CN110735754B - 一种旋转发电装置以及波浪能发电装置 - Google Patents

一种旋转发电装置以及波浪能发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋转发电装置以及波浪能发电装置，旋转发电装置包括摆动件、横向旋转发电模块以及纵向旋转发电模块。本发明通过摆动件生成无规律的翻转动作，而根据运动学的原理，各种不同的翻转动作均可以分解成纵向旋转运动分量以及横向旋转运动分量，之后通过横向旋转发电模块将摆动件横向旋转运动分量的动能转换成电能，通过纵向旋转发电模块将摆动件纵向旋转运动分量的动能转换成电能，由于本发明能够充分利用摆动件翻转动作横纵向分量动作的动能，产生电能，大大提高了发电装置的电能输出效率。

Description

一种旋转发电装置以及波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及再生能源发电装置，更具体地说涉及一种旋转发电装置以及应用该发电装置的波浪能发电装置。
背景技术
当今世界，传统的化石能源日益枯竭引发石油、天然气等能源价格持续攀升，同时化石能源不可再生性使得能源紧缺问题愈加严重。海洋作为生命的摇篮，蕴含着巨大的能量，其中波浪能具备能源储量大、密度高、分布广泛的优点已成为各国竞相追逐的热点之一。
现有的波浪能发电装置需要承受波浪来回的冲击能量，再由波浪能发电装置将波浪来回的冲击动能转换成电能，并将电能输出。在发电过程中，波浪冲击波浪能发电装置所引起的机械动作均是不规则的，而现有的波浪能发电装置难以利用波浪冲击所引起的各种机械动作产生高效率的电能输出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种高效率电能输出的旋转发电装置以及应用该发电装置的波浪能发电装置。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种旋转发电装置，包括：
摆动件，用于产生翻转动作；
横向旋转发电模块，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的横向旋转动作分量输出电流；
纵向旋转发电模块，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的纵向旋转动作分量输出电流。
作为上述技术方案的进一步改进，所述横向旋转发电模块包括：
第一旋转轴，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的横向旋转动作分量，以其中轴线为旋转线进行旋转；
第一发电组件，与第一旋转轴相连接，用于利用第一旋转轴的旋转动作输出电流；
第二发电组件，与第一旋转轴相连接，用于利用第一旋转轴的旋转动作输出电流；
当所述第一旋转轴顺时针旋转时，所述第一发电组件输出电流，当所述第一旋转轴逆时针旋转时，所述第二发电组件输出电流。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一发电组件包括第一伞齿轮、第一旋转发电机以及第一单向轴承，所述第一旋转发电机设有第一发电轴，所述第一伞齿轮通过第一单向轴承套设在第一发电轴上；
所述第二发电组件包括第二伞齿轮、第二旋转发电机以及第二单向轴承，所述第二旋转发电机设有第二发电轴，所述第二伞齿轮通过第二单向轴承套设在第二发电轴上；
所述第一旋转轴上设有第一传动伞齿轮；
所述第一伞齿轮以及第二伞齿轮分别与第一传动伞齿轮啮合。
作为上述技术方案的进一步改进，所述纵向旋转发电模块包括：
第二旋转轴，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的纵向旋转动作分量，以其中轴线为旋转线进行旋转；
第三发电组件，与第二旋转轴相连接，用于利用第二旋转轴的旋转动作输出电流；
所述第二旋转轴逆时针或顺时针旋转时，所述第三发电组件均输出方向不变的电流。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第三发电组件包括第三伞齿轮以及第三旋转发电机，所述第三旋转发电机设有第三发电轴，所述第三伞齿轮套设在第三发电轴上；
所述第二旋转轴上分别设有第三单向轴承、第四单向轴承、第二传动伞齿轮以及第三传动伞齿轮，所述第二传动伞齿轮通过第三单向轴承套设在第二旋转轴上，所述第三传动伞齿轮通过第四单向轴承套设在第二旋转轴上；
所述第二传动伞齿轮以及第三传动伞齿轮分别与第三伞齿轮啮合。
本发明同时还提出了一种波浪能发电装置，包括：
浮摆，用于接收波浪能并产生翻转运动；
旋转底座以及所述的旋转发电装置；
所述浮摆作为所述旋转发电装置中的摆动件，所述浮摆安装在旋转底座的顶部，所述浮摆的翻转运动的横向旋转动作分量带动旋转底座转动，所述横向旋转发电模块以及纵向旋转发电模块均安装在旋转底座上。
本发明的有益效果是：本发明通过摆动件生成无规律的翻转动作，而根据运动学的原理，各种不同的翻转动作均可以分解成纵向旋转运动分量以及横向旋转运动分量，之后通过横向旋转发电模块将摆动件横向旋转运动分量的动能转换成电能，通过纵向旋转发电模块将摆动件纵向旋转运动分量的动能转换成电能，由于本发明能够充分利用摆动件翻转动作横纵向分量动作的动能，产生电能，大大提高了发电装置的电能输出效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的旋转发电装置的结构示意图(不包括摆动件)；
图2是本发明的横向旋转发电模块的剖面图；
图3是本发明的纵向旋转发电模块的剖面图；
图4是本发明的波浪能发电装置的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本申请的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本申请保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。最后需要说明的是，如文中术语“中心、上、下、左、右、竖直、水平、内、外”等指示的方位或位置关系则为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
参照图1～图3，本申请公开了一种旋转发电装置，其第一实施例，包括：
摆动件，用于产生翻转动作；
横向旋转发电模块，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的横向旋转动作分量输出电流；
纵向旋转发电模块，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的纵向旋转动作分量输出电流。
具体地，本实施例中，通过摆动件生成无规律的翻转动作，而根据运动学的原理，各种不同的翻转动作均可以分解成纵向旋转运动分量以及横向旋转运动分量，之后通过横向旋转发电模块将摆动件横向旋转运动分量的动能转换成电能，通过纵向旋转发电模块将摆动件纵向旋转运动分量的动能转换成电能，由于本技术方案能够充分利用摆动件翻转动作横纵向分量动作的动能，产生电能，大大提高了发电装置的电能输出效率。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述横向旋转发电模块包括：
第一旋转轴110，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的横向旋转动作分量，以其中轴线为旋转线进行旋转；
第一发电组件120，与第一旋转轴110相连接，用于利用第一旋转轴110的旋转动作输出电流；
第二发电组件130，与第一旋转轴110相连接，用于利用第一旋转轴110的旋转动作输出电流；
当所述第一旋转轴110顺时针旋转时，所述第一发电组件120输出电流，当所述第一旋转轴110逆时针旋转时，所述第二发电组件130输出电流，所述第一发电组件120的电流输出端与第二发电组件130的电流输出端连接在一起。
具体地，本实施例中，无论第一旋转轴110如何转动，第一发电组件120以及第二发电组件130必然有其中一个输出电流，以上设计保证了横向旋转发电模块能够持续输出方向不变的电流。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述第一发电组件120包括第一伞齿轮121、第一旋转发电机122以及第一单向轴承123，所述第一旋转发电机122设有第一发电轴124，所述第一伞齿轮121通过第一单向轴承123套设在第一发电轴124上；
所述第二发电组件130包括第二伞齿轮131、第二旋转发电机132以及第二单向轴承133，所述第二旋转发电机132设有第二发电轴134，所述第二伞齿轮131通过第二单向轴承133套设在第二发电轴134上；
所述第一旋转轴110上设有第一传动伞齿轮111；
所述第一伞齿轮121以及第二伞齿轮131分别与第一传动伞齿轮111啮合。
本实施例所述横向旋转发电模块的发电过程如下：所述第一传动伞齿轮111随着第一旋转轴110的转动而转动，当第一旋转轴110顺时针旋转时，带动第一传动伞齿轮111随之而旋转，此时第一伞齿轮121、第二伞齿轮131、第一单向轴承123以及第二单向轴承133同样随着第一传动伞齿轮111而转动，但是由于第一单向轴承123以及第二单向轴承133的设置，第一单向轴承123以及第二单向轴承133中只有其中一个能够带动所对应的发电轴转动，另一个则只能产生空转，对相应的发电轴无法产生力矩，无法带动对应的发电轴转动，当第一旋转轴110逆时针旋转时，则情况相反。需要说明的是，以上的论述过程中，第一旋转轴110逆时针旋转以及顺时针旋转均是针对同一个观察角度。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述纵向旋转发电模块包括：
第二旋转轴210，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的纵向旋转动作分量，以其中轴线为旋转线进行旋转；
第三发电组件220，与第二旋转轴210相连接，用于利用第二旋转轴210的旋转动作输出电流；
所述第二旋转轴210逆时针或顺时针旋转时，所述第三发电组件220均输出方向不变的电流。
具体地，本实施例中，无论第二旋转轴210如何转动，第三发电组件220均能持续输出方向不变的电流。
进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述第三发电组件220包括第三伞齿轮221以及第三旋转发电机222，所述第三旋转发电机222设有第三发电轴223，所述第三伞齿轮221套设在第三发电轴223上；
所述第二旋转轴210上分别设有第三单向轴承211、第四单向轴承212、第二传动伞齿轮213以及第三传动伞齿轮214，所述第二传动伞齿轮213通过第三单向轴承211套设在第二旋转轴210上，所述第三传动伞齿轮214通过第四单向轴承212套设在第二旋转轴210上；
所述第二传动伞齿轮213以及第三传动伞齿轮214分别设置在第三伞齿轮221的两侧，且分别与第三伞齿轮221啮合。
本实施例所述纵向旋转发电模块的发电原理如下：当第二旋转轴210顺时针转动时，由于第三单向轴承211以及第四单向轴承212的设置，只能带动第二传动伞齿轮213以及第三传动伞齿轮214其中一个传动伞齿轮旋转，当第二旋转轴210逆时针转动时则带动另一个传动伞齿轮旋转，但是以上的两种情况均能带动第三伞齿轮221朝同一方向旋转，从而保证第三旋转发电机222输出电流方向不变。需要说明的是，以上的论述过程中，第二旋转轴210逆时针旋转以及顺时针旋转均是针对同一个观察角度。
参照图4，本申请同时还公开了一种波浪能发电装置，其第一实施例，包括：
浮摆300，用于接收波浪能并产生翻转运动；
旋转底座400以及所述的旋转发电装置；
所述浮摆300作为所述旋转发电装置中的摆动件，所述浮摆300安装在旋转底座400的顶部，所述浮摆300的翻转运动的横向旋转动作分量带动旋转底座400转动，所述横向旋转发电模块以及纵向旋转发电模块均安装在旋转底座400上。
将旋转发电装置的第一实施例应用到波浪能发电装置的第一实施例中时，所述横向旋转发电模块的第一旋转轴110垂直地设置在旋转底座400的中轴线处，与旋转底座400固定连接且能随着旋转底座400的转动而转动，即波浪能发电装置中，浮摆300不规则的翻转运动的横向旋转运动分量经过旋转底座400间接传输到第一旋转轴110上；所述纵向旋转发电模块的第二旋转轴210设置在浮摆300的底部，所述浮摆300通过所述第二旋转轴210铰接在旋转底座400的顶部。
以上对本申请的较佳实施方式进行了具体说明，但本申请并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种旋转发电装置，其特征在于，包括：
摆动件，用于产生翻转动作；
横向旋转发电模块，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的横向旋转动作分量输出电流；
纵向旋转发电模块，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的纵向旋转动作分量输出电流；
所述横向旋转发电模块包括：
第一旋转轴(110)，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的横向旋转动作分量，以其中轴线为旋转线进行旋转；
第一发电组件(120)，与第一旋转轴(110)相连接，用于利用第一旋转轴(110)的旋转动作输出电流；
第二发电组件(130)，与第一旋转轴(110)相连接，用于利用第一旋转轴(110)的旋转动作输出电流；
当所述第一旋转轴(110)顺时针旋转时，所述第一发电组件(120)输出电流，当所述第一旋转轴(110)逆时针旋转时，所述第二发电组件(130)输出电流；
所述纵向旋转发电模块包括：
第二旋转轴(210)，与摆动件相连接，用于利用摆动件的翻转动作的纵向旋转动作分量，以其中轴线为旋转线进行旋转；
第三发电组件(220)，与第二旋转轴(210)相连接，用于利用第二旋转轴(210)的旋转动作输出电流；
所述第二旋转轴(210)逆时针或顺时针旋转时，所述第三发电组件(220)均输出方向不变的电流。
2.根据权利要求1所述的一种旋转发电装置，其特征在于：所述第一发电组件(120)包括第一伞齿轮(121)、第一旋转发电机(122)以及第一单向轴承(123)，所述第一旋转发电机(122)设有第一发电轴(124)，所述第一伞齿轮(121)通过第一单向轴承(123)套设在第一发电轴(124)上；
所述第二发电组件(130)包括第二伞齿轮(131)、第二旋转发电机(132)以及第二单向轴承(133)，所述第二旋转发电机(132)设有第二发电轴(134)，所述第二伞齿轮(131)通过第二单向轴承(133)套设在第二发电轴(134)上；
所述第一旋转轴(110)上设有第一传动伞齿轮(111)；
所述第一伞齿轮(121)以及第二伞齿轮(131)分别与第一传动伞齿轮(111)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种旋转发电装置，其特征在于：所述第三发电组件(220)包括第三伞齿轮(221)以及第三旋转发电机(222)，所述第三旋转发电机(222)设有第三发电轴(223)，所述第三伞齿轮(221)套设在第三发电轴(223)上；
所述第二旋转轴(210)上分别设有第三单向轴承(211)、第四单向轴承(212)、第二传动伞齿轮(213)以及第三传动伞齿轮(214)，所述第二传动伞齿轮(213)通过第三单向轴承(211)套设在第二旋转轴(210)上，所述第三传动伞齿轮(214)通过第四单向轴承(212)套设在第二旋转轴(210)上；
所述第二传动伞齿轮(213)以及第三传动伞齿轮(214)分别与第三伞齿轮(221)啮合。
4.一种波浪能发电装置，其特征在于，包括：
浮摆(300)，用于接收波浪能并产生翻转运动；
旋转底座(400)以及权利要求1至3任一项所述的旋转发电装置；
所述浮摆(300)作为所述旋转发电装置中的摆动件，所述浮摆(300)安装在旋转底座(400)的顶部，所述浮摆(300)的翻转运动的横向旋转动作分量带动旋转底座(400)转动，所述横向旋转发电模块以及纵向旋转发电模块均安装在旋转底座(400)上。
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