CN220081579U - 液压发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种液压发电系统，包含液压马达、连接于液压马达的双向发电机、液压缸、第一及第二油管、具有活塞、第一及第二连杆的活塞构件及动力驱动装置。活塞将液压缸分隔为第一及第二腔室，第一及第二连杆分别连接于活塞的两端且分别穿设于第一及第二腔室中。第一油管连通于第一腔室及液压马达之间。第二油管连通于第二腔室及液压马达之间。动力驱动装置连接于第一连杆。当动力驱动装置驱动活塞往第一腔室运动时，液压油被泵送至液压马达以驱动双向发电机旋转发电。当动力驱动装置驱动活塞往第二腔室运动时，液压马达驱动双向发电机反向旋转发电。

Description

液压发电系统
技术领域
本实用新型涉及液压发电技术领域，具体地，涉及一种液压发电系统，尤其涉及一种使用液压马达驱动双向发电机双向往复或双向旋转发电的液压发电系统。
背景技术
波浪能发电顾名思义是将波浪能转换成电能，波浪能虽不稳定且无规律，但其近乎取之不尽、用之不竭的特性，使得波浪能发电成为海洋能发电中最有潜力的一种发电方式。
一般而言，利用波浪能发电的液压发电系统通常包含动力驱动装置、液压驱动组件，以及发电机组件，动力驱动装置设置于液压驱动组件上以及放置于海水中，且液压驱动组件连通发电机组件，由此，动力驱动装置随着海浪波动而上下位移，进而带动液压驱动组件运作来驱使发电机组件发电。为了确保发电机组件稳定地往同一方向旋转发电，往往必须在液压驱动组件与发电机组件之间外加换向阀、调速阀、蓄能器、溢流阀等各类液压阀组件，从而导致液压发电系统具有液压油路设计过于复杂的问题以及上述各种外加的液压阀组件容易损坏的问题。
实用新型内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种使用液压马达驱动双向发电机双向往复或双向旋转发电的液压发电系统，以解决上述问题。
为达成上述目的，本实用新型揭露一种液压发电系统，该液压发电系统包含液压马达、双向发电机、液压缸、活塞构件、第一油管、第二油管，以及动力驱动装置。该双向发电机连接于该液压马达，用来由该液压马达的驱动而往第一方向或第二方向旋转或摆动发电。该液压缸容置有液压油。该活塞构件具有活塞、第一连杆，以及第二连杆，该活塞可活动地设置于该液压缸内以将该液压缸分隔为第一腔室以及第二腔室，该第一连杆以及该第二连杆分别连接于该活塞的两端且分别穿设于该第一腔室以及该第二腔室中。该第一油管连通该第一腔室和该液压马达。该第二油管连通该第二腔室和该液压马达。该动力驱动装置连接于该第一连杆以及该第二连杆的其中之一，用来通过该第一连杆以及该第二连杆的其中之一驱动该活塞在该液压缸内往复运动。当该动力驱动装置驱动该活塞往该第一腔室运动时，该液压缸将液压油经由该第一油管泵送至该液压马达，以通过该液压马达驱动该双向发电机往该第一方向旋转或摆动发电。当该动力驱动装置驱动该活塞往该第二腔室运动时，该液压缸将液压油经由该第二油管泵送至该液压马达，以通过该液压马达驱动该双向发电机往该第二方向旋转或摆动发电。
根据本实用新型一实施例，该动力驱动装置可为浮筒、筏体、摆动板或摆动机构。
根据本实用新型一实施例，当该活塞内置在该液压缸中间时，该第一连杆以及该第二连杆在该液压缸内所占的体积相同，且该第一腔室以及该第二腔室具有相同容积。
根据本实用新型一实施例，该液压发电系统可进一步包含补充油箱、第三油管、第四油管，以及泵。该补充油箱容置有补充液压油。该第三油管连通该液压马达和该补充油箱，用来将从该液压马达漏出的内漏油输送至该补充油箱。该第四油管连通该第一油管和该第二油管。该泵连通该补充油箱和该第四油管，该泵提供固定压力，用来将补充液压油以及内漏油经由该第四油管泵送回该第一油管以及该第二油管。
根据本实用新型一实施例，该液压发电系统可进一步包含至少一止逆阀，该至少一止逆阀设置于该第四油管上，用来阻止补充液压油以及内漏油回流至该第四油管。
根据本实用新型一实施例，该液压马达可为柱塞马达。
根据本实用新型一实施例，该液压发电系统可进一步包含增速装置或减速装置，其设置在该液压马达与该双向发电机之间。
根据本实用新型一实施例，该双向发电机可包含定子结构以及转子结构。该定子结构包含定子本体以及多个定子线圈，该定子本体上形成有多个定子槽，该多个定子线圈缠绕于该多个定子槽。该转子结构包含转子本体，该转子本体以可摆动或可转动的方式设置于该定子本体内，该转子本体上形成有多个转子槽
根据本实用新型一实施例，该转子结构可进一步包含有分别设置于该多个转子槽内的多个永久磁铁，且该多个永久磁铁的数量与该多个转子槽的数量相同。
综上所述，由于本实用新型所提供的液压发电系统采用液压马达驱动双向发电机往复双向摆动或双向旋转发电的设计，因此，本实用新型可解决现有技术中提到的必须外加各类液压阀组件(如换向阀、调速阀、蓄能器、溢流阀等)以确保发电机组件单向旋转发电的问题，进而有效地防止液压阀组件容易损坏的问题发生以提升液压发电系统的耐用度，并且可大幅地简化液压发电系统的液压油路设计。
附图说明
图1为根据本实用新型一实施例所提出的液压发电系统的简化示意图。
图2为图1中双向发电机的外观示意图。
图3为图2中双向发电机的部分结构示意图。
图4为图2中双向发电机的部分结构组件爆炸图。
图5为图2中双向发电机的部分结构剖面示意图。
附图标记列表：
10：液压发电系统
12：液压马达
14：双向发电机
16：液压缸
18：活塞构件
20：第一油管
22：第二油管
24：动力驱动装置
26：活塞
28：第一连杆
30：第二连杆
32：第一腔室
34：第二腔室
36：补充油箱
38：第三油管
40：第四油管
42：泵
44：止逆阀
46：定子结构
48：转子结构
50：定子本体
51：定子槽
52：定子线圈
54：壳体
56：转子本体
57：转子槽
58：永久磁铁
60：连接轴
C1、C2：周向方向
具体实施方式
以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。此外，“连接”或“耦接”一词在此系包含任何直接及间接的电气或结构连接手段。因此，若文中描述第一装置连接/耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气/结构连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气/结构连接至该第二装置。
请参阅图1，其为根据本实用新型一实施例所提出的液压发电系统10的简化示意图，液压发电系统10可较佳地利用海水的波浪往复运动所产生的波浪能来发电(但不限于此，还可以通过例如风能、水能、海洋能、沼气能、生物质能等产生往复运动而发电)，液压发电系统10包含液压马达12、双向发电机14、液压缸16、活塞构件18、第一油管20、第二油管22，以及动力驱动装置24。较佳地，液压马达12可为柱塞马达，具体地，液压马达12可为双斜盘轴向柱塞马达。在此实施例中，动力驱动装置24可较佳地为浮体，但不限于此，动力驱动装置24也可为筏体、摆动板或摆动机构(也就是说，只要是可利用动能(如波浪能、风能、水能、海洋能、沼气能、生质能等)往复运动以驱动活塞构件18运动的驱动装置，其均适用于本实用新型而可为本实用新型所采用)，其相关动力组件驱动设计可常见于现有技术中，于此不再赘述。双向发电机14为可双向旋转或摆动发电的发电机设备且连接于液压马达12，由此，在液压马达12将由活塞构件18压缩液压缸16内的液压油所产生的液压能转换成机械能的过程中，双向发电机14可由液压马达12的旋转驱动而将机械能转换成电能，从而达到液压发电功效。更详细地说，活塞构件18具有活塞26、第一连杆28，以及第二连杆30，活塞26设置于液压缸16内以将液压缸16分隔为第一腔室32以及第二腔室34，第一连杆28以及第二连杆30分别连接于活塞26的两端且分别穿设于第一腔室32以及第二腔室34中，其中由图1可知，当活塞26内置在液压缸16中间时，第一连杆28以及第二连杆30在液压缸16内所占的体积相同，且第一腔室32以及第二腔室34可较佳地具有相同容积，也就是说，当活塞26内置在液压缸16中间时，第一腔室32以及第二腔室34可较佳地容置有相同油量的液压油(但不限于此)，以提供稳定液压能至液压马达12。
至于在液压发电系统10的油路设计以及动力驱动装置连接设计方面，如图1所示，第一油管20连通第一腔室32和液压马达12，第二油管22连通第二腔室34和液压马达12，动力驱动装置24可较佳地连接于第一连杆28(但不限于此，其也可改采用动力驱动装置24连接于第二连杆30的设计，至于采用何种连接设计，其根据液压发电系统10的实际应用需求而定)，由此，当动力驱动装置24随着海水的波浪上下周期性地浮动时，动力驱动装置24可通过第一连杆28驱动活塞26相对应地进行周期性上下运动，进而将容置于第一腔室32以及第二腔室34内的液压油依序且周期性地泵送至液压马达12，以通过液压马达12完成将液压能转换机械能的动作。需注意的是，本实用新型所采用的动力驱动装置驱动设计可不限于如图1所示的液压缸16直立以使动力驱动装置24可随着波浪上下周期性地浮动的设计，本实用新型也可采用其他常见应用在波浪能发电上的浮体驱动设计，例如将液压缸横向摆置以使动力驱动装置可随着波浪前后往复运动的设计等，其相关描述系可参照图1类推，在此不再赘述。
通过上述设计，当动力驱动装置24随着波浪的向上运动以驱动活塞26往第一腔室32运动时，液压缸16可将容置于第一腔室32内的液压油经由第一油管20泵送至液压马达12(此时，第二腔室34接收从第二油管22回流的液压油)，以驱动液压马达12旋转，由此，双向发电机14可通过液压马达12的旋转驱动而往第一方向旋转发电(如往顺时钟方向旋转发电，但不以此为限，双向发电机14也可采用摆动发电设计，其相关描述常见于现有技术中，在此不再赘述)；反之，当动力驱动装置24随着波浪的向下运动以驱动活塞26往第二腔室34运动时，液压缸16可将容置于第二腔室34内的液压油经由第二油管22泵送至液压马达12(此时，第一腔室32接收从第一油管20回流的液压油)，以驱动液压马达12反向旋转，由此，双向发电机14可通过液压马达12的反向旋转驱动而往第二方向(如逆时钟方向，但不限于此)旋转发电。如此周而复始，液压马达12即可持续不断地驱动双向发电机14往复双向旋转发电，从而达到液压发电的功效。
综上所述，由于本实用新型所提供的液压发电系统采用液压马达驱动双向发电机往复双向摆动或双向旋转发电的设计，因此，本实用新型可解决现有技术中提到的必须外加各类液压阀组件(如换向阀、调速阀、蓄能器、溢流阀等)以确保发电机组件单向旋转发电的问题，进而有效地防止液压阀组件容易损坏的问题发生以提升液压发电系统的耐用度，并且可大幅地简化液压发电系统的液压油路设计。
在实际应用中，如图1所示，液压发电系统10可进一步包含补充油箱36、第三油管38、第四油管40，以及泵42。补充油箱36容置有补充液压油，第三油管38连通液压马达12和补充油箱36以用来将从液压马达12漏出的内漏油输送至补充油箱36，第四油管40连通第一油管20和第二油管22，泵42连通补充油箱36和第四油管40，由此，当液压马达12出现液压油内漏情况时，泵42可提供固定压力以用来将补充液压油以及从第三油管38所回收的内漏油，经由第四油管40泵送回第一油管20以及第二油管22，使得液压缸16可持续泵送充足的液压油至液压马达12，进而确实地解决因液压油内漏导致液压能不足的问题。更进一步地，液压发电系统10可另包含至少一止逆阀44(在图1中显示二个，但不限于此)，止逆阀44可设置于第四油管40上，由此，止逆阀44可阻止补充液压油以及内漏油回流至第四油管40中，从而确实地避免因液压油回流而影响到液压缸16的压缩泵送效率的情况发生。需说明的是，上述补充油箱以及止逆阀的相关配置系为可省略的配置，以达到简化本实用新型的油路设计的功效。
除此之外，液压发电系统10可进一步包含增速装置或减速装置(未显示于图式中)，其可设置在液压马达12与双向发电机14之间，上述增速装置或减速装置可为齿轮增速或减速装置，由此，液压缸16可提供液压能给液压马达12，液压马达12将液压能转换为机械能时是以扭矩与转速的型态提供给双向发电机14，双向发电机14再将机械能转换为电能，上述增速或减速装置的配置是为了配合液压马达12或双向发电机14的规格与经济效益，以使液压马达12与双向发电机14之间的能量转换顺利，但不限于此。
值得一提的是，除了可应用在一般常见的双向发电机上之外，本实用新型可进一步地采用具有低角度转动发电功能的双向发电机设计，举例来说，请参阅图2、图3、图4，以及图5，图2为图1中双向发电机14的外观示意图，图3为图2中双向发电机14的部分结构示意图，图4为图2中双向发电机14的部分结构组件爆炸图，图5为图2中双向发电机14的部分结构剖面示意图。
如图2至图5所示，双向发电机14可包含定子结构46以及转子结构48，转子结构48可相对于定子结构46转动或摆动，双向发电机14利用转子结构48相对于定子结构46转动或摆动时的磁场变化来使定子结构46产生电流，从而达到发电的目的。
定子结构46包含定子本体50、多个定子线圈52以及壳体54，定子本体50固定设置于壳体54内，定子本体50上形成有多个定子槽51，多个定子线圈52缠绕于多个定子槽51且用以感应起电，较佳地，定子本体50可为圆柱结构体且由导磁材料(例如硅钢)所制成，具体地，定子本体50可由多个环形硅钢片所叠设构成。
转子结构48包含转子本体56以及多个永久磁铁58，转子本体56以可摆动或可转动的方式设置于定子本体50内，转子本体56上形成有多个转子槽57，多个永久磁铁58分别设置于多个转子槽57内，且可在转子本体56转动时提供磁通量变化，多个永久磁铁58的数量可较佳地与多个转子槽57的数量相同，多个永久磁铁58的数量也可少于多个转子槽57的数量。较佳地，转子本体56可为圆柱结构体且由导磁材料(例如硅钢)所制成，具体地，转子本体56系可由多个环形硅钢片所叠设构成。
在此实施例中，定子本体50的中心轴与转子本体56的中心轴重合，多个定子槽51沿定子本体50的周向方向C1排列，且多个转子槽57沿转子本体56的周向方向C2排列。较佳地，多个定子槽51可沿定子本体50的周向方向C1等间隔排列，且转子槽57可沿转子本体56的周向方向C2等间隔排列。
值得注意的是，在本实用新型中，由图5可知，多个转子槽57的数量与多个定子槽51的数量比例为8：9(但不限于此)，较佳地，多个转子槽57的数量至少为64个，且多个定子槽51的数量至少为72个，在此结构设置下，本实用新型的双向发电机14不仅可在转子本体56相对于定子本体50的转动/摆动的速度/角度较低时发电，且发电效率佳，即本实用新型的双向发电机14在转子本体56相对于定子本体50作小角度、低速度的转动/摆动时所产生的磁通量变化可使定子结构46产生电流，故本实用新型有利于波浪能发电。举例来说，当多个转子槽57与多个定子槽51的数量分别为64与72个时，只要转子本体56相对于定子本体50转动/摆动的角度达到约22.5度，定子线圈52便可感应起电，因此即便波浪仅能带动转子本体56相对于定子本体50作小角度的来回摆动，而无法带动转子本体56相对于定子本体50作大角度的转动，本实用新型的双向发电机14仍可顺利发电。此外，可理解地，当多个转子槽57与多个定子槽51的数量分别大于64与72个时，定子线圈52感应起电所需的转子本体56相对于定子本体50转动/摆动的角度可小于22.5度，故而允许双向发电机14在波浪带动转子本体56相对于定子本体50作更小角度的来回摆动时顺利发电。
然而本实用新型的双向发电机结构设计并不局限于上述实施例，其根据实际需求而定，举例来说，在另一实施例中，转子本体与定子本体可分别为由多个扇形硅钢片所叠设构成的结构。此外，如图3与图4所示，转子结构48可进一步包含有耦接于转子本体56的连接轴60，连接轴60穿过壳体54且连接于液压马达12，以通过上述液压马达12的驱动来回转动，进而驱使双向发电机14旋转发电。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，都应属于本实用新型的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种液压发电系统，其特征在于，包括：
液压马达；
双向发电机，连接于该液压马达，且用于由该液压马达驱动而往第一方向或第二方向旋转或摆动发电；
液压缸，容置有液压油；
活塞构件，具有活塞、第一连杆，以及第二连杆，该活塞可活动地设置于该液压缸内以将该液压缸分隔为第一腔室和第二腔室，该第一连杆以及该第二连杆分别连接于该活塞的两端且分别穿设于该第一腔室以及该第二腔室中；
第一油管，连通该第一腔室和该液压马达；
第二油管，连通该第二腔室和该液压马达；以及
动力驱动装置，连接于该第一连杆或该第二连杆，且用于通过该第一连杆或该第二连杆驱动该活塞在该液压缸内往复运动；
其中，当该动力驱动装置驱动该活塞往该第一腔室运动时，该液压缸将液压油经由该第一油管泵送至该液压马达，以通过该液压马达驱动该双向发电机往该第一方向旋转或摆动发电；
当该动力驱动装置驱动该活塞往该第二腔室运动时，该液压缸将液压油经由该第二油管泵送至该液压马达，以通过该液压马达驱动该双向发电机往该第二方向旋转或摆动发电。
2.如权利要求1所述的液压发电系统，其特征在于，该动力驱动装置为浮筒、筏体、摆动板或摆动机构。
3.如权利要求1所述的液压发电系统，其特征在于，当该活塞内置在该液压缸中间时，该第一连杆和该第二连杆在该液压缸内所占的体积相同，且该第一腔室和该第二腔室具有相同容积。
4.如权利要求1所述的液压发电系统，其特征在于，还包括：
补充油箱，容置有补充液压油；
第三油管，连通该液压马达和该补充油箱，且用于将从该液压马达漏出的内漏油输送至该补充油箱；
第四油管，连通该第一油管和该第二油管；以及
泵，连通该补充油箱和该第四油管，该泵提供固定压力，用于将该补充液压油和该内漏油经由该第四油管泵送回该第一油管和该第二油管。
5.如权利要求4所述的液压发电系统，其特征在于，还包括：
至少一止逆阀，设置于该第四油管上，用于阻止该补充液压油和该内漏油回流至该第四油管。
6.如权利要求1所述的液压发电系统，其特征在于，该液压马达为柱塞马达。
7.如权利要求1所述的液压发电系统，其特征在于，该液压发电系统还包括设置在该液压马达与该双向发电机之间的增速装置或减速装置。
8.如权利要求1所述的液压发电系统，其特征在于，该双向发电机包含：
定子结构，包括定子本体和多个定子线圈，该定子本体上形成有多个定子槽，该多个定子线圈缠绕于该多个定子槽；以及
转子结构，包括转子本体，该转子本体可摆动地或可转动地设置于该定子本体内，该转子本体上形成有多个转子槽。
9.如权利要求8所述的液压发电系统，其特征在于，该转子结构还包括分别设置于该多个转子槽内的多个永久磁铁，且该多个永久磁铁的数量与该多个转子槽的数量相同。
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