一種浮箱式海浪發電裝置的製作方法
2023-06-20 05:13:11 1
專利名稱：一種浮箱式海浪發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及機電領域，具體是一種浮箱式海浪發電裝置。
背景技術：
海浪發電技術是一門將海浪波動所產生的機械能轉化為可用電能的科學技術。隨著現代工業的飛速發展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規能源日趨匱乏。能源問題已成為制約可持續發展的首要因素，開發新能源和可再生能源的任務迫在眉睫。目前世界各國都在爭先開發新能源，如太陽能、風能、潮汐能等。地球上海洋面積佔到70%，海洋的海浪能取之不盡、用之不竭。有效利用海浪發電將會帶來很可觀的經濟利益和社會利益。 目前海浪發電技術尚未達到十分成熟的水平，常見的海浪發電裝置基本上有三種類型一是振蕩水柱型，用一個容積固定的、與海水相通的容器裝置，通過海浪產生的水面位置變化引起容器內的空氣容積發生變化，壓縮容器內的空氣，用壓縮空氣驅動葉輪，帶動發電裝置發電。二是機械型，利用海浪的運動推動裝置的活動部分——鴨體、筏體、浮子等，活動部分壓縮油、水等中間介質，通過中間介質推動轉換發電裝置發電。三是水流型，利用收縮水道將海浪引入高位水庫形成水位差，利用水壓直接驅動水輪低轉速稀土永磁電機組發電。總的來說，現已投入使用的海浪發電裝置具有以下弊端成本高；運動傳遞鏈較長、存在多次能量轉化，致使發電效率降低；需要靠近陸地安裝，受地域限制；浪高限制，較小的浪高不能發電；發電裝置暴露在海面上，易受海洋災害侵襲。專利公開號為CN1218157A的專利公開了一種雙程單向齒輪驅動裝置，包括一個搖擺或推拉控制的齒條、兩個單向超越離合器、用於變速換向的惰輪和一個從動齒輪，該裝置輸入軸與輸出軸平行，能夠實現輸入為往復式轉動的情況下，輸出為單向轉動且輸出轉速大於輸入轉速。專利申請號為01208579.0的專利公開了一種雙向迴轉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軸、錐齒輪，輸出軸的圓柱形凸臺上空套有中棘輪，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從動錐齒輪，主動錐齒輪於兩個從動錐齒輪的錐齒嚙合，主動錐齒輪轉動軸上裝有轉動輪，該裝置輸入軸與輸出軸垂直，能夠實現輸入為往復式轉動的情況下，輸出為單向轉動且輸出轉速大於輸入轉速。
發明內容
為克服現有技術中存在的成本高、發電效率低，受地域、浪高限制，並且發電裝置暴露在海面上，易受海洋災害侵襲的不足，本發明提出了一種浮箱式海浪發電裝置。
本發明包括發電箱、提供浮力的圓柱形浮筒和剛性連接杆。發電箱有多個，具體數量根據發電裝置的規模確定，並發電箱的數量須為4的倍數。所述的浮筒和連接杆的數量與發電箱的數量一致。4個發電箱及與之配套的4個浮筒和4個連接杆為一個發電單元。所述發電箱由箱體、雙出軸低速稀土永磁發電機、儲能飛輪、第一雙向驅動齒輪加速器和第二雙向驅動齒輪加速器組成，其中，雙出軸低速稀土永磁發電機、儲能飛輪、第一雙向驅動齒輪加速器和第二雙向驅動齒輪加速器位於箱體內。雙出軸低速稀土永磁發電機一端的轉子軸與第一雙向驅動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電機另一端的轉子軸與第二雙向驅動齒輪加速器的輸出端同軸固定連接。儲能飛輪安裝在雙出軸低速稀土永磁電機轉子軸上，用以儲存轉動動能。所述第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸處於發電箱內的同一高度，並分別位於發電箱相鄰的兩側面。所述第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸的中心線在同一水平面相互垂直。所述的第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸穿過箱體殼體上的通孔，通過連接杆與另一發電箱中的第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸連接。所述的第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸穿過箱體殼體上的通孔，通過連接杆與另一發電箱中的第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸連接。依次類推，將4個發電箱依次連接，組合成為一個發電單元。浮筒通過浮筒連杆固定在各發電箱的箱體上表面的幾何中心。連接杆長度以接近半個海浪波長為優。在各發電箱的箱體側表面的第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸的安裝孔內有軸承，並通過動密封實現對該箱體的密封。本發明工作時，浮筒漂浮在海面，發電箱位於水面以下，可防止惡劣海況對發電箱的破壞，浮筒隨海水上下起伏帶動發電箱一起運動。由於連接杆的存在，使相鄰的兩個發電箱起伏運動不同步。當相鄰兩個發電箱隨海浪起伏在垂直於水平面方向有相對位移時，連接杆就會轉動一個角度，進而使第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸轉動，並且所述第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸的轉動是往復式的。第一雙向驅動齒輪加速器和第二雙向驅動齒輪加速器將各自輸入軸的往復式轉動變為輸出軸的單向轉動，帶動雙出軸低速稀土永磁發電機轉子軸轉動，產生電能。附圖4是發電網絡圖，在該網絡中，本發明的一種海浪發電裝置作為一個獨立單元連接其中，能夠進行大面積水域大功率發電。本發明能將沿著雙出軸低速稀土永磁發電機轉子軸和垂直於轉子軸兩個方向的轉動動能轉換為電能，傳動鏈短，效率高，並且結構簡單、成本低。本發明的發電箱內部裝有雙向驅動齒輪加速器，能夠將小波浪產生的小起伏運動放大，不受浪高限制。發電箱位於水面以下，能經受較大風浪。本發明能夠裝配中小型船隻進行發電，也能夠為孤島上的值守人員供電，以及油井照明供電，當裝置連接成發電網絡之後即可實現較大功率電力輸出。
圖I海浪發電裝置的結構示意圖。圖2發電箱內部結構示意圖。
圖3發電原理示意圖。圖4發電網絡的示意圖。圖中1.浮筒 2.發電箱 3.連接杆4.箱體 5.第一雙向驅動齒輪加速器6.儲能飛輪7.雙出軸低速稀土永磁發電機8.雙出軸低速稀土永磁發電機轉子軸9.第二雙向驅動齒輪加速器10.第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸11.第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸12.浮筒連杆
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施做進一步的描述。如圖I、圖2所示，本實施例是一種浮箱式海浪發電裝置，由發電箱2、提供浮力的圓柱形浮筒I和剛性連接杆3組成。發電箱2有多個，具體數量根據發電裝置的規模確定，並發電箱2的數量須為4的倍數。所述的浮筒I和連接杆3的數量與發電箱的數量一致。本實施例中為一個發電單元，所述的一個發電單元有4個發電箱及與之配套的4個浮筒I和4個連接杆3。本實施例以I個發電箱及與之配套的I個浮筒I和I個連接杆3為例加以描述。連接杆3的長度不固定，根據不同的海域及不同季節確定，連接杆3長度以接近半個海浪波長為優。所述發電箱2包括長方體的箱體4、雙出軸低速稀土永磁發電機7、儲能飛輪6、第一雙向驅動齒輪加速器5和第二雙向驅動齒輪加速器9，並且所述的雙出軸低速稀土永磁發電機7、儲能飛輪6、第一雙向驅動齒輪加速器5和第二雙向驅動齒輪加速器9安裝在箱體4內。其中，雙出軸低速稀土永磁發電機7—端的轉子軸8與第一雙向驅動齒輪加速器5的輸出端同軸固定連接，雙出軸低速稀土永磁發電機7另一端的轉子軸8與第二雙向驅動齒輪加速器9的輸出端同軸固定連接。儲能飛輪6安裝在雙出軸低速稀土永磁電機轉子軸8上，用以儲存轉動動能；本實施例中，所述的儲能飛輪6位於第一雙向驅動齒輪加速器5與雙出軸低速稀土永磁發電機7之間。所述第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸11和第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸10處於發電箱2內的同一高度,並分別位於發電箱2相鄰的兩側面。所述第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸11和第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸10的中心線在同一水平面相互垂直。所述的第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸11穿過箱體4殼體上的通孔，通過連接杆3與另一發電箱中的第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸11連接。所述的第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸10穿過箱體4殼體上的通孔，通過連接杆3與另一發電箱中的第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸10連接。依次類推，將4個發電箱依次連接，組合成為一個發電單元。所述各連接杆3的兩端與第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸11或者第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸10之間均為固定連接。所述的雙出軸低速稀土永磁發電機7、第一雙向驅動齒輪加速器5和第二雙向驅動齒輪加速器9均通過安裝座固定在箱體4的底板上。在各發電箱的箱體4上表面的幾何中心固定有浮筒連杆12。浮筒連杆12的上端與浮筒I的殼體固連。在各發電箱的箱體4側表面的第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸10的安裝孔內有軸承，並通過動密封實現對該箱體的密封，防止海水進入箱體內。所述的雙出軸低速稀土永磁發電機7、儲能飛輪6、第一雙向驅動齒輪加速器5和第二雙向驅動齒輪加速器9均採用現有技術。發電箱2、浮筒I的尺寸根據不同發電功率變化。浮筒I所提供的最大浮力須大於發電箱2的重力。通過儲能飛輪6實現動能的存儲和雙出軸低速稀土永磁發電機轉子軸8的平穩轉動。本實施例中，第一雙向驅動齒輪加速器5採用CN1218157A中公開的雙程單向齒輪驅動裝置；第二雙向驅動齒輪加速器10採用申請號為01208579. 0的發明創造中公開的雙向迴轉力變單向輸出力裝置，使第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅動齒輪加速器輸出軸9驅動方向一致。圖3是本發明的工作原理圖，如圖3所示，工作時浮筒I漂浮在海面，發電箱2位於水面以下，浮筒I隨海水上下起伏帶動發電箱2 —起運動。由於連接杆3的存在，使相鄰的兩個發電箱2起伏運動不同步。當相鄰兩個發電箱2隨海浪起伏在垂直於水平面方向有相對位移時，連接杆3就會轉動一個角度，進而使第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸10轉動，並且所述第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸11和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸10的轉動是往復式的。第一雙向驅動齒輪加速器5和第二雙向驅動齒輪加速器9將各自輸入軸的往復式轉動變為輸出軸的單向轉動，帶動雙出軸低 速稀土永磁發電機轉子軸8轉動,產生電能。圖4是發電網絡圖，在該網絡中，本發明的一種海浪發電裝置作為一個獨立單元連接其中，能夠進行大面積水域大功率發電。
權利要求
1.一種浮箱式海浪發電裝置，其特徵在於，包括發電箱、提供浮力的圓柱形浮筒和剛性連接杆；發電箱有多個，具體數量根據發電裝置的規模確定，並發電箱的數量須為4的倍數；所述的浮筒和連接杆的數量與發電箱的數量一致；4個發電箱及與之配套的4個浮筒和4個連接杆為ー個發電単元； 所述發電箱由箱體、雙出軸低速稀土永磁發電機、儲能飛輪、第一雙向驅動齒輪加速器和第二雙向驅動齒輪加速器組成，其中雙出軸低速稀土永磁發電機、儲能飛輪、第一雙向驅動齒輪加速器和第二雙向驅動齒輪加速器位於箱體內； 雙出軸低速稀土永磁發電機一端的轉子軸與第一雙向驅動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電機另一端的轉子軸與第二雙向驅動齒輪加速器的輸出端同軸固定連接；儲能飛輪安裝在雙出軸低速稀土永磁電機轉子軸上，用以儲存轉動動能；所述第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸處於發電箱內的同一高度，並分別位於發電箱相鄰的兩側面；所述第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸的中心線在同一水平面相互垂直； 所述的第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸穿過箱體殼體上的通孔，通過連接杆與另一發電箱中的第一雙向驅動齒輪加速器的輸入軸連接；所述的第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸穿過箱體殼體上的通孔，通過連接杆與另一發電箱中的第二雙向驅動齒輪加速器的輸入軸連接；依次類推，將4個發電箱依次連接，組合成為ー個發電單元；浮筒通過浮筒連杆固定在各發電箱的箱體上表面的幾何中心。
2.如權利要求I所述ー種浮箱式海浪發電裝置，其特徵在幹，連接杆長度以接近半個海浪波長為優。
3.如權利要求I所述ー種浮箱式海浪發電裝置，其特徵在於，在各發電箱的箱體側表面的第一雙向驅動齒輪加速器輸入軸和第二雙向驅動齒輪加速器輸入軸的安裝孔內有軸承，並通過動密封實現對該箱體的密封。
全文摘要
一種浮箱式海浪發電裝置，包括發電箱、提供浮力的圓柱形浮筒和剛性連接杆。發電箱有多個，具體數量根據發電裝置的規模確定，並發電箱的數量須為4的倍數。所述的浮筒和連接杆的數量與發電箱的數量一致。4個發電箱及與之配套的4個浮筒和4個連接杆為一個發電單元。發電箱包括箱體，和位於箱體內的雙出軸低速稀土永磁發電機、儲能飛輪、第一雙向驅動齒輪加速器和第二雙向驅動齒輪加速器。本發明能將沿著雙出軸低速稀土永磁發電機轉子軸和垂直於轉子軸兩個方向的轉動動能轉換為電能，並能夠將小波浪產生的小起伏運動放大，不受浪高限制。具有傳動鏈短、效率高、結構簡單和成本低特點，適用於中小型船隻的發電，以及為島嶼值守人員供電。
文檔編號F03B13/16GK102650255SQ20121016217
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月23日 優先權日2012年5月23日
發明者姜軍, 宋保維, 曹永輝, 杜曉旭, 毛昭勇, 王鵬, 田文龍 申請人:西北工業大學