CN102128125B - 具有线性滑动的波浪发电机结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有线性滑动的波浪发电机结构，是放置于一海平面上，其包括有：一浮体，与海平面接触，借由波浪起伏产生位移；一主体，用以容置机械能传动机构，该主体内至少设置有一油压杆及油压缸，油压杆可于油压缸中做伸缩动作，而该油压缸连接固定于一固定端上；一滑动面，设置于主体中，并可于主体中做伸缩动作，借由一连动部与该浮体相连接，且该连动部与油压杆相连接，该滑动面外缘设置有至少二滑动部；至少二滑杆，设置于主体中，用以对应穿置于该滑动面的滑动部中，使该滑动面可于滑杆上做移动。

Description

具有线性滑动的波浪发电机结构

技术领域

本发明涉及一种波浪发电机结构，尤其涉及一种采用线性滑动机构的装设，同时拥有良好的作动顺畅度与低摩擦损失，来补强运动方向的结构强度，并且还能增加能量转换系统的运用弹性空间，可以装设不同规格的油压杆，的波浪发电机结构。 

背景技术

波浪发电是新兴的绿色能源的产业，其是利用波浪的起伏位差来形成波浪发电机的机械能，再将该机械能转换成为电能，由于波浪输入的应力为多自由度且非线性的型态，而当撷取单点式方向的自由度(如Heave)时，会因为受力不平均，导致有很多个无法预料的应力集中点，该无法预料的应力就必须由结构体来吸收，因此结构体须有足够的强度去抵抗此种海象。而波浪发电机所产生机械能的相对运动处，为结构中最脆弱的地方，因此若仅使用现有油压缸当作结构的支撑的话，且油压杆会受到海水的侵蚀，将降低油压缸本体的寿命及使用条件受到很大的限制。因此必须改进前述的问题，将油压缸设计成纯粹仅受拉伸及压缩的往复动作，而其它的受力点会传递到主体结构，此种分散应力的方法才能克服了目前油压缸的选用条件及寿命问题，而滑动处同时要有良好的摩擦系数，以避免能量传递的损失。 

在现有波浪发电系统中，并无类似此机构上的专利，因此较无前案可以比较差异。较类似的产品为OPT公司所生产的Powerbouy PB40(如图1A、图1B、图2、图3)，其是包括有：一浮体11、一主体12、一连动部13、一油压杆14及一油压缸15，其利用一油压杆14与主体12做伸缩动作，以产生机械能量，但其油压杆14直接暴露于主体12的外部，如此会受到海水的侵蚀与结构强度的问题，导致油压杆14的寿命减损的问题，连带地其油压杆14可靠度及顺畅度亦产生有不少的问题。在现有的波浪发电设备中，能量转换系统所利用的油压缸15如图2所示，油压杆14当作主结构支撑之一，当有分力及不 平衡的力产生时，油压杆14若过负载则会因此产生挠曲损坏，如图3所示。因为旧式设计的油压缸15除了要产生机械能的相对运动外，还必须负担起结构支撑的功能，如此油压杆14的强度需要非常强，选择性也降低。 

在中国台湾专利申请号095114282的“波浪发电系统”发明专利的代表图所揭露，其利用缆绳的方式，一端是接于海面上的浮筒，利用浮筒的浮力来传力能量，而另一端则是连接重物，如此缆绳才能承受拉伸的力，利用如此往覆的运动来产生动能，以达到发电的功效，其缺点是缆绳所承受的力量极大，且不易调配浮筒与重物之间的平衡力量。 

在中国台湾专利公告号148013的“波浪发电机”发明专利的代表图所揭露，则是使用杠杆原理的方式，将海面上的浮台运动，通过杠杆的力量借以放大至油压缸，以产生机械能，但缺点为结构庞大而复杂，制造成本也相对较高。 

发明内容

基于解决以上所述现有技术的缺失，本发明为一种具有线性滑动的波浪发电机结构架构，主要目的为现有的设计由于将液压缸当结构体之一，因此要承受其它方向的分力，所以损坏及作动干涉的机率较高，本发明采用使用线性滑动机构的装设，同时拥有良好的作动顺畅度与低摩擦损失，来补强运动方向的结构强度，而在改进后的设计除了克服前述的问题外，最大的特点在于还能增加能量转换系统的运用弹性空间，可以装设不同规格的油压杆，使其达到最佳化的设计需求，而内置式的油压杆及线性滑动机构设计，同时可以大幅高产品寿命与维修便利性，并增加可靠度。 

为达到上述目的，本发明提供一种具有线性滑动的波浪发电机结构，放置于一海平面上，其包括有： 

一浮体，与海平面接触，借由波浪起伏产生位移； 

一主体，用以容置机械能传动机构，该主体内至少设置有一油压杆及油压缸，油压杆可于油压缸中做伸缩动作，而该油压缸连接固定于一固定端上； 

一滑动面，设置于主体中，并可于主体中做伸缩动作，借由一连动部与该浮体相连接，且该连动部与油压杆相连接，该滑动面外缘设置有至少二滑动部；以及 

至少二滑杆，设置于主体中，用以对应穿置于该滑动面的滑动部中，使该 滑动面可于滑杆上做移动。 

较佳者，该浮体是呈一中空环状结构。 

较佳者，该浮体中空处可容置一发电模块。 

较佳者，该主体与滑动面的接触面设置有一防水结构，该防水结构即为一油封材质所构成。 

较佳者，该滑动面的滑动部内部设置有一线性轴承。 

较佳者，该线性轴承的种类是为滚珠式、铜衬滑动式、自润式、给油式的其中之一。 

较佳者，该连动部与油压杆的连接处设置有一万向轴承。 

较佳者，该油压缸与固定端的连接处设置有一万向轴承。 

较佳者，该些滑杆的上、下端还设置有一缓冲体。 

较佳者，该油压缸设置于油压杆下方。 

为达到上述目的，本发明提供另一种具有线性滑动的波浪发电机结构，放置于一海平面上，其包括有： 

一浮体，与海平面接触，借由波浪起伏产生位移； 

一主体，用以容置机械能传动机构，该主体内至少设置有一油压杆及油压缸，油压杆可于油压缸中做伸缩动作，而该油压杆连接固定于一固定端上，该油压缸设置于油压杆上方； 

一滑动面，设置于主体中，并可于主体中做伸缩动作，借由一连动部与该浮体相连接，且该连动部与油压缸相连接，该滑动面外缘设置有至少二滑动部；以及 

至少二滑杆，设置于主体中，用以对应穿置于该滑动面的滑动部中，使该滑动面可于滑杆上做移动。 

本发明的功效在于，本发明提供的具有线性滑动的波浪发电机结构的滑动面比现有设计的表面积大上许多，油压杆更不会外露于主体，故不会受到海水的侵蚀，大幅增加了油压系统的使用寿命及运用弹性。而在外侧滑动面上与主体之间装置防水结构来增加密合度，防止海水由滑动面渗透入主体内，适当的防水结构及线性轴承选用，可使滑动保持在低摩擦高效率的型态。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1A、图1B为现有波浪发电机的结构示意图； 

图2、图3为现有波浪发电机的结构示意图； 

图4A为本发明具线性滑动的波浪发电机的剖面侧视结构示意图； 

图4B为本发明具线性滑动的波浪发电机的另一实施例图； 

图5为图4受侧向应力的结构示意图； 

图6为图4的油压杆与油压缸的下死点结构示意图； 

图7A、图7B为本发明具有线性滑动的波浪发电机的上、下死点的侧视外观结构示意图。 

其中，附图标记 

11、2～浮体 

12、3～主体 

13、21～连动部 

14、31～油压杆 

15、32～油压缸 

311、321～万向轴承 

33～固定端 

34～防水结构 

4～滑动面 

41～滑动部 

5～滑杆 

51～缓冲体 

6～波浪 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述： 

请参阅图4A所示，是为本发明具有线性滑动的波浪发电机的剖面侧视结构示意图，其波浪发电机是放置于一海平面上，其包括有：一浮体2，与海平面接触，借由波浪起伏产生位移，该浮体2是呈一中空环状结构，该浮体2中空处可容置一发电模块(图中未示)；一主体3，用以容置机械能传动机构，该主体3内至少设置有一油压杆31及油压缸32，油压杆31可于油压缸32中做伸缩动作，而该油压缸32连接固定于一固定端33上，该油压缸32与固定端33的连接处设置有一万向轴承321；一滑动面4，设置于主体3中，并可于主体3中做伸缩动作，借由一连动部21与该浮体2相连接，该连动部21与油压杆31相连接，且该连动部21与油压杆31的连接处设置有一万向轴承311，该滑动面4外缘设置有至少二滑动部41，该滑动部41内部设置有一线性轴承(图中未示)，该线性轴承的种类是为滚珠式、铜衬滑动式、自润式、给油式的其中之一，该主体3与滑动面4的接触面设置有一防水结构34，该防水结构34即为一油封材质所构成；至少二滑杆5，设置于主体3中，用以对应穿置于该滑动面4的滑动部41中，使该滑动面4可于滑杆5上做移动，该些滑杆5的上、下端还设置有一缓冲体51(如图6所示)。 

图4B是为本发明具有线性滑动的波浪发电机的另一实施例图，与图4A的差异在于油压缸32与油压杆31是为反向，意即为油压缸32设置于油压杆31的上方，本实施亦可提供良好吸收波浪应力的结构，无论该油压缸32设置于油压杆31的上方或为下方，皆为本发明的保护范围，故与图4A一并提出做为另一实施例。 

请参阅图5所示，是为图4受侧向应力的结构示意图，于油压杆31外侧多设计一滑动面4，所有侧向分力都会通过滑动部41传递至滑杆5再传到滑动面4中，故当有侧向力时，则仅对滑动面4产生负载，不会影响到油压系统(包括油压杆31及油压缸32)。其中内部的油压杆31及油压缸32两端需使用万向轴承(311、321)联结，如此除了方便安装外，二万向轴承(311、321)联接处在受应力弯曲的状态下仍然为一直线，不会对油压杆31及油压缸32产生挠曲受力。在滑动面4有不同挠曲的状态下，皆不会有其它方向的分力作用油压杆31及油压缸32上，因油压杆31及油压缸32只会受单一方向的力量(即相对运动方向heave)。当其它分力产生时，皆通过滑动面4传递至多个滑动部41上，再分散于滑杆5上，如此一来，可借由滑杆5的数量增加及材料强度的提升来达到结构强化的目的，而油压杆31及油压缸32不必考虑结构上的负荷，因此选择空间大幅提高，且由于油压杆31及油压缸32被滑动面4及主体3所保护，不受海水侵蚀，寿命也可增加。 

请参阅图6所示，是为图4的油压杆与油压缸的下死点结构示意图，为了防止油压杆31及油压缸32在过行程的状态下(海浪波长过大时)，到达行程上、下死点时会产生的碰撞，所以在设计上，会在滑杆5的上、下死点两端，装设一缓冲体51。因为若海浪波高大于油压杆31及油压缸32的行程时，皆会直接对油压缸32缸体产生碰撞，造成损坏。因此，该缓冲体51可保护在上、下死点的主体3结构不受强烈撞击，并在必要时可以跟主体3一起连动。 

请参阅图7A、图7B所示，是为本发明具有线性滑动的波浪发电机的上、下死点的侧视外观结构示意图，如图7A、图7B所示为波浪6的作用下本发明提供的具有线性滑动的波浪发电机达到上、下死点的状态。在改进后的结构上，可以看出滑动面4比现有设计的表面积大上许多，油压杆31更不会外露于主体3，故不会受到海水的侵蚀，大幅增加了油压系统的使用寿命及运用弹性。而在外侧滑动面4上与主体3则会装置防水结构来增加密合度，防止海水 由滑动面4渗透入主体3内，适当的防水结构及线性轴承选用，可使滑动保持在低摩擦高效率的型态。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (19)

1.一种具有线性滑动的波浪发电机结构，放置于一海平面上，其特征在于，包括有：

一浮体，与海平面接触，借由波浪起伏产生位移；

一主体，用以容置机械能传动机构，该主体内至少设置有一油压杆及油压缸，油压杆于油压缸中做伸缩动作，而该油压缸连接固定于一固定端上；

一滑动面，设置于主体中，并于主体中做伸缩动作，借由一连动部与该浮体相连接，且该连动部与油压杆相连接，该滑动面外缘设置有至少二滑动部；以及

至少二滑杆，设置于主体中，用以对应穿置于该滑动面的滑动部中，使该滑动面于滑杆上做移动。

2.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该浮体呈一中空环状结构。

3.根据权利要求2所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该浮体中空处能够容置一发电模块。

4.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该主体与滑动面的接触面设置有一防水结构，该防水结构即为一油封材质所构成。

5.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该滑动面的滑动部内部设置有一线性轴承。

6.根据权利要求5所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该线性轴承的种类为滚珠式、铜衬滑动式、自润式、给油式的其中之一。

7.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该连动部与油压杆的连接处设置有一万向轴承。

8.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该油压缸与固定端的连接处设置有一万向轴承。

9.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该些滑杆的上、下端还分别设置有一缓冲体。

10.根据权利要求1所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该油压缸设置于油压杆下方。

11.一种具有线性滑动的波浪发电机结构，放置于一海平面上，其特征在于，包括有：

一浮体，与海平面接触，借由波浪起伏产生位移；

一主体，用以容置机械能传动机构，该主体内至少设置有一油压杆及油压缸，油压杆于油压缸中做伸缩动作，而该油压杆连接固定于一固定端上，该油压缸设置于油压杆上方；

一滑动面，设置于主体中，并于主体中做伸缩动作，借由一连动部与该浮体相连接，且该连动部与油压缸相连接，该滑动面外缘设置有至少二滑动部；

以及

至少二滑杆，设置于主体中，用以对应穿置于该滑动面的滑动部中，使该滑动面于滑杆上做移动。

12.根据权利要求11所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该浮体呈一中空环状结构。

13.根据权利要求12所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该浮体中空处能够容置一发电模块。

14.根据权利要求11所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该主体与滑动面的接触面设置有一防水结构，该防水结构即为一油封材质所构成。

15.根据权利要求11所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该滑动面的滑动部内部设置有一线性轴承。

16.根据权利要求15所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该线性轴承的种类为滚珠式、铜衬滑动式、自润式、给油式的其中之一。

17.根据权利要求11所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该连动部与油压缸的连接处设置有一万向轴承。

18.根据权利要求11所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该固定端与油压杆的连接处设置有一万向轴承。

19.根据权利要求11所述的具有线性滑动的波浪发电机结构，其特征在于，该些滑杆的上、下端还分别设置有一缓冲体。

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