專利名稱：擺式波浪能發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種波浪能發(fā)電裝置，尤其是涉及一種擺式波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋能利用技術領域。
背景技術：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，能源已成為人類活動的物質(zhì)基礎，由于煤炭、石油、天然氣等一次性常規(guī)能源有限，且不可再生。人們正在著手開發(fā)各種新型能源，例如太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能等等。其中海洋能全世界理論上可再生的海洋能總量約為766億千瓦，技術允許利用功率為64億千瓦，約為目前全世界發(fā)電機容量的2倍，海洋已成為世界上最大的太陽能集熱器和儲能系統(tǒng)。理論上，60萬平方公里的熱帶海洋每天吸收太陽輻射量，相當于250億萬桶石油所蘊含的能量?！けM管海洋能有巨大的發(fā)展?jié)摿?，但人類對波浪能的利用還是比較少的，主要是由于海洋能的技術及成本問題，因此，如何把海洋能能轉(zhuǎn)化成可利用的能源是各國相關人員研究的課題。把海洋能中重要的波浪能轉(zhuǎn)化為電能是一種應用方式，具體是將波浪所帶的水動量轉(zhuǎn)化為機械相對運動，進而帶動發(fā)電機發(fā)電的一個過程。轉(zhuǎn)化過程中要如何避免能量的損失是一個重要問題。目前，小型波浪能發(fā)電裝置有多種結構，大致可分為固定式和漂浮式，固定式發(fā)電裝置對于抵抗災害性天氣的能力比較差，而且安裝地點也會受到限制，基建成本高，投入比較大。而漂浮式發(fā)電裝置由于漂浮相對運動產(chǎn)生則較為困難，致使發(fā)電效率低。對于如何使波浪能發(fā)電裝置產(chǎn)生相對運動的能力，并提高發(fā)電效率，是波浪能發(fā)電技術運用的關鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種擺式波浪能發(fā)電裝置，該擺式波浪能發(fā)電裝置可以吸收全波浪作用在擺板上的波浪力，使轉(zhuǎn)換效率大幅提高，也充分發(fā)揮了波浪能的發(fā)電效率。為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種擺式波浪能發(fā)電裝置，包括擺板、對擺板的擺動進行傳遞的機械傳動機構、固定機械傳動機構的底座、以及把機械傳動機構中的機械能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電機，所述擺板通過擺板軸與機械傳動機構相連，所述機械傳動機構通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的電機軸相連。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述機械傳動機構包括曲軸、同步帶、兩個同步帶輪、兩個曲軸連桿、兩個齒條及兩個轉(zhuǎn)動方向相同的單向離合器，所述兩個同步帶輪通過同步帶相連，所述一同步帶輪安設在擺板軸上，另一同步帶輪安設在曲軸上，所述兩個曲軸連桿的一端均安設在曲軸上，且曲軸與兩個曲軸連桿連接處的曲軸軸頸呈180°角，所述兩個曲軸連桿的另一端分別與兩個齒條相連，所述每個齒條分別通過與其配合的單向離合器相連，所述兩個單向離合器同軸，并與聯(lián)軸器連接，所述齒條安設在底座上。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述底座上設有支座，所述曲軸安設在支座上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述底座上設有兩個齒條滑槽，所述兩個齒條分別安設在兩個齒條滑槽上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述每個單向離合器均包括星輪、外軛、滾柱、彈簧及頂柱，所述外軛置于星輪的外側(cè)，其外周與齒條相嚙合，所述星輪外周為楔形齒結構，且楔形齒兩側(cè)面的長度不同，分為長側(cè)面和短側(cè)面，所述滾柱設置在星輪的楔形齒間，并與外軛相配合，所述滾柱通過頂柱與彈簧相頂持，所述彈簧的一端安設在星輪楔形齒的短側(cè)面上，所述星輪通過轉(zhuǎn)軸與聯(lián)軸器相連。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述底座上連接有一支架，所述擺板通過擺板軸安設在支架上。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述支架的一內(nèi)側(cè)面上設有水平滑槽及與水平滑槽相·配合的水平滑塊，所述擺板的一內(nèi)側(cè)面設有垂直滑槽及與垂直滑槽相配合的垂直滑塊，所述水平滑塊與垂直滑塊相互鉸接，所述垂直滑槽的上端安設有彈簧，所述彈簧的另一端與凸起的碰撞頭相頂持，所述碰撞頭可移動的最下方位置與支架相對應。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述發(fā)電機與整流模塊電連接。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述整流模塊與蓄電池電連接。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明通過作用在擺板上的波浪力，再經(jīng)過機械傳動機構可達到吸收全波浪的效果，轉(zhuǎn)換效率從理論上提高了一倍，從而可以很好地實現(xiàn)波浪的全面吸收，提高發(fā)電效率。上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖I為本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置結構示意圖。圖2為本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置側(cè)面結構示意圖。圖3為本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置另一角度結構示意圖。圖4為本發(fā)明單向離合器的結構示意圖。圖5為本發(fā)明擺板上垂直滑塊及碰撞頭的局部放大示意圖。圖示標號說明1、底座；11、齒條滑槽；12、支座；13、支座；2、擺板；21、擺板軸；22、垂直滑槽；23、垂直滑塊；24、彈簧；25、碰撞頭；3、機械傳動機構；31、同步帶；32、同步帶輪、33、曲軸連桿；34、曲軸'K、曲軸軸頸；B、曲軸軸頸；6A、齒條；6B、齒條；7A、單向離合器；7B、單向離合器；4、發(fā)電機；5、支架；51、水平滑槽；52、水平滑塊；71、外軛；72、星輪；73、滾柱；74、彈簧；75、頂柱；76、轉(zhuǎn)軸；77、長側(cè)面；78、短側(cè)面；8、聯(lián)軸器。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的擺式波浪能發(fā)電裝置的體實施方式、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
如圖I所示，本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置包括底座I、擺板2、機械傳動機構3、發(fā)電機4及支架5。所述底座I可以固定在岸邊，也可以放置在波浪中，用于固定機械傳動機構3，從而使機械傳動機構3不發(fā)生移動，進一步可以防止機械傳動機構3隨波浪而一起運動。所述擺板2置于波浪中，隨著波浪運動而帶動擺板2進行擺動，所述擺板2的擺動通過擺板軸21把能量傳遞給與之相連的機械傳動機構3。即利用波浪能推動擺板2擺動，從而把波能裝換成機械能。如圖2及圖3所示，所述支架5與底座I固定相連，所述擺板2通過擺板軸21安設在支架5上，所述支架5的一內(nèi)側(cè)面上設有水平滑槽51及與水平滑槽51相配合的水平滑塊52。如圖5所示，在擺板2的一內(nèi)側(cè)面設有垂直滑槽22及與垂直滑槽22相配合的垂直滑塊23，所述垂直滑塊23與水平滑塊52相鉸接。所述垂直滑槽22的上端安設有彈簧·24，所述彈簧24的另一端與凸起的碰撞頭25相頂持，所述凸起的碰撞頭25可移動的最下方位置與支架5相對應。當擺板2擺動時，垂直滑塊23沿著擺板2上的垂直滑槽22內(nèi)相對滑動，由于水平滑塊52與垂直滑塊23相鉸接，水平滑塊52在支架5上的水平滑槽51內(nèi)進行水平滑移。當擺板2以一定速度擺動時,使與碰撞頭25相頂持的彈簧24被壓縮。同時,擺板2會以它的擺板軸21為回轉(zhuǎn)中心開始往復運動，保證擺板2不會超過它的行程范圍，使擺板2可以有效工作。如圖I所示,所述機械傳動機構3包括同步帶31、通過同步帶31相連的兩個同步帶輪32、兩個曲軸連桿33、一個曲軸34、兩個齒條及兩個同向轉(zhuǎn)動的單向離合器。所述其中一同步帶輪32安設在擺板軸21上，另一同步帶輪32安設在曲軸34上。所述兩個曲軸連桿33的一端均安設在曲軸34上，曲軸34與兩個曲軸連桿33連接處為曲軸軸頸A及曲軸軸頸B，兩者呈180度角，所述兩個曲軸連桿33的另一端分別與兩個齒條相連，其中一個齒條6A與其配合的單向離合器7A相嚙合，另一個齒條6B與其配合的單向離合器7B相嚙合，所述單向離合器7A和單向離合器7B同軸連接，并通過聯(lián)軸器8與電機軸相連，所述齒條6A及齒條6B均安設在底座I上。所述底座I上設有兩個齒條滑槽11，所述兩個齒條6A及6B分別安設在兩個齒條滑槽11內(nèi)，使齒條6A及齒條6B可以限定在軌道內(nèi)。所述底座I上設有支座12，所述曲軸34安設在支座12上，使曲軸34可以順利轉(zhuǎn)動。當擺板2在波浪中擺動時，經(jīng)擺動軸21帶動與擺動軸21相連的同步帶輪32轉(zhuǎn)動，通過同步帶31的傳動,再帶動與曲軸34相連的同步帶輪32轉(zhuǎn)動,進而使曲軸34轉(zhuǎn)動，由于兩個曲軸連桿33與曲軸34連接處的曲軸軸頸A及曲軸軸頸B呈180度角，使兩個曲軸連桿34帶動的齒條6A及齒條6B作反向等變速直線運動。將擺板2的周期性的往復運動的輸出為單向直線運動。如圖4所示，所述單向離合器7A及單向離合器7B，均包括外軛71、星輪72、滾柱73、彈簧74、頂柱75及轉(zhuǎn)軸76。所述外軛71外周與齒條相嚙合，并置于星輪72的外部，所述星輪72外側(cè)為楔形齒結構，且楔形齒的兩側(cè)面的長度不同，分為長側(cè)面77和短側(cè)面78，所述滾柱73設置在星輪72的楔形齒間，并與外軛71相配合，所述滾柱73通過頂柱75與彈簧74相頂持，所述彈簧74的一端安設在星輪楔形齒的短側(cè)面78上，彈簧74的一端可以安設在短側(cè)面78的凹槽內(nèi)，也可以安設在短側(cè)面78的端面。所述星輪72通過其轉(zhuǎn)軸76與聯(lián)軸器8相連，所述底座I上設有支座13，所述轉(zhuǎn)軸76安設在支座13上，從而使轉(zhuǎn)軸76可以順利轉(zhuǎn)動。所述單向離合器中的滾柱73在彈簧74的彈簧力作用下，始終與外軛71和星輪72接觸。當外軛71逆時針主動旋轉(zhuǎn)，或星輪72順時針主動旋轉(zhuǎn)時，單向離合器均進入楔合狀態(tài)，即工作狀態(tài)；反之，單向離合器為脫開狀態(tài)。當動力源驅(qū)動被動元件時只能單一方向傳動，若動力源轉(zhuǎn)變方向時，如順時針變?yōu)槟鏁r針方向，被動元件則會自動脫離不產(chǎn)生任何動力傳送的功能。單向離合器的滾柱73在滾道內(nèi)能自由轉(zhuǎn)動，磨損后仍能保持圓形，而且滾柱73與星輪72及外軛71的接觸點在楔緊和分離時并不相同，磨損均勻；當過載時，滾柱73滑動，單向離合器不會受到破壞，離合器仍能鎖緊，恢復正常工作狀態(tài)。當然，單向離合器工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)動方向也可以是外軛71順時針主動旋轉(zhuǎn)，只要改變楔形齒的安裝方向即可。
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如圖I所示，當曲軸連桿33帶動齒條6A從圖中向右運動，單向離合器7A外軛的齒輪便會被帶動作順時針的轉(zhuǎn)動，此時單向離合器7A空轉(zhuǎn)不工作，同時曲軸軸頸B帶動齒條6B向左運動，單向離合器7B外軛的齒輪便會被帶動作逆時針的轉(zhuǎn)動，此時單向離合器7B工作帶動轉(zhuǎn)軸76轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器從而使電機軸轉(zhuǎn)動使得發(fā)電機發(fā)電；同理當齒條6A在圖中向左運動，齒條6B向右運動時，此時單向離合器7B空轉(zhuǎn)不工作，單向離合器7A工作帶動轉(zhuǎn)軸76轉(zhuǎn)動使得發(fā)電機發(fā)電，轉(zhuǎn)軸76轉(zhuǎn)動的方向與第一種情況一樣，這樣不論齒條作往復運動時的方向如何，齒條帶動相應的外軛做周期運動，使兩個同軸同向的單向離合器中的一個工作，將往復直線運動轉(zhuǎn)化為輸出端相同、轉(zhuǎn)動方向相同的旋轉(zhuǎn)運動。利用單向離合器只能一個方向轉(zhuǎn)動的特性，機械傳動機構3吸收了全波浪作用在擺板2上的波浪力，因此轉(zhuǎn)換效率從理論上提高了一倍，可以實現(xiàn)全波吸收。通過單向離合器輸出單向轉(zhuǎn)動，與發(fā)電機4相連，可以保證正常發(fā)電。所述發(fā)電機4發(fā)出的電先經(jīng)過三相整流電路將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)過直流電壓調(diào)節(jié)后給蓄電池充電，即把發(fā)動機4發(fā)出的交流電變?yōu)橹绷麟姴⒋鎯Φ叫铍姵刂?。這樣可以更有效地利用波能和穩(wěn)定壓力，也可以再經(jīng)過DC/DC變化器把直流電轉(zhuǎn)化為交流電供用戶使用。DC/DC變化器的主要作用是用于調(diào)節(jié)卸荷負載回路的負載大小，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出功率和蓄電池充放電的調(diào)節(jié)控制。發(fā)電機輸出多余的電能由卸荷負載負責消耗，從而維持系統(tǒng)能量的平衡，保護波浪能裝置中的發(fā)電機組。凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于包括擺板、對擺板的擺動進行傳遞的機械傳動機構、固定機械傳動機構的底座、以及把機械傳動機構中的機械能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電機，所述擺板通過擺板軸與機械傳動機構相連，所述機械傳動機構通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的電機軸相連。
2.根據(jù)權利要求I所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述機械傳動機構包括曲軸、同步帶、兩個同步帶輪、兩個曲軸連桿、兩個齒條及兩個轉(zhuǎn)動方向相同的單向離合器，所述兩個同步帶輪通過同步帶相連，所述一同步帶輪安設在擺板軸上，另一同步帶輪安設在曲軸上，所述兩個曲軸連桿的一端均安設在曲軸上，且曲軸與兩個曲軸連桿連接處的曲軸軸頸呈180°角，所述兩個曲軸連桿的另一端分別與兩個齒條相連，所述每個齒條分別通過與其配合的單向離合器相連，所述兩個單向離合同軸，并與聯(lián)軸器連接，所述齒條安設在底座上。
3.根據(jù)權利要求2所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述底座上設有支座，所述曲軸安設在支座上。
4.根據(jù)權利要求2所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述底座上設有兩個齒條滑槽，所述兩個齒條分別安設在兩個齒條滑槽上。
5.根據(jù)權利要求2所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述每個單向離合器均包括星輪、外軛、滾柱、彈簧及頂柱，所述外軛置于星輪的外側(cè)，其外周與齒條相嚙合，所述星輪外側(cè)為楔形齒結構，且楔形齒兩側(cè)面的長度不同，分為長側(cè)面和短側(cè)面，所述滾柱設置在星輪的楔形齒間，并與外軛相配合，所述滾柱通過頂柱與彈簧相頂持，所述彈簧的一端安設在星輪楔形齒的短側(cè)面上，所述星輪通過轉(zhuǎn)軸與聯(lián)軸器相連。
6.根據(jù)權利要求I所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述底座上連接有一支架，所述擺板通過擺板軸安設在支架上。
7.根據(jù)權利要求6所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述支架的一內(nèi)側(cè)面上設有水平滑槽及與水平滑槽相配合的水平滑塊，所述擺板的一側(cè)面設有垂直滑槽及與垂直滑槽相配合的垂直滑塊，所述水平滑塊與垂直滑塊相互鉸接，所述垂直滑槽的上端安設有彈簧，所述彈簧的另一端與凸起的碰撞頭相頂持，所述碰撞頭可移動的最下方位置與支架相對應。
8.根據(jù)權利要求I所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述發(fā)電機與整流模塊電連接。
9.根據(jù)權利要求8所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于所述整流模塊與蓄電池電連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種波浪能發(fā)電裝置，尤其是涉及一種擺式波浪能發(fā)電裝置，屬于海洋能利用技術領域。其結構包括擺板、對擺板的擺動進行傳遞的機械傳動機構、固定機械傳動機構的底座、以及把機械傳動機構中的機械能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電機，所述擺板通過擺板軸與機械傳動機構相連，所述機械傳動機構通過聯(lián)軸器與發(fā)電機的電機軸相連。本發(fā)明通過作用在擺板上的波浪力，再經(jīng)過機械傳動機構可達到吸收全波浪的效果，轉(zhuǎn)換效率大幅提高，可以很好地實現(xiàn)波浪的全面吸收，提高發(fā)電效率。
文檔編號H02K7/10GK102787964SQ20121029254
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權日2012年8月16日
發(fā)明者付淑漫, 吳子岳, 曹守啟, 趙洋, 韓彥嶺 申請人:上海海洋大學