CN107269455B - 一种依靠摆动的发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种依靠摆动的发电装置，包括左转轴、右转轴、中转轴、左单向轴承、右单向轴承、左惯性轮、右惯性轮、增速器、发电机、摆动设备。该机构的特征在于：左转轴、右转轴分别与摆动设备固定连接，左单向轴承、右单向轴承分别固定嵌套在左转轴、右转轴上，左惯性轮、右惯性轮分别固定嵌套在左单向轴承、右单向轴承上，中转轴与右惯性轮固定连接，将转动通过增速器加速后带动发电机转子，发电机定子(外壳)与左惯性轮和增速器外壳固定连接，实现发电机定子与转子的高速稳定的反向转动，进而发电。该发电装置效能比高，结构简单，造价低廉，可靠性高，无污染。

Description

一种依靠摆动的发电装置
技术领域
本发明涉及一种依靠摆动的发电装置，该装置可以安装于摆动式波浪发电设备或摆动式消波堤中，属于利用海洋能发电的新能源领域。
背景技术
海上波浪发电设备中有一种摆动设备波能转换装置，该装置的设计严谨，横截面轮廓呈非对称型式，其前端(迎浪面)较小，后部(背浪面)较大，水下部分为圆弧形，装置在波浪作用下绕转动轴发生摆动运动，并且可以将几乎所有的短波拦截下来，此波能转换装置在短波时的转换效率可以接近于100％。
虽然波浪发电研究经过几十年的发展，先后出现过几十种不同的发电装置的设计，以提高发电效率。但是现有的波浪发电机依然存在以下缺点：结构复杂，摩擦过多，制造成本高昂，易发生故障，使用寿命低，波浪能损耗大，并且当波浪较小时，极易停止工作导致其有效工作时间较短。此外，一些消波设备在消波过程中，具有摆动运动，此摆动动能源自波浪能，但是通常被浪费。通过安装本发明中的发电装置，即可将波浪能转化为电能，进而加以利用。
发明内容
针对现有技术的诸多不足，本发明提供了一种结构简单、造价低廉、可靠性高、能效比高的发电装置。本发明基于现有技术中具有极高的波浪能与机械能转换效率的摆动装置，本发明在该摆动设备中设计安装了结构简单，造价低廉，可靠性强，能效比高，有效工作时间长，经济效益好的发电装置，有效的解决了现有摆动波浪发电装置所存在的结构复杂，造价昂贵，故障率高，能量转换率低，有效工作时间较短的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种依靠摆动的发电装置，包括置于摆动设备壳体内以摆动中心为转动中心的发电机，所述发电机的定子、转子在两侧各自以择一方式关联左惯性轮或右惯性轮转动；所述左惯性轮通过中心套接的左单向轴承和左转轴实现单向转动；所述右惯性轮通过中心套接的右转轴、右单向轴承实现与所述左惯性轮转向相反的单向转动。
其中，“以摆动中心”为“转动中心”，即往复转动的中心轴。
优选方式下，为了增加发电效率，所述左惯性轮或所述右惯性轮通过一个增速器连接所述发电机，将转动动作传递给所述发电机。
此外，左惯性轮或右惯性轮的旋转中心即左转轴、右转轴是摆动设备的旋转中心。
本发明一种发电装置，摆动设备的摆动运动是发电装置的主要动力来源。发电装置将摆动设备的机械能转化为电能，发电机可为交流或直流发电机。
其技术方案包括左转轴、右转轴、中转轴、左单向轴承、右单向轴承、左惯性轮、右惯性轮、增速器、发电机、摆动设备。左转轴、右转轴分别与摆动设备固定连接，左单向轴承、右单向轴承分别固定嵌套在左转轴、右转轴上，左惯性轮、右惯性轮分别固定嵌套在左单向轴承、右单向轴承上，中转轴与右惯性轮固定连接，将转动通过增速器加速后带动发电机转子，发电机定子(外壳)与左惯性轮和增速器外壳固定连接，实现发电机定子与转子的高速稳定反向转动，进而发电。
上述机构中，左转轴、右转轴是摆动设备的旋转中心。摆动设备以左转轴、右转轴为旋转中心并带动左转轴、右转轴一起作摆动运动，左转轴、右转轴分别带动左单向轴承、右单向轴承随之转动。左单向轴承、右单向轴承控制左惯性轮、右惯性轮相反的转动方向，即当左转轴随摆动设备顺(逆)时针转动的速度大于左惯性轮的转速时，左单向轴承带动左惯性轮顺(逆)时针持续加速转动，而当右转轴随摆动设备逆(顺)时针转动的速度大于右惯性轮的转速时，右单向轴承带动右惯性轮逆(顺)时针持续加速转动。中转轴随右惯性轮逆(顺)时针持续转动，增速器、发电机亦随左惯性轮顺(逆)时针持续转动。增速器将中转轴的转速增加数倍，并带动发电机工作发电。
左惯性轮、右惯性轮的转动惯量较大，其分别在左单向轴承、右单向轴承的带动下持续沿单方向转动，并为发电机持续输入动力。
左单向轴承、右单向轴承的作用是：无论摆动设备遭遇何种风浪，以何种频率、幅度作摆动运动，左右单向轴承都可以将其转化为左惯性轮、右惯性轮持续的单向转动，且左右惯性轮的转动方向相反，从而为发电机持续输入能量。
所述发电装置的动力主要源于摆动设备的摆动，其可以安装在固定式摆动设备内，也可安装在浮式摆动设备内，这两种型式的摆动设备都在水面上，随波浪的运动而发生摆动。
常规上，所述发电装置需要通过稳压装置连接蓄电设备或是用户设备。
本发明的有益效果：
1、本发明发电装置基于摆动设备，摆动设备在波浪能转化机械能方面有巨大的优势。其可以拦截住几乎所有的短波，并且在短波时的一级波能转换效率可以接近于100％。
2、本发明发电装置能够感知较小的波浪，灵敏度高，通过左右惯性轮的配合可以收到转速加倍的效果，极大地提高能效比，并可以使发电机持续发电，且电压稳定，较少电力整流系统的成本。
3、本发明发电装置的左右单向轴承机构的配合使用，使得无论摆动设备遭遇何种风浪，以何种频率、幅度作摆动运动，左右单向轴承都可以将其转化为左右惯性轮持续的单向转动，以便于发电机将机械能转化为电能。
4、本发明发电装置结构简单，一方面可以使其建造成本降低，实现大面积推广应用，另一方面其可靠性强，维修率低，维护成本低，最重要的是其有效工作时间长，能效比高，经济效益好。
附图说明
图1是本发明基于摆动设备的发电装置置于水平面上的侧视结构示意图。
图2是本发明基于摆动设备的发电装置俯视结构示意图。
图3是图1的剖面图。
图号标识：1、右转轴；2、右单向轴承；3、右惯性轮；4、中转轴；5、增速器；6、发电机；7、左惯性轮；8、左单向轴承；9、左转轴；10、摆动设备。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1～3所示，本发明一种依靠摆动的发电装置的实施方式，包括左转轴9、右转轴1、中转轴4、左单向轴承8、右单向轴承2、左惯性轮7、右惯性轮3、增速器5、发电机6、摆动设备10；图中A为水平面。其中，左转轴9、右转轴1分别与摆动设备10固定连接，左单向轴承8、右单向轴承2(如棘轮形式的单向轴承，但不局限于此)分别固定嵌套在左转轴9、右转轴1上，左惯性轮7、右惯性轮3分别固定嵌套在左单向轴承8、右单向轴承2上，中转轴4与右惯性轮1固定连接，并且可以将转动传递给增速器5(如行星齿轮增速器，但不局限于此种增速形式)，发电机6分别与左惯性轮7和增速器5固定连接。左转轴9、右转轴1是摆动设备的旋转中心，即摆动设备上下摆动的摆动中心，也是发电机6的中心。摆动设备10以左转轴9、右转轴1为旋转中心并带动左转轴9、右转轴1一起作摆动运动，左转轴9、右转轴1分别带动左单向轴承8、右单向轴承2随之转动。左单向轴承8、右单向轴承2控制左惯性轮7、右惯性轮3相反的转动方向，即当左转轴9随摆动设备10顺(逆)时针转动的速度大于左惯性轮7的转速时，左单向轴承8锁死，并带动左惯性轮7顺(逆)时针持续加速转动，而右单向轴承2可以自由转动，即右惯性轮3不随右转轴1顺时针转动。当右转轴1随摆动设备10逆(顺)时针转动的速度大于右惯性轮3的转速时，右单向轴承2锁死，并带动右惯性轮3逆(顺)时针持续加速转动，而左单向轴承8可以自由转动，即左惯性轮7不随左转轴9逆时针转动。中转轴4随右惯性轮3逆(顺)时针持续转动，增速器5、发电机6亦随左惯性轮7顺(逆)时针持续转动。增速器5将中转轴4的转速增加数倍，并带动发电机6工作发电。
其中，左右单向轴承自由转动的方向相反，其锁死的方向也相反。
发电设备处于正常工作状态时，左右惯性轮的转动方向相反，发电机与动力输入轴的转动方向相反。发电机6可以是交流或直流发电机。而左惯性轮7、右惯性轮3的转动惯量较大，可以为发电机持续输入动力。
附图1～3仅为本发明的一种实施方式，其中发电机6两侧的结构可以置换，为本发明的等同方式。
本发明涉及一种发电装置，依靠摆动发电。在该机构中，左转轴、右转轴分别与摆动设备固定连接，左单向轴承、右单向轴承分别固定嵌套在左转轴、右转轴上，左惯性轮、右惯性轮分别固定嵌套在左单向轴承、右单向轴承上，中转轴与右惯性轮固定连接，并且可以将转动传递给增速器，发电机分别与左惯性轮和增速器固定连接。所述发电机通过稳压模块连接蓄电设备或者用户设备，如图1、图2。
左右惯性轮的配合可以收到转速加倍的效果，经过增速器的进一步加速，达到发电机发电所需转速，如图1、图2。
左右单向轴承机构的配合使用，使得无论摆动设备遭遇何种风浪，以何种频率、幅度作摆动运动，左右单向轴承都可以将其转化为左右惯性轮持续的单向转动。
左惯性轮、右惯性轮的转动惯量较大，其分别在左单向轴承、右单向轴承的带动下持续沿单方向转动，并为发电机持续输入动力，如图1、图2。
本发明的运行方式：
摆动设备以左转轴、右转轴为旋转中心并带动左转轴、右转轴一起作摆动运动，左转轴、右转轴分别带动左单向轴承、右单向轴承随之转动。左单向轴承、右单向轴承控制左惯性轮、右惯性轮相反的转动方向，即当左转轴随摆动设备顺(逆)时针转动的速度大于左惯性轮的转速时，左单向轴承带动左惯性轮顺(逆)时针持续加速转动，而当右转轴随摆动设备逆(顺)时针转动的速度大于右惯性轮的转速时，右单向轴承带动右惯性轮逆(顺)时针持续加速转动。中转轴随右惯性轮逆(顺)时针持续转动，增速器、发电机亦随左惯性轮顺(逆)时针持续转动。增速器将中转轴的转速增加数倍，并带动发电机工作发电。发出的电通过稳压装置连接蓄电设备或是用户设备。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种依靠摆动的发电装置，其特征在于，利用海洋能发电，包括置于摆动设备壳体(10)内以摆动中心为转动中心的发电机(6)，所述发电机(6)的定子、转子在两侧各自以择一方式关联左惯性轮(7)或右惯性轮(3)转动；
所述左惯性轮(7)通过中心套接的左单向轴承(8)和左转轴(9)实现单向转动；
所述右惯性轮(3)通过中心套接的右转轴(1)、右单向轴承(2)实现与所述左惯性轮(7)转向相反的单向转动；
所述左转轴(9)、右转轴(1)分别与摆动设备壳体(10)固定连接；所述左单向轴承(8)、右单向轴承(2)分别固定嵌套在左转轴(9)、右转轴(1)上，左惯性轮(7)、右惯性轮(3)分别固定嵌套在左单向轴承(8)、右单向轴承(2)上；所述左惯性轮(7)或所述右惯性轮(3)通过一个增速器(5)连接所述发电机(6)，并将转动动作传递给所述发电机(6)；所述发电机(6)为交流或直流发电机。
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