CN111997817A - 一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，涉及新能源装备领域，包括机座、摆杆，摆锤、冲击辊、弧形导杆、阻尼弹簧和冲击式发电机，本发明利用摆杆、摆锤和冲击辊构成的质量块与阻尼弹簧组成的惯性振子吸收推动船体摇摆的波浪能量，并通过冲击作用于单向轴承机构并将其转换成发电机转子的单向旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存机械能,同时发电机的定子线圈对转子的磁场的耦合产生脉动感应电势,最后利用整流电路和储能电池将脉动电势转换成稳定电压并给船载电气负载设备供电。本发明具有结构简单、能量转换效率和体积功率密度高、工作可靠且成本低等优点。

Description

一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机
技术领域
本发明属于新能源装备领域，具体涉及一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机。
背景技术
诸如小游艇、渔船、交通艇之类的小型船舶即便在锚泊的时候也需要电源以提供照明、通讯和一些生活用电及小功率生产用电，目前一般利用蓄电池组将船舶的主动力装置发出的电存储起来作为供电电源。而诸如海上通信塔、航标灯、鱼塘和网箱增氧机之类的常设漂浮装置也需要用电，由于体积受限、成本和使用效率以及维护不便等因素，通常不方便配置燃油动力装置来发电解决电力供应问题，一般采用蓄电池供电并定期更换。
为降低动力消耗节省能源，也有船舶和漂浮装置采用风力或太阳电池作为锚泊备用电源或常设电源，但这类方式存在能量转换机构复杂、体积和重量大、单位体积对应的发电功率密度小、装设和维护成本高、装设位置高而抗风能力差等缺点，因而难以得到普及。实际上，在江河湖海中奔涌不息的波浪蕴含巨大的能量而且远比风力和太阳光的含能密度高，也有一些岸滩发电站采用海浪发电，但其机构相对复杂、难以做到体积和重量小型化、设计工作条件苛刻、成本高，所以难以移植应用到小型船舶和常设漂浮装置上。
因此，需要开发一种利用波浪蕴含的高密度能量、电能转换效率和功率密度高、体积和尺寸小、工作可靠且成本低廉、维护方便的小型波浪发电装置作为小型船舶的锚泊备用电源或漂浮装置的日常运行电源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，包括机座、摆杆，摆锤、冲击辊、弧形导杆、阻尼弹簧和冲击式发电机；
摆锤通过摆杆可旋转地悬挂于机座的中心上方，弧形导杆自由地贯穿摆杆中段的孔洞，阻尼弹簧分左右两段套设于摆杆并且两端支撑于机座和摆杆上，冲击辊分左右两只分别设于摆锤下部两侧；
冲击式发电机分左右两个且横向对置于机座的下部两侧，所述冲击辊的左右摆动能够驱动相应的冲击式发电机工作以实现发电。
优选的，所述冲击式发电机包括电机座、止推轴承、主轴、发电机定子、发电机转子、卡盘、主轴承、单向轴承、外螺纹轴套、内螺纹空心套、复位弹簧、压盖、橡皮帽；
主轴通过主轴承借助嵌设于电机座中部的卡盘垂直支撑于电机座中，并且通过嵌设于电机座底盘中心的止推轴承支撑于电机座中心位置；
发电机定子绕设于电机座内底盘的中心位置，发电机转子套嵌于主轴的下部并罩设于发电机定子的上方；
外螺纹轴套通过单向轴承套设于主轴的上部，内螺纹空心套通过传动螺纹套设于外螺纹轴套的外部并通过盘形复位弹簧驱动其向上移动并复位；
压盖嵌设于电机座上端，内有凸缘的橡皮帽套设于电机座上部并与内螺纹空心套的上端面紧密接触。
优选的，所述发电机定子的电压输出线圈通过整流电路和充电电池与船载电气负载连接。
优选的，所述发电机定子的主要构成为感应线圈，发电机转子的构成包括内侧的磁极和外圈主要起增大旋转惯性作用的配重环。
优选的，所述盘形复位弹簧的上端支撑于内螺纹空心套下端面的环形凹槽中，盘形复位弹簧的下端支撑于卡盘上端内侧的凸缘上。
一种船舶，其应用了上述的船载冲击式摇摆驱动波浪发电机。
本发明的优点在于：本发明利用摆杆、摆锤和冲击辊构成的质量块与阻尼弹簧组成的惯性振子吸收推动船体摇摆的波浪能量，并通过冲击作用于单向轴承机构并将其转换成发电机转子的单向旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存机械能,同时发电机的定子线圈对转子的磁场的耦合产生脉动感应电势,最后利用整流电路和储能电池将脉动电势转换成稳定电压并给船载电气负载设备供电。本发明具有结构简单、能量转换效率和体积功率密度高、工作可靠且成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的实施例的总体构造示意图。
图2是本发明的实施例的局部构造详图。
图3是本发明的电气原理示意图。
图4为本发明的应用案例示意图。
图中，机座1，摆杆2，摆锤3，冲击辊4，弧形导杆5，阻尼弹簧6，冲击式发电机7；
电机座701，止推轴承702，主轴703，发电机定子704，发电机转子705，卡盘706，主轴承707，单向轴承708，外螺纹轴套709，内螺纹空心套710，复位弹簧711，压盖712，橡皮帽13；
船体1000。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参阅图1至图3，本实施例公开了一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，包括机座1、摆杆2，摆锤3、冲击辊4、弧形导杆5、阻尼弹簧6和冲击式发电机7；
摆锤3通过摆杆2可旋转地悬挂于机座1的中心上方，弧形导杆5自由地贯穿摆杆2中段的孔洞，阻尼弹簧6分左右两段套设于摆杆2并且两端支撑于机座1和摆杆2上，冲击辊4分左右两只分别设于摆锤3下部两侧；
冲击式发电机7分左右两个且横向对置于机座1的下部两侧，所述冲击辊4的左右摆动能够驱动相应的冲击式发电机7工作以实现发电。
在本实施例中，所述冲击式发电机7包括电机座701、止推轴承702、主轴703、发电机定子704、发电机转子705、卡盘706、主轴承707、单向轴承708、外螺纹轴套709、内螺纹空心套710、复位弹簧711、压盖712、橡皮帽713；
主轴703通过主轴承707借助嵌设于电机座701中部的卡盘706垂直支撑于电机座701中，并且通过嵌设于电机座701底盘中心的止推轴承702支撑于电机座701中心位置；
发电机定子704绕设于电机座701内底盘的中心位置，发电机转子705套嵌于主轴703的下部并罩设于发电机定子704的上方；
外螺纹轴套709通过单向轴承708套设于主轴703的上部，内螺纹空心套710通过传动螺纹套设于外螺纹轴套709的外部并通过盘形复位弹簧711驱动其向上移动并复位；
压盖712嵌设于电机座701上端，内有凸缘的橡皮帽713套设于电机座701上部并与内螺纹空心套710的上端面紧密接触。
在本实施例中，所述发电机定子704的电压输出线圈通过整流电路和充电电池与船载电气负载连接。
在本实施例中，所述发电机定子的主要构成为感应线圈，发电机转子的构成包括内侧的磁极和外圈主要起增大旋转惯性作用的配重环。
在本实施例中，所述盘形复位弹簧711的上端支撑于内螺纹空心套710下端面的环形凹槽中，盘形复位弹簧711的下端支撑于卡盘706上端内侧的凸缘上。
在本实施例中，机座1、摆杆2、摆锤3和弧形导杆5采用金属材料制作，阻尼弹簧6采用弹簧钢材制作；冲击辊4采用金属材质的标准件或定制件；冲击式发电机7的止推轴承702、主轴承707和单向轴承708采用标准件或定制件，橡皮帽13用耐冲击橡胶材料制作，复位弹簧711采用弹簧钢材制作，发电机定子704和发电机转子705采用成熟技术的定制件，其余零部件采用金属材料制作；电气系统的零件和组件可采用现有技术定制。
本实施例的工作过程如下：
本实施例的典型应用案例如图4所示，只需将本实施例安装于小型船舶的船体底部的动力仓中并将其电力输出端与用电负载连接。在船舶锚泊或航行的过程中，船体会随着波浪的起伏而左右摇摆，因此本发明的机座1也随船体左右摇摆，而摆杆2、摆锤3和冲击辊4构成的惯性质量整体由于惯性而趋向保持自己原来的位置。当船舶随波浪向左摆动时，摆锤3相对机座向左摆动，于是摆锤3左侧的冲击辊4将作用于左侧的冲击式发电机7，该冲击辊4通过橡皮帽713驱使内螺纹空心套710向左运动(此时复位弹簧711被压缩)并通过其与外螺纹轴套709之间传动螺纹的耦合驱动外螺纹轴套709作正向旋转，并进而通过单向轴承708(此时其处于锁止状态)带动主轴703和发电机转子705作正向旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存部分机械能。当内螺纹空心套710被压到最低位置时，其与外螺纹轴套709之间的耦合传动停止，此时外螺纹轴套709停止旋转，而主轴703和发电机转子705由于惯性而继续作正向旋转而不受单向轴承708的约束(此时其处于解锁状态)，于是发电机的定子线圈与转子的磁极产生的磁场的耦合而产生脉动感应电势,后利用整流储电模组的整流电路和储能电池将波浪引起的船舶摇摆蕴含的机械能转换成电压稳定的电能并给船载电气负载设备供电。
而当船舶随波浪向右摆动时，摆锤3相对机座向右摆动，橡皮帽713和复位弹簧711都开始复位，复位弹簧711的伸展会驱使内螺纹空心套710向右运动，在此过程中，其与外螺纹轴套709之间传动螺纹的耦合驱使外螺纹轴套709作反向旋转而使得单向轴承708处于解锁状态，所以不会阻碍此时主轴703和发电机转子705由于惯性仍然保持的正向旋转，因此发电机转子705储存的旋转惯性能仍然在转换成电能而持续给船载电气负载设备供电。
在上述一个周期的左右摇摆运动中，摆锤3右侧的冲击辊4与右侧的冲击式发电机7的相互作用和机电运动过程同步发生，只是在时间过程上是反相的。
因此，随着船舶的左右颠簸，上述过程在前述摆锤3与左、右侧的冲击式发电机7之间反复交替进行，因此本发明能够让船舶在锚泊或航行的过程中将波浪引起的船舶摇摆蕴含的机械能转化成电能并给船载电气负载设备持续供电。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：包括机座(1)、摆杆(2)，摆锤(3)、冲击辊(4)、弧形导杆(5)、阻尼弹簧(6)和冲击式发电机(7)；
摆锤(3)通过摆杆(2)可旋转地悬挂于机座(1)的中心上方，弧形导杆(5)自由地贯穿摆杆(2)中段的孔洞，阻尼弹簧(6)分左右两段套设于摆杆(2)并且两端支撑于机座(1)和摆杆(2)上，冲击辊(4)分左右两只分别设于摆锤(3)下部两侧；
冲击式发电机(7)分左右两个且横向对置于机座(1)的下部两侧，所述冲击辊(4)的左右摆动能够驱动相应的冲击式发电机(7)工作以实现发电。
2.根据权利要求1所述的船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述冲击式发电机(7)包括电机座(701)、止推轴承(702)、主轴(703)、发电机定子(704)、发电机转子(705)、卡盘(706)、主轴承(707)、单向轴承(708)、外螺纹轴套(709)、内螺纹空心套(710)、复位弹簧(711)、压盖712、橡皮帽713；
主轴(703)通过主轴承(707)借助嵌设于电机座(701)中部的卡盘(706)垂直支撑于电机座(701)中，并且通过嵌设于电机座(701)底盘中心的止推轴承(702)支撑于电机座(701)中心位置；
发电机定子(704)绕设于电机座(701)内底盘的中心位置，发电机转子(705)套嵌于主轴(703)的下部并罩设于发电机定子(704)的上方；
外螺纹轴套(709)通过单向轴承(708)套设于主轴(703)的上部，内螺纹空心套(710)通过传动螺纹套设于外螺纹轴套(709)的外部并通过盘形复位弹簧(711)驱动其向上移动并复位；
压盖712嵌设于电机座(701)上端，内有凸缘的橡皮帽713套设于电机座(701)上部并与内螺纹空心套(710)的上端面紧密接触。
3.根据权利要求1所述的船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述发电机定子(704)的电压输出线圈通过整流电路和充电电池与船载电气负载连接。
4.根据权利要求1所述的船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述发电机定子(704)的主要构成为感应线圈，发电机转子(705)的构成包括内侧的磁极和外圈主要起增大旋转惯性作用的配重环。
5.根据权利要求1所述的船载冲击式摇摆驱动波浪发电机，其特征在于：所述盘形复位弹簧(711)的上端支撑于内螺纹空心套(710)下端面的环形凹槽中，盘形复位弹簧(711)的下端支撑于卡盘(706)上端内侧的凸缘上。
6.一种船舶，其特征在于，其应用了上述权利要求1-5中任一项所述的船载冲击式摇摆驱动波浪发电机。
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