CN109630345B - 一种万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器，该装置包括捕能模块、转能模块，捕能模块用于将不定向摆动的能量分解到两个方向转动的能量，捕能模块的输出端与转能模块相连接，转能模块包括换向变速单元、液压单元、发电单元，本发明提出了一种能量捕获效率高、转换方式及结构形式灵活的万向摆动能量捕获及转换装置，克服了现有能量捕获和转换设备技术领域中效率低下的问题，并为海洋能的利用和一些需要降低自身晃动幅度的设备提供切实有效的解决方法。

Description

一种万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器

技术领域

本发明属于能量捕获和转换设备技术领域，具体涉及一种万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器。

背景技术

能量捕获和转换是能量利用的基础，自然界和日常生活中存在大量具有晃动特性的设备和场所，比如航行的船舶、海洋观测平台、波浪发电装置、颠簸的汽车等。捕能转换装置就是将某种形式的能量通过物理、化学等方式进行捕获并转换成可被利用的能量的装置。现实中有很多能量捕获转换装置，比如全自动机械手表发条上弦装置，就是捕获人手臂晃动的能量并最终转换成发条的势能，又比如风能、太阳能、波浪能发电等能量捕获及转换装置。

海洋是具有晃动特性最广泛最稳定的地方，大量的海洋观测平台、信标等设备不能进行电缆供电，依靠太阳能和风能发电又受限于自然条件，只有波浪引起的晃动随时存在，所以捕获海水的能量具有很高的现实意义。海洋能的开发利用是解决能源危机的一大出路，各种波浪能、潮流能发电装置也应运而生，但是它们大都只能捕获海水单方向的能量，尤其是以机械结构作为捕能方式的装置，这致使能量捕获效率大大降低。而生活中有很多设备需要降低晃动频率和幅度，但是通过相应手段虽达到了目的，但没有利用这部分能量，甚至还需额外耗费能量。

发明内容

为了克服现有能量捕获和转换设备技术领域中效率低下的问题，并为海洋能的利用和一些需要降低自身晃动幅度的设备提供切实有效的解决方法，本发明提出了一种能量捕获效率高、转换方式及结构形式灵活的万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种万向摆动能量捕获及转换装置，包括一个捕能模块和至少另个转能模块，所述捕能模块的输出端与所述转能模块相连接；

所述捕能模块包括支承板、方轴、穿轴、摆杆，所述捕能模块用于将不定向摆动的能量传递到绕所述方轴和/或所述穿轴转动方向的能量；

所述支承板用于安装定位到其他具有摆动能量的场所，所述支承板的下部安装有两个带座轴承；

所述方轴通过两个带座轴承安装在支承板的下方，所述方轴的端部作为所述捕能模块的输出端与所述转能模块传动连接，与所述方轴连接的所述转能模块安装在所述支承板的下部，所述方轴的底部开设有一条沿所述方轴轴向设置的沟槽，在所述方轴的两侧壁上分别设置有方轴轴承，所述方轴轴承穿过了所述方轴的沟槽；

所述穿轴通过两个方轴轴承安装在所述方轴上，所述穿轴与所述摆杆的上端传动连接，所述穿轴的端部作为所述捕能模块的输出端与所述转能模块传动连接，与所述穿轴连接的所述转能模块安装在摆动板的下部；

所述摆杆的上端自下而上沿所述沟槽的深度方向伸入所述方轴的沟槽内，所述摆杆的下端与重锤相连接；

所述转能模块包括换向变速单元、液压单元、发电单元中的至少一个，所述换向变速单元用于将传递能量换向变速为动能，所述液压单元用于将传递能量转化为液压能，所述发电单元用于将传递能量转化为电能。

进一步地，所述重锤竖向的中部开设有一个贯穿的螺纹孔，所述摆杆与重锤连接的一端外壁上设有与螺纹孔上内螺纹对应的外螺纹，所述摆杆有外螺纹的一端贯穿连接在重锤的螺纹孔内，所述摆杆的下端穿过重锤与连接有螺母。

进一步地，所述穿轴的轴向与所述方轴的轴向互相垂直。

进一步地，所述方轴的沟槽长度和宽度比所述摆杆的长度和宽度稍大，所述方轴的沟槽侧壁向外侧倾斜设置，所述方轴的沟槽通过垫片调整沟槽的长度。

进一步地，所述支承板设置在摆动板的上方，摆动板为沿所述穿轴轴向设置的长条状板，在所述支承板上开设有一条设置在摆动板正上方的槽孔，所述支承板槽孔的长度和宽度比摆动板的长度和宽度稍大。

进一步地，所述支承板槽孔的上方安装有两个用于限制摆动板摆动角度的限位杆，所述限位杆上设有用于缓冲限位杆与摆动板碰撞的限位垫，所述限位杆相对于支承板的位置可调节。

进一步地，所述换向变速单元包括一根输入轴、一根单向齿轮轴、一根中间轴、一根传动轴和一根输出轴以及一个安装在输入轴上的输入齿轮、一个安装在单向齿轮轴上与输入齿轮啮合的传输齿轮、一个安装在单向齿轮轴上的第一单向齿轮、一个安装在单向齿轮轴上的第二单向齿轮、一个安装在中间轴上与第一单向齿轮啮合的双向齿轮、一个安装在传动轴上与双向齿轮啮合的第一传动齿轮、一个安装在传动轴上与第二单向齿轮啮合的第二传动齿轮、一个安装在传动轴上的第三传动齿轮、一个安装在输出轴上与第三传动齿轮啮合的输出齿轮，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮的传动方向相反，且在所述单向齿轮轴转动而驱动所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮之中的单向齿轮传动时，另外一个单向齿轮不进行传动。

进一步地，所述液压单元包括液压泵、液压马达、调节控制装置、液压源，所述液压源、液压泵、调节控制装置、液压泵通过管道依次连接。

进一步地，所述发电单元包括发电机和与发电机通过电线连接的稳压装置。

进一步地，所述换向变速单元的输入轴与方轴的两端或者穿轴的两端通过联轴器相连，所述换向变速单元的输出轴与所述液压单元的输入端通过联轴器相连，所述液压单元的输出轴与所述发电单元的输入轴通过联轴器连接。

为实现上述目的，本发明还提供一种换能器，包括上述的一种万向摆动能量捕获及转换装置、上壳体和下壳体，所述上壳体呈半球状，所述下壳体包括柱体和连接在所述柱体底部的半球体；所述上壳体与下壳体之间通过密封结构可拆卸连接形成椭球状外壳，所述万向摆动能量捕获及转换装置安装在所述上壳体及下壳体围设的密封空间内。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

一种万向摆动能量捕获及转换装置以及换能器，将本装置安装于具有晃动特性的设备或场所，捕能模块中的摆杆将在摆锤的带动下往复摆动，将摆杆在方轴沟槽内摆动的能量分解到穿轴转动方向的能量，将摆杆在处置方轴沟槽摆动的能量分解到方轴转动方向的能量，通过转能模块将方轴和穿轴转动的能量转化为液压能或者电能，相较于传统装置，本发明可捕获由任意方向摆动产生的能量，能量捕获效率大大提高。本发明克服了现有能量捕获和转换设备技术领域中效率低下的问题，为海洋能的利用和一些需要降低自身晃动幅度的设备提供切实有效的解决方法。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的万向摆动能量捕获及转换装置的系统结构示意图；

图2为图1的另一角度立体图；

图3为图1的主视图；

图4为图3的俯视图；

图5为图1中局部结构示意图；

图6为实施例一的原理图；

图7为液压单元的结构示意图；

图8为本发明实施例二提供的换能器的结构示意图；

图9为图8中局部结构示意图一；

图10为图8中局部结构示意图二。

附图标号说明：

100：换向变速单元，200：液压单元，3：发电单元，4：方轴，5：摆动板，6：限位垫，7：限位杆，8：带座轴承，9：支承板，10：联轴器，11：轴承端盖，12：垫片，13：摆杆，14：重锤，15：穿轴，101：单向齿轮轴，102：齿轮输入轴，103：传动轴，104：齿轮输出轴，105：第二单向齿轮，106：第一单向齿轮，107：输入齿轮，108：传输齿轮，109：中间齿轮，110：中间轴，111：第一传动齿轮，112：第二传动齿轮，113：第三传动齿轮，114：输出齿轮，201：液压源，202：液压泵，203：管道，204：调节控制装置，205：液压马达。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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。

如附图1-5所示，一种万向摆动能量捕获及转换装置，由捕能模块和转能模块组成，捕能模块用于将不定向摆动的能量传动到方轴4和穿轴15转动的能量，支承板9用于安装固定在具有摆动能量的位置，支承板9由两条互相垂直的横向长条板在中部连接而成，支承板9的一条长条板平行于方轴4的轴向水平设置，支承板9的另一条长条板平行于穿轴15的轴向水平设置，平行于方轴4的长条板下部通过螺栓连接有两个带座轴承8，两个带座轴承8以平行于方轴4的长条板对称轴堆成设置，两个带座轴承8的轴承孔内分别贯穿连接了方轴4的两端，方轴4的中部设置成方形、两端设置成圆形，方轴4的两圆形端通过带座轴承8与安装在支承板9下方的转能模块传动连接，在方形方轴4的底面开设有一条沿方轴4轴向的沟槽，在方轴4沟槽的两侧壁上分别设置有方轴4轴承，两个方轴4轴承的轴承孔内分别贯穿连接了穿轴15的两端，穿轴15的两端通过方轴4轴承与安装在摆动板5上的转能模块传动连接，摆动板5为平行于穿轴15水平设置的条形板，穿轴15在方轴4沟槽内与摆杆13的上端传动连接，穿轴15与摆杆13之间通过键连接或者非圆形孔轴方式连接，从而限制穿轴15与摆杆13之间的相对运动，摆杆13的下端连接有重锤14，轴承端盖11通过螺栓安装于方轴4轴承和带座轴承8处，用以固定方轴4轴承和带座轴承8。

为了方便给摆杆13车外螺纹，摆杆13的下部设置成圆柱形，为了方便在摆杆13上打孔，摆杆13的上部设置成方形，从而方便摆锤的安装和调节，在重锤14竖向的中部开设有一贯穿的螺纹孔，摆杆13圆柱形部分的下端设有外螺纹，摆杆13有外螺纹的一端贯穿连接在重锤14的螺纹孔内，通过摆杆13与重锤14之间的螺纹配合实现调节重锤14在摆杆13上的上下位置，从而改变重锤14与摆杆13的固有摆动周期，实现与外界晃动周期的同步，从而达到与外界晃动共振的效果，高效吸收外界晃动的能量，重锤14的下方还连接有一与摆杆13上外螺纹对应的螺母，防止重锤14在摆动过程中出现松动情况。

穿轴15的轴向与方轴4的轴向互相垂直，在摆杆13有在方轴4沟槽方向上的摆动情况下，穿轴15随着摆杆13在沟槽内的摆动而转动，在摆杆13有在垂直方轴4沟槽方向上的摆动情况下，方轴4随着摆杆13在垂直沟槽平面内的摆动而转动，穿轴15和方轴4互相垂直设置有利于将摆杆13不定向摆动的能量全部转换为穿轴15和方轴4转动的能量。

方轴4沟槽的外形比摆杆13的上端外形稍大，不会干涉摆杆13在沟槽内的摆动，方轴4沟槽的侧壁向外侧设置有倾斜的倒角，在摆杆13摆动时，即使摆杆13摆动的幅度较大，也不会与方轴4的沟槽发生激烈碰撞，有效的延长方轴4的使用寿命，通过在方轴4沟槽的长度方向设置垫片12来改变沟槽的长度，可防止摆杆13在摆动的过程中与方轴4的沟槽发生刚性碰撞的同时，还可以有效的限定摆杆13左右摆动的幅度，沟槽宽度可通过垫片12调整，从而改变摆杆13的最大摆动幅度。

支承板9平行于穿轴15轴向设置的条形板上开设有一条槽孔，支承板9上的槽孔设置在摆动板5的正上方，且支承板9上槽孔的外形比摆动板5的外形稍大，在摆杆13带动穿轴15转动的同时，摆动板5也能随着一起在支承板9的槽孔内摆动。

支承板9槽孔的上方安装有两个用于限制摆动板5摆动角度的限位杆7，限位杆7为半框状杆，限位杆7下部的两端为开口的，限位杆7的下部两端通过螺栓螺母安装在支承板9上部，用以限定摆动板5的摆动范围，从而限定摆杆13前后摆动幅度，还可以通过安装高度不同的限位杆7或改变限位杆7安装在支承板9上的位置来调整摆动板5的摆动范围，进而调整摆杆13摆动范围。限位杆7上设有用于缓冲限位杆7与摆动板5碰撞的限位垫6，限位垫6套接在限位杆7的中部，限位套由柔性材料指称，与摆动板5摆动时跟限位杆7接触位置相对应，起到缓冲作用。

两组转能模块分别通过方轴4轴承安装在穿轴15的两端，两组转能模块分别通过带座轴承8安装在方轴4的两端，摆杆13可在方轴4沟槽内左右摆动，而方轴4可在带座轴承8的支撑下旋转，使得摆杆13可在带座轴承8的支撑下前后摆动，故摆杆13任意方向的摆动可分解到前后左右两个相邻的方向，最终转换成方轴4和穿轴15的双向转动。

如附图6所示，换向变速单元100由齿轮组组成，包括一根输入轴、一根单向齿轮轴101、一根中间轴110、一根传动轴103和一根输出轴以及一个安装在输入轴上的输入齿轮107、一个安装在单向齿轮轴101上与输入齿轮107啮合的传输齿轮108、一个安装在单向齿轮轴101上的第一单向齿轮106、一个安装在单向齿轮轴101上的第二单向齿轮105、一个安装在中间轴110上与第一单向齿轮106啮合的中间齿轮109、一个安装在传动轴103上与中间齿轮109啮合的第一传动齿轮111、一个安装在传动轴103上与第二单向齿轮105啮合的第二传动齿轮112、一个安装在传动轴103上的第三传动齿轮113、一个安装在输出轴上与第三传动齿轮113啮合的输出齿轮114，第二单向齿轮105在单向齿轮轴101右转时传动，反之不传动，而第一单向齿轮106在单向齿轮轴101左转时传动，反之不传动。

换向变速单元100的输入轴通过联轴器10与方轴4或穿轴15连接，换向变速装置的工作过程：设定输入轴左向转动，经齿轮传动引起单向齿轮轴101右向转动，此时第二单向齿轮105跟随单向齿轮轴101右向转动并传动，经单数对齿轮啮合传动致使传动轴103左向转动，并带动输出轴右向转动，而此时第一单向齿轮106不发挥传动作用；反之，当输入轴右向转动，经齿轮传动引起单向齿轮轴101左向转动，此时第一单向齿轮106跟随单向齿轮轴101左向转动并传动，经双数对齿轮啮合传动致使中间轴110右向转动，传动到传动轴103上左向转动，并带动输出轴右向转动，而此时第二单向齿轮105不发挥传动作用。由此，无论输入轴左转还是右转，输出轴都是右转输出，而由于啮合齿轮组传动比的变化，在换向的过程中也实现了变速的目的。以上齿轮转向情况仅为说明需要，可根据实际情况作出调整。

如附图7所示，液压单元200包括液压源201、液压泵202、管道203、调节控制装置204以及液压马达205等，液压源201、液压泵202、调节控制装置204、液压马达205通过管道203依次相连。液压源201为整个液压单元200的运行提供液压油，液压泵202输入轴与换向变速单元100中的输出轴通过联轴器10连接在一起，液压泵202转动产生液压能，调节控制装置204包括液压阀和储能器，经调节控制装置204中液压阀、储能器等元器件的调解控制作用，液压油驱动液压马达205平稳转动，完成从液压能到机械能的转换。

发电单元3包括发电机和稳压装置，发电机输入轴与液压单元200中液压马达205的输出轴通过联轴器10连接在一起，将机械能转换为电能，经稳压装置稳压后得到稳定的电能输出。

整个万向摆动能量捕获及转换装置的工作过程为：通过支承板9上的安装孔将整个装置安装在具有晃动特性的设备或者场所中，摆杆13在重锤14的带动下产生摆动，随后转换为方轴4和穿轴15的转动，经过换向变速单元100将方轴4和穿轴15的双向转动变为单向且转速适宜的转动，随后传递给液压单元200，液压泵202产生液压能，经调节控制装置204作用后，稳定的液压油驱动液压马达205将液压能再次转换为转动形式的机械能，最后供给发电机进行发电，以此完成本装置“外界能量—机械能—液压能—机械能—电能”的能量捕获与转换过程。

当捕能模块具有沿方轴4沟槽摆动的能量时，摆杆13仅在沟槽的方向上有摆动时，穿轴15随摆杆13摆动而转动，穿轴15转动的能量被换向变速单元100转换到一个方向转动的能量，经过换向变速单元100的换向变速后，转动的能量被液压单元200转换为液压能，液压能被发电单元3转换为电能，经稳压装置稳压后得到稳定的电能输出。

当捕能模块具有垂直方轴4沟槽摆动的能量时，摆杆13仅在垂直沟槽的方向上有摆动，方轴4随摆杆13摆动而转动，方轴4转动的能量被换向变速单元100转换到一个方向转动的能量，经过换向变速单元100的换向变速后，转动的能量被液压单元200转换为液压能，液压能被发电单元3转换为电能，经稳压装置稳压后得到稳定的电能输出。

当捕能模块具有任意方向摆动的能量时，将摆杆13摆动的能量分解到在沟槽方向摆动的能量和在垂直沟槽方向摆动能量，摆杆13在沟槽方向摆动的能量被换向变速单元100转换到一个方向转动的能量，经过换向变速单元100的换向变速后，转动的能量被液压单元200转换为液压能，液压能被发电单元3转换为电能，经稳压装置稳压后得到稳定的电能输出，摆杆13在垂直沟槽方向摆动的能量被换向变速单元100转换到一个方向转动的能量，经过换向变速单元100的换向变速后，转动的能量被液压单元200转换为液压能，液压能被发电单元3转换为电能，经稳压装置稳压后得到稳定的电能输出。

特别指出，上述万向摆动能量捕获及转换装置的能量转换过程为总的能量转换过程，换向变速单元100、液压单元200及发电机都为单独的单元，在安装上互不影响，故可根据实际需要选择适当的单元组合完成不同形式的能量转换过程，如选择换向变速单元100、液压单元200完成“外界能量—机械能—液压能—机械能”的能量捕获与转换过程，又如选择换向变速单元100、发电机完成“外界能量—机械能—电能”的能量捕获与转换过程等，且模块数量也可根据实际需要进行选择，数量不对称带来的不平衡问题可通过添加配重块的方式解决。所述万向摆动能量捕获及转换装置的具体结构形式可根据具体应用情形的不同而不同，在与海洋观测平台、波浪发电装置、汽车等结合时完全可以打破上述结构形式，但捕能原理和能量转换过程仍与上述相同。本发明具有捕能高效、能量转换形式多样、结构灵活等优点，具有很高的创新性和实用性。

本发明的万向摆动能量捕获及转换装置能量转换方式多样，捕获能量后首先转换为方轴4与穿轴15转动的机械能，经换向变速后液压泵202又将其转换成液压能，由液压马达205再次转换为转动的机械能，最终转换成电能，由于各模块单独安装，可根据实际情况自由组合，能量转换过程和最终的形式由实际需要决定，装置结构形式也灵活多样，这都大大拓宽了本装置的适用范围。

实施例二

参见图8、图9、图10，本发明实施例还提供一种换能器，包括任意实施例的万向摆动能量捕获及转换装置300、上壳体301和下壳体302，所述上壳体301呈半球状，所述下壳体302包括柱体302a和连接在所述柱体302a底部的半球体302b；所述上壳体301与下壳体302之间通过密封结构303可拆卸连接形成椭球状外壳，所述万向摆动能量捕获及转换装置300安装在所述上壳体301及下壳体302围设的密封空间内。

本装置总体采用波浪能----机械能----电能的转换方式，整个装置可划分为外壳、支撑、捕能、换向、变速、发电(电机、太阳能板)、稳压、储能等模块。本装置外形类似鸡蛋，如图8所示，通过上壳体301、下壳体302将内部构件完全密封起来，隔绝了内部结构与海水的接触，通过下壳体302的配重302c，使其成为“海上不倒翁”，捕能装置采用钟摆原理，通过波浪改变外壳姿态使得摆锤摆动，从而带动转轴转动，通过换向和变速装置，最终带动发电机发电，上壳体301采用透明材质，并在内部安装太阳能电池板304，电能通过稳压装置稳压后存储于蓄电池305内或在条件允许情况下直接接入电网。

本装置可捕获任意方向的波浪能，能量利用效率较传统装置有明显提升，换向装置使得能量利用率和发电品质进一步提高；特有的整体结构使得机械装置与海水完全隔绝，避免了传统发电方式活动部件与海水直接接触带来的腐蚀和稳定性问题，并提高了抗极端天气的能力；“海上不倒翁”的形式使得其不需要固定安装，只需通过将将系于安装环306的限位绳索再系于海底或其他固定物即可限定其可移动范围，降低了安装成本，提高了装置的抗极端天气的能力，同时也拓展了其适用海域。

模块化设计符合现代设计理念，对制造、安装、维护以及报废回收等全生命周期过程带来便利；所采用的技术均为现有的成熟技术，很多模块都有现成的产品或者标准零件，使得该装置可行性极高，并且制造成本可以大大降低。总结来看，本装置就同类产品而言优势在于其捕能更加高效、结构更加稳定、成本更加低廉、安装更加方便、适用性更广。由于采用模块化的理念，各模块可分开生产制造，再就近组装，随后投放于指定海域。其可通过底端的圆环或四个吊装圆环与绳索连接于海底或其他物体以限制其移动范围。需要躲避大风浪时可将其拉入水下或改变配重沉入水下，根据使用类型和场合不同其产生的电能可先存储于蓄电池中，在条件允许的情况下也可直接接入电网。

为提高装置的发电效率和空间利用率，同时抵消机械传动过程中的能量损耗，在透明的上壳体301内安装太阳能电池板304，该项技术为现有成熟技术，且有众多产品可供选择。

密封采用密封条方式，两块支撑板307分别固定在上壳体302与下壳体302上，密封条安装在两个支撑板307之间，两支撑板307通过连接件连接，简单可靠，内部结构采用传统防腐措施即可，将海水与内部构件隔绝，提高了其抗腐蚀性和稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种换能器，其特征在于，包括万向摆动能量捕获及转换装置、上壳体和下壳体，所述上壳体呈半球状，所述下壳体包括柱体和连接在所述柱体底部的半球体；所述上壳体与下壳体之间通过密封结构可拆卸连接形成椭球状外壳，所述万向摆动能量捕获及转换装置安装在所述上壳体及下壳体围设的密封空间内；

所述万向摆动能量捕获及转换装置包括一个捕能模块和至少两个转能模块，所述捕能模块的输出端与所述转能模块相连接；

所述捕能模块包括支承板、方轴、穿轴、摆杆，所述捕能模块用于将不定向摆动的能量传递到绕所述方轴和/或所述穿轴转动方向的能量；

所述支承板用于安装定位到其他具有摆动能量的场所，所述支承板的下部安装有两个带座轴承；

所述方轴通过两个带座轴承安装在支承板的下方，所述方轴的端部作为所述捕能模块的输出端与所述转能模块传动连接，与所述方轴连接的所述转能模块安装在所述支承板的下部，所述方轴的底部开设有一条沿所述方轴轴向设置的沟槽，在所述方轴的两侧壁上分别设置有方轴轴承，所述方轴轴承穿过了所述方轴的沟槽；

所述穿轴通过两个方轴轴承安装在所述方轴上，所述穿轴与所述摆杆的上端传动连接，所述穿轴的端部作为所述捕能模块的输出端与所述转能模块传动连接，与所述穿轴连接的所述转能模块安装在摆动板的下部；

所述摆杆的上端自下而上沿所述沟槽的深度方向伸入所述方轴的沟槽内，所述摆杆的下端与重锤相连接；

所述转能模块包括换向变速单元、液压单元、发电单元中的至少一个，所述换向变速单元用于将传递能量换向变速为动能，所述液压单元用于将传递能量转化为液压能，所述发电单元用于将传递能量转化为电能。

2.根据权利要求1所述的一种换能器，其特征在于：所述摆杆下端与所述重锤通过螺纹连接，所述摆杆的下端穿过重锤连接有螺母。

3.根据权利要求2所述的一种换能器，其特征在于：所述穿轴的轴向与所述方轴的轴向互相垂直。

4.根据权利要求3所述的一种换能器，其特征在于：所述方轴的沟槽长度和宽度比所述摆杆的长度和宽度稍大，所述方轴的沟槽侧壁向外侧倾斜设置，所述方轴的沟槽通过垫片调整沟槽的长度。

5.根据权利要求4所述的一种换能器，其特征在于：所述支承板设置在摆动板的上方，摆动板为沿所述穿轴轴向设置的长条状板，在所述支承板上开设有一条设置在摆动板正上方的槽孔，所述支承板槽孔的长度和宽度比摆动板的长度和宽度稍大。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种换能器，其特征在于：所述支承板槽孔的上方安装有两个用于限制摆动板摆动角度的限位杆，所述限位杆上设有用于缓冲限位杆与摆动板碰撞的限位垫，所述限位杆相对于支承板的位置可调节。

7.根据权利要求6所述的一种换能器，其特征在于，所述换向变速单元包括一根输入轴、一根单向齿轮轴、一根中间轴、一根传动轴和一根输出轴以及一个安装在输入轴上的输入齿轮、一个安装在单向齿轮轴上与输入齿轮啮合的传输齿轮、一个安装在单向齿轮轴上的第一单向齿轮、一个安装在单向齿轮轴上的第二单向齿轮、一个安装在中间轴上与第一单向齿轮啮合的双向齿轮、一个安装在传动轴上与双向齿轮啮合的第一传动齿轮、一个安装在传动轴上与第二单向齿轮啮合的第二传动齿轮、一个安装在传动轴上的第三传动齿轮、一个安装在输出轴上与第三传动齿轮啮合的输出齿轮，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮的传动方向相反，且在所述单向齿轮轴转动而驱动所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮之中的单向齿轮传动时，另外一个单向齿轮不进行传动。

8.根据权利要求7所述的一种换能器，其特征在于，所述液压单元包括液压泵、液压马达、调节控制装置、液压源，所述液压源、液压泵、调节控制装置、液压泵通过管道依次连接。

9.根据权利要求8所述的一种换能器，其特征在于，所述发电单元包括发电机和与发电机通过电线连接的稳压装置；

所述换向变速单元的输入轴与方轴的两端或者穿轴的两端通过联轴器相连，所述换向变速单元的输出轴与所述液压单元的输入端通过联轴器相连，所述液压单元的输出轴与所述发电单元的输入轴通过联轴器连接。

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