CN112610392A - 一种波浪能采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波浪能采集系统，包括绳索二、锚、封罩和位于封罩内的弹性的球体、两个推杆、多个发电单元、多个复位弹簧和多个齿条，两个推杆平行间隔布置，推杆通过复位弹簧连接在封罩上，球体位于两个推杆之间且和两个推杆接触，当球体不受除重力和推杆压力之外的作用力时，复位弹簧被压缩，球体的一端连接封罩、另一端通过绳索二连接固定在海床上的锚，齿条一端连接推杆、另一端悬伸，发电单元包括通过相对转动实现发电的定子和转子，齿条啮合并可带动转子相对定子转动。本发明能够采集波浪能，为各监测点的监测设备供电，使其长期稳定运行，同时吸收了波浪能，降低了波浪对海上装置的零部件的损坏；可以适应全天候不同的海洋环境。

Description

一种波浪能采集系统
技术领域
本发明涉及海洋能利用技术领域，具体为一种波浪能采集系统。
背景技术
海洋上能源丰富，海上分布广泛监测点，对海上的监测设备更换电池的操作极其不易，若能利用海上发电设备直接为监测设备供电则可以克服这一问题。深海固定式风机周围的海浪和潮流对风机的稳定性造成负面影响，而海浪和潮流携带的机械能量极其丰富且分布广，且未被充分利用。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种波浪能采集系统，能够采集波浪能，将波浪能转换为电能，为各监测点的监测设备供电，使其长期稳定运行，同时吸收了波浪能，降低了波浪对海上装置的零部件的损坏；所述采集系统可以适应全天候不同的海洋环境。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种波浪能采集系统，包括绳索二、锚、封罩和位于封罩内的弹性的球体、两个推杆、多个发电单元、多个复位弹簧和多个齿条，两个推杆平行间隔布置，推杆通过复位弹簧连接在封罩上，球体位于两个推杆之间且和两个推杆接触，当球体不受除重力和推杆压力之外的作用力时，复位弹簧被压缩，球体的一端连接封罩、另一端通过绳索二连接固定在海床上的锚，齿条一端连接推杆、另一端悬伸，发电单元包括通过相对转动实现发电的定子和转子，齿条啮合并可带动转子相对定子转动。
作为上述技术方案的进一步改进：
推杆的一侧为球体、另一侧设有齿条和复位弹簧，推杆的两端均通过复位弹簧和封罩连接，齿条位于推杆两端的复位弹簧之间。
齿条的两侧均设有和转子啮合的轮齿。
所述转子的两端面上均设有永磁体，转子的两侧各设有一个定子，所述定子固定在封罩上，定子上设有感应线圈。
所述转子包括外齿轮、内齿轮、支座二、支座三和两个转子盘，外齿轮通过支座二可转动地安装在封罩上，内齿轮和转子盘固定安装在支座三上，两个转子盘位于内齿轮的两侧，支座三的两端可转动地安装在封罩上，外齿轮同时啮合齿条和内齿轮，永磁体安装在转子盘上。
转子盘包括棘轮盘和棘齿盘，内齿轮、棘齿盘和棘轮盘依次布置在支座三上，棘齿盘上设有棘齿，棘轮盘的靠近内齿轮的端面上设有棘轮槽，棘轮槽的侧面上个设有多个棘齿槽，棘齿盘位于棘轮槽内，棘齿位于一个棘齿槽内，棘轮盘的远离内齿轮的端面上设有多个永磁体槽，每个永磁体槽内放置有永磁体。
定子包括电磁盘和多个支座一，电磁盘的一端面通过多个支座一固定安装在封罩上、另一端面上设有多个线圈槽，线圈槽内放置感应线圈。每个电磁盘上的多个感应线圈串联。
支座三的两端分别通过轴承可转动地安装在电磁盘上。
多个线圈槽以电磁盘和支座三的连接处为中心环形阵列布置，多个永磁体槽以棘轮盘和支座三的连接处为中心环形阵列布置。
球体的上端通过绳索一固定连接封罩、下端通过绳索二连接锚，球体的左侧和右侧分别接触两个推杆。
本发明的有益效果是：能够采集波浪能，将波浪能转换为电能，为各监测点的监测设备供电，使其长期稳定运行，同时吸收了波浪能，降低了波浪对海上装置的零部件的损坏；所述采集系统可以适应全天候不同的海洋环境，提高了波浪能量的利用率；所述采集系统结构新颖简单、设计合理，通过海浪的拖拽作用，使采集系统内部机械传动结构运动，提高了采集系统的敏感性。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的封罩内各结构示意图；
图3为图2的另一视角构示意图；
图4为本发明一个实施例的球体变形前示意图；
图5为本发明一个实施例的球体变形后示意图；
图6为本发明一个实施例的发电单元结构示意图；
图7为本发明一个实施例的发电单元爆炸结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
一种波浪能采集系统，如图1～7所示，包括绳索一11、绳索二12、锚13、封罩1和位于封罩1内的弹性的球体3、两个推杆4、多个发电单元2、多个复位弹簧5和多个齿条6。
两个推杆4平行间隔布置，推杆4通过复位弹簧5连接在封罩1上，球体3位于两个推杆4之间且和两个推杆4接触，球体3内部具有空腔，当球体3不受除重力和推杆4压力之外的作用力时，复位弹簧5被压缩。具体的，推杆4的一侧为球体3、另一侧设有齿条6和复位弹簧5，推杆4的两端均通过复位弹簧5和封罩1连接，齿条6位于推杆4两端的复位弹簧5之间。
球体3的上端通过绳索一11固定连接封罩1、下端通过绳索二12连接固定在海床21上的锚13，锚13位于封罩1外部，球体3的左侧和右侧分别接触两个推杆4。
齿条6一端连接推杆4、另一端悬伸，齿条6的两侧均设有轮齿。本实施例中，每个推杆4上设有一个齿条6。
发电单元2包括通过相对转动实现发电的定子和转子。齿条6的两侧均和一个发电单元2的转子啮合并可带动转子相对定子转动。本实施例中，设有四组发电单元2。
所述转子的两端面上均设有永磁体18，转子的两侧各设有一个定子，所述定子固定在封罩1上，定子上设有感应线圈19。
具体的，所述转子包括外齿轮7、内齿轮8、支座二10、支座三20和两个转子盘，外齿轮7通过支座二10可转动地安装在封罩1上。内齿轮8和转子盘固定安装在支座三20上，两个转子盘位于内齿轮8的两侧，支座三20的两端可转动地安装在封罩1上，外齿轮7同时啮合齿条6和内齿轮8，永磁体18安装在转子盘上。
转子盘包括棘轮盘14和棘齿盘22，内齿轮8、棘齿盘22和棘轮盘14依次布置在支座三20上，棘齿盘22上设有棘齿15，棘轮盘14的靠近内齿轮8的端面上设有棘轮槽，棘轮槽的侧面上个设有多个棘齿槽，棘齿盘22位于棘轮槽内，棘齿15位于一个棘齿槽内，棘轮盘14的远离内齿轮8的端面上设有多个永磁体槽，每个永磁体槽内放置有永磁体18。
定子包括电磁盘16和多个支座一9，电磁盘16的一端面通过多个支座一9固定安装在封罩1上、另一端面上设有多个线圈槽，线圈槽内放置感应线圈19，定子的设有线圈槽的端面和棘轮盘14的设有永磁体槽的端面相向间隔布置。较佳的，设有三个支座一9。
较佳的，支座三20的两端分别通过轴承17可转动地安装在电磁盘16上。
本实施例中，每个电磁盘16上设有六个线圈槽，每个棘轮盘14上设有六个永磁体槽，六个线圈槽以电磁盘16和支座三20的连接处为中心环形阵列布置，六个永磁体槽以棘轮盘14和支座三20的连接处为中心环形阵列布置。
需要说明的是，封罩1进行了密封处理，防止发电单元2进水。
本发明的工作过程为：将所述波浪能采集系统放置在海水中，锚13固定在海床21上，其它部分悬浮在海水中，当封罩1自由悬浮在水中时，绳索一11和绳索二12未对弹性的球体3施加作用力，球体3为球形状态。当海水波浪带动封罩1发生位移时，海浪的拖拽力通过绳索二12作用于弹性空腔的球体3，弹性的球体3受到两端的绳索一11和绳索二12的拉伸作用，由原始的球形状态变形为被压缩的橄榄形状态，其两侧的两个推杆4在复位弹簧5的作用下相互靠近地移动，保持和球体3的接触。齿条6跟随推杆4同步移动，同时带动与其啮合的外齿轮7转动，外齿轮7带动与其啮合的内齿轮8转动，内齿轮8通过支座三20带动棘齿盘22和棘轮盘14转动，使棘轮盘14上的永磁体18相对感应线圈19转动，产生电能。当新的波浪带动封罩1靠近锚13移动时，绳索二12对球体3的拉力消失，球体3在本身的弹力作用下由橄榄形恢复球形，此过程中，球体3推动两侧的两个推杆4彼此远离地移动，齿条6被带动移动，再一次带动与其啮合的转子转动。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种波浪能采集系统，其特征在于：包括绳索二(12)、锚(13)、封罩(1)和位于封罩(1)内的弹性的球体(3)、两个推杆(4)、多个发电单元(2)、多个复位弹簧(5)和多个齿条(6)，两个推杆(4)平行间隔布置，推杆(4)通过复位弹簧(5)连接在封罩(1)上，球体(3)位于两个推杆(4)之间且和两个推杆(4)接触，当球体(3)不受除重力和推杆(4)压力之外的作用力时，复位弹簧(5)被压缩，球体(3)的一端连接封罩(1)、另一端通过绳索二(12)连接固定在海床21上的锚(13)，齿条(6)一端连接推杆(4)、另一端悬伸，发电单元(2)包括通过相对转动实现发电的定子和转子，齿条(6)啮合并可带动转子相对定子转动。
2.根据权利要求1所述的波浪能采集系统，其特征在于：推杆(4)的一侧为球体(3)、另一侧设有齿条(6)和复位弹簧(5)，推杆(4)的两端均通过复位弹簧(5)和封罩(1)连接，齿条(6)位于推杆(4)两端的复位弹簧(5)之间。
3.根据权利要求1或2所述的波浪能采集系统，其特征在于：齿条(6)的两侧均设有和转子啮合的轮齿。
4.根据权利要求1所述的波浪能采集系统，其特征在于：所述转子的两端面上均设有永磁体(18)，转子的两侧各设有一个定子，所述定子固定在封罩(1)上，定子上设有感应线圈(19)。
5.根据权利要求4所述的波浪能采集系统，其特征在于：所述转子包括外齿轮(7)、内齿轮(8)、支座二(10)、支座三(20)和两个转子盘，外齿轮(7)通过支座二(10)可转动地安装在封罩(1)上，内齿轮(8)和转子盘固定安装在支座三(20)上，两个转子盘位于内齿轮(8)的两侧，支座三(20)的两端可转动地安装在封罩(1)上，外齿轮(7)同时啮合齿条(6)和内齿轮(8)，永磁体(18)安装在转子盘上。
6.根据权利要求5所述的波浪能采集系统，其特征在于：转子盘包括棘轮盘(14)和棘齿盘(22)，内齿轮(8)、棘齿盘(22)和棘轮盘(14)依次布置在支座三(20)上，棘齿盘(22)上设有棘齿(15)，棘轮盘(14)的靠近内齿轮(8)的端面上设有棘轮槽，棘轮槽的侧面上个设有多个棘齿槽，棘齿盘(22)位于棘轮槽内，棘齿(15)位于一个棘齿槽内，棘轮盘(14)的远离内齿轮(8)的端面上设有多个永磁体槽，每个永磁体槽内放置有永磁体(18)。
7.根据权利要求4～6任一所述的波浪能采集系统，其特征在于：定子包括电磁盘(16)和多个支座一(9)，电磁盘(16)的一端面通过多个支座一(9)固定安装在封罩(1)上、另一端面上设有多个线圈槽，线圈槽内放置感应线圈(19)。
8.根据权利要求7所述的波浪能采集系统，其特征在于：支座三(20)的两端分别通过轴承(17)可转动地安装在电磁盘(16)上。
9.根据权利要求8所述的波浪能采集系统，其特征在于：多个线圈槽以电磁盘(16)和支座三(20)的连接处为中心环形阵列布置，多个永磁体槽以棘轮盘(14)和支座三(20)的连接处为中心环形阵列布置。
10.根据权利要求1所述的波浪能采集系统，其特征在于：球体(3)的上端通过绳索一11固定连接封罩(1)、下端通过绳索二(12)连接锚(13)，球体(3)的左侧和右侧分别接触两个推杆(4)。
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