CN109209748B - 一种波浪能收集装置 - Google Patents
一种波浪能收集装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109209748B CN109209748B CN201811457740.2A CN201811457740A CN109209748B CN 109209748 B CN109209748 B CN 109209748B CN 201811457740 A CN201811457740 A CN 201811457740A CN 109209748 B CN109209748 B CN 109209748B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pendulum
- mass
- frequency
- boss
- quality
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/22—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the flow of water resulting from wave movements to drive a motor or turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
本发明公开了一种波浪能收集装置,包括可调频套摆系统、传动系统、壳体和与传动系统连接的电磁发电系统;可调频套摆系统包括转动设置的主轴,沿主轴的周向固定安装有至少两个质量摆,且所有质量摆均与主轴可拆卸连接;质量摆与传动系统连接,主轴连接于壳体上。可以通过调整质量摆的数量以及质量摆的安装位置来改变可调频套摆系统的质量、偏心距或转动惯量,从而对可调频套摆系统的固有频率进行调整,直至可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同,从而可以对不同海域的波浪能进行高效的收集,避免了波浪能收集装置的个性化定制,减少了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及海洋能源开发技术领域,更具体地说,涉及一种波浪能收集装置。
背景技术
波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪能收集目前主要有两种类型:一种是能量收集装置直接与海水接触,通过运动的海水直接驱动能量收集装置将海水的动能和势能转换为电能;另一种是能量收集装置集成在搭载平台内部,通过搭载平台受到波浪作用产生的振动能量,间接地收集波浪能。
现有技术中对于通过运动的海水直接驱动与海水接触的能量收集装置,进而收集能源的研究和应用已经有较多的技术类型,如直接机械传动、低压水力传动、高压液压传动和气动传动等,但是大多都分布于沿海或近海地区,且装置体积巨大。
间接收集波浪能的装置发展较晚,现有技术中一般采用电磁发电和摩擦发电两种类型。电磁发电一般采用弹簧振子结构,搭载平台受海浪作用随海洋波浪运动而振动,从而带动固定在弹簧活动端的磁体产生某个方向的振动,与此同时固定在能量收集器上的感应线圈切割磁感线产生电能输出。由于海洋波浪振动具有频率低、空间中振动波形复杂的特点,这种电磁发电能量收集装置的磁体振动频率低,且只能单一方向运动,使得磁通量的变化率较小,影响了发电输出。
摩擦式发电类型是通过两种材料的表面相互接触和分离,根据摩擦生电和静电感应的耦合来实现电能输出。一般是在波浪振动产生的外力作用下,通过某种方式,如利用在平面上自由滚动小球相互撞击摩擦等,使两种不同的材料表面产生接触和分离,产生电能并输出。同样由于海洋中波浪振动的频率较低、空间中振动波形复杂的原因,使得摩擦材料表面的接触和分离的频率较低,且刚体相互间撞击会损失大量能量,摩擦使结构的寿命缩短,所以输出的电能较低且使用寿命不长。
由于海洋中海浪振动具有频率极低的特点,一般小于5Hz,甚至在1Hz以下,且不同海域的差别极大。现有的电磁发电、摩擦发电等类型的能量收集装置输出功率很大程度上取决于振动频率的高低,超低频振动环境下很难实现高功率密度输出和较高的能量转换效率,且因其振动频率单一,频带较窄,响应激励程度有限,其余部分的海洋波浪能只能白白浪费,所以只能针对特定海域做专门化设计,并不能保证响应大多数海域的激励。
综上所述,如何提供一种可适应不同海域且波浪能转换效率高的波浪能收集装置,是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种波浪能收集装置,可以针对不同海域的不同海浪频率对自身的固定频率进行调节。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种波浪能收集装置,包括可调频套摆系统、传动系统、壳体和与所述传动系统连接的电磁发电系统;所述可调频套摆系统包括转动设置的主轴,沿所述主轴的周向固定安装有至少两个质量摆,且所有所述质量摆均与所述主轴可拆卸连接;所述质量摆与所述传动系统连接,所述主轴连接于所述壳体上。
优选的,所述可调频套摆系统还包括可拆卸的安装于所述质量摆上的质量块。
优选的,所述质量块包括质量、尺寸均不相同的第一质量块和第二质量块。
优选的,所述质量摆上设置有用于安装所述质量块的第三凹槽。
优选的,所述质量摆包括主质量摆和若干副质量摆,所述主质量摆上设置有用于套装于所述主轴外部的空心结构,所述空心结构的外周部设置有用于安装所述副质量摆的第一凸台,所述副质量摆上设置有与所述第一凸台配合扣合的第一凹槽。
优选的,所述主质量摆和所述副质量摆均为扇形结构,且所述主质量摆和所述副质量摆的圆心角的角度和外圆半径均相同。
优选的,所述主质量摆的左右两侧设置有用于与所述副质量摆配合安装的第二凸台,所述副质量摆中设置有与所述第二凸台配合的第二凹槽。
优选的,所述第一凸台垂直于所述主质量摆高度方向的截面形状为梯形结构,所述梯形结构的长底边位于所述第一凸台的上端面;和/或所述第二凸台垂直于所述主质量摆高度方向的截面形状为梯形结构,所述梯形结构的长底边位于所述第二凸台的上端面。
优选的,所述传动系统包括套装于所述主轴上的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合的第二齿轮,且所述第一齿轮与所述质量摆连接,所述第二齿轮转动设置以使所述电磁发电系统将动能转化为电能。
优选的,所述壳体包括底座和与所述底座连接的顶盖,所述顶盖上设置有用于安装所述主轴的第一圆孔以及用于使所述电磁发电系统与所述第二齿轮连接的第二圆孔,且所述第一圆孔的中心轴线与所述第二圆孔的中心轴之间的距离等同于所述第一齿轮与所述第二齿轮的中心距。
本发明提供的波浪能收集装置包括可调频套摆系统、传动系统、壳体和与传动系统连接的电磁发电系统;可调频套摆系统包括转动设置的主轴,沿主轴的周向固定安装有至少两个质量摆,且所有质量摆均与主轴可拆卸连接;质量摆与传动系统连接,主轴连接于壳体上。
在使用的过程中,由于主轴的周向可拆卸的固定安装有至少两个质量摆,因此可以通过调整质量摆的数量以及质量摆的安装位置来改变可调频套摆系统的质量、偏心距或转动惯量,从而对可调频套摆系统的固有频率进行调整,直至可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同或相近。
然后,将波浪能收集装置置于海上检测工具中,当海浪产生振动时,由于可调频套摆系统的固有频率与海浪频率相同,因此极容易产生共振现象,使可调频套摆系统产生大角度的摆动或转动,从而产生较多的动能和势能。具体来讲,可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同是指:在搭载平台静止时,可调频套摆系统受到重力及主轴的扭矩而处于静止平衡状态;当搭载平台受到海浪频率的激励作用时,因可调频套摆系统的质心并不位于转动中心处,质量摆会发生摆动甚至转动。当然,可调频套摆系统的固有频率可以与目标海域的海浪频率相近,此时,可调频套摆系统也会发生较大角度的摆动或转动。
由于质量摆与传动系统连接,传动系统与电磁发电系统连接,因此,可调频套摆系统在发生大角度的摆动或转动时所产生的动能和势能会通过传动系统传递给电磁发电系统,电磁发电系统将其转化为电能输出。
由于可调频套摆系统的固有频率可以根据目标海域的海浪频率进行调节,因此,本发明所提供的波浪能收集装置可以对不同海域的波浪能进行高效的收集,避免了波浪能收集装置的个性化定制,减少了生产成本。
另外,由于可调频套摆系统的固有频率可以调至与目标海域的海浪频率相同或相近的数值,因此,在相同的海浪振动频率的情况下,可调频套摆系统的摆动角度与转动幅度较大,可以实现波浪能的高效转换和高密度输出。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的波浪能收集装置的结构示意图;
图2为质量摆的结构示意图;
图3为壳体的结构示意图;
图4为主质量摆的结构示意图;
图5为主质量摆另一角度的结构示意图;
图6为一种副质量摆的结构示意图;
图7为另一种副质量摆的结构示意图;
图8为波浪能收集装置设置于检测工具中的结构示意图。
图1-8中:
1为质量摆、11为主质量摆、12为副质量摆、13为质量块、111为第二凸台、112为第一凸台、113为第一凹槽、2为主轴、21为轴承、3为第一齿轮、4为第二齿轮、5为电磁发电系统、6为壳体、61为顶盖、62为底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种波浪能收集装置,可以针对不同海域的海浪频率对自身的固有频率进行调整,从而适用于不同海域。
请参考图1-8,图1为本发明所提供的波浪能收集装置的结构示意图;图2为质量摆的结构示意图;图3为壳体的结构示意图;图4为主质量摆的结构示意图;图5为主质量摆另一角度的结构示意图;图6为一种副质量摆的结构示意图;图7为另一种副质量摆的结构示意图;图8为波浪能收集装置设置于检测工具中的结构示意图。
本发明提供了一种波浪能收集装置,包括可调频套摆系统、传动系统、壳体6和与传动系统连接的电磁发电系统5;可调频套摆系统包括转动设置的主轴2,沿主轴2的周向固定安装有至少两个质量摆1,且所有质量摆1均与主轴2可拆卸连接;质量摆1与传动系统连接,主轴2连接于壳体6上。
需要进行说明的是,质量摆1的数量越多,质量摆1安装于主轴2上的组合模式越多,则可调频套摆系统的固定频率可调整的范围越广,因此,质量摆1的数量需要根据实际情况确定,在此不做赘述。
传动系统用于将可调频套摆系统产生的动能和势能传递给电磁发电系统5,电磁发电系统5将传动系统传递过来的动能和势能转化为电能进行输出;其中电磁发电系统5可以是利用导体切割磁感线产生电流的方式将动能转化为电能,当然,也可以是其它的方式,具体根据实际情况确定,在此不做赘述。另外,还可以在电磁发电系统5中设置电源管理电路,用于将输出的电压峰值变化明显的交流电转化为电压较高且较稳定的直流电,便于传感器等用电设备使用。
质量摆1可以是沿主轴2的轴向紧密分布,也可以是沿主轴2的周向具有一定缝隙;质量摆1可以位于主轴2长度方向的同一高度,也可以是不同的质量摆1位于主轴2的不同高度位置;有关质量摆1的形状:质量摆1的形状可以相同,也可以不同;可以是扇形,也可以是方形,具体根据实际情况确定。另外,此处提到的扇形和方形,是指质量摆1的整体形状类似扇形或方形,具体的质量摆1上可以设置凸起、孔等结构。
使用的过程中,可以通过选择质量摆1的安装数量或质量摆1的安装位置,对可调频套摆系统的质量、偏心距或转动惯量进行调整,从而改变可调频套摆系统的固有频率,直至可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同或相近;需要进行说明的是,本发明中提到的目标海域指将要应用波浪能收集装置的海域。
然后,将波浪能收集装置固定于海上监测装置中,例如:海洋浮标、海上航行器等;当海浪产生振动时,由于可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同或相近,因此可调频套摆系统与海浪极容易产生共振现象,使可调频套摆系统产生大角度的摆动,甚至越过势阱产生更高效的转动,从而产生较多的动能和势能。具体来讲,可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同是指:在搭载平台静止时,可调频套摆系统受到重力及主轴2的扭矩而处于静止平衡状态;当搭载平台受到海浪的激励作用时,因可调频套摆系统的质心并不位于转动中心处,质量摆1会发生摆动甚至转动。
需要进行说明的是,本发明中提到的可以使可调频套摆系统发生摆动或转动的海浪,是多自由度运动的海浪,海浪运动的方向可以是上下运动、左右运动以及其它方向的运动,均可以使可调频套摆系统发生摆动或转动。
优选的,可调频套摆系统的固有频率与目标海域的海浪频率相同,从而产生共振,使可调频套摆系统产生的动能和势能达到最大值。
由于质量摆1与传动系统连接,传动系统与电磁发电系统5连接,因此,可调频套摆系统在发生大角度的摆动或转动时所产生的动能或势能会通过传动系统传递给电磁发电系统5,电磁发电系统5将传动系统传递过来的能量转化为电能输出。
由于可调频套摆系统的固有频率可以根据目标海域的海浪频率进行调节,因此,本发明所提供的波浪能收集装置可以应用于不同的海域,并且对不同海域的波浪能进行高效的收集,避免了现有技术中针对不同海浪频率的海域对波浪能收集装置进行个性化定制的过程,从而减少了设备的生产成本。
同时,由于目标海域的海浪频率在不同的季节或不同的年份会发生变化,为了使波浪能的收集效率一直保持较高水平,可以在海浪频率发生变化后,对可调频套摆系统的固有频率进行调整。
另外,由于可调频套摆系统的固有频率可以调至与目标海域的海浪频率相同或相近的数值,因此,在相同的海浪频率下,可调频套摆系统的摆动角度或转动幅度较大,可以实现波浪能的高效转换和高密度输出。
在上述实施例的基础上,为了可以通过更多的方式对可调频套摆系统的固有频率进行调节,可以在质量摆1上可拆卸的安装质量块13。
质量块13的数量可以是1个或2个,也可以是多个;质量块13的形状可以是方形,也可以是圆形,具体根据实际情况决定;需要进行说明的是,质量块13的数量越多,质量块13的安装方式越多样化,则可调频套摆系统的固有频率的可调整范围越广。
另外,质量块13的安装位置可以是质量摆1的上表面,也可以是质量摆1的侧面或下表面,具体根据实际情况决定。
为了使质量块13的安装组合方式更加多样化,可以使质量块13包括形状、尺寸均不相同的第一质量块和第二质量块,可以通过选择第一质量块与第二质量块的安装数量及安装位置,对可调频套摆系统的固有频率进行调整。
为了方便对质量块13进行安装,可以在质量摆1的上表面设置用于安装质量块13的第三凹槽。
优选的,第三凹槽的形状与质量块13的形状相适应,方便安装过程中对质量块13的定位。
优选的,可以在质量块13上设置用于安装的通孔,在质量摆1上设置与通孔相对应的螺纹孔,用于安装质量块13。
优选的,第一质量块与第二质量块的高度均为第三凹槽深度的1/n,其中n可以是1,也可以是2、3等正整数,当n的数值越大时,说明质量块13放置的组合方式越多,固有频率越精确。
在上述实施例的基础上,为了方便对质量摆1的数量及安装位置进行调整,可以使质量摆1包括主质量摆11和若干副质量摆12,主质量摆11上设置有用于套装于主轴2外部的空心结构,空心结构的外周部设置有用于安装副质量摆12的第一凸台112,副质量摆12上设置有与第一凸台112配合扣合的第一凹槽113。
需要进行说明的是,空心结构中的内孔尺寸需要与主轴2的外径尺寸配合;另外,第一凸台112与第一凹槽113的尺寸是配合加工的,具有一定的公差等级,因此第一凸台112与第一凹槽113配合扣合后,副质量摆12可以固定于空心结构的外部。
需要进一步进行说明的是,副质量摆12的数量可以是1个,也可以是2个、3个或多个,具体根据实际情况确定;副质量摆12之间、主质量摆11与副质量摆12之间的连接方式可以是卡接、螺钉连接等固定方式,具体根据实际情况确定,在此不做赘述。
优选的,第一凸台112与第一凹槽113配合扣合后,副质量摆12中设有第一凹槽113的面与空心结构中设有第一凸台112的面贴合。
优选的,第一凸台112的上端面的宽度大于下端面的宽度;优选的,第一凸台112沿空心结构的外周部均匀分布。
为了使第一凸台112与第一凹槽113的配合稳定性更高,可以将第一凸台112设置于空心结构高度方向的下半部分,将第一凹槽113设置于副质量摆12高度方向的下半部分,且第一凹槽113贯穿于副质量摆12的下底面,副质量摆12的上端面不被贯穿,使第一凸台112与第一凹槽113之间的配合受力更加均匀,从而使主质量摆11与副质量摆12之间连接更加稳固。
优选的,空心结构与主质量摆11等高。
在上述实施例的基础上,为了调整可调频套摆系统固有频率的过程更加方便,可以将主质量摆11和副质量摆12均设置为扇形结构,且主质量摆11和副质量摆12所对应的圆心角的角度以及外圆半径均相同。
在调整的过程中,可以通过增加或减少质量摆1的数量及安装位置,对可调频套摆系统的固有频率进行调整,由于每个副质量摆12的形状、尺寸相同,因此每个副质量摆12对可调频套摆系统的固有频率所产生的影响具有一定的规律可循,因此,可以简化可调频套摆系统的固有频率的调节过程。
优选的,可以将质量摆1中用于安装质量块13的第三凹槽设置为形状、尺寸相同的结构。
优选的,所有质量摆1的圆心角之和为360°,且当质量摆1的数量越多时,可调频套摆系统的固有频率的精确度越高。
为了将副质量摆12之间以及副质量摆12和主质量摆11之间实现连接,可以在主质量摆11的左右两侧设置用于与副质量摆12配合安装的第二凸台111,副质量摆12上设置有用于与第二凸台111配合的第二凹槽。
优选的,第二凸台111的上端面的宽度大于下端面的宽度。
当副质量摆12的数量为两个时,可以在其中一个副质量摆12的左右两侧均设置第二凹槽,在另一个副质量摆12的左侧设置第二凹槽,右侧设置第二凸台111。
在上述实施例的基础上,为了避免副质量摆12在可调频套摆系统转动的过程中窜出,可以使第一凸台112垂直于所主质量摆11高度方向的截面形状为梯形结构,且梯形结构中的长底边位于第一凸台112的上端面;和/或第二凸台111垂直于主质量摆11高度方向的截面形状为梯形结构,且梯形结构中的长底边位于第二凸台111的上端面。
需要进行说明的是,第一凸台112的上端面为第一凸台112凸起方向的上部端面,也就是远离空心结构的端面;第二凸台111的上端面为第二凸台111凸起方向的上部端面,也就是远离质量摆1侧面的端面。
安装的过程中,副质量摆12可以沿第一凸台112或第二凸台111长度方向的一端插入,本发明中提到的第一凸台112的长度方向指空心结构的高度方向,第二凸台111的长度方向指主质量摆11的高度方向。
需要进行说明的是,第二凸台111以及第二凹槽的数量需要根据实际情况决定,同一副质量摆12的同一侧面可以设置多个第二凸台111或多个第二凹槽,或者既设置有第二凸台111,也设置有第二凹槽。
在上述实施例的基础上,可以进一步对传动系统的结构进行限定,使传动系统包括套装于主轴2上的第一齿轮3和与第一齿轮3啮合的第二齿轮4,且第一齿轮3与质量摆1连接,第二齿轮4转动设置以使电磁发电系统5将动能转化为电能。
一般情况下,第一齿轮3与第二齿轮4的模数相同;而第一齿轮3的齿数大于第二齿轮4的齿数,具体来讲,第一齿轮3与第二齿轮4之间的传动比既不能过大也不能过小,当传动比较小时,会使能量的转化效率偏低,造成大部分能量浪费;传动比过大时,会使传动系统与可调频套摆系统的不匹配,传动过程中阻力过大,由于波浪能转瞬即逝,波浪的激励方向也很随机,造成能量损失。
优选的,传动系统传递至电磁发电系统5的转矩大于电磁发电系统5的电磁力矩,从而可以驱动电磁发电系统5发电,同时,还要保证第一齿轮3和第二齿轮4转动的连续性,达到最高的输出;因此,第一齿轮3与第二齿轮4的传动比需要根据实际情况进行确定,在实际确定传动比的过程中,往往会先预选一个传动比的数值,根据预选的传动比的数值可以得到传递至电磁发电系统5的转矩和转速,通过转速能得到电磁力矩,不断调节传动比,直至得到的传递至电磁发电系统5的转矩大于电磁力矩,并且还能保证传动系统转动的连续性,达到最高效的输出。
优选的,第一齿轮3与质量摆1之间通过螺栓固定。
具体的,第二齿轮4可以与磁体结构连接,磁体结构置于电磁感应线圈中,第二齿轮4转动时,可带动磁体结构转动,从而电磁感应线圈切割磁感线产生电流;当然也可以是其它连接方式,具体根据实际情况确定。
在上述实施例的基础上,可以进一步对壳体6的结构进行限定,使壳体6包括底座62和与底座62连接的顶盖61,顶盖61上设置有用于安装主轴2的第一圆孔以及用于使电磁发电系统5与第二齿轮4连接的第二圆孔,且第一圆孔的中心轴线与第二圆孔的中心轴之间的距离等同于第一齿轮3与第二齿轮4的中心距。
其中,底座62用于承载其他结构,还可以与顶盖61连接,对波浪能收集装置起到保护的作用。
壳体6设置具有底座62和顶盖61,方便对可调频套摆系统、传动系统和电磁发电系统5进行组装,同时,壳体6加工制造的过程中也更加方便。
另外,在顶盖61上设置第一圆孔和第二圆孔,使波浪能收集装置的结构更加紧凑。
优选的,可以在主轴2的上部设置轴承21,使轴承21固定于顶盖61中的第一圆孔中,使第二齿轮4的中心轴线与第二圆孔的中心轴线重合。
优选的,可以在底座62上设置用于与搭载平台配合的安装孔,用于将波浪能收集装置与搭载平台固定。
在另一具体实施例中,质量摆1包括主质量摆11和两个副质量摆12,且主质量摆11和副质量摆12均为圆心角、外径均相同的扇形结构,主质量摆11的左右两侧设置有用于安装副质量摆12的第二凸台111,主质量摆11的圆心角所在的一端设置有空心圆柱结构,用于套装于主轴2上,且空心圆柱结构的外周部沿圆周方向均匀设置有两个第一凸台112,两个副质量摆12的内圆弧处设置有与第一凸台112配合的第一凹槽113。且主质量摆11和副质量摆12上均设置有用于安装质量块13的第三凹槽,且第三凹槽为扇形,如图2所示,质量块13包括第一质量块和第二质量块,其中第一质量块的外径与第三凹槽的外径相同,内径与第三凹槽的中线一致,且第一质量块的厚度为第三凹槽厚度的一半;第二质量块的外径与第三凹槽的中线一致,内径与第三凹槽的内径一致,厚度为第三凹槽的一半。且第一质量块和第二质量块上均设置有安装孔。
优选的,可以将主轴2设置为由外径尺寸不同的5节圆柱组成的结构,主轴2的上、下两节用于安装轴承21,从上数第二节用于安装可调频套摆系统和第一齿轮3;从上数第三节用于支撑可调频套摆系统;第四节用于过渡,调整主轴2的整体长度。
需要进行说明的是,本发明中提到的第一凸台112、第二凸台111、第一凹槽113、第二凹槽、第三凹槽、第一质量块、第二质量块、第一齿轮3、第二齿轮4、第一圆孔和第二圆孔中的第一、第二、第三只是为了区分位置的不同,并没有先后顺序之分。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内,在此不做赘述。
以上对本发明所提供的波浪能收集装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种波浪能收集装置,其特征在于,包括可调频套摆系统、传动系统、壳体(6)和与所述传动系统连接的电磁发电系统(5);所述可调频套摆系统包括转动设置的主轴(2),沿所述主轴(2)的周向固定安装有至少两个质量摆(1),且所有所述质量摆(1)均与所述主轴(2)可拆卸连接;所述质量摆(1)与所述传动系统连接,所述主轴(2)连接于所述壳体(6)上,所述可调频套摆系统还包括可拆卸的安装于所述质量摆(1)上的质量块(13),所述质量块(13)包括质量、尺寸均不相同的第一质量块和第二质量块,所述质量摆(1)上设置有用于安装所述质量块(13)的第三凹槽,所述质量摆(1)包括主质量摆(11)和若干副质量摆(12),所述主质量摆(11)上设置有用于套装于所述主轴(2)外部的空心结构,所述空心结构的外周部设置有用于安装所述副质量摆(12)的第一凸台(112),所述副质量摆(12)上设置有与所述第一凸台(112)配合扣合的第一凹槽(113),所述主质量摆(11)和所述副质量摆(12)均为扇形结构,且所述主质量摆(11)和所述副质量摆(12)的圆心角的角度和外圆半径均相同,所述主质量摆(11)的左右两侧设置有用于与所述副质量摆(12)配合安装的第二凸台(111),所述副质量摆(12)中设置有与所述第二凸台(111)配合的第二凹槽,所述第一凸台(112)垂直于所述主质量摆(11)高度方向的截面形状为梯形结构,所述梯形结构的长底边位于所述第一凸台(112)的上端面;和/或所述第二凸台(111)垂直于所述主质量摆(11)高度方向的截面形状为梯形结构,所述梯形结构的长底边位于所述第二凸台(111)的上端面;
质量摆(1)沿主轴(2)的轴向紧密分布,或是沿主轴(2)的周向具有一定缝隙;质量摆(1)位于主轴(2)长度方向的同一高度,或是不同的质量摆(1)位于主轴(2)的不同高度位置;有关质量摆(1)的形状:质量摆(1)的形状相同或者不同;具体根据实际情况确定。
2.根据权利要求1所述的波浪能收集装置,其特征在于,所述传动系统包括套装于所述主轴(2)上的第一齿轮(3)以及与所述第一齿轮(3)啮合的第二齿轮(4),且所述第一齿轮(3)与所述质量摆(1)连接,所述第二齿轮(4)转动设置以使所述电磁发电系统(5)将动能转化为电能。
3.根据权利要求2所述的波浪能收集装置,其特征在于,所述壳体(6)包括底座(62)和与所述底座(62)连接的顶盖(61),所述顶盖(61)上设置有用于安装所述主轴(2)的第一圆孔以及用于使所述电磁发电系统(5)与所述第二齿轮(4)连接的第二圆孔,且所述第一圆孔的中心轴线与所述第二圆孔的中心轴之间的距离等同于所述第一齿轮(3)与所述第二齿轮(4)的中心距。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811457740.2A CN109209748B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 一种波浪能收集装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811457740.2A CN109209748B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 一种波浪能收集装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109209748A CN109209748A (zh) | 2019-01-15 |
CN109209748B true CN109209748B (zh) | 2023-02-03 |
Family
ID=64994068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811457740.2A Active CN109209748B (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 一种波浪能收集装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109209748B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112217412B (zh) * | 2019-07-09 | 2024-02-06 | 北京纳米能源与系统研究所 | 钟摆式摩擦纳米发电机及能量收集器 |
CN110594077A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-20 | 苏州大学 | 一种复摆升频式波浪能收集装置 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101021200A (zh) * | 2007-03-26 | 2007-08-22 | 中国海洋大学 | 浪涌蓄能自发电浮标 |
CN103403342B (zh) * | 2011-03-17 | 2016-03-30 | 三菱重工业株式会社 | 波动力发电装置的固有振动调整机构 |
US9074576B1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-07-07 | Jon Selby Potts | Controlled capture of the full ocean wave cycle of energy that is available, horse shoe like shape, (three vectors) and the conversion of that energy into electrical energy using a turbine/generator |
CN203925896U (zh) * | 2014-06-11 | 2014-11-05 | 广州中国科学院工业技术研究院 | 一种摆锤式发条储能发电装置 |
CN104110347B (zh) * | 2014-06-28 | 2016-05-25 | 中国海洋大学 | 漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置 |
CN105317839A (zh) * | 2015-12-14 | 2016-02-10 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 磁悬浮轴承定子组件及制作方法 |
CN105772381A (zh) * | 2016-05-04 | 2016-07-20 | 西南交通大学 | 小型惯性式激振器 |
CN107591955B (zh) * | 2017-11-09 | 2019-10-25 | 荣成惠德环保科技有限公司 | 漂浮式垂直轴海浪发电装置 |
CN108678888A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-10-19 | 深圳大学 | 波浪能采集装置 |
CN108561265A (zh) * | 2018-06-22 | 2018-09-21 | 上海交通大学 | 一种海上秋千式防波发电装置及其设计方法 |
CN108825426A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-16 | 中国海洋大学 | 一种多自由度偏心摆式波浪能发电装置及发电方法 |
CN209129781U (zh) * | 2018-11-30 | 2019-07-19 | 苏州大学 | 一种波浪能收集装置 |
-
2018
- 2018-11-30 CN CN201811457740.2A patent/CN109209748B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109209748A (zh) | 2019-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103259453B (zh) | 用于风力发电机叶片监测系统的压电悬臂梁发电机 | |
CN103259452B (zh) | 一种轴端悬垂式压电悬臂梁发电机 | |
CN103248269B (zh) | 一种基于夹持限位的轮式压电梁发电机 | |
CN109209748B (zh) | 一种波浪能收集装置 | |
CN113250893B (zh) | 一种垂摆升频式波浪能收集装置及搭载设备 | |
CN111181346B (zh) | 一种面向海洋机器人的电磁式振动能量收集装置 | |
US20210399610A1 (en) | Compound-pendulum up-conversion wave energy harvesting apparatus | |
CN101662202A (zh) | Halbach磁体结构磁场调制式同心磁性齿轮传动装置 | |
CN209129781U (zh) | 一种波浪能收集装置 | |
CN103269181A (zh) | 一种悬锤自激轮式发电机 | |
CN203313094U (zh) | 用于风力发电机叶片监测系统的压电悬臂梁发电机 | |
CN103312215B (zh) | 一种基于夹持限位的轴端悬垂式压电梁发电机 | |
CN110504860B (zh) | 一种堆栈式旋转静电发电机 | |
CN103259454A (zh) | 风力发电机叶片监测系统用圆形压电振子发电装置 | |
CN203313089U (zh) | 风力发电机叶片监测系统用圆形压电振子发电装置 | |
CN113364350B (zh) | 一种自供电变速箱监测装置 | |
CN112865605A (zh) | 用于捕获波浪能的阵列式压电发电设备 | |
WO2018100427A1 (en) | An energy harvester and a system using the energy harvester | |
CN113271034B (zh) | 一种非接触间接激励的两用发电机 | |
CN113437899B (zh) | 一种随动的旋转体监测装置 | |
CN203313093U (zh) | 一种基于夹持限位的轮式压电梁发电机 | |
CN103280910A (zh) | 轴向磁场磁电式微发电机 | |
CN114050701B (zh) | 一种摆-转一体的压电-电磁发电机 | |
CN113364347B (zh) | 一种微小型发电机 | |
CN210431264U (zh) | 负压动平衡的振动能量收集装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Hou Cheng Inventor after: Liu Huicong Inventor after: Li Yunfei Inventor after: Chen Tao Inventor after: Yang Zhan Inventor after: Sun Lining Inventor before: Liu Huicong Inventor before: Li Yunfei Inventor before: Chen Tao Inventor before: Yang Zhan Inventor before: Sun Lining |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |