CN113982815B - 一种适用于海洋的涡激振动发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的适用于海洋的涡激振动发电装置，分成两个模块，即XY面（水平方向）发电模块与Z向（垂直方向）发电模块。当装置置于水中的时候，流体达到一定速度，经过振子时产生，使振子发生剧烈震动。且这种震动使得振子产生圆周运动。当其产生圆周运动时，可以将其拆分为XY面和Z向的运动。XY面运动使得线圈外壳通过限位杆带动传动盘左右旋转，从而带动与传动盘以插销连接的齿圈转动。齿圈转动，带动大齿轮转动，从而带动小齿轮转动，从而达到发电效果。Z向的震动带动振子上下运动，使得与振子相连的线圈外壳上下运动，使得线圈外壳内部的线圈上下运动，从而切割滑轨内部的磁铁，达到发电的目的。

Description

一种适用于海洋的涡激振动发电装置

技术领域

本发明属于发电领域，涉及一种发电装置，特别涉及一种适用于海洋的涡激振动发电装置。

背景技术

随着人类对资源的需求日益增加，石油、煤炭、天然气等不可再生资源的消耗日趋加快。为了人类的可持续发展，对再生资源的研究和利用迫在眉睫。可再生能源领域中海洋能的能量密度是最高的，其包括波浪能、潮汐能、海流能、海水温差能等，技术的进步也使海洋能的利用成为可能。

海洋中蕴藏着大量的能源，其中流能可以说取之不尽用之不竭。传统的叶轮发电方式放置于水中不仅容易受到水草的缠绕，而且由于叶片边缘的刀口和其产生的强大推理可能会绞杀水生动物。此外，在启动方式上叶轮发电需要一定大小的来流速度来带动整套装置的转动，所以，在启动上有一定的困难。

涡激振动属于一类较复杂的流固耦合现象，当流体通过柱体时，由于柱体后逆压的变化会对结构产生一定的初始作用力，引起的初始振动导致流体以泻涡的形势发生漩涡脱落。当漩涡脱落的频率即泻涡频率与柱体的固有频率接近时，将发生“频率锁定”，柱体会发生强烈的振动，即涡激振动。在这一频率范围内的柱体振幅会达到最大幅值，利用柱体的振动进行能量化，将提供更为清洁和充足的能量来源。

发明内容

1、所要解决的技术问题：

现有的涡激振动发电装置在发电环境下，发电模式较为单一，且大多数同时只存在一种发电模式，且在高速发电的情况下，缺乏对装置的保护，这就很容易造成当流速超过一定值后，装置会被破坏。

2、技术方案：

为了解决以上问题，本发明提供了一种适用于海洋的涡激振动发电装置，包括振子，还包括XY面发电机构和Z面发电机构，振子左右旋转带动XY面发电机构进行发电，振子上下运动带动Z面发电机构进行发电，所述XY面发电机构包括限位杆，所述限位杆和所述振子连接，并随着所述振子左右旋转，所述限位杆和传动盘连接，带动传动盘转动，所述传动盘和基座连接，所述基座设有电机和变速机构，所述电机通过电机固定块固定并安装在底座上，所述变速机构包括小齿轮、大齿轮、内齿圈、阻隔板，所述阻隔板与基座固定连接，所述阻隔板上开有弹簧槽、轴承定位孔和中央贯穿的柱孔，所述内齿圈安装在下轴承的内壁，在所述内齿圈上方开有个等距的内齿圈插销孔，且所述内齿圈插销孔通过销与传动盘销孔相连，传动盘位于内齿圈上方，传动盘的上端安装上轴承，所述传动盘通过传动盘限位盖固定，且与下轴承中心轴线同心，所述小齿轮在阻隔板的中央，且通过一根满足小齿轮孔内径和电机轴外径的金属轴穿过柱孔与电机轴相连，且在小齿轮下方安装小轴承，所述小轴承与小齿轮同心，所述大齿轮安装在内齿圈与小齿轮之间，且用金属轴定位于小轴承之上，且与阻隔板贴合，所述小齿轮、大齿轮、小轴承皆通过一根满足两者孔径的实心金属轴相连,所述Z面发电机构包括滑移机构，包括弹簧和滑轨，所述弹簧穿过限位杆，设置在弹簧上限位盖和弹簧限位器之间，所述滑轨固定于传动盘和弹簧上限位盖之间，所述限位杆一端固定在传动盘的弹簧限位器上，另一端则固定于弹簧上限位盖，限位杆与线圈外壳的两端连接振子，振子转动带动线圈外壳，线圈外壳带动限位杆转动，磁铁装于滑轨的中央，也是线圈外壳静止状态下的停留处，线圈外壳套在滑轨表面。

所示电机设有电机套，所述电机套和底座固定连接，所述底座和基座固定连接。

所述电机套呈圆周等距布置。

底座和电机套以螺栓的连接方式固定。

所述线圈两头连接到基座的显示灯处。

弹簧复位滑块在传动盘底部，且与弹簧槽相对。

所述阻隔板与基座上的装配螺丝孔中的螺丝相连。

所述线圈外壳上设有八个定位孔，所述限位杆穿过第一定位孔。

所述弹簧的顶面设有弹簧限位器定位孔和滑轨定位孔。

3、有益效果：

本发明提供的适用于海洋的涡激振动发电装置，有两个发电模块，XY面运动使得线圈外壳通过限位杆带动传动轴左右旋转，从而带动与传动轴以插销连接的齿圈转动。齿圈转动，带动大齿轮转动，从而带动小齿轮转动，从而达到发电。Z向震动带动振子上下运动，使得与振子相连的线圈外壳上下运动，使得线圈外壳内部的线圈上下运动，从而切割滑轨内部的磁铁，达到发电的目的，结构简单，可以简便的利用各种情况下流能的高效率涡激振动发电。

附图说明

图1为本装置的总体结构示意图。

图2为XY面发电装置剖视图。

图3为XY面发电装置变速机构俯视图。

图4为电机固定块与电机在底座上的安装排列方式示意图。

图5为传动盘底面示意图。

图6为传动盘顶面示意图。

图7为Z向发电装置总体示意图。

附图标记说明：1、弹簧上限位盖，2、振子，3、弹簧，4、线圈外壳，5、传动轴限位盖，6装配螺丝孔，7、显示灯，8、基座，9、限位杆，10、上轴承，11、下轴承，13、底座，14、电机固定块，15、电机，16、内齿圈插销孔，17、小齿轮，18、大齿轮，19、电机套，20、内齿圈，21、弹簧槽，23、弹簧复位滑块， 27、弹簧限位器定位孔，28、滑轨定位孔，29、滑轨，30、弹簧限位器，31、阻隔板。

实施方式

为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的介绍。

如图1所示的涡激振动发电装置，包括XY面发电机构、Z方向发电机构、振子2 等组成部分。振子为柱体，其截面形状根据适应场地流速而定。

所述涡激振动发电装置，均采用高性能材料，且表面设有石墨烯防腐材料涂层，以减少海水对本装置的腐蚀。

如图2所述的XY面发电装置包括设置在基座内的变速机构和发电机构。

电机15固定块14与底座13的安装方式如图4 所述，在电机套19呈圆周等距布置，且与底座13和电机套19以螺栓的连接方式固定。所述底座13，开有螺栓孔与基座8相连 ，且以螺栓固定。底座13和基座8起支撑和固定传动盘和电机固定块14的作用，且充当该装置的外壳。

所述变速机构如图3所述，是由小齿轮17、大齿轮18、内齿圈20、阻隔板31 等组成。阻隔板与基座8上的装配螺丝孔6中的螺丝相连，起到支撑大齿轮和小齿轮的作用，且对该处的大齿轮和小齿轮进行限位。对下轴承11也起到支撑和限位的作用。

所述阻隔板31上开有弹簧槽21、轴承定位孔和中央贯穿的柱孔。所述内齿圈20安装在 下轴承11的内壁。在内齿圈20上方开有3个等距的内齿圈插销孔16，且该内齿圈插销孔16通过销与 传动盘销孔相连。传动盘位于下轴承11的上方，且与下轴承11起着中心轴线同心。所述小齿轮17在阻隔板31的中央，且通过一根满足小齿轮孔内径和电机轴外径的金属轴 穿过柱孔与电机轴相连，且在小齿轮17下方安装小轴承 ，且与小齿轮同心。此处轴承起着限位和支撑作用。所述大齿轮18安装在内齿圈20与小齿轮17之间，且用金属轴定位于小轴承之上 ，且与阻隔板31贴合。上面所述小齿轮和大齿轮相连的的小轴承皆通过一根满足两者孔径的实心金属轴相连。

如图5和图6所示，所述传动盘安装与内齿圈上方，且通过传动盘限位盖5 固定。限位盖通过上方的螺丝装配孔的螺丝与基座相连，起到连接紧固的作用。内部有满足传动盘形状大小的孔径来起到限位作用。

且传动盘的上端安装上轴承10所述弹簧复位滑块23 在传动盘底部，且与弹簧槽21相 对。所述传动盘边均有倒角。

所述弹簧 顶面设有弹簧限位器定位孔27和滑轨定位孔28。弹簧限位器的外径大于弹簧的外径，内径小于弹簧的内径，与弹簧相套，起到限位作用。弹簧设置在弹簧上限位盖和弹簧限位器之间。

如图7所述的Z向发电装置包括滑移机构和发电机构等。

所述滑轨一头固定于传动盘的滑轨定位孔28 内，另一头固定于弹簧上限位盖1。所述限位杆9 一端固定在传动盘的弹簧限位器30上，另一端则固定于弹簧上限位盖1。限位杆起着防止弹簧受压后向外崩出。限位杆与线圈外壳相连，振子转动带动线圈外壳，线圈外壳带动限位杆。限位杆与传动盘相连，则带动转动盘转动。

所述磁铁装于滑轨29的中央，也是线圈外壳 4静止状态下的停留处。线圈外壳套在滑轨表面。所述弹簧3穿过限位杆9，一头固定于弹簧限位器30，另一头固定于线圈外壳4了。

所述线圈外壳4中央由滑轨29穿过，线圈外壳4的8个定位孔由限位杆9穿过。所述线圈至于线圈外壳4的中间，线圈两头连接到基座8的显示灯7 处。显示灯装在如图1所示的基座上，当装置发电时，和内部蓄电池电量蓄满时或抖动频率大于装置承受的极限时的提示作用。

所述线圈外壳的两端链接振子2。

当装置置于水中的时候，流体达到一定速度，经过振子时产生，使振子发生剧烈震动。且这种震动使得振子产生圆周运动。当其产生圆周运动时，可以将其拆分为XY面和Z向的运动。XY面运动使得线圈外壳通过限位杆带动传动盘左右旋转，从而带动与传动盘以插销连接的齿圈转动。齿圈转动，带动大齿轮转动，从而带动小齿轮转动，从而达到发电。Z向震动带动振子上下运动，使得与振子相连的线圈外壳上下运动，使得线圈外壳内部的线圈上下运动，从而切割滑轨内部的磁铁，达到发电的目的。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (2)

1.一种适用于海洋的涡激振动发电装置，包括振子（2），其特征在于：还包括XY面发电机构和Z面发电机构，振子左右旋转带动XY面发电机构进行发电，振子上下运动带动Z面发电机构进行发电，所述XY面发电机构包括限位杆（9），所述限位杆（9）和所述振子（2）连接，并随着所述振子（2）左右旋转，所述限位杆（9）和传动盘连接，带动传动盘转动，所述传动盘和基座（8）连接，所述基座（8）设有电机（15）和变速机构，所述电机（15）通过电机固定块（14）固定并安装在底座（13）上，所述变速机构包括小齿轮（17）、大齿轮（18）、内齿圈（20）、阻隔板（31），所述阻隔板（31）与基座（8）固定连接，所述阻隔板（31）上开有弹簧槽（21）、轴承定位孔和中央贯穿的柱孔，所述内齿圈（20）安装在下轴承（11）的内壁，在所述内齿圈（20）上方开有3个等距的内齿圈插销孔（16），且所述内齿圈插销孔（16）通过销与传动盘销孔相连，传动盘位于内齿圈（20）上方，传动盘的上端安装上轴承（10），所述传动盘通过传动盘限位盖（5） 固定，且与下轴承（11）中心轴线同心，所述小齿轮（17）在阻隔板（31）的中央，且通过一根满足小齿轮孔内径和电机轴外径的金属轴穿过柱孔与电机轴相连，且在小齿轮（17）下方安装小轴承，所述小轴承与小齿轮（17）同心，所述大齿轮（18）安装在内齿圈（20）与小齿轮（17）之间，且用金属轴定位于小轴承之上，且与阻隔板（31）贴合，所述小齿轮、大齿轮、小轴承皆通过一根满足两者孔径的实心金属轴相连,所述Z面发电机构包括滑移机构，包括弹簧（3）和滑轨（29），所述弹簧（3）穿过限位杆（9），设置在弹簧上限位盖（1）和弹簧限位器（30）之间，所述滑轨（29）固定于传动盘和弹簧上限位盖（1）之间，所述限位杆（9）一端固定在传动盘的弹簧限位器（30）上，另一端则固定于弹簧上限位盖（1），限位杆（9）与线圈外壳（4）的两端连接振子（2），振子（2）转动带动线圈外壳（4），线圈外壳（4）带动限位杆（9）转动，磁铁装于滑轨（29）的中央，也是线圈外壳（4）静止状态下的停留处，线圈外壳（4）套在滑轨（29）表面，弹簧复位滑块（23）在传动盘底部，且与弹簧槽（21）相对，所述电机（15）设有电机套（19），所述电机套（19）和底座（13）固定连接，所述底座（13）和基座固定连接，所述电机套（19）呈圆周等距布置，底座（13）和电机套（19）以螺栓的连接方式固定，线圈两头连接到基座（8）的显示灯（7）处，所述弹簧（3）的顶面设有弹簧限位器定位孔（27）和滑轨定位孔（28），所述阻隔板（31）与基座（8）上的装配螺丝孔（6）中的螺丝相连。

2.如权利要求1所述的适用于海洋的涡激振动发电装置，其特征在于：所述线圈外壳（4）上设有八个定位孔，所述限位杆（9）穿过第一定位孔。

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