摆动式波浪发电设备的制作方法

本发明涉及新能源技术领域，具体是一种摆动式波浪发电设备。

背景技术：

大海中的波浪永不停歇的上下翻滚。利用波浪中贮存的势能来发电，既不受天气状况限制，也不受时间限制，可以永久性的进行发电，对于海岸线漫长、域内海洋面积广阔的中国来说，具有特别的优势。中国专利文献CN 204553075U，于2015年8月12日公开了“浮子式新型波浪发电装置”，包括有传动机构和发电机组，所述传动机构包括齿条和2个对称设置的传动单元；所述传动单元包括主动轮、超越离合器和带动轮，所述超越离合器的棘轮嵌入主动轮内，所述超越离合器的棘爪通过主动轮轴与带动轮连接；所述主动轮和带动轮通过肋板与航标灯底座连接；所述齿条与锚链相连；2个传动单元分别置于齿条的两侧，且齿条与2个传动单元的主动轮相啮合，齿条带动2个传动单元的主动轮转动；2个传动单元的带动轮与发电机组的发电机齿轮相啮合，带动轮转动带动发电机齿轮转动，从而使发电机组发电。该技术方案传动结构比较复杂，导致传动过程中能量损耗比较大，最终获得的电力微弱，影响到最终推广的价值。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是，现有波浪发电设备的传动效率比较低，从而提供一种拥有较高传动效率的摆动式波浪发电设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种摆动式波浪发电设备，包括漂浮在水面的浮子、固定在水底的基座和发电机，以浮子的长度方向的两端为固定点，固定有第一传动索，第一传动索的中部向下与第一棘轮啮合，第一棘轮轴的另一端与发电机转轴连接。

本技术方案将一条传动索的两端分别固定在浮子的长度方向的两端，传动索的中部啮合有棘轮，使得浮子收到波浪推动而产生的摆动动作被传动索传递在棘轮上，形成棘轮的间歇式单向转动。棘轮连接在传动轴的外侧端，棘轮轴的内侧端连接发电机的转轴，使棘轮的转动直接带动发电机转轴的转动，产生电力。本方案中，浮子的摆动动作仅通过传动索、棘轮和棘轮轴两个传动部件，即传递到发电机转轴上，直接高效，大幅减少了中间传递环节的能量损耗，有助于提高发电量，降低装机造价，获得经济上的优势。

作为优选，还包括第二传动索和主传动齿轮；所述第二传动索以浮子的长度方向的两端为固定点，中部与第二棘轮啮合；所述第一棘轮轴的另一端设有第一传动齿轮，第二棘轮轴的另一端设有第二传动齿轮，所述主传动齿轮为圆锥齿轮；所述第一传动齿轮和第二传动齿轮均为圆锥齿轮，与主传动齿轮分别啮合；主传动齿轮的齿轮轴与发电机转轴轴向连接。波浪是起伏的，因此浮子的摇摆也是往复的，如果仅利用浮子摇摆的单向运动来发电，能量的利用效率仅有一半。为此本方案设计了相同的第二传动索、第二棘轮及第二棘轮轴，用来捕获浮子的另一方向的运动所带来的能量。为了解决浮子往复运动带来的两个棘轮轴不同步、不同转动方向的问题，本技术方案还设计了一套圆锥齿轮系统，引入了主传动齿轮。两个棘轮轴的外侧端均为棘轮，内侧端均为一个圆锥齿轮，这2个圆锥齿轮分别啮合同为圆锥齿轮的主传动齿轮。经过这样的设计，浮子受波浪推动单向翘起的时候，一侧的传动索受力推动棘轮转动，该侧棘轮轴推动主传动齿轮转动，而另一侧的传动索则无法推动棘轮转动，该侧棘轮轴是静止的；当浮子受波浪推动单向滑落时，两侧的传动索、棘轮和棘轮轴的工作状态正好相反。而无论哪一侧的棘轮轴转动，都能推动主传动齿轮向单侧旋转，都能持续的推动发电机发电。这样的设计，使得设备整体对能量的利用率提高了一倍，经济上更有优势。

作为优选，所述浮子为长方形，所述第一传动索和第二传动索分别固定在长方形浮子的长度方向的两侧的前后端。由于浮子前后端的两侧均有传动索的固定点，为了保持平衡，本方案将浮子的水平截面设定为长方形，长方形的前后端的两侧分别固定1条传动索。

作为优选，所述浮子的下方凸起的设有导流片，所述导流片的长度方向与浮子的长度方向一致。导流片的主要作用是在波浪的推力下，使浮子的长度方向始终正对波浪起伏的方向。在保持轻量化的前提下，可以平行的设置2或3个导流片，强化导流纠偏效果。

作为优选，所述基座的两侧各设有一个限位壳，限位壳分别间隙包覆第一棘轮和第二棘轮的下半部分。限位壳可以将传动索接近棘轮处的位置限制为与棘轮方向吻合，避免传动索在较大洋流下产生扭转时对棘轮的干扰。

作为优选，所述第一传动齿轮的齿轮轴的端部设有轴向的盲孔，发电机转轴间隙的套接在该盲孔内，且发电机转轴与盲孔内壁之间以卷簧连接。浮子在波浪的推动下往复摆动，带动棘轮轴对主传动齿轮的推动也是间歇的，本方案使用卷簧连接主传动齿轮的齿轮轴与发电机转轴，将这种间歇式的转动转化为更为均匀的转动，有助于发电机稳定工作，提升发电效率。另一方面，在水面波浪较大的恶劣环境下，以卷簧作为力传递的中介，可以保护发电机。

作为优选，所述浮子的长度与波峰间距适配。为了捕获波浪的起伏差，本方案设计的浮子的长度与波浪的波峰间距适配，可以使浮子在一个完整的波浪起伏周期内获得最大的摆动幅度，有助于最大化的获取能量。

综上所述，本发明的有益效果是：拥有较高传动效率。

附图说明

图1是本发明的一种侧视结构示意图，

图2是图1的正视图，

图3是波峰位于浮子前端时的本发明的状态图，

图4是波峰位于浮子后端时的本发明的状态图。

其中：1浮子，2基座，3发电机，4第一传动索，5第一棘轮，6第一棘轮轴，7第一传动齿轮，8主传动齿轮，9发电机转轴，10第二传动索，11第二棘轮，12第二棘轮轴，13第二传动齿轮，14导流片，15限位壳，16卷簧，17传动轴固定支架，18电缆，19波浪。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种摆动式波浪发电设备，包括一个水平截面为长方形的浮子1，浮子的下表面竖直的凸出设有1个导流片14，导流片的长度方向与浮子的长度方向一致，导流片的侧向形状为扇形。浮子漂浮在水面上，水底还设有锚定的基座2，浮子与基座之间通过传动索连接。

如图2所示，基座的内部设有发电机3，发电机转轴9竖直向上，发电机的电缆18从基座中导出，并入整体电网中。基座上设有传动轴固定支架17，传动轴固定支架上设有3个轴套，1个位于上方，套接有主传动齿轮8的齿轮轴，另2个分别位于左右两侧，套接有第一棘轮轴6和第二棘轮轴12。主传动齿轮的轴线为竖直的，套接在齿轮轴上的主传动齿轮为圆锥齿轮。主传动齿轮的齿轮轴下端设有轴向的盲孔，发电机转轴间隙的套接在该盲孔内，且发电机转轴与盲孔内壁之间以卷簧16连接。第一棘轮轴和第二棘轮轴是隔着主传动齿轮的齿轮轴水平对峙的，两者的内侧端分别设有第一传动齿轮7和第二传动齿轮13，这2个齿轮也是圆锥齿轮，且分别与主传动齿轮啮合。第一棘轮轴和第二棘轮轴的外侧端分别固定有第一棘轮5和第二棘轮11，这2个棘轮分别啮合第一传动索4和第二传动索10，而第一传动索的两端分别固定在浮子长度方向的前后端的左侧，第二传动索的两端分别对称的固定在浮子长度方向的前后端的右侧。基座上还固定有2个限位壳15，限位壳间隙的包覆在第一棘轮和第二棘轮的下半部分外侧，对2条传动索起限位矫正作用。

本例的一种摆动式波浪发电设备，可以被放置在浅海海浪幅度稳定的海区，基座置于海底，浮子漂浮在水面，传动索的长度视水深做相应调整，浮子的长度视波峰间距做相应调整，浮子的长度方向正对波浪的起伏方向。在一个波浪起伏周期内，当波峰到达浮子的前端时，如图3所示，浮子的前端翘起，后端落下，带动第一传动索和第二传动索向前方拉伸，位于设备左侧的第一棘轮转动，带动第一棘轮轴转动，第一棘轮轴内侧端的第一传动齿轮转动的同时推动主传动齿轮转动，从而收紧盲孔内的盘簧，盘簧再向发电机转轴输出转动扭矩，发电机转动，从电缆输出电力。当波峰到达浮子的后端时，如图4所示，浮子的后端翘起，前端落下，带动第一传动索和第二传动索向后方拉伸，位于设备右侧的第二棘轮转动，带动第二棘轮轴转动，第二棘轮轴内侧端的第二传动齿轮转动的同时推动主传动齿轮转动，从而收紧盲孔内的盘簧，盘簧再向发电机转轴输出转动扭矩，发电机转动，从电缆输出电力。在这样一个完整的波浪起伏周期内，无论浮子的前方翘起还是后方翘起，2个传动索带动棘轮交替转动，进而交替推动主传动齿轮间隙的单向转动，主传动齿轮最终将其转动通过盘簧传递给发电机转轴，实现发电机不断的发电。