專利名稱：有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的海浪發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)電領(lǐng)域，具體是一種海浪發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
海浪發(fā)電技術(shù)是一門將海浪波動(dòng)所產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為可用電能的科學(xué)技術(shù)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規(guī)能源日趨匱乏。能源問(wèn)題已成為制約可持續(xù)發(fā)展的首要因素，開(kāi)發(fā)新能源和可再生能源的任務(wù)迫在眉睫。目前世界各國(guó)都在爭(zhēng)先開(kāi)發(fā)新能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等。地球上海洋面積占到70%，海洋的海浪能取之不盡、用之不竭。有效利用海浪發(fā)電將會(huì)帶來(lái)很可觀的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)利益。目前海浪發(fā)電技術(shù)尚未達(dá)到十分成熟的水平，常見(jiàn)的海浪發(fā)電裝置基本上有三種類型·一是振蕩水柱型，用一個(gè)容積固定的、與海水相通的容器裝置，通過(guò)海浪產(chǎn)生的水面位置變化引起容器內(nèi)的空氣容積發(fā)生變化，壓縮容器內(nèi)的空氣，用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)葉輪，帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電。二是機(jī)械型，利用海浪的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)裝置的活動(dòng)部分——鴨體、筏體、浮子等，活動(dòng)部分壓縮油、水等中間介質(zhì)，通過(guò)中間介質(zhì)推動(dòng)轉(zhuǎn)換發(fā)電裝置發(fā)電。三是水流型，利用收縮水道將海浪引入高位水庫(kù)形成水位差，利用水壓直接驅(qū)動(dòng)水輪低轉(zhuǎn)速稀土永磁電機(jī)組發(fā)電?？偟膩?lái)說(shuō)，現(xiàn)已投入使用的海浪發(fā)電裝置具有以下弊端成本高；運(yùn)動(dòng)傳遞鏈較長(zhǎng)、存在多次能量轉(zhuǎn)化，致使發(fā)電效率降低；需要靠近陸地安裝，受地域限制；浪高限制，較小的浪高不能發(fā)電；發(fā)電裝置暴露在海面上，易受海洋災(zāi)害侵襲。專利公開(kāi)號(hào)為CN1218157A的專利公開(kāi)了一種雙程單向齒輪驅(qū)動(dòng)裝置，包括一個(gè)搖擺或推拉控制的齒條、兩個(gè)單向超越離合器、用于變速換向的惰輪和一個(gè)從動(dòng)齒輪，該裝置輸入軸與輸出軸平行，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入為往復(fù)式轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，輸出為單向轉(zhuǎn)動(dòng)且輸出轉(zhuǎn)速大于輸入轉(zhuǎn)速。專利申請(qǐng)?zhí)枮?1208579.0的專利公開(kāi)了一種雙向回轉(zhuǎn)力變單向輸出力的裝置，包括裝在外殼上的支撐軸承和由支撐軸承固定的轉(zhuǎn)軸、錐齒輪，輸出軸的圓柱形凸臺(tái)上空套有中棘輪，中棘輪與輸出軸用易滑件定位，輸出軸兩端分別空套有正面有齒環(huán)從動(dòng)錐齒輪，主動(dòng)錐齒輪于兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪的錐齒嚙合，主動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有轉(zhuǎn)動(dòng)輪，該裝置輸入軸與輸出軸垂直，能夠?qū)崿F(xiàn)輸入為往復(fù)式轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，輸出為單向轉(zhuǎn)動(dòng)且輸出轉(zhuǎn)速大于輸入轉(zhuǎn)速。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的成本高、發(fā)電效率低，受地域、浪高限制，并且發(fā)電裝置暴露在海面上，易受海洋災(zāi)害侵襲的不足，本發(fā)明提出了一種有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的海浪發(fā)電裝置。本發(fā)明包括發(fā)電箱、提供浮力的圓柱形浮筒和剛性連接桿。發(fā)電箱有多個(gè)，具體數(shù)量根據(jù)發(fā)電裝置的規(guī)模確定，并發(fā)電箱的數(shù)量須為4的倍數(shù)。所述的浮筒和連接桿的數(shù)量與發(fā)電箱的數(shù)量一致。4個(gè)發(fā)電箱及與之配套的4個(gè)浮筒和4個(gè)連接桿為一個(gè)發(fā)電單元。所述發(fā)電箱由箱體、雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能飛輪、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器組成，其中雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能飛輪、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器和第二雙 向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器位于箱體內(nèi)。雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)一端的轉(zhuǎn)子軸與第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸出端同軸固定連接，雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)另一端的轉(zhuǎn)子軸與第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸出端同軸固定連接。儲(chǔ)能飛輪安裝在雙出軸低速稀土永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，用以儲(chǔ)存轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸處于發(fā)電箱內(nèi)的同一高度，并分別位于發(fā)電箱相鄰的兩側(cè)面。所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸的中心線在同一水平面相互垂直。所述的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸穿過(guò)箱體殼體上的通孔，通過(guò)連接桿與另一發(fā)電箱中的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸連接。所述的第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸穿過(guò)箱體殼體上的通孔，通過(guò)連接桿與另一發(fā)電箱中的第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸連接。依次類推，將4個(gè)發(fā)電箱依次連接，組合成為一個(gè)發(fā)電單元。浮筒通過(guò)浮筒連桿固定在各發(fā)電箱的箱體上表面的幾何中心。連接桿長(zhǎng)度接近半個(gè)海浪波長(zhǎng)。在各發(fā)電箱的箱體側(cè)表面的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸的安裝孔內(nèi)有軸承，并通過(guò)動(dòng)密封實(shí)現(xiàn)對(duì)該箱體的密封。本發(fā)明工作時(shí)，浮筒漂浮在海面，發(fā)電箱位于水面以下，可防止惡劣海況對(duì)發(fā)電箱的破壞，浮筒隨海水上下起伏帶動(dòng)發(fā)電箱一起運(yùn)動(dòng)。由于連接桿的存在，使相鄰的兩個(gè)發(fā)電箱起伏運(yùn)動(dòng)不同步。當(dāng)相鄰兩個(gè)發(fā)電箱隨海浪起伏在垂直于水平面方向有相對(duì)位移時(shí)，連接桿就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，進(jìn)而使第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是往復(fù)式的。第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器將各自輸入軸的往復(fù)式轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵鲚S的單向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能。當(dāng)多個(gè)本發(fā)明提出的海浪發(fā)電裝置組成一個(gè)發(fā)電網(wǎng)絡(luò)后，能夠進(jìn)行大面積水域大功率發(fā)電。本發(fā)明能將沿著雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和垂直于轉(zhuǎn)子軸兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，傳動(dòng)鏈短，效率高，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。本發(fā)明的發(fā)電箱內(nèi)部裝有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器，能夠?qū)⑿〔ɡ水a(chǎn)生的小起伏運(yùn)動(dòng)放大，不受浪高限制。發(fā)電箱位于水面以下，能經(jīng)受較大風(fēng)浪。本發(fā)明能夠裝配中小型船只進(jìn)行發(fā)電，也能夠?yàn)楣聧u上的值守人員供電，以及油井照明供電，當(dāng)裝置連接成發(fā)電網(wǎng)絡(luò)之后即可實(shí)現(xiàn)較大功率電力輸出。

圖I海浪發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021]圖2發(fā)電箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I.浮筒 2.發(fā)電箱 3.連接桿 4.箱體 5.第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器
6.儲(chǔ)能飛輪7.雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)8.雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸9.第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器10.第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸11.第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸 12.浮筒連桿
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施做進(jìn)一步的描述。如圖I、圖2所示，本實(shí)施例是一種海浪發(fā)電裝置，由發(fā)電箱2、提供浮力的圓柱形浮筒I和剛性連接桿3組成。發(fā)電箱2有多個(gè)，具體數(shù)量根據(jù)發(fā)電裝置的規(guī)模確定，并發(fā)電·箱2的數(shù)量須為4的倍數(shù)。所述的浮筒I和連接桿3的數(shù)量與發(fā)電箱的數(shù)量一致。本實(shí)施例中為一個(gè)發(fā)電單元，所述的一個(gè)發(fā)電單元有4個(gè)發(fā)電箱及與之配套的4個(gè)浮筒I和4個(gè)連接桿3。本實(shí)施例以I個(gè)發(fā)電箱及與之配套的I個(gè)浮筒I和I個(gè)連接桿3為例加以描述。連接桿3的長(zhǎng)度不固定，根據(jù)不同的海域及不同季節(jié)確定，連接桿3長(zhǎng)度以接近半個(gè)海浪波長(zhǎng)為優(yōu)。所述發(fā)電箱2包括長(zhǎng)方體的箱體4、雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7、儲(chǔ)能飛輪6、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器9，并且所述的雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7、儲(chǔ)能飛輪6、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器9安裝在箱體4內(nèi)。其中，雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7—端的轉(zhuǎn)子軸8與第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5的輸出端同軸固定連接，雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7另一端的轉(zhuǎn)子軸8與第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器9的輸出端同軸固定連接。儲(chǔ)能飛輪6安裝在雙出軸低速稀土永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子軸8上，用以儲(chǔ)存轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能；本實(shí)施例中，所述的儲(chǔ)能飛輪6位于第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5與雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7之間。所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸11和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸10處于發(fā)電箱2內(nèi)的同一高度,并分別位于發(fā)電箱2相鄰的兩側(cè)面。所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸11和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸10的中心線在同一水平面相互垂直。所述的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸11穿過(guò)箱體4殼體上的通孔，通過(guò)連接桿3與另一發(fā)電箱中的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸11連接。所述的第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸10穿過(guò)箱體4殼體上的通孔，通過(guò)連接桿3與另一發(fā)電箱中的第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸10連接。依次類推，將4個(gè)發(fā)電箱依次連接，組合成為一個(gè)發(fā)電單元。所述各連接桿3的兩端與第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸11或者第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸10之間均為固定連接。所述的雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器9均通過(guò)安裝座固定在箱體4的底板上。在各發(fā)電箱的箱體4上表面的幾何中心固定有浮筒連桿12。浮筒連桿12的上端與浮筒I的殼體固連。在各發(fā)電箱的箱體4側(cè)表面的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸10的安裝孔內(nèi)有軸承，并通過(guò)動(dòng)密封實(shí)現(xiàn)對(duì)該箱體的密封，防止海水進(jìn)入箱體內(nèi)。所述的雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)7、儲(chǔ)能飛輪6、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器9均采用現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)電箱2、浮筒I的尺寸根據(jù)不同發(fā)電功率變化。浮筒I所提供的最大浮力須大于發(fā)電箱2的重力。通過(guò)儲(chǔ)能飛輪6實(shí)現(xiàn)動(dòng)能的存儲(chǔ)和雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸8的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例中，第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5采用CN1218157A中公開(kāi)的雙程單向齒輪驅(qū)動(dòng)裝置；第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器10采用申請(qǐng)?zhí)枮?1208579. O的發(fā)明創(chuàng)造中公開(kāi)的雙向回轉(zhuǎn)力變單向輸出力裝置，使第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸出軸9驅(qū)動(dòng)方向一致。本實(shí)施例在工作時(shí)，浮筒I漂浮在海面，發(fā)電箱2位于水面以下，浮筒I隨海水上下起伏帶動(dòng)發(fā)電箱2 —起運(yùn)動(dòng)。由于連接桿3的存在，使相鄰的兩個(gè)發(fā) 電箱2起伏運(yùn)動(dòng)不同步。當(dāng)相鄰兩個(gè)發(fā)電箱2隨海浪起伏在垂直于水平面方向有相對(duì)位移時(shí)，連接桿3就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，進(jìn)而使第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸10轉(zhuǎn)動(dòng)，并且所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)是往復(fù)式的。第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器5和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器9將各自輸入軸的往復(fù)式轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檩敵鲚S的單向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電能。
權(quán)利要求1.一種有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的海浪發(fā)電裝置，其特征在于，包括發(fā)電箱、提供浮力的圓柱形浮筒和剛性連接桿；發(fā)電箱有多個(gè)，具體數(shù)量根據(jù)發(fā)電裝置的規(guī)模確定，并發(fā)電箱的數(shù)量須為4的倍數(shù)；所述的浮筒和連接桿的數(shù)量與發(fā)電箱的數(shù)量一致；4個(gè)發(fā)電箱及與之配套的4個(gè)浮筒和4個(gè)連接桿為一個(gè)發(fā)電單元； 所述發(fā)電箱由箱體、雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能飛輪、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器組成，其中雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能飛輪、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器位于箱體內(nèi)； 雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)一端的轉(zhuǎn)子軸與第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸出端同軸固定連接，雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)另一端的轉(zhuǎn)子軸與第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸出端同軸固定連接；儲(chǔ)能飛輪安裝在雙出軸低速稀土永磁電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上，用以儲(chǔ)存轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能；所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸處于發(fā)電箱內(nèi)的同一高度，并分別位于發(fā)電箱相鄰的兩側(cè)面；所述第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸的中心線在同一水平面相互垂直； 所述的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸穿過(guò)箱體殼體上的通孔，通過(guò)連接桿與另一發(fā)電箱中的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸連接；所述的第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸穿過(guò)箱體殼體上的通孔，通過(guò)連接桿與另一發(fā)電箱中的第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的輸入軸連接；依次類推，將4個(gè)發(fā)電箱依次連接，組合成為一個(gè)發(fā)電單元；浮筒通過(guò)浮筒連桿固定在各發(fā)電箱的箱體上表面的幾何中心。
2.如權(quán)利要求I所述一種有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的海浪發(fā)電裝置，其特征在于，連接桿長(zhǎng)度接近半個(gè)海浪波長(zhǎng)。
3.如權(quán)利要求I所述有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的海浪發(fā)電裝置，其特征在于，在各發(fā)電箱的箱體側(cè)表面的第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器輸入軸的安裝孔內(nèi)有軸承，并通過(guò)動(dòng)密封實(shí)現(xiàn)對(duì)該箱體的密封。
專利摘要一種有雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器的海浪發(fā)電裝置，包括發(fā)電箱、提供浮力的圓柱形浮筒和剛性連接桿。發(fā)電箱有多個(gè)，具體數(shù)量根據(jù)發(fā)電裝置的規(guī)模確定，并發(fā)電箱的數(shù)量須為4的倍數(shù)。所述的浮筒和連接桿的數(shù)量與發(fā)電箱的數(shù)量一致。4個(gè)發(fā)電箱及與之配套的4個(gè)浮筒和4個(gè)連接桿為一個(gè)發(fā)電單元。發(fā)電箱包括箱體，和位于箱體內(nèi)的雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能飛輪、第一雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器和第二雙向驅(qū)動(dòng)齒輪加速器。本實(shí)用新型能將雙出軸低速稀土永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸和垂直于轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，并能夠?qū)⑿〔ɡ水a(chǎn)生的小起伏運(yùn)動(dòng)放大，不受浪高限制。具有傳動(dòng)鏈短、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低特點(diǎn)，適用于中小型船只的發(fā)電，以及為島嶼值守人員供電。
文檔編號(hào)F03B13/16GK202690313SQ20122023458
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者田文龍, 毛昭勇, 宋保維, 姜軍, 曹永輝, 王鵬, 杜曉旭 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)