CN210087534U - 一种储能高效海浪发电结构 - Google Patents

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李世隆
汤恺
岑伯维
李嘉瑞
赵博
王偲昊
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Abstract

本实用新型公开了一种储能高效海浪发电结构，包括：铝型材框架；浮子导轨，竖直固定在所述铝型材框架中部；浮子，滑动配合地设置在所述浮子导轨上，沿所述浮子导轨上下移动；发电机，固定在所述铝型材框架上；结构对称地设置在所述铝型材框架上的两绳子式旋转机构，两绳子式旋转机构的输出端分别通过单向齿轮副与所述发电机驱动连接；两绳子式旋转机构的中部通过绳索分别连接浮子和重物。本实用新型有效的把竖直方向的海浪波动转变为对发电机转轴的单向驱动力，大大降低了机械磨损率和提高了发电的平稳性，充分利用不同上升高度和上升速度的波浪面，同时利用重物储存能量，在海平面下降的过程中利用储能重物充当能量来源驱动发电机继续供电。

Description

一种储能高效海浪发电结构
技术领域
本实用新型涉及一种发电结构，尤其涉及一种储能高效海浪发电结构。
背景技术
近些年来，人类对传统资源的过度利用和依赖逐渐引发了全球性的能源危机，因此对能源结构进行战略性调整，开发利用新能源和可再生能源成为人类21世纪可持续发展的必由之路。我国当前能源结构体系中，总能源供给量占比例最高的是化石燃料，新能源供给量正逐年上涨。其中，海浪能具有无污染、能量总量大等显著优势。同时，我国海洋面积辽阔，在天然的海域地理条件下，挖掘海洋资源，重点对海浪能发电设备进行研制，不仅是推动新能源发展的需要，更是解决孤岛用电问题的需要(尤其国家智能电网重点省份—海南省)。
目前已有的势能型海浪发电机只能在波浪面上升阶段利用海浪提供的势能进行发电，而在波浪面下降阶段因没有能量来源无法进行发电，或是在波浪下降阶段使发电机反转发电造成很大的能量损耗和机械磨损。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型旨在提供一种储能高效海浪发电结构，创新的利用基于超越离合器的传动结构和以重物为核心的储能结构，实现了海浪发电装置连续高效的发电。同时本装置可适应各种情况的，即各种高度，上升速度的波浪面，并充分利用其能源发电。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：
一种储能高效海浪发电结构，包括：
铝型材框架；
浮子导轨，竖直固定在所述铝型材框架中部；
浮子，滑动配合地设置在所述浮子导轨上，沿所述浮子导轨上下移动；
发电机，固定在所述铝型材框架上；
结构对称地设置在所述铝型材框架上的两绳子式旋转机构，两绳子式旋转机构的输出端分别通过单向齿轮副与所述发电机驱动连接；两绳子式旋转机构的中部通过绳索分别连接浮子和重物。
进一步地，所述的绳子式旋转机构包括：
转动轴，两端通过轴承座转动设置在所述铝型材框架上；
两个圆形储线槽，同轴固定在所述转动轴中部且绳子的缠绕方向相反，其中一储线槽通过绳子连接浮子，另一储线槽通过绳子与重物相连接；
单向齿轮副，包括通过单向传动部件与所述转动轴相连接的主动轮、与所述主动轮相啮合的从动轮，所述从动轮同时与设置在所述发电机转轴上的齿轮相啮合。
进一步地，所述的单向传动部件包括超越离合器、单向轴承。
进一步地，所述的浮子导轨上设置有用于限制浮子高度下限的浮子限位件。
进一步地，所述的浮子导轨上设置有用于限制浮子高度上限的浮子限位件。
进一步地，所述浮子通过绳子紧固件与绳子固定连接。
进一步地，所述浮子的形状为圆柱体。
相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
1、能利用不同的海浪高度，实用性强，受实际海况的影响小。
2、把上下直线运动化作发电转轴的同向转动，保证了发电输出的平稳性跟连贯性如不实现同向转动，浮子上升时发电机轴受正向驱动力，浮子下降时受反向驱动力，在这个过渡过程，必将经历一个先正向减速为0再反向加速的过程，且转轴转动时有转动惯量和惯性，这大大降低了发电效率与性能，也提高了损耗；
3、利用储能装置，把重物的重力势能也转化为电能，提高了能量利用率；
4、实现了把浮子受海浪力作用后的上下运动转化为对发电机轴的同向驱动力，避免了转动惯性的克服，发电机轴一直处于正向转动状态，发电更加稳定。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图中：1-绳子紧固件；2-第一齿轮；3-第二齿轮；4-第一超越离合器；5-第一储线槽；6-第二储线槽；7-第一转动轴；8-浮子限位件；9-绳子；10-浮子导轨；11-第一重物；12-第二重物；13-第三储线槽；14-第四储线槽；15-第二转动轴；16-第二超越离合器；17-第三齿轮；18-铝型材框架；19-轴承座；20-第四齿轮；21-发电机；22-第五齿轮；23-浮子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。
如图1所述，一种储能高效海浪发电结构，包括：
铝型材框架18；
浮子导轨10，竖直固定在所述铝型材框架18中部；
浮子23，形状为圆柱体，滑动配合地设置在所述浮子导轨10上，沿所述浮子导轨10上下移动；
发电机21，固定在所述铝型材框架18上；
结构对称地设置在所述铝型材框架18上的两绳子式旋转机构，两绳子式旋转机构的输出端分别通过单向齿轮副与所述发电机21驱动连接；两绳子式旋转机构的中部通过绳索分别连接浮子23和重物。
具体而言，其中一个绳子式旋转机构包括：
第一转动轴7，两端通过轴承座19转动设置在所述铝型材框架18上；
圆形的第一储线槽5和第二储线槽6，同轴固定在所述第一转动轴7中部且绳子9的缠绕方向相反，其中第一储线槽5通过绳子9连接浮子23，第二储线槽6通过绳子9与第一重物11相连接；所述浮子23通过绳子紧固件1与绳子9固定连接；
单向齿轮副，包括通过第一超越离合器4与所述第一转动轴相连接的第二齿轮3、与所述第二齿轮3相啮合的第一齿轮2，所述第一齿轮2同时与设置在所述发电机21转轴上的第五齿轮22相啮合。
另一个绳子式旋转机构包括：
第二转动轴15，两端通过轴承座19转动设置在所述铝型材框架18上；
圆形的第三储线槽13和第四储线槽14，同轴固定在所述第二转动轴15中部且绳子的缠绕方向相反，其中第四储线槽14通过绳子连接浮子23，第三储线槽13通过绳子9与第二重物12相连接；所述浮子23通过绳子紧固件1与绳子9固定连接；
单向齿轮副，包括通过第二超越离合器16与所述第二转动轴15相连接的第三齿轮17、与所述第三齿轮17相啮合的第四齿轮20，所述第四齿轮20同时与设置在所述发电机21转轴上的第五齿轮22相啮合。
所述的浮子导轨10上设置有用于限制浮子23高度下限、高度上限的浮子限位件8。
所述的浮子导轨10上设置有用于限制浮子23高度上限的浮子限位件8。
两个重物在海浪到来时随浮子上升储能，海浪退去时带动装置发电；海浪退去时带动浮子下降复位，同时带动绳子收回到储线槽。
两个超越离合器在逆时针旋转时可以带动齿轮逆时针旋转，两个超越离合器在顺时针旋转时对齿轮转动不产生影响，即当两超越离合器顺时针旋转时与之配合的齿轮可双向旋转。
下面说明本本实用新型实施例的运行过程。
1、浮子上升过程
海浪波峰流过时，浮子23上升，拉动绳子9，一方面第一储线槽5逆时针旋转，第一转动轴7逆时针旋转，第二储线槽6逆时针旋转，第一重物11上升，第一超越离合器4逆时针旋转，带第二齿轮3逆时针旋转，第一齿轮2顺时针旋转，带动第五齿轮22及发电机转轴逆时针旋转发电，同时带动第四齿轮20顺时针旋转，第三齿轮17逆时针旋转。另一方面绳子9带动第四储线槽14顺时针旋转，转动轴1顺时针旋转，储线槽1顺时针旋转，重物1上升，同时第二转动轴15顺时针旋转带动第二超越离合器16顺时针旋转，第二超越离合器16顺时针旋转状态下对与之紧密配合的第三齿轮17的逆时针旋转不产生影响。
2、浮子下降过程
当海浪退去，第一重物11与第二重物12下降同步拉动绳子，同时拉动浮子23下降复位，所述第二重物12带动第二转动轴15逆时针旋转，带动第二超越离合器16逆时针旋转，所述第一重物11带动第一超越离合器14顺时针旋转。与浮子23上升同理，海浪退去浮子23下降过程中发电机转轴依然保持逆时针旋转发电，实现了单向稳定电流输出。
可以看出，本实用新型的实施例相比现有技术具有如下优势：
1、能利用不同的海浪高度，实用性强，受实际海况的影响小。
2、把上下直线运动化作发电转轴的同向转动，保证了发电输出的平稳性跟连贯性如不实现同向转动，浮子上升时发电机轴受正向驱动力，浮子下降时受反向驱动力，在这个过渡过程，必将经历一个先正向减速为0再反向加速的过程，且转轴转动时有转动惯量和惯性，这大大降低了发电效率与性能，也提高了损耗。
3、利用储能装置，把重物的重力势能也转化为电能，提高了能量利用率
4、实现了把浮子受海浪力作用后的上下运动转化为对发电机轴的同向驱动力。避免了转动惯性的克服，发电机轴一直处于正向转动状态，发电更加稳定。
本实用新型产品可应用于沿海城市进行海浪发电，也可在本实用新型的思路上加以封装改进，或者阵列整合实现大规模的海浪发电。
本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的简单举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种储能高效海浪发电结构，其特征在于，包括：
铝型材框架；
浮子导轨，竖直固定在所述铝型材框架中部；
浮子，滑动配合地设置在所述浮子导轨上，沿所述浮子导轨上下移动；
发电机，固定在所述铝型材框架上；
结构对称地设置在所述铝型材框架上的两绳子式旋转机构，两绳子式旋转机构的输出端分别通过单向齿轮副与所述发电机驱动连接；两绳子式旋转机构的中部通过绳索分别连接浮子和重物。
2.根据权利要求1所述的储能高效海浪发电结构，其特征在于，所述的绳子式旋转机构包括：
转动轴，两端通过轴承座转动设置在所述铝型材框架上；
两个圆形储线槽，同轴固定在所述转动轴中部且绳子的缠绕方向相反，其中一储线槽通过绳子连接浮子，另一储线槽通过绳子与重物相连接；
单向齿轮副，包括通过单向传动部件与所述转动轴相连接的主动轮、与所述主动轮相啮合的从动轮，所述从动轮同时与设置在所述发电机转轴上的齿轮相啮合。
3.根据权利要求2所述的储能高效海浪发电结构，其特征在于，所述的单向传动部件包括超越离合器、单向轴承。
4.根据权利要求1所述的储能高效海浪发电结构，其特征在于，所述的浮子导轨上设置有用于限制浮子高度下限的浮子限位件。
5.根据权利要求1或4所述的储能高效海浪发电结构，其特征在于，所述的浮子导轨上设置有用于限制浮子高度上限的浮子限位件。
6.根据权利要求1所述的储能高效海浪发电结构，其特征在于，所述浮子通过绳子紧固件与绳子固定连接。
7.根据权利要求1所述的储能高效海浪发电结构，其特征在于，所述浮子的形状为圆柱体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114876709A (zh) * 2022-05-19 2022-08-09 上海交通大学 重力储能式波浪能发电装置

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