CN215633497U - 一种链条式波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种链条式波浪发电装置，包括至少两个浮子和一个以上的连接架，各个浮子内部左右两侧伸出的轴分别插入一连接架两端的轴孔中，所述浮子的壳体内设有动力传动组件和发电组件；所述动力传动组件与发电组件传动连接，发电组件与采集组件电连接；所述浮子随波浪起伏时，连接架相对浮子以轴为轴心来回摆动，轴带动动力传动组件来回转动，动力传动组件转动将机械能传递给发电组件，所述发电组件将所述机械能转换为电能，所述采集组件采集各个浮子生成的电能并传输至电网或直接供给用电设备使用。直接通过动力传动来发电，去掉了其他海浪发电模式中作为中间环节的液压驱动方式，技术简单更易实现。

Description

一种链条式波浪发电装置

技术领域

本实用新型涉及绿色能源发电技术领域，特别涉及一种链条式波浪发电装置。

背景技术

在现有的各种能源发电方式中，火力发电是利用可燃物(通常是化石燃料)在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能；但是其耗能大，需要消耗燃料导致矿物燃料资源越来越少，甚至可能枯竭，同时会排放大量的二氧化碳导致污染环境，不符合可持续性发展要求，只有减少燃料发电才能加速实现碳中和的目标。

水力发电是利用位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能，虽然无污染，但固定资产投资大，对水的落差高度有要求，地理环境要求高。

风力发电是利用风的动能来发电，虽然风能是可再生能源，但风能具有不确定性，且风量也时大时小，不是随时随地都有合适的风。同时，风电场若建在鸟类迁徙途中，可能会对鸟类造成伤害，而且风电场的噪声较大，对距离风电场较近的居民有较大的噪声影响。

核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，不会产生二氧化碳，核燃料的能量密度比化石燃料高出几百万倍，核燃料的运存都很方便且发电成本较其他方式最为稳定。但是，核电厂的投资成本太大，同时有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。

光伏发电是利用太阳能发电，是洁净的能源。但具有晚上不能发电，阴雨天发电量少等不稳定特点；目前发电成本还较高。

其他发电方式如潮汐发电、海浪发电等，是利用海水周期性涨落形成的落差来推动水轮机，再由水轮机带动发电机进行发电。例如，一种利用海浪发电的方式是通过海浪推动浮子，浮子驱动液压油缸，油缸驱动液压油流动，液压油驱动液压马达转动，液压马达驱动发动机转动发电；这种方式的效率低，成本高，中间的技术环节多，实现难度大。另外是在岸边建设半密闭的空间(有空气管道与外界联通)，海浪的起落引起空间内气压的变化，导致管道内空气流进流出，从而驱动涡轮转动，带动发电机发电，其缺点是安装空间受限，只能在海岸边安装，成本高，发电功率较低。

因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种链条式波浪发电装置，以解决现有波浪发电中间的技术环节多导致实现难度较大的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种链条式波浪发电装置，其包括至少两个浮子和一个以上的连接架，各个浮子内部左右两侧伸出的轴分别插入一连接架两端的轴孔中，所述浮子的壳体内设有动力传动组件、发电组件和采集组件；所述动力传动组件与发电组件传动连接，发电组件与采集组件电连接；

所述浮子随波浪起伏时，连接架相对浮子以轴为轴心来回摆动，轴带动动力传动组件来回转动，动力传动组件将机械能传递给发电组件，所述发电组件将所述机械能转换为电能，所述采集组件采集各个浮子生成的电能并传输至电网或供给用电设备使用。

所述的链条式波浪发电装置中，所述动力传动组件包括左组转动件和右组转动件，分别设置在浮子壳体内部的左右两侧并固定在对应轴上；所述右组转动件包括第一增速机构、第一惯性轮、第一连杆和第一单向棘轮；

所述第一增速机构的一端固定在位于右侧的轴上，第一增速机构的另一端与第一单向棘轮传动连接，所述第一单向棘轮同轴固定在第一连杆的中部，第一连杆的一端固定在第一惯性轮的圆心处，第一连杆的另一端与发电组件同轴固定。

所述的链条式波浪发电装置中，所述第一增速机构包括第一链轮和第一链条，所述第一链轮的圆心处设有通孔，轴穿过通孔并与第一链轮同轴固定连接，所述第一链条套在第一链轮和第一单向棘轮上并啮合。

所述的链条式波浪发电装置中，所述发电组件包括第一发电机和第一整流器，所述第一发电机固定在壳体底部并与第一连杆的另一端连接，第一整流器固定在壳体的内侧壁上，第一发电机与第一整流器电连接。

所述的链条式波浪发电装置中，所述右组转动件还包括第二增速机构、第二惯性轮、第二连杆和第二单向棘轮，所述第二增速机构的一端固定在位于右侧的轴上，第二增速机构的另一端与第二单向棘轮传动连接，所述第二单向棘轮同轴固定在第二连杆的中部，第二连杆的一端固定在第二惯性轮的圆心处，第二连杆的另一端与发电组件同轴固定。

所述的链条式波浪发电装置中，所述第二增速机构包括第二链轮和第二链条，所述第二链轮的圆心处设有通孔，轴穿过通孔并与第二链轮同轴固定连接，所述第二链条套在第二链轮和第二单向棘轮上并啮合。

所述的链条式波浪发电装置中，所述发电组件还包括第二发电机，所述第二发电机固定在壳体底部并与第二连杆的另一端同轴连接，第二发电机与第一整流器电连接。

所述的链条式波浪发电装置中，所述连接架包括位于两侧的支撑杆、两个支撑杆的中部通过一横栏连接，两个支撑杆的顶部和底部分别设置一轴孔。

相较于现有技术，本实用新型提供的一种链条式波浪发电装置，包括至少两个浮子和一个以上的连接架，各个浮子内部左右两侧伸出的轴分别插入一连接架两端的轴孔中并固定，所述浮子的壳体内设有动力传动组件、发电组件和采集组件；所述动力传动组件与发电组件传动连接，发电组件与采集组件电连接；所述浮子随波浪起伏时，连接架相对浮子以轴为轴心来回摆动，轴带动动力传动组件来回转动，动力传动组件转动将动力传递给发电组件，所述发电组件将所述机械能转换为电能，所述采集组件采集各个浮子生成的电能并传输至电网或供给用电设备使用。直接通过动力传动来发电，去掉了其他海浪发电模式中作为中间环节的液压驱动方式，技术简单更易实现。

附图说明

图1为本实用新型提供的链条式波浪发电装置的示意图。

图2为本实用新型提供的链条式波浪发电装置中浮子内部结构的示意图。

图3为本实用新型提供的链条式波浪发电装置中浮子内部结构的俯视图。

图4为本实用新型提供的链条式波浪发电装置中整流器的示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种链条式波浪发电装置。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的一种链条式波浪发电装置，包括至少两个浮子1和一个以上的连接架2(最小的链条式波浪发电装置需要两个浮子1和一个连接架2，在此基础上增加浮子1和连接架2的个数)，各个浮子1内部左右两侧分别伸出一轴3，每个轴的两个端部31分别插入一连接架2两端的轴孔23中并固定，连接架2与对应的轴3铰接，这样相邻两个浮子1之间与一个连接架2通过轴3铰接，所述浮子1的壳体内设有动力传动组件、发电组件和采集组件；所述动力传动组件与发电组件传动连接，发电组件与采集组件电连接(本实施例通过电缆连接)；所述浮子1浮在水面上，波浪起伏时，各个浮子之间上下起伏，连接架2相对浮子1以轴3为轴心来回摆动，轴3带动动力传动组件来回转动，动力传动组件转动将机械能传递给发电组件，所述发电组件将所述机械能转换为电能，所述采集组件采集各个浮子1生成的电能并传输至电网或直接供给用电设备使用。直接通过动力传动来发电，去掉了现有其他波浪或海浪发电方式中作为中间环节的液压驱动方式，技术简单更易实现。同时，该链条式波浪发电装置只要放在水面即可，对安装地点没有任何限制，扩大了应用范围。

其中，所述连接架类似工字型结构，即包括位于两侧的支撑杆21、两个支撑杆的中部通过一横栏22连接，两个支撑杆顶部和底部的内侧分别设置一轴孔23。横栏22的位置、支撑杆21的长度以及轴在浮子上的位置组合起来，可限定浮子起伏时的角度大小，当浮子的一侧向上摆到一定角度时，横栏22与浮子接触，从而限制上摆的角度；当浮子的一侧向下摆到一定角度时，横栏22与浮子接触，从而限制下摆的角度。这样可避免浮子摆动超过预设角度(如150度)，避免波浪很大时将整个链条折叠，浮子之间不会因撞击而损坏，确保链条式发电装置在多种工况下处于可控的工作状态。

浮子的轴与连接架连接时，浮子1内部的左右两侧分别设有一根轴，轴的两端从壳体的对应通孔中伸出一部分，所述轴孔23与轴的端部的固定方式，可采用卡固或过盈配合，例如，轴的端部31为方形，如图1所示，连接架2的支撑杆的内侧开设有轴孔23，为方形凹槽或方形通槽，这样将轴的端部插入轴孔时，轴即可固定在支撑杆上，这样浮子上下浮动时连接架就能带动轴转动。轴的端部也可伸出轴孔并用定位圈固定，也能避免连接架与轴分离。

需要理解的是，图1和图2中，在壳体的一侧开槽只是为了显示内部结构，在具体实施时整个壳体是完整的、密封的，轴与壳体之间设置有轴承，轴伸出壳体的连接处进行密封处理，以避免水进入浮子内部影响发电效果。壳体外侧喷涂防水涂层或壳体采用防水材质，以延长浮子的使用时间。

本实施例中，请同时参阅图2和图3，所述动力传动组件4包括两组转动件(即左组转动件和右组转动件)，设置在浮子1壳体内部的左右两侧，分别固定在一根轴3上(即左组转动件固定在左侧的轴上，右组转动件固定在右侧的轴上)。左组转动件和右组转动件的结构相同，此处以位于右侧的右组转动件为例，其包括第一增速机构、第一惯性轮41、第一连杆42和第一单向棘轮43；所述第一增速机构的一端固定在位于右侧的轴3上，第一增速机构的另一端与第一单向棘轮43传动连接，所述第一单向棘轮43同轴固定在第一连杆42的中部，第一连杆42的一端固定在第一惯性轮41的圆心处，第一连杆42的另一端与发电组件中的发电机轴进行同轴固定。

例如，第一惯性轮41的圆心处设置一凹槽，第一连杆42的一端插入并固定在所述凹槽中；也可将第一连杆42的一端焊接或螺接在凹槽中，也可将第一连杆42与第一惯性轮41一体成型。

所述第一增速机构被右侧的轴3带动转动时，会带动第一单向棘轮43转动，由于第一单向棘轮43同轴固定在第一连杆42上，会带动第一连杆42一起转动，第一连杆42转动时将机械能传递到发电组件中，即可将机械能转换为电能，完成发电。第一连杆42转动时第一惯性轮41也同步转动，所述第一惯性轮41用于储存动能，减少机械冲击，使电能输出时尽量平稳。

所述第一增速机构包括第一链轮44和第一链条45，所述第一链轮44的圆心处设有通孔，轴3穿过通孔并与第一链轮44同轴连接，所述第一链条45套在第一链轮44和第一单向棘轮43上并啮合，这样在第一链轮44被轴3带动转动时，通过啮合使第一链条45传动，从而带动第一单向棘轮43转动。在具体实施时，也可将第一链条45替换为带齿皮带，或替换为几个齿轮来进行啮合传动，只要第一链轮44转动时，第一单向棘轮43能同步的传动即可。

请一并参阅图4，所述发电组件5包括第一发电机51和第一整流器52，所述第一发电机51可用螺栓固定在壳体底部的安装支座上并与第一连杆42的另一端通过联轴器连接，第一整流器52固定在壳体的内侧壁上，第一发电机51与第一整流器52通过电缆连接(具体为第一发电机51的输电线(有正负极两根线)连接第一整流器52的第一接线柱+IN1和第五接线柱-IN5)。

所述第一发电机51将第一连杆42转动时传递的机械能转换为电能来实现动力发电，产生的电能传输至第一整流器52中进行整流后输出，即可通过采集组件采集。

需要理解的是，本实施例主要是如何产生电能，电能的采集和传输为现有技术，即所述采集组件为现有技术。例如，采集组件包括两个防水插座并分别设置在壳体外壁适当的位置上，一个插座的输入正极、输入负极与第一整流器52上的输入正极线+I、输入负极线-I一对一连接(即输入正极连接输入正极线+I，输入负极连接输入负极线-I)；另一个插座的输出正极、输出负极与第一整流器52上的输出正极线+O、输出负极线-O一对一连接。上一级的浮子的插座的输出正极、输出负极通过连接线与下一级的浮子的插座的输入正极、输入负极一对一连接，下一级的浮子的插座的输出正极、输出负极通过连接线与下下一级的浮子的插座的输入正极、输入负极一对一连接，这样即可通过插座和连接线将各个浮子输出的电能集合并传输。防水插座也可替换为其他电线连接方式，只要其是对所在浮子的电能进行采集，将其他浮子传输的电能与本浮子采集的电能汇合后再往下级传输即可。

位于左侧的左组转动件的结构和连接关系与右组转动件基本相同，不同之处仅在于，左组转动件中的第一链轮固定在位于左侧的轴上，第一发电机的输电线连接的是第一整流器52的第二接线柱+IN2和第五接线柱-IN5。

需要理解的是，浮子1以轴3为轴心来回摆动时，会顺时针旋转和逆时针旋转。本实施例中的第一链轮44、第一链条45、第一单向棘轮43、第一发电机51主要是对顺时针旋转时的动力来发电。为了不浪费逆时针旋转时的动力，所述右组转动件中可对应设置第二增速机构、第二惯性轮41B、第二连杆42B和第二单向棘轮43B，则所述第二增速机构的一端固定在位于右侧的轴3上，第二增速机构的另一端与第二单向棘轮43B传动连接，所述第二单向棘轮43B同轴固定在第二连杆42B的中部，第二连杆42B的一端固定在第二惯性轮41B的圆心处，第二连杆42B的另一端与发电组件中的发电机轴同轴固定。

所述第二增速机构包括第二链轮44B和第二链条45B，所述第二链轮44B的圆心处设有通孔，轴3穿过通孔并与第二链轮44B同轴固定连接，所述第二链条45B套在第二链轮44B和第二单向棘轮43B上并啮合，这样第二链轮44B和第二单向棘轮43B就能通过第二链条45B实现啮合传动。

所述发电组件还包括第二发电机51B，所述第二发电机51B固定在壳体底部并与第二连杆42B的另一端同轴连接，第二发电机51B与第一整流器52通过电缆连接(具体为第二发电机51B的输电线连接第一整流器52的第三接线柱+IN3和第五接线柱-IN5)。

这样当右侧的轴3逆时针转动时，第二链轮44B被轴3带动转动，通过链齿与链槽啮合使第二链条45B传动，从而带动第二单向棘轮43B转动，第二连杆42B一起转动，第二发电机51B根据第二连杆42B转动时的动力来实现动力发电，逆时针转动时产生的电能传输至第一整流器52中进行整流后输出。第一单向棘轮43能确保顺时针的扭矩传动给第一发电机51，逆时针的扭矩对第一发电机51不起作用；第二单向棘轮43B将逆时针的扭矩传递给第二发电机51B，顺时针的扭矩对第二发电机51B不起作用。

位于左侧的左组转动件中也可对应设置用于实现逆时针转动发电的第二链轮、第二链条、第二惯性轮、第二连杆、第二单向棘轮和第二发电机；连接关系与右组转动件基本相同，不同之处仅在于，左组转动件中的第二链轮固定在位于左侧的轴上，第二发电机的输电线连接的是第一整流器52的第四接线柱+IN4和第五接线柱-IN5。第一整流器52的第五接线柱-IN5，是负极接线柱，接每个发电机的负极。

在具体实施时，也可用各个发电机的轴来代替第一连杆和第二连杆，即将第一单向棘轮43套在发电机的轴上，发电机的轴的端部固定在第一惯性轮41的圆心处。

上述各个增速机构的增速比范围在1～1000可选；当增速比为1时，表示轴与发电机轴同轴，此时要求发电机的永磁体磁场强度要很高，才能达到比较好的能电转换效果，由于这种永磁体的成本很高，不适合大批量应用。因此需要选择合适的增速比，优选地，增速比为100～200，能降低成本，又能提高发电效率。

请继续参阅图1，浮子的壳体可设置为图1所示的方形，也可将各条棱设为圆弧形来减少水流的阻力，也可设置为船形等，此处对壳体的形状不做限定。

请继续参阅图1至图4，所述链条式波浪发电装置的加工原理为：

多个浮子1随着波浪的起伏而上下起伏，连接架相对浮子以轴为轴心来回摆动。

当轴顺时针转动时，右侧的第一链轮44被右侧的轴3带动转动，第一链条带动第一单向棘轮43转动，由于第一单向棘轮43固定在第一连杆42上，会带动第一连杆42一起转动，第一发电机51将第一连杆42转动时的机械能转换为电能来实现发电，产生的电能传输至第一整流器52中进行整流后输出。左侧的各个零件的工作原理与右侧的相同，区别是由左侧的轴来带动转动。

当轴逆时针转动时，右侧的第二链轮44B被右侧的轴3带动转动，第二链条带动第二单向棘轮43B转动，由于第二单向棘轮43B固定在第二连杆42B上，会带动第二连杆42B一起转动，第二发电机51B将第二连杆42B转动时的机械能转换为电能来实现发电，产生的电能传输至第一整流器52中进行整流后输出。左侧的各个零件的工作原理与右侧的相同，区别是由左侧的轴来带动转动。

由于波浪不停的波动，就会使相邻两个浮子在浮力和重力的共同作用下，上下相对位移，连接两个浮子的连接架就会驱动着轴绕轴心来回摆动，轴就会不停的被波浪强制驱动顺时针转动又逆时针转动。这样就能源源不断的发出电来，通过整流器将电能传输出来，再通过采集组件将各个浮子产生的电能集中后传给电网或供用电器使用。

相邻两个浮子之间通过连接架铰接，多个浮子交替链接在一起，即可形成链条状的发电装置，一条链条式波浪发电装置可包含的浮子数量范围优选为2～2000个；只要有10cm以上的波浪，就可以发出电来，每个浮子的发电功率在10w--100Kw之间，根据波浪的强度和发电装置的额定发电功率不同而不同。

综上所述，本实用新型提供的一种链条式波浪发电装置，漂浮在水面上的浮子随波浪波动，连接架相对浮子以轴为轴心来回摆动，通过浮子内部的动力传递来发电，动力传动组件的结构非常简单，没有设置复杂的中间传动环节，成本较低，浮子和连接架可以批量生产并大量布置安装，利用波浪发电没有时间限制，并且属于绿色能源发电，不会排放任何废气污染，也不会造成任何燃料损耗，在保护环境的同时实现绿色发电。

上述功能模块的划分仅用以举例说明，在实际应用中，可以根据需要将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即划分成不同的功能模块，来完成上述描述的全部或部分功能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种链条式波浪发电装置，其特征在于，包括至少两个浮子和一个以上的连接架，各个浮子内部左右两侧伸出的轴分别插入一连接架两端的轴孔中并固定，所述浮子的壳体内设有动力传动组件、发电组件和采集组件；所述动力传动组件与发电组件传动连接，发电组件与采集组件电连接；

所述浮子随波浪起伏时，连接架相对浮子以轴为轴心来回摆动，轴带动动力传动组件来回转动，动力传动组件转动将机械能传递给发电组件，所述发电组件将所述机械能转换为电能，所述采集组件采集各个浮子生成的电能并传输至电网或供给用电设备使用。

2.根据权利要求1所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述动力传动组件包括左组转动件和右组转动件，分别设置在浮子壳体内部的左右两侧并固定在对应轴上；所述右组转动件包括第一增速机构、第一惯性轮、第一连杆和第一单向棘轮；

所述第一增速机构的一端固定在位于右侧的轴上，第一增速机构的另一端与第一单向棘轮传动连接，所述第一单向棘轮同轴固定在第一连杆的中部，第一连杆的一端固定在第一惯性轮的圆心处，第一连杆的另一端与发电组件同轴固定。

3.根据权利要求2所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述第一增速机构包括第一链轮和第一链条，所述第一链轮的圆心处设有通孔，轴穿过通孔并与第一链轮同轴固定连接，所述第一链条套在第一链轮和第一单向棘轮上并啮合。

4.根据权利要求2所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述发电组件包括第一发电机和第一整流器，所述第一发电机固定在壳体底部并与第一连杆的另一端连接，第一整流器固定在壳体的内侧壁上，第一发电机与第一整流器电连接。

5.根据权利要求4所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述右组转动件还包括第二增速机构、第二惯性轮、第二连杆和第二单向棘轮，所述第二增速机构的一端固定在位于右侧的轴上，第二增速机构的另一端与第二单向棘轮传动连接，所述第二单向棘轮同轴固定在第二连杆的中部，第二连杆的一端固定在第二惯性轮的圆心处，第二连杆与发电组件同轴固定。

6.根据权利要求5所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述第二增速机构包括第二链轮和第二链条，所述第二链轮的圆心处设有通孔，轴穿过通孔并与第二链轮同轴固定连接，所述第二链条套在第二链轮和第二单向棘轮上并啮合。

7.根据权利要求5所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述发电组件还包括第二发电机，所述第二发电机固定在壳体底部并与第二连杆的另一端同轴连接，第二发电机与第一整流器电连接。

8.根据权利要求5所述的链条式波浪发电装置，其特征在于，所述连接架包括位于两侧的支撑杆、两个支撑杆的中部通过一横栏连接，两个支撑杆顶部和底部的内侧分别设置一轴孔。

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