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CN103206338A - 波浪能发电装置 - Google Patents

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张旭泽
穆晓伟
李江花
孙珂琪
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Abstract

本发明公开了一种波浪能发电装置，包括发电机、浮体、机架、摆锤及传动装置；浮体与机架相连接；摆锤和传动装置均设于机架内；传动装置包括主传动齿轮、辅助传动齿轮、第一单向轴承齿轮和第二单向轴承齿轮；主传动齿轮通过主轴体组件转动连接在机架上；摆锤固定在主传动齿轮上；辅助传动齿轮通过辅轴体组件转动连接在机架上且辅助传动齿轮与主传动齿轮啮合；第一单向轴承齿轮与第二单向轴承齿轮通过动力输出轴组件转动连接在机架上且第一单向轴承齿轮内圈的运动方向与第二单向轴承齿轮内圈的运动方向相同；第一单向轴承齿轮与主传动齿轮啮合；第二单向轴承齿轮与辅助传动齿轮啮合；动力输出轴与发电机连接。该装置体积小、成本低，携带方便。

Description

波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及一种能量捕获装置，更确切地说涉及一种波浪能发电装置。
背景技术
波浪能与潮汐能、海洋温差能、盐梯度能、洋流能等能源一样，是海洋能源中最丰富、最普遍、较难利用的资源之一。波浪能作为海洋能的一种，是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。它是海洋中蕴藏最为丰富的能源之一，也是海洋能利用研究中近期研究得较多的能源之一。目前的波浪能发电装置的发电方式数以千计，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。机械式波浪能发电装置一般采用齿条、齿轮和棘轮机构与轴相连。随着波浪的起伏，齿条跟浮子一起升降，驱动与之啮合的左右两只齿轮作往复旋转，靠此种方式来发电。此种现有技术的波浪能发电装置存在以下缺陷：传统的机械式波浪能发电装置体积大、投入成本高、携带不方便、不利于大范围的推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种体积小、成本低，携带方便的波浪能发电装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的波浪能发电装置，包括发电机、浮体、机架、摆锤及传动装置；所述的浮体与机架相连接；所述的摆锤和传动装置均设于所述的机架内；所述的传动装置包括主传动齿轮、辅助传动齿轮、第一单向轴承齿轮和第二单向轴承齿轮；所述的主传动齿轮通过主轴体组件转动连接在所述的机架上；所述的摆锤固定在所述的主传动齿轮上；所述的辅助传动齿轮通过辅轴体组件转动连接在所述的机架上且所述的辅助传动齿轮与所述的主传动齿轮啮合；所述的第一单向轴承齿轮与第二单向轴承齿轮通过动力输出轴组件转动连接在所述的机架上且所述的第一单向轴承齿轮内圈的运动方向与第二单向轴承齿轮内圈的运动方向相同；所述的第一单向轴承齿轮与主传动齿轮啮合；所述的第二单向轴承齿轮与辅助传动齿轮啮合；所述的动力输出轴与发电机连接。
采用以上结构后，本发明的波浪能发电装置，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明的波浪能发电装置利用波浪能使所述的摆锤左右晃动，而摆锤固定在主传动齿轮上，摆锤摆动会带动主传动齿轮旋转，而主传动齿轮旋转会带动辅助传动齿轮和第一单向轴承齿轮旋转，所述的辅助传动齿轮旋转会带动第二单向轴承齿轮旋转；当主传动齿轮带动第一单向轴承齿轮往有效方向旋转时（即使第一单向轴承的内圈可以旋转的方向），所述的第一单向轴承的内圈就会带动动力输出轴转动，而此时在辅助传动齿轮的作用下，第二单向轴承的转动方向与第一单向轴承的转动方向相反，第二单向轴承的内圈脱开，因此不对动力输出轴有效；相反，当主传动齿轮带动第一单向轴承齿轮往无效方向旋转时，此时，第二单向轴齿轮会带动动力输出轴转动，而第一单向轴承对动力输出轴不起作用。通过以上方式，不管摆锤朝哪个方向摆动都可使发电机发电，该波浪能发电装置体积较小、投入成本较低、携带方便、利于大范围的推广应用。
作为本发明的一种改进，所述的浮体与机架相连接是指，所述的浮体与机架之间通过连接轴和轴承相连接；所述的连接轴的下端固定在所述的浮体的下端的中部；所述的轴承安装在所述的浮体的上端的中部；所述的连接轴的下端紧配合在所述的轴承的内圈内；所述的连接轴的中部设有用于支撑机架的轴肩；所述的连接轴的上端固定在所述的机架的下端的中部。采用此种结构后，在径向方向上，所述的浮体相对于机架可自由旋转，这样，在波浪的作用下，机架可自我调节与波浪作用力的角度，从而可提高能量的捕获效率。所述的轴肩用于支撑机架。
作为本发明的另一种改进，所述的浮体为半球形且平面部分朝上；所述的浮体的左右两侧均设有用于阻挡机架转动的挡板。采用此种结构后，所述的左右挡板使机架只能旋转180°，这样自适应的装置能使摆锤很好地吸收波浪能，避免了机架因为惯性而转动过头的情况，有助于发电。
作为本发明的另一种改进，所述的摆锤为半圆形且平面部分朝上；所述的摆锤有两个，该两个摆锤分别设于所述的主传动齿轮的两侧。所述的摆锤通过螺栓固定在所述的主传动齿轮上。采用此种结构时，使波浪能发电装置在使用时较稳定。
附图说明
图1是本发明的波浪能发电装置的剖视结构示意图。
图2是图1中A-A方向上的剖视结构示意图。
图中所示：1、发电机，2、浮体，3、机架，4、摆锤，5、连接轴，5.1、轴肩，6、轴承，7、主传动齿轮，8、辅助传动齿轮，9、第一单向轴承齿轮，10、第二单向轴承齿轮，11、主轴体组件，12、辅轴体组件，13、动力输出轴组件。
具体实施方式  
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参阅图1和图2 所示，本发明的波浪能发电装置包括发电机1、浮体2、机架3、摆锤4及传动装置。所述的浮体2与机架3相连接，所述的浮体2与机架3之间通过连接轴5和轴承6相连接，所述的连接轴5的下端固定在所述的浮体2的下端的中部，所述的轴承6安装在所述的浮体2的上端的中部，所述的连接轴5的下端紧配合在所述的轴承6的内圈内，所述的连接轴5的中部设有用于支撑机架3的轴肩5.1；所述的连接轴5的上端固定在所述的机架3的下端的中部。所述的轴肩5.1使机架相对于浮体2可灵活转动。所述的摆锤4和传动装置均设于所述的机架3内。
所述的传动装置包括主传动齿轮7、辅助传动齿轮8、第一单向轴承齿轮9和第二单向轴承齿轮10。所述的主传动齿轮7通过主轴体组件11转动连接在所述的机架3上；所述的摆锤4固定在所述的主传动齿轮7上，本具体实施例中，所述的摆锤4为半圆形且平面部分朝上，所述的摆锤4有两个，该两个摆锤4分别设于所述的主传动齿轮7的两侧，所述的摆锤4通过螺栓固定在所述的主传动齿轮7上。
所述的辅助传动齿轮8通过辅轴体组件8转动连接在所述的机架3上且所述的辅助传动齿轮8与所述的主传动齿轮7啮合。所述的第一单向轴承齿轮9与第二单向轴承齿轮10通过动力输出轴组件13转动连接在所述的机架3上且所述的第一单向轴承齿轮9内圈的运动方向与第二单向轴承齿轮10内圈的运动方向相同。所谓单向轴承齿轮的工作原理是，当单向轴承齿轮的外圈朝有效方向旋转时，所述的单向轴承齿轮的内圈也会旋转，当单向轴承齿轮的外圈朝无效方向旋转时，所述的单向轴承齿轮的内圈就与外圈脱开。所述的第一单向轴承齿轮9与主传动齿轮7啮合，所述的第二单向轴承齿轮10与辅助传动齿轮8啮合，所述的动力输出轴13与发电机1连接。
所述的浮体2为半球形且平面部分朝上。所述的浮体2的左右两侧均设有用于阻挡机架3转动的挡板14。所述的浮体2的上平面其实是一个圆形平面，所述的两块挡板14与所述的浮体2的上平面的接触面的中心线之间的连线通过上平面圆心。
本具体实施例中，所述的主传动齿轮7为90齿，辅助传动齿轮8为30齿，所述的第一单向轴承齿轮9和第二单向轴承齿轮10均为15齿。
本波浪能发电装置的工作原理如下：
波浪带动波浪能发电装置运动，摆锤4在波浪的带动下左右摆动，由于浮体2与连接轴5之间通过轴承6连接，因此机架3相对于浮体2可以自由转动，但受浮体2上挡块14的作用，机架3与浮体2之间相对旋转180°。当摆锤4摆动带动主传动齿轮7，使主传动齿轮7带动第一单向轴承齿轮9往有效方向旋转时（即使第一单向轴承齿轮的内圈可以旋转的方向），所述的第一单向轴承齿轮9的内圈就会带动动力输出轴转动，而此时在辅助传动齿轮8的作用下，第二单向轴承齿轮10的转动方向与第一单向轴承齿轮9的转动方向相反，第二单向轴承齿轮10的内圈脱开，因此对动力输出轴不起作用。相反，当主传动齿轮7带动第一单向轴承齿轮9往无效方向旋转时，此时，第二单向轴齿轮10会带动动力输出轴转动，而第一单向轴承齿轮9对动力输出轴不起作用。通过以上方式，不管摆锤朝哪个方向摆动（即朝左还是朝右）都可使发电机发电。

Claims (5)

1.一种波浪能发电装置，其特征在于：包括发电机（1）、浮体（2）、机架（3）、摆锤（4）及传动装置；所述的浮体（2）与机架（3）相连接；所述的摆锤（4）和传动装置均设于所述的机架（3）内；所述的传动装置包括主传动齿轮（7）、辅助传动齿轮（8）、第一单向轴承齿轮（9）和第二单向轴承齿轮（10）；所述的主传动齿轮（7）通过主轴体组件（11）转动连接在所述的机架（3）上；所述的摆锤（4）固定在所述的主传动齿轮（7）上；所述的辅助传动齿轮（8）通过辅轴体组件（12）转动连接在所述的机架（3）上且所述的辅助传动齿轮（8）与所述的主传动齿轮（7）啮合；所述的第一单向轴承齿轮（9）与第二单向轴承齿轮（10）通过动力输出轴组件（13）转动连接在所述的机架（3）上且所述的第一单向轴承齿轮（9）内圈的运动方向与第二单向轴承齿轮（10）内圈的运动方向相同；所述的第一单向轴承齿轮（9）与主传动齿轮（7）啮合；所述的第二单向轴承齿轮（10）与辅助传动齿轮（8）啮合；所述的动力输出轴与发电机（1）连接。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于：所述的浮体（2）与机架（3）相连接是指，所述的浮体（2）与机架（3）之间通过连接轴（5）和轴承（6）相连接；所述的连接轴（5）的下端固定在所述的浮体（2）的下端的中部；所述的轴承（6）安装在所述的浮体（2）的上端的中部；所述的连接轴（5）的下端紧配合在所述的轴承（6）的内圈内；所述的连接轴（5）的中部设有用于支撑机架（3）的轴肩（5.1）；所述的连接轴（5）的上端固定在所述的机架（3）的下端的中部。
3.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于：所述的浮体（2）为半球形且平面部分朝上；所述的浮体（2）的左右两侧均设有用于阻挡机架（3）转动的挡板（14）。
4.根据权利要求1所述的波浪能发电装置，其特征在于：所述的摆锤（4）为半圆形且平面部分朝上；所述的摆锤（4）有两个，该两个摆锤（4）分别设于所述的主传动齿轮（7）的两侧。
5.根据权利要求1或4所述的波浪能发电装置，其特征在于：所述的摆锤（4）通过螺栓固定在所述的主传动齿轮（7）上。
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