CN108443051B - 一种新型高效密封的波浪能发电装置 - Google Patents

一种新型高效密封的波浪能发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型高效密封的波浪能发电装置；本装置包括：发电体、上旋转体及下旋转体三部分；所述上旋转体与发电体同轴心布置，上下旋转体形成旋转副；本装置优点在于：通过设置流胶槽，可实现一个沉头孔便可将轴上所有的磁铁槽进行灌封，从工艺上实现了灌封效率的提升；上下旋转体上下摆动翼板，并进行相反方向的周期性圆周运动，提高了旋转速度并提高了发电效率；本装置在进行发电过程中由于磁铁及线圈全部密封在灌封胶中，具有密封性好，使用寿命长，且安装维护成本低，能量利用效率高，结构简单易于实现集成化理念。

Description

一种新型高效密封的波浪能发电装置
技术领域
本发明主要涉及海洋波浪能利用领域，具体涉及一种基于波浪能的新型高效密封的发电装置。
背景技术
波浪能发电(Wave Power Generation)是以波浪的能量为动力生产电能。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，目前全球各国都在加紧在研发各类利用波浪能发电的装置，旨在更大效率的提高波浪能的利用率。
当前，波浪能发电装置主要是将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。其中，气动式发电是通过气室、气袋等泵气装置将波浪能转换成空气能，再由气轮机驱动发电机进行发电；液压式发电是通过某种泵液装置将波浪能转换为液体(油或海水)的压能或位能，再由油压马达或水轮机驱动发电机发电；机械式发电是通过传动机构将波浪能的往复运动转化为单向旋转运动来驱动发电机发电。但以上装置均存在密封性差，能量转化效率低，结构复杂，成本较高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低、能量转化效率高、密封性好、结构简单、可靠性高、无污染且寿命长的基于波浪能的发电装置。
本发明采用的技术方案是：一种基于波浪能的新型高效密封性强的发电装置，本装置包括：发电体、上旋转体及下旋转体三部分。
所述发电体包括：转轴、端盖、陶瓷轴承、套筒、导电滑环、传动轴、扭簧、磁铁、磁感线圈、灌封罩、灌胶口、流胶槽和圆筒；所述扭簧通过螺钉一端固定于传动轴上，另一端固定于套筒上；所述灌封罩安装在磁铁槽的外侧；所述磁铁安装在传动轴上开设的磁铁槽中，通过轴上方开设的灌胶口将灌封胶倒入进磁铁槽中实现密封；所属磁感线圈放入到圆筒所开设的线圈槽中灌入灌封胶实现密封；所述导电滑环一端线圈与磁感线圈相连接，另一端线圈与电缆相连接；所述端盖位于圆筒顶端和底端，通过螺钉与圆筒相连接；所述转轴位于发电装置上端，通过电缆与船体相连。
所述上旋转体包括：四个翼板、弹簧、翼板回转轴、翼板限位轴；翼板与上旋转体通过翼板回转轴固定，并由一弹簧与翼板限位轴相连，翼板由弹簧与翼板限位轴将翼板上下摆动的角度限位在正负20度，上旋转体与圆筒通过螺纹相连接。
所述下旋转体同样具有四个翼板，翼板方向与上旋转体翼板方向相反，与传动轴通过螺纹相连接。
所述上下旋转体随波浪升沉由周期性上下直线运动转为相反方向的周期性往复圆周运动及翼板的上下摆动，带动传动轴上的磁铁与圆筒中的磁感线圈相切割进行发电。
进一步的特征在于：所述上下旋转体的翼板通过翼板回转轴与旋转体相固定，并由一弹簧与翼板限位轴相连，受到水对垂直于翼板方向的分力较大，易于实现上下旋转体进行相反方向的周期性往复圆周运动的同时翼板进行上下摆动。
进一步的特征在于：所述传动轴上方开设一沉头孔，下方灌封罩包裹在开设在轴上的磁铁槽外围，在灌封时仅可通过轴上方的一个沉头孔便可将灌封胶全部灌入进八个磁铁槽中，实现了工艺上灌封效率的提升。
本装置的优点在于：
1.本装置在对磁铁槽灌封时，通过在传动轴上方开一沉头孔，并在磁铁槽上方沿径向切削2mm，即可通过一个轴上沉头孔便可将轴上所有的磁铁槽灌封进灌封胶，从工艺上实现了灌封效率的提升。
2.本装置基于波浪能，随海浪升降，由周期性上下直线运动转为周期性相反方向的往复圆周运动，此方式的相对转速比单个转子的转速快两倍，且在上升过程中圆筒与传动轴不同方向旋转，下降过程中同样的运动轨迹，使得整体的转速提升了不止两倍，大大的提高了发电效率。
3.本装置在进行发电过程中由于磁铁及线圈全部密封在灌封胶中，具有密封性好，使用寿命长，且可回收利用。
4.本装置制造、安放及维护成本较低，能量利用效率高，结构简单且实现集成化理念。
附图说明
下面将结合附图对本发明作进一步的说明，附图中：
图1是本发明一种基于波浪能的新型高效密封的发电装置总体示意图；
图2是本发明一种基于波浪能的新型高效密封的发电装置结构示意图；
图3是本发明中上下旋转体受力分析图；
图4是本发明中灌封装置的结构示意图。
其中：1、船体，2、电缆，3、转轴，4、上端盖，5、陶瓷轴承A，6、长套筒，7、圆筒，8、上旋转体，9、导电滑环，10、短套筒，11、陶瓷轴承B，12、流胶槽，13、磁感线圈，14、陶瓷轴承C，15、下端盖，16、灌封罩，17、磁铁，18、灌胶口，19、扭簧，20、传动轴，21、翼板，22、下旋转体，23、弹簧，24、翼板回转轴，25、翼板限位轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图4，在传动轴19上端开一个沉头孔并向下贯穿之灌封罩15中，并在磁铁槽上端沿轴径向向内侧切削2mm深的槽，这样再由沉头孔开设的灌胶口的灌封胶进入时便可沿着此槽逐一流进磁铁槽中，使灌胶的效率得到提升，也从工艺上免去了在传动轴上方为每一个磁铁槽开孔的工序。
参见图1、图2和图3，船体1通过电缆2与本装置转轴3相连接，当船体1向波峰移动时，通过电缆2带动本装置向上移动，由于水对翼板20存在竖直向下的作用力F0，可以将F0分解为垂直于叶片的力F1，沿叶片的力F2，将F1分解为水平方向上的分力F4，以及竖直方向上且方向向下的分力F3，在F4的作用下，上旋转体进行顺时针转动。上旋转体8与圆筒7通过螺钉相连接，磁感线圈12灌封在圆筒开的线圈槽中，上旋转体带动圆筒即线圈进行顺时针转动。
同样当船体1向波峰移动时，通过电缆2带动本装置向上移动，由于水对下旋转体21上的翼板存在竖直向下的作用力，与上旋转体的翼板的受力相同，故下旋转体翼板同样在水平方向的分力上，进行逆时针转动。下旋转体与传动轴3通过螺纹连接，传动轴上灌封有磁铁，下旋转体带动磁铁进行逆时针方向转动。
当船体1向波谷移动时，由于重力作用，本装置向下移动，与船体向波峰移动时相同，对上下旋转体进行受力分析，同理可知，由于水对上旋转体8叶片存在竖直向上的作用力，同样将此作用力进行力分解，上旋转体进行逆时针方向转动，而下旋转体21由于受到方向相反的作用力，进行顺时针方向转动。上旋转体与圆筒7通过螺钉相连接，磁感线圈12灌封到圆筒中，上旋转体带动线圈进行逆时针方向转动。下旋转体与传动轴3通过螺纹连接，磁铁灌封在传动轴上，下旋转体带动磁铁进行顺时针方向转动。
在波峰及波谷情况中，当传动轴19与圆筒7在上下旋转体的作用下，进行相反方向的相对运动时，线圈不断的切割磁感线，进而发电。在传动轴上加入扭簧，在转动时增加扭矩，进而增加发电装置可靠性。
在圆筒7内开设的安放磁感线圈的槽，在安放完毕之后灌入灌封胶，这样便可将线圈均与水隔离，提高了装置的可靠性与密封性。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于波浪能的高效密封的发电装置，包括：发电体、上旋转体及下旋转体三部分；发电体包括：转轴、端盖、陶瓷轴承、套筒、导电滑环、传动轴、扭簧、磁铁、磁感线圈、灌封罩、灌胶口、流胶槽和圆筒；上旋转体包括：四个翼板、弹簧、翼板回转轴、翼板限位轴；下旋转体包括：与上旋转体方向相反的四个翼板、弹簧、翼板回转轴、翼板限位轴；
所述上旋转体与圆筒通过螺纹相连；所述翼板与上旋转体通过翼板回转轴固定，并由一弹簧与翼板限位轴相连；所述下旋转体翼板与上旋转体连接方式相同，与传动轴通过螺纹相连；所述扭簧一端固定于传动轴上，另一端固定于套筒上；所述磁感线圈放入到圆筒所开设的线圈槽中灌入灌封胶实现密封；所述导电滑环一端线圈与磁感线圈相连接，另一端线圈与电缆相连接；所述端盖位于圆筒顶端和底端，通过螺钉与圆筒相连接；所述转轴位于发电装置上端，通过电缆与船体相连；
所述上下旋转体上的翼板，由于受到水对垂直于翼板方向的分力较大，易于实现上下旋转体进行相反方向的周期性往复圆周运动以及翼板的上下摆动，从而带动圆筒上的线圈与传动轴上的磁铁切割磁感线进行发电，此方式的相对转速比单个转子的转速快两倍，且在上升过程中圆筒与传动轴不同方向旋转，下降过程中同样的运动轨迹，使得整体的转速提升了不止两倍，大大的提高了发电效率；
所述传动轴上方开一沉头孔，周向开设八个磁铁槽，并在磁铁槽上端沿轴径向切削一定深度形成流胶槽，所述磁铁放在传动轴所开设的磁铁槽中，灌封时，将灌封胶倒入灌胶口中便可沿着流胶槽沿线逐一流进各个磁铁槽中，此灌封工艺实现了通过一个沉头孔即可将灌封胶逐一灌入进所有的磁铁槽中实现密封的目的，避免了逐一在轴上开孔向各个磁铁槽中灌密封胶的步骤，从工艺上提高了灌封效率；
所述翼板通过弹簧与翼板限位轴的连接将翼板的上下摆动限位在正负20度。
2.根据权利要求1中的基于波浪能的发电装置，其特征在于：所述上下旋转体的翼板方向相反。
3.根据权利要求1中的基于波浪能的发电装置，其特征在于：所述磁铁槽上方沿轴径向切削一定深度形成流胶槽，并由绝缘材料制成的灌封罩包裹住。
4.根据权利要求1中的基于波浪能的发电装置，其特征在于：所述扭簧安放在传动轴上，在传动轴转动时增加了扭矩，提高了装置可靠性。
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