CN212360000U - 一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机及应用该种发电机的船舶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机及应用该种发电机的船舶，涉及新能源装备领域，包括机座、旋摆式发电机、摆杆、摆锤、滑套和阻尼弹簧，本实用新型利用摆杆和摆锤构成的质量块与阻尼弹簧组成的惯性振子吸收推动船体颠簸的波浪能量，并通过单向轴承机构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，本实用新型具有结构简单、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

一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机及应用该种发电机的 船舶

技术领域

本实用新型属于新能源装备领域，具体涉及一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机及应用该种发电机的船舶。

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

本实用新型的目的在于提供一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，包括机座、旋摆式发电机、摆杆、摆锤、滑套和阻尼弹簧；

两只旋摆式发电机分别通过各自的电机座对称设于机座的左右两侧，两侧的旋摆式发电机各有自己的摆杆并借助于摆杆连接至摆锤，滑套可滑动地套设于摆杆上且阻尼弹簧分上下两段各自支撑于滑套和机座上，旋摆式发电机能够在摆锤的作用下驱动其工作以实现发电。

优选的，所述旋摆式发电机包括电机座、内轴承、主轴、发电机定子、发电机转子、外轴承、单向轴承和卡盘，卡盘嵌设电机座上端，主轴的下端通过内轴承设于电机座的中心，主轴的上部通过外轴承设于卡盘的中心，发电机定子围绕主轴设于电机座上，发电机转子嵌设于主轴并覆绕于发电机定子；

所述主轴还通过单向轴承与摆杆或发电机转子连接，相对应的，所述主轴与发电机转子或摆杆固定连接；

两侧的旋摆式发电机各有自己的摆杆通过单向轴承设于主轴上端，摆锤设于摆杆的下端，滑套可滑动地套设于摆杆上且阻尼弹簧分上下两段各自支撑于滑套和机座上。

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，所述主轴还通过单向轴承与摆杆连接，所述主轴与发电机转子固定连接。

优选的，所述主轴还通过单向轴承与发电机转子连接，所述主轴与摆杆固定连接。

本实用新型还公开了一种船舶，其应用了上述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机。

本实用新型的优点在于：本实用新型利用摆杆和摆锤构成的质量块与阻尼弹簧组成的惯性振子吸收推动船体颠簸的波浪能量，并通过单向轴承机构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。本实用新型具有结构简单、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是本实用新型的实施例的总体构造示意图。

图2是图1状态下实施例1沿A-A方向的剖视图。

图3是图1状态下实施例2沿A-A方向的剖视图。

图4是本实用新型的电气原理示意图。

图5为本实用新型的应用案例示意图。

图中，机座1，旋摆式发电机2，摆杆3，摆锤4，滑套5，阻尼弹簧6；

电机座21，内轴承22，主轴23，发电机定子24，发电机转子25，外轴承26，单向轴承27，卡盘28；

船体1000。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、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，进一步阐述本实用新型。

参阅图1、图2和图4，本实施例公开了一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，包括机座1、旋摆式发电机2、摆杆3、摆锤4、滑套5和阻尼弹簧6；

两只旋摆式发电机2分别通过各自的电机座21对称设于机座1的左右两侧，两侧的旋摆式发电机2各有自己的摆杆3并借助于摆杆3连接至摆锤4，滑套5可滑动地套设于摆杆3上且阻尼弹簧6分上下两段各自支撑于滑套5和机座1上，旋摆式发电机2能够在摆锤4的作用下驱动其工作以实现发电。

在本实施例中，所述旋摆式发电机2包括电机座21、内轴承22、主轴23、发电机定子24、发电机转子25、外轴承26、单向轴承27和卡盘28，卡盘28嵌设电机座21上端，主轴23的下端通过内轴承22设于电机座21的中心，主轴23的上部通过外轴承26设于卡盘28的中心，发电机定子24围绕主轴23设于电机座21上，发电机转子25嵌设于主轴23并覆绕于发电机定子24；

所述主轴23还通过单向轴承27与摆杆3连接，所述主轴23与发电机转子25固定连接；

两侧的旋摆式发电机2各有自己的摆杆3通过单向轴承27设于主轴23上端，摆锤4设于摆杆3的下端，滑套5可滑动地套设于摆杆3上且阻尼弹簧6分上下两段各自支撑于滑套5和机座1上。

在本实施例中，所述发电机定子24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，在本实施例中，机座1、摆杆3、摆锤4、滑套5采用金属材料制作，阻尼弹簧6采用弹簧钢制作；旋摆式发电机2的内轴承22、外轴承26和单向轴承27采用标准件或定制件，发电机定子24和发电机转子25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5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上下颠簸，因此本实用新型的机座1也随船体上下颠簸，而左右两侧的摆杆3、摆锤4和滑套5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。当船舶随波浪向上运动时，该惯性质量整体会绕摆杆3的枢轴向下转动，阻尼弹簧6也开始变形以储能，于是摆杆3通过的单向轴承27(此时其处于锁止状态)驱使旋摆式发电机2的主轴23旋转并带动发电机转子25旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存部分机械能。当摆杆3向下旋转到极限位置时停止旋转，而主轴23和发电机转子25由于惯性而继续作正向旋转而不受单向轴承27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,最后利用整流储电模组的整流电路和储能电池将摆杆3、摆锤4和滑套5构成的惯性质量整体按所蕴含的机械能转换成电压稳定的电能而持续给船载电气负载设备供电。

而当船舶随波浪向下运动时该惯性质量整体会绕摆杆3的枢轴向上转动，阻尼弹簧6开始复位，在此过程中单向轴承27处于解锁状态，所以不会阻碍此时主轴23和发电机转子25由于惯性仍然保持的正向旋转，因此发电机转子25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。

在上述一个周期的上下颠簸运动中，左右两侧的的旋摆驱动机构与对应的旋摆式发电机2相互作用和机电运动过程同步发生，而且在时间过程上是同步的。

因此，随着船舶的上下颠簸，上述过程在前述惯性质量整体与对应的旋摆式发电机2之间反复进行，因此本实用新型能够让船舶在锚泊或航行的过程中将波浪引起的船舶颠簸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。

实施例2

如图3和图4所示，其余与实施例1相同，不同之处在于：所述主轴23通过单向轴承27与发电机转子25连接，所述主轴23与摆杆3固定连接。

本实施例的工作过程如下：

本实施例的典型应用案例如图5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上下颠簸，因此本实用新型的机座1也随船体上下颠簸，而左右两侧的摆杆3、摆锤4和滑套5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。当船舶随波浪向上运动时，该惯性质量整体会绕摆杆3的枢轴向下转动，阻尼弹簧6也开始变形以储能，于是摆杆3带动主轴23旋转，主轴23借助于单向轴承27(此时其处于锁止状态)驱使旋摆式发电机2的发电机转子25旋转并以旋转惯性能的形式暂时保存部分机械能。当摆杆3向下旋转到极限位置时停止旋转，而发电机转子25由于惯性而继续作正向旋转而不受单向轴承27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,最后利用整流储电模组的整流电路和储能电池将摆杆3、摆锤4和滑套5构成的惯性质量整体按所蕴含的机械能转换成电压稳定的电能而持续给船载电气负载设备供电。

而当船舶随波浪向下运动时该惯性质量整体会绕摆杆3的枢轴向上转动，阻尼弹簧6开始复位，在此过程中单向轴承27处于解锁状态，所以不会阻碍此时发电机转子25由于惯性仍然保持的正向旋转，因此发电机转子25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。

在上述一个周期的上下颠簸运动中，左右两侧的的旋摆驱动机构与对应的旋摆式发电机2相互作用和机电运动过程同步发生，而且在时间过程上是同步的。

因此，随着船舶的上下颠簸，上述过程在前述惯性质量整体与对应的旋摆式发电机2之间反复进行，因此本实用新型能够让船舶在锚泊或航行的过程中将波浪引起的船舶颠簸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，本实用新型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。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (7)

1.一种船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，其特征在于：包括机座（1）、旋摆式发电机（2）、摆杆（3）、摆锤（4）、滑套（5）和阻尼弹簧（6）；

两只旋摆式发电机（2）分别通过各自的电机座（21）对称设于机座（1）的左右两侧，两侧的旋摆式发电机（2）各有自己的摆杆（3）并借助于摆杆（3）连接至摆锤（4），滑套（5）可滑动地套设于摆杆（3）上且阻尼弹簧（6）分上下两段各自支撑于滑套（5）和机座（1）上，旋摆式发电机（2）能够在摆锤（4）的作用下驱动其工作以实现发电。

2.根据权利要求1所述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，其特征在于：所述旋摆式发电机（2）包括电机座（21）、内轴承（22）、主轴（23）、发电机定子（24）、发电机转子（25）、外轴承（26）、单向轴承（27）和卡盘（28），卡盘（28）嵌设电机座（21）上端，主轴（23）的下端通过内轴承（22）设于电机座（21）的中心，主轴（23）的上部通过外轴承（26）设于卡盘（28）的中心，发电机定子（24）围绕主轴（23）设于电机座（21）上，发电机转子（25）嵌设于主轴（23）并覆绕于发电机定子（24）；

所述主轴（23）还通过单向轴承（27）与摆杆（3）或发电机转子（25）连接，相对应的，所述主轴（23）与发电机转子（25）或摆杆（3）固定连接；

两侧的旋摆式发电机（2）各有自己的摆杆（3）通过单向轴承（27）设于主轴（23）上端，摆锤（4）设于摆杆（3）的下端。

3.根据权利要求2所述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，其特征在于：所述发电机定子（24）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2所述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，其特征在于：所述发电机定子（24）的主要构成为感应线圈，发电机转子（25）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2所述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，其特征在于：所述主轴（23）还通过单向轴承（27）与摆杆（3）连接，所述主轴（23）与发电机转子（25）固定连接。

6.根据权利要求2所述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机，其特征在于：所述主轴（23）还通过单向轴承（27）与发电机转子（25）连接，所述主轴（23）与摆杆（3）固定连接。

7.一种船舶，其特征在于：其应用了上述权利要求1-6中任一项所述的船载旋摆式颠簸驱动波浪发电机。

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