CN103807086A - 球摆直驱式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球摆直驱式波浪能发电装置，它包括球状壳体、支撑架、多组浮板、缆绳、海底重物、壳体内部装置及发电机构。所述的球状壳体通过缆绳与海底重物连接，多组浮板分别固定焊接在球状壳体外部的周边；机舱内部装置的两端分别通过支撑架与球状壳体固定连接。整套装置在重锤惯性作用下能够收集不同方向的波浪能，可将波浪的上下往复运动转化成旋转轴的单向旋转运动，并驱动永磁发电机发电。本发明不仅能够收集不同方向的波浪能，波浪能转化效率高，还能将所有能量转换与传递装置都置于密封的球状壳体内，不与海水接触避免海水腐蚀，抗腐蚀能力强，同时也便于运输和安装调试。

Description

球摆直驱式波浪能发电装置

技术领域

本发明专利属于海洋清洁能源利用技术领域，尤其涉及一种球摆直驱式波浪能发电装置。

背景技术

海洋中的波浪能分布广泛、能流密度大，是一种清洁的可再生能源。波浪能规模化有效采集，将是未来波浪能利用装置的发展方向。按国内外波浪能利用装置的运行的主体运动与否，可分为固定式和浮式两种。目前浮式波浪能发电装置一般多采用外置的活动结构来收集波浪能，活动部件暴露于海洋环境里，导致装置容易受到海水腐蚀，发电寿命短，运输及组装维护也较为困难。另外现有的浮式波浪能发电装置一般受波浪传递方向的影响较大，在实际运行时若波浪能采集装置没有对准波浪传递方向，将会严重影响波浪能的采集与转化效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效收集波浪能且不易被海水腐蚀的球摆直驱式波浪能发电装置。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种球摆直驱式波浪能发电装置，它包括球状壳体、多组浮板、缆绳、支撑架、壳体内部装置、海底重物。所述的球状壳体漂浮于海面上，缆绳的一端连接于球状壳体的底端，缆绳的另一端固定连接于海底重物上，海底重物沉于海底；多组浮板分别固定焊接在球状壳体外部的周边；所述的壳体内部装置的两端分别通过支撑架与球状壳体固定连接；所述的壳体内部装置包括重锤、锤摆连杆、左右往复旋转轴、第一发电机舱、前后往复旋转轴、第二发电机舱、蓄能舱和两套发电机构；所述的壳体内部装置固定安装在左侧支撑架和右侧支撑架之间，第二发电机舱和蓄能舱分别安装在第一发电机舱的左右两侧，两套发电机构分别安装在第一发电机舱和第二发电机舱内；所述的锤摆连杆的下端固定连接重锤，锤摆连杆的上端与左右往复旋转轴固定连接，左右往复旋转轴的内端可旋转的伸入第一发电机舱的内部并可相对于发电机舱一左、右往复旋转，前后往复旋转轴一端可旋转的伸入第二发电机舱的内部并可相对于第二发电机舱前、后往复旋转，前后往复旋转轴的另一端固定焊接在第一发电机舱的外壳上。

所述的支撑架由左侧支撑架和右侧支撑架构成；所述的左侧支撑架的一端固定焊接在球状壳体的内部壳体上，另一端与机舱内部装置的左端固定连接；右侧支撑架的一端固定焊接在球状壳体的内部壳体上，另一端与机舱内部装置的右端固定连接。

所述的多组浮板共有4组，分别固定焊接在球状壳体外部的前、后、左、右4个方向。

所述的蓄能舱一端与右侧支撑架固定连接，另一端与第一发电机舱固定连接。

所述的发电机构包括外齿轮、内齿轮、内小齿轮、外小齿轮、外驱动轴、内驱动轴、外驱动齿轮、内驱动齿轮、外超越离合器、内超越离合器、从动齿轮、从动旋转轴、联轴器、永磁发电机；所述的外齿轮和内齿轮紧贴在一起，均固定安装在左右往复旋转轴或前后往复旋转轴上，可随着左右往复旋转轴或前后往复旋转轴一起往复旋转，内小齿轮固定安装在内驱动轴的一端，并和内齿轮啮合在一起，当内齿轮往复旋转时可同向驱动内小齿轮一起往复旋转，外小齿轮固定安装在外驱动轴的一端，并和外齿轮啮合在一起，当外齿轮往复旋转时可反向驱动外小齿轮一起往复旋转，内超越离合器固定安装在内驱动轴的另一端，内驱动齿轮与内超越离合器套接在一起，外超越离合器固定安装在外驱动轴的另一端，外驱动齿轮与外超越离合器套接在一起，从动齿轮同时啮合外驱动齿轮和内驱动齿轮，从动旋转轴一端与从动齿轮固定连接，另一端通过联轴器与永磁发电机的转子固定连接。

所述的状壳体为一个密闭的中空金属球。

采用上述方案后，本发明具有的优点是：

（1）本发明的整套装置在重锤惯性作用下能够收集不同方向的波浪能，可将波浪的上下往复运动转化成旋转轴的单向旋转运动，并驱动永磁发电机发电。本发明的波浪能传递与发电机构均置于密封的球状壳体内，球状壳体外部没有运动部件，因此不易被海水腐蚀，使用寿命长，便于安装运输、调试与维修；

（2）本发明不受波浪能传递方向的影响，无论波浪传递方向如何，都能稳定、高效的收集波浪能并将其转化为电能。

    下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的壳体内部装置结构示意图

图3是本发明的发电机构结构示意图。

具体实施方式

    如图1所示，本发明是一种球摆直驱式波浪能发电装置，它包括球状壳体1、多组浮板2、缆绳3、左侧支撑架4、右侧支撑架5、壳体内部装置6、海底重物7。

所述的球状壳体1为一个密闭的中空金属球，它漂浮于海面上，缆绳3的一端连接于球状壳体1的底端，缆绳3的另一端固定连接于海底重物7上，海底重物7沉于海底。多组浮板2共有4组，分别固定焊接在球状壳体1外部的前、后、左、右4个方向。左侧支撑架4的一端固定焊接在球状壳体1的内部壳体上，另一端与机舱内部装置6的左端固定连接。右侧支撑架5的一端固定焊接在球状壳体1的内部壳体上，另一端与机舱内部装置6的右端固定连接。

如图2所示，所述的壳体内部装置6包括重锤61、锤摆连杆62、左右往复旋转轴63、第一发电机舱64、前后往复旋转轴65、第二发电机舱66、蓄能舱67和两套发电机构8。

整个壳体内部装置6固定安装在左侧支撑架4和右侧支撑架5之间。出于平衡考虑，所述的第二发电机舱66和蓄能舱67分别安装在第一发电机舱64的左右两侧。所述的两套发电机构8结构和安装方式完全相同，分别安装在第一发电机舱64和第二发电机舱66内。所述的锤摆连杆62的下端固定连接重锤61，锤摆连杆62的上端与左右往复旋转轴63的外端固定连接，左右往复旋转轴63的内端可旋转的伸入第一发电机舱64的内部与第一套发电机构8连接并可相对于第一发电机舱64左、右往复旋转。前后往复旋转轴65的一端从第二发电机舱66的内端可旋转的伸入第二发电机舱66的内部与第二套发电机构8连接并可相对于第二发电机舱66前、后往复旋转，前后往复旋转轴65另一端固定焊接在第一发电机舱64的外壳上，第二发电机舱66的外端与左侧支撑架4焊接在一起。所述的蓄能舱67一端与右侧支撑架5固定连接，另一端与第一发电机舱64固定连接，蓄能机舱67内部可安装多节铅蓄电池。

如图3所示，所述的发电机构8包括外齿轮80、内齿轮81、内小齿轮82、外小齿轮83、外驱动轴84、内驱动轴85、外驱动齿轮86、内驱动齿轮87、外超越离合器88、内超越离合器89、从动齿轮90、从动旋转轴91、联轴器92、永磁发电机93。

结合图2所示，由于两套发电机构8在第一发电机舱64和第二发电机舱66内安装方式完全相同，现以安装于第一发电机舱64内部的发电机构8为例进行阐述。所述的外齿轮80和内齿轮81紧贴在一起，均固定安装在左右往复旋转轴63上，可随着左右往复旋转轴63一起往复旋转。内小齿轮82固定安装在内驱动轴85的一端，并和内齿轮81啮合在一起，当内齿轮81往复旋转时可同向驱动内小齿轮82一起往复旋转。外小齿轮83固定安装在外驱动轴84的一端，并和外齿轮80啮合在一起，当外齿轮80往复旋转时可反向驱动外小齿轮83一起往复旋转。内超越离合器89固定安装在内驱动轴85的另一端，内驱动齿轮87与内超越离合器89套接在一起。外超越离合器88固定安装在外驱动轴84的另一端，外驱动齿轮86与外超越离合器88套接在一起。从动齿轮90同时啮合外驱动齿轮86和内驱动齿轮87。从动旋转轴91一端与从动齿轮90固定连接，从动旋转轴91的另一端通过联轴器92与永磁发电机93的转子固定连接。所述的永磁发电机93固定安装在第一发电机舱64的机壳内部，所述的左右往复旋转轴63、外驱动轴84、内驱动轴85和从动旋转轴91均利用轴承和轴承座安装到第一发电机舱64的机壳内部。需要说明的是，安装于第一发电机舱64内部的发电机构8上的外齿轮80和内齿轮81紧贴在一起，均固定安装在左右往复旋转轴63上。

本发明的工作原理：

如图1所示，球状壳体1和多组浮板2漂浮于海面上，当波浪从右至左或者从左至右传递时，在波浪力作用下，多组浮板2带动球状壳体1左右往复晃动。如图2所示，由于左侧支撑架4和右侧支撑架5固定安装在球状壳体1上，所以此时第二发电机舱66、前后往复旋转轴65、第一发电机舱64、蓄能舱67也随着球状壳体1左右往复晃动。而重锤61由于质量大，在惯性作用下，并不随着球状壳体1一起运动，而是相对于第一发电机舱64左右来回摆动，重锤61通过锤摆连杆62固定连接到左右往复旋转轴63上，从而使重锤61的相对摆动变为左右往复旋转轴63的左右往复旋转运动，将波浪能转化为左右往复旋转轴63的旋转机械能。

如图1所示，当波浪从前向后或者从后向前传递时，在波浪力作用下，多组浮板2带动球状壳体1前后往复晃动。如图2所示，当球状壳体1前后晃动时，由于左侧支撑架4和右侧支撑架5固定安装在球状壳体1上，此时只有第二发电机舱66、蓄能舱67随着球状壳体1前后往复晃动。而重锤61、锤摆连杆62、左右往复旋转轴63、第一发电机舱64在惯性作用下，将不随球状壳体1一起运动，此时第一发电机舱64和第二发电机舱66之间将产生前后相对往复运动，由于前后往复旋转轴65一端伸入第二发电机舱66的内部，另一端固定焊接在第一发电机舱64的外壳上，第一发电机舱64和第二发电机舱66之间将产生前后相对往复运动时，前后往复旋转轴65相对于第二发电机舱66做前后往复旋转运动，将波浪能转化为前后往复旋转轴65的旋转机械能。

根据上述规律，当波浪沿其它方向传递时，在重锤61的惯性作用下，左右往复旋转轴63和前后往复旋转轴65将分别与第一发电机舱64和第二发电机舱66产生相对旋转运动，波浪能被分别转化成左右往复旋转轴63和前后往复旋转轴65的旋转机械能。

如图2，结合图3所示，当左右往复旋转轴63相对于第一发电机舱64左右往复旋转时，将同时带动外齿轮80和内齿轮82左右往复旋转，外齿轮80和内齿轮81分别驱动外小齿轮83和内小齿轮82左右往复旋转，但此时外小齿轮83和内小齿轮82的旋转方向变成相反。外小齿轮83和内小齿轮82又通过外驱动轴84、内驱动轴85驱动外超越离合器88、内超越离合器89同时左右往复旋转，且外超越离合器88、内超越离合器89的旋转方向也相反（即当外超越离合器88顺时针旋转时，内超越离合器89逆时针旋转，而当外超越离合器88逆时针旋转时，内超越离合器89顺时针旋转）。

如图3所示，当内超越离合器89逆时针旋转，内超越离合器89与内驱动齿轮87超越分离，内超越离合器89不能带动内驱动齿轮87旋转，因此内驱动齿轮87不能使驱动齿轮90旋转。此时，外超越离合器88顺时针旋转，外超越离合器88与外驱动齿轮86啮合，并带动外驱动齿轮86同时顺时针旋转，外驱动齿轮86又驱动从动齿轮90逆时针旋转。而当内超越离合器89顺时针旋转时，内超越离合器89与内驱动齿轮87啮合，带动内驱动齿轮87一起顺时针旋转，内驱动齿轮87又可驱动从动齿轮90逆时针旋转。此时，外超越离合器88逆时针旋转，外超越离合器88与外驱动齿轮86超越分离，外驱动齿轮86不能带动驱动齿轮90旋转。因此，在外超越离合器88和内超越离合器89的作用下，左右往复旋转轴63的往复旋转运动转换成从动齿轮90逆时针的单向旋转运动。从动齿轮90带动从动旋转轴91旋转，并驱动永磁发电机93的转子单向旋转并发出电能。

同理，第二发电机舱66内部的发电机构8结构相同，当前后往复旋转轴65相对于第二发电机舱66前后往复旋转时，也能驱动永磁发电机的转子单向旋转并发出电能。 

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，球状壳体、重锤以及浮板也可采用其他外形。即依本发明专利范围及说明书内容所作的外形变化，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种球摆直驱式波浪能发电装置，其特征在于：它包括球状壳体、多组浮板、缆绳、支撑架、壳体内部装置、海底重物；所述的球状壳体漂浮于海面上，缆绳的一端连接于球状壳体的底端，缆绳的另一端固定连接于海底重物上，海底重物沉于海底；多组浮板分别固定焊接在球状壳体外部的周边；所述的壳体内部装置的两端分别通过支撑架与球状壳体固定连接；所述的壳体内部装置包括重锤、锤摆连杆、左右往复旋转轴、第一发电机舱、前后往复旋转轴、第二发电机舱、蓄能舱和两套发电机构；所述的壳体内部装置固定安装在左侧支撑架和右侧支撑架之间，第二发电机舱和蓄能舱分别安装在第一发电机舱的左右两侧，两套发电机构分别安装在第一发电机舱和第二发电机舱内；所述的锤摆连杆的下端固定连接重锤，锤摆连杆的上端与左右往复旋转轴固定连接，左右往复旋转轴的内端可旋转的伸入第一发电机舱的内部并可相对于发电机舱一左、右往复旋转，前后往复旋转轴一端可旋转的伸入第二发电机舱的内部并可相对于第二发电机舱前、后往复旋转，前后往复旋转轴的另一端固定焊接在第一发电机舱的外壳上。

2.根据权利要求1所述的球摆直驱式波浪能发电装置，其特征在于：所述的支撑架由左侧支撑架和右侧支撑架构成；所述的左侧支撑架的一端固定焊接在球状壳体的内部壳体上，另一端与机舱内部装置的左端固定连接；右侧支撑架的一端固定焊接在球状壳体的内部壳体上，另一端与机舱内部装置的右端固定连接。

3.根据权利要求1所述的球摆直驱式波浪能发电装置，其特征在于：所述的多组浮板共有4组，分别固定焊接在球状壳体外部的前、后、左、右4个方向。

4.根据权利要求3所述的球摆直驱式波浪能发电装置，其特征在于：所述的蓄能舱一端与右侧支撑架固定连接，另一端与第一发电机舱固定连接。

5.根据权利要求1所述的球摆直驱式波浪能发电装置，其特征在于：所述的发电机构包括外齿轮、内齿轮、内小齿轮、外小齿轮、外驱动轴、内驱动轴、外驱动齿轮、内驱动齿轮、外超越离合器、内超越离合器、从动齿轮、从动旋转轴、联轴器、永磁发电机；所述的外齿轮和内齿轮紧贴在一起，均固定安装在左右往复旋转轴或前后往复旋转轴上，可随着左右往复旋转轴或前后往复旋转轴一起往复旋转，内小齿轮固定安装在内驱动轴的一端，并和内齿轮啮合在一起，当内齿轮往复旋转时可同向驱动内小齿轮一起往复旋转，外小齿轮固定安装在外驱动轴的一端，并和外齿轮啮合在一起，当外齿轮往复旋转时可反向驱动外小齿轮一起往复旋转，内超越离合器固定安装在内驱动轴的另一端，内驱动齿轮与内超越离合器套接在一起，外超越离合器固定安装在外驱动轴的另一端，外驱动齿轮与外超越离合器套接在一起，从动齿轮同时啮合外驱动齿轮和内驱动齿轮，从动旋转轴一端与从动齿轮固定连接，另一端通过联轴器与永磁发电机的转子固定连接。

6.根据权利要求1所述的球摆直驱式波浪能发电装置，其特征在于：所述的状壳体为一个密闭的中空金属球。

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