CN110848074B - 一种波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波浪能发电装置，包括：浮摆、横向旋转发电模块、纵向旋转发电模块、多个活塞式发电模块、旋转底座以及多个固定底座。本发明通过浮摆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浮摆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浮摆纵向旋转运动分量的动能转换成电能，本发明还设置有多个活塞式发电模块，将浮摆生成无规律的翻转动作转换成直线运动并输出电能，能更进一步地提高发电装置的电能输出效率。

Description

一种波浪能发电装置

技术领域

本发明涉及再生能源发电装置技术领域，更具体地说涉及一种波浪能发电装置。

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；

横向旋转发电模块，与浮摆相连接，用于利用浮摆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，与浮摆相连接，用于利用浮摆的翻转动作的纵向旋转动作分量输出电流；

多个活塞式发电模块，与浮摆相连接，用于利用浮摆的翻转动作产生直线运动，再利用直线运动输出电流；

旋转底座以及多个固定底座；

各个所述活塞式发电模块分别设置在各个固定底座的顶部，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。

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，与浮摆相连接，用于利用浮摆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，与浮摆相连接，用于利用浮摆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。

作为上述技术方案的进一步改进，所述活塞式发电模块包括：

活塞杆，用于产生往复直线运动；

转换组件，用于将直线运动转换成旋转运动；

同步皮带，用于传输旋转运动；

安装套筒，用于提供安装腔体；

第四旋转发电机，用于输出电能，所述第四旋转发电机配置有第四发电轴；

以及第五单向轴承；

所述安装套筒安装在固定底座的顶部，所述转换组件设置在安装套筒的内部，所述活塞杆的一端伸进安装套筒内部与转换组件相连接，所述活塞杆的另一端设置在安装套筒的外部且与浮摆相连接，所述第四旋转发电机设置在安装套筒的外侧，所述第五单向轴承安装在第四旋转发电机的第四发电轴上，所述同步皮带分别与转换组件以及第五单向轴承相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转换组件是滚珠丝杆组件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述安装套筒的底部通过万向关节安装在固定底座的顶部；所述活塞杆的顶部通过球铰接件与浮摆相连接。

作为上述技术方案的进一步改进，将多个所述活塞式发电模块分为若干组，每组配置有两个活塞式发电模块，每组中的两个活塞式发电模块分别设置在浮摆的同一处位置的前后两侧。

作为上述技术方案的进一步改进，所述固定底座与旋转底座之间通过第一连接杆相连接；相邻两个所述固定底座之间通过第二连接杆相连接。

本发明的有益效果是：本发明通过浮摆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浮摆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浮摆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浮摆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；在此基础上，本发明还设置有多个活塞式发电模块，将浮摆生成无规律的翻转动作转换成直线运动并输出电能，能更进一步地提高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是本发明的波浪能发电装置的整体结构示意图；

图2是本发明的横向旋转发电模块以及纵向旋转发电模块的结构示意图；

图3是本发明的横向旋转发电模块的剖面图；

图4是本发明的纵向旋转发电模块的剖面图；

图5是本发明的活塞式发电模块的结构示意图；

图6是本发明的活塞式发电模块的连接结构示意图(不包含安装套筒)。

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6，本申请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；

横向旋转发电模块，与浮摆300相连接，用于利用浮摆300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，与浮摆300相连接，用于利用浮摆300的翻转动作的纵向旋转动作分量输出电流；

多个活塞式发电模块400，与浮摆300相连接，用于利用浮摆300的翻转动作产生直线运动，再利用直线运动输出电流；

旋转底座500以及多个固定底座600；

各个所述活塞式发电模块400分别设置在各个固定底座600的顶部，所述浮摆300安装在旋转底座500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500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500上。

具体地，本实施例中，通过浮摆300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浮摆300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浮摆300纵向旋转运动分量的动能转换成电能，由于本实施例能够充分利用浮摆300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；在此基础上，本实施例还设置有多个活塞式发电模块400，将浮摆300生成无规律的翻转动作转换成直线运动并输出电能，能更进一步地提高发电装置的电能输出效率。

参照图2和图3，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，与浮摆300相连接，用于利用浮摆300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。

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。

参照图2和图4，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，与浮摆300相连接，用于利用浮摆300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，便于后期对发电装置所输出的电流进行一系列的处理。

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。

此外本实施例中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500的中轴线处，与旋转底座500固定连接且能随着旋转底座500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500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500的顶部。

参照图5和图6，进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述活塞式发电模块400包括：

活塞杆410，用于产生往复直线运动；

转换组件420，用于将直线运动转换成旋转运动；

同步皮带430，用于传输旋转运动；

安装套筒440，用于提供安装腔体；

第四旋转发电机450，用于输出电能，所述第四旋转发电机450配置有第四发电轴460；

以及第五单向轴承470；

所述安装套筒440安装在固定底座600的顶部，所述转换组件420设置在安装套筒440的内部，所述活塞杆410的一端伸进安装套筒440内部与转换组件420相连接，所述活塞杆410的另一端设置在安装套筒440的外部且与浮摆300相连接，所述第四旋转发电机450设置在安装套筒440的外侧，所述第五单向轴承470安装在第四旋转发电机450的第四发电轴460上，所述同步皮带430分别与转换组件420以及第五单向轴承470相连接。

具体地，本实施例中，通过活塞杆410产生往复的直线运动，利用转换组件420将活塞杆410产生的往复直线运动转换成正向反向的旋转运动，同步皮带430将转换组件420的旋转运动传输到第四旋转发电机450，驱动第四旋转发电机450的第四发电轴460动作以输出电能，由于第五单向轴承470的设置，只有当同步皮带430朝某个方向旋转时，才能使第五单向轴承470转动进而带动第四旋转发电机450的第四发电轴460转动，实现第四旋转发电机450的单向电流输出功能。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述转换组件420是滚珠丝杆组件，所述转换组件420包括具有螺旋槽的丝杆轴421以及螺母422，所述活塞杆410的底部设有与丝杆轴421相匹配的圆柱形凹位，活塞杆410的底部凹位表面设有与丝杆轴421螺旋槽相匹配的螺旋结构，所述活塞杆410套设在丝杆轴421外部，当活塞杆410产生往复的直线运动时，驱动丝杆轴421转动，丝杆轴421转动的同时又带动螺母422旋转，而螺母422的旋转又带动同步皮带430动作，最终实现第四旋转发电机450的第四发电轴460转动以输出电能。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，所述安装套筒440的底部通过万向关节441安装在固定底座600的顶部；所述活塞杆410的顶部通过球铰接件411与浮摆300相连接。具体地，本实施例中由于浮摆300受到波浪冲击所产生的运动都是不规则的，为此本实施例中的活塞式发电模块400与固定底座600以及浮摆300的安装需要能够实现多方向转动功能。

进一步作为优选的实施方式，本实施例中，将多个所述活塞式发电模块400分为若干组，每组配置有两个活塞式发电模块400，每组中的两个活塞式发电模块400的活塞杆410顶部分别设置在浮摆300的同一处位置的前后两侧。具体地，本实施例中将多个所述活塞式发电模块400安装以上形式布局，其目的是为了能够实现波浪能发电装置持续稳定地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，所述固定底座600与旋转底座500之间通过第一连接杆相连接；相邻两个所述固定底座600之间通过第二连接杆相连接。本实施例通过所述第一连接杆以及第二连接杆的设置，增加了固定底座600以及旋转底座500的牢固性。

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 (10)

1.一种波浪能发电装置，其特征在于，包括：

浮摆(300)，用于接收波浪能并产生翻转运动；

横向旋转发电模块，与浮摆(300)相连接，用于利用浮摆(300)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，与浮摆(300)相连接，用于利用浮摆(300)的翻转动作的纵向旋转动作分量输出电流；

多个活塞式发电模块(400)，与浮摆(300)相连接，用于利用浮摆(300)的翻转动作产生直线运动，再利用直线运动输出电流；

旋转底座(500)以及多个固定底座(600)；

各个所述活塞式发电模块(400)分别设置在各个固定底座(600)的顶部，所述浮摆(300)安装在旋转底座(500)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(500)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(500)上。

2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述横向旋转发电模块包括：

第一旋转轴(110)，与浮摆(300)相连接，用于利用浮摆(300)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。

3.根据权利要求2所述的一种波浪能发电装置，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。

4.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述纵向旋转发电模块包括：

第二旋转轴(210)，与浮摆(300)相连接，用于利用浮摆(300)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。

5.根据权利要求4所述的一种波浪能发电装置，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。

6.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述活塞式发电模块(400)包括：

活塞杆(410)，用于产生往复直线运动；

转换组件(420)，用于将直线运动转换成旋转运动；

同步皮带(430)，用于传输旋转运动；

安装套筒(440)，用于提供安装腔体；

第四旋转发电机(450)，用于输出电能，所述第四旋转发电机(450)配置有第四发电轴(460)；

以及第五单向轴承(470)；

所述安装套筒(440)安装在固定底座(600)的顶部，所述转换组件(420)设置在安装套筒(440)的内部，所述活塞杆(410)的一端伸进安装套筒(440)内部与转换组件(420)相连接，所述活塞杆(410)的另一端设置在安装套筒(440)的外部且与浮摆(300)相连接，所述第四旋转发电机(450)设置在安装套筒(440)的外侧，所述第五单向轴承(470)安装在第四旋转发电机(450)的第四发电轴(460)上，所述同步皮带(430)分别与转换组件(420)以及第五单向轴承(470)相连接。

7.根据权利要求6所述的一种波浪能发电装置，其特征在于：所述转换组件(420)是滚珠丝杆组件。

8.根据权利要求6所述的一种波浪能发电装置，其特征在于：所述安装套筒(440)的底部通过万向关节(441)安装在固定底座(600)的顶部；所述活塞杆(410)的顶部通过球铰接件(411)与浮摆(300)相连接。

9.根据权利要求6所述的一种波浪能发电装置，其特征在于：将多个所述活塞式发电模块(400)分为若干组，每组配置有两个活塞式发电模块(400)，每组中的两个活塞式发电模块(400)分别设置在浮摆(300)的同一处位置的前后两侧。

10.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于：所述固定底座(600)与旋转底座(500)之间通过第一连接杆相连接；相邻两个所述固定底座(600)之间通过第二连接杆相连接。

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