自動陀波浪能發電機的製作方法

2023-07-23 14:52:41 4

專利名稱：自動陀波浪能發電機的製作方法
技術領域：
本發明提供一種波浪能發電裝置，具體涉及一種自動陀波浪能發電機，屬於清潔能源領域。·
背景技術：
波浪能是海洋能源的一種，是可再生的清潔能源。我國擁有漫長的海岸線和遼闊的海洋國土，沿海和近海的波浪能資源十分豐富，據初步估計大約有I. 5億千瓦，可開發利用的約有3000 - 4000萬千瓦。在全球能源日趨緊張，特別是在環保意識不斷增強和能源已關係到國家經濟社會發展安全的形勢下，如何有效利用蘊藏豐富可再生的波浪能資源已得到世界各國的高度重視，競相投入巨資進行研發。目前波浪能的發電方式有多種，按俘獲波浪能技術分類主要有振蕩水柱式、筏式、收縮波道式、點吸收式、鴨式、擺式等，按能量中間轉換環節主要分為機械式、氣動式和液壓式，但上述的各種俘獲方式和轉換方式都存在波浪能的俘獲轉換效率低，轉換裝置複雜，系統自耗大，沒有儲能環節，故障率高，甚至遭到海水侵蝕波浪的損壞和輸出不穩定等問題。

發明內容
本發明提供一種自動陀波浪能發電機，採用自動陀裝置俘獲儲存波浪能，實現高效率轉換波浪能，穩定的輸出動力，安全發電供電。本發明解決技術問題所採用的技術方案是，自動陀波浪能發電機採用半圓式浮箱，全密封殼體，由自動陀裝置，增速傳動裝置，發電機和控制器構成。自動陀裝置包括自動陀、發條箱、發條、發條齒輪，自動陀採用棘輪棘爪結構和雙向上弦方式，可高效率的同時俘獲波浪的縱蕩、升沉、縱搖所產生的能量，在波浪能和地心引力的作用下，高速做圓周運動，帶動相關齒輪，為發條上弦，通過發條儲存能量並穩定輸出；增速傳動裝置將發條儲存輸出的動力增速後傳送到發電機；發電機在增速傳動裝置的驅動下發電，通過電纜輸送到集變電站向電網輸送電力；控制器通過傳感器監測自動陀裝置，增速傳動裝置、發電機等運行情況和狀態，實現對自動陀波浪能發電機的智能控制。所述的自動陀裝置由自動陀、發條箱、發條、發條齒輪構成，自動陀為偏心半圓輪，中間薄邊緣厚，選用質量重的金屬製造，採用棘輪棘爪結構和雙向上弦方式，自動陀在波浪能和地心引力的作用下，高速的做360°圓周運動，可同時俘獲波浪的縱蕩、升沉、縱搖的三種運動能量，自動陀正轉反轉都能給發條上弦，當發條達到滿弦力矩後，在發條打滑力矩的作用下，雖然自動陀仍在旋轉但陀輪不再給發條上弦，上了弦的發條通過發條齒輪的轉動釋放動力，將發條儲存的動力平穩勻速的傳輸到增速傳動裝置。發條由主發條、副發條、發條箱、發條軸、發條齒輪組成。自動陀將波浪能轉換為機械能，發條儲存能量並將儲存的動力平穩均速的傳輸到增速傳動系統。所述的增速傳動裝置由動力轉換軸、動力轉換輪、動力傳動軸構成，動力轉換軸與發條齒輪齒合，動力轉換輪與動力轉換軸一體，動力傳動軸與動力轉換輪齒合，動力傳動軸與發電機轉子軸連接。發條齒輪採用齒合的方式將發條釋放的動力轉送到動力轉換軸，動力轉換軸帶動動力轉換輪旋轉，動力轉換輪採用齒合的方式帶動動力傳動軸旋轉，動力傳動軸帶動發電機運行發電。增速傳動裝置通過輪軸直徑和齒輪級實現增速，把發條齒輪輸出的動力調節為發電機所需的轉速和動力。所述的發電機採用半直驅永磁發電機，通過動力傳動軸驅動，所發電力通過電纜輸送到集變電站調節後送入電網或供電。所述的控制器是通過在自動陀裝置、增速傳動裝置、發電機、輸電電纜、浮箱等設置的傳感器監測各裝置和系統的運行情況，出現異常自動向集變電站報警，同時自動採取停機措施，接收集變電站的指令停機、開機或避颱風，實現智能化運行。所述的殼體為全密封金屬材料，自動陀裝置、增速傳動裝置、發電機、控制器設在殼體內，不與海水接觸，在殼體上設有錨鏈，採用拋錨或海底固定方式，在殼體上部設有防護欄，便於維修保養。本發明的特點是I、自動陀裝置，可高效率的同時俘獲波浪縱蕩、升沉、縱搖三種運動方式所產生的能量，對波浪能的轉換效率達到80%左右。2、採用發條儲存能量，解決了現有波浪能發電機不能儲能的難題，把不穩定、無規律、低速的波浪能轉化為穩定均速的動力輸出，能量的轉換率達到80%以上。3、增速傳動裝置實現了在動力轉換過程中增速，無需單獨設置變速裝置。4、採用半直驅永磁發電機，具有效率高、成本低的特點，能量的轉換率達到90%以上。5、控制器通過傳感器監測各裝置的運行情況和狀態，可自動指示故障，自動開機、停機，向集變電站傳輸信息、接收指令，實現了智能化運行。6、採用拋錨或固定海底的方式投放，可適用於不同的海區、不受潮位影響，抗風浪能力強，可抗10級以上颱風。7、可進行組合，在規劃海域內建設波浪能電廠，布置多個自動陀波浪能發電機形成大規模的發電能力，形成規模效益，形成穩定供電能力。8、本發明具有低造價、高可靠性、高效能的特點，便於生產、便於移動、維護方便，可為海岸、海島、海上、海下生產生活，軍事和科研提供穩定可靠的電力。本發明的有益效果是，採用半圓式浮箱，利用自動陀裝置俘獲波浪能，利用發條儲存能量，利用增速傳動裝置增速傳輸動力，採用半直驅永磁發電機發電的技術方案，具有波浪能轉換效率高，能量儲存能力強，動力輸出穩定持續的特點，有效的解決了現有的波浪能發電裝置波浪能俘獲轉換效率低，無儲能環節，動力、電力輸出不穩定的問題，而且結構簡單、造價低、性能可靠、能量轉換率高、發供電穩定，既可單獨發電也可由多個組合成浪能電廠，實現大規模發電，可為海岸、海島、海上、海下生產生活，軍事和科研提供穩定充足的清潔能源。


附圖為自動陀波浪能發電機結構示意圖。圖中，I殼體、2浮箱、3自動陀、4螺栓、5發條軸、6發條、7發條箱、8發條齒輪、9動力轉換軸、10動力轉換輪、11動力傳動軸、12轉子軸、13發電機、14控制器、15安全護欄、16錨鏈。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。如附圖所示，本發明自動陀波浪能發電機由殼體(I)、漂浮箱(2)、自動陀裝置、增速傳動裝置，發電機(13)和控制器(14)等構成。所述的殼體(I)為全封閉金屬材料，自動陀裝置、增速傳動裝置、發電機(13)和控制器(14)均設置在密封的殼體(I)內，不與海水接觸，避免了海水的腐蝕和風浪的破壞，在殼體(I)上設有錨鏈(16)，自動陀波浪能發電機可採用拋錨方式固定，也可採用固定在海底方式。所述的浮箱(2)外殼(I)下部設計為半圓形，自動陀裝置設置在浮箱(2)中央，底部和四周為密封真空，浮箱(2)產生的浮力可使自動陀發電機漂浮在海面，浮箱(2)下部採用半圓形設計可以充分的俘獲來自于波浪的縱蕩、升沉、縱搖所產生的能量，使自動陀裝置的波浪能轉化率達到80%左右。自動陀波浪能發電機的重心設置在浮箱(2)的下部，確保在較大的風浪下正常運行，提高抗颱風的能力，可在10級以上颱風中安全運行發電。所述的自動陀裝置由自動陀(3)、發條箱(7)、發條(6)、發條軸(5)、螺栓(4)和發條齒輪(8)構成，自動陀(3)為偏心半圓輪，中間薄邊緣厚，選用質量重的金屬製成，採用棘輪棘爪結構(圖中未標出)和雙向上弦方式，自動陀(3 )通過螺栓(4 )固定在發條軸(5 )上。自動陀通過高速旋轉把波浪能轉換為機械能儲存在發條(6)上，並通過發條齒輪(8)穩定均勻的輸出，發條(6)由主發條、副發條和發條齒輪(8)構成，發條設置在發條箱(7)內，固定在發條軸(5)上，在自由狀態下發條(6)呈「S」狀，盤入發條箱(7)內與發條軸(5)和發條齒輪(8)連接。所述的增速傳動裝置由動力轉換軸(9)、動力轉換輪(10)、動力傳動軸(11)構成,動力轉換軸(9)與發條齒輪(8)齒合，動力轉換軸(9)與動力轉換輪(10)—體，動力轉換輪
(10)與動力傳動軸(11)齒合，動力傳動軸(11)與發電機轉子軸(12)連接，儲存在發條(6)上的能量通過發條齒輪(8)利用齒合方式傳輸到動力轉換軸(9)，由動力轉換輪(10)利用齒合方式傳輸到動力傳動軸(11)，再由動力傳動軸(11)驅動發電機轉子軸(12)旋轉,發電機(13)運行發電，增速傳動裝置通過輪軸直徑和齒輪級實現了增速和動力傳輸，把發條齒輪(8)輸出的動力調節增速為發電機(13)所需的轉速和動力。所述的發電機(13)採用半直驅永磁直驅發電機，通過動力傳動軸(11)驅動發電機轉子軸(12)，所需的增速在動力傳動過程中完成，半直驅發電機具有成本低、效率高、維護簡單方便的特點，發電機(13)所發電力經電纜輸送到集變電站。所述的控制器(14)通過設置在自動陀裝置，增速傳動裝置、發電機(13)、輸電電纜、浮箱上的傳感器、監控自動陀波浪能發電機的運行情況，出現異常自動向集變電中心報警，自動採取停機措施，接收集變電中心的指令停機、開機或避颱風，實現智能化運行。在自動陀波浪能發電機浮箱上的平臺上還設有安全欄(15)，保障維修人員安全，便於對設備維修和保養。
權利要求
1.一種自動陀波浪能發電機，其特徵在於，採用半圓式浮箱，全密封殼體，由自動陀裝置，增速傳動裝置，發電機和控制器構成。
2.根據權利要求I所述的一種自動陀波浪能發電機，其特徵在於，所述的自動陀裝置由自動陀、發條箱、發條、發條軸、螺栓和發條齒輪構成，自動陀為偏心半圓輪，中間薄邊緣厚，採用棘輪棘爪結構和雙向上弦方式，自動陀通過螺栓固定在發條軸上，發條包括主發條、副發條和發條齒輪，發條設置在發條箱內與發條軸和發條齒輪連接。
3.根據權利要求I所述的一種自動陀波浪能發電機，其特徵在於，所述的增速傳動裝置由動力轉換軸，動力轉換輪，動力傳動軸構成，動力轉換軸與發條齒輪齒合，動力轉換軸與動力轉換輪一體，動力轉換輪與動力傳動軸齒合，動力傳動軸與發電機轉子軸連接。
全文摘要
本發明提供一種自動陀波浪能發電機，其特徵在於，由自動陀裝置、增速傳動裝置、發電機和控制器構成，採用半圓式浮箱，全密封殼體，利用自動陀裝置俘獲波浪能儲存波浪能，採用增速傳動裝置增速傳輸動力，採用半直驅永磁發電機的技術方案，具有波浪能轉換效率高，能量儲存能力強，動力輸出穩定持續的特點，有效解決了現有的波浪能發電裝置的波浪能俘獲轉換效率低、無儲存能量環節，動力、電力輸出不穩定的問題，而且結構簡單、造價低、性能可靠、能量轉換率高，發供電穩定，既可單獨發電也可由多個組成浪能電廠，實現大規模發電，可為海岸、海島、海上、海下生產生活、軍事和科研提供穩定充足的清潔能源。
文檔編號F03B13/14GK102943735SQ20121050505
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月2日 優先權日2012年10月8日
發明者徐國元 申請人:徐國元