对使用环境的要求较低，只需要能够将运行轨道1进行安装好，能够实现其重力滑动即可；以及实施准备的要求，如额外的动力输入设备，以及使得动力输入设备产生动力的原材料，例如传统技术中的柴油机和汽油机，并且还需要柴油和汽油原料，利用柴油机和汽油机将化学能转化成机械能，再将机械能传输给发电机4从而进行发电，对设备和原料要求较高，比较有限制；而本发明的均不需要这些额外的动力输入设备，以及原料，使用的局限性较小，只要有场地即可实施本发明，具有适用性较高的特点。非常适用于电力较为短缺的地区，或者急需用电的地区和时候，作为一种电力应急手段，为其提供多一层保障，保障基本的生活，非常值得在本领域内进行推广使用。
60.综上，本发明的实施例提供一种发电设备，其能够针对于现有技术的不足，提出解决方案，具有成产制作成本低廉，操作过程不复杂，适用性较高的特点。本发明的另一目的在于提供一种发电方法，其能够具有发电效果好，操作过程不复杂，适用性较高的特点。适合在本领域内进行推广使用。
61.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。