一种基于横摇运动的发电装置的制作方法

本发明涉及一种基于横摇运动的发电装置，可以安装于横摇式波浪发电设备或横摇式消波堤中，属于利用海洋能发电的新能源领域。

背景技术：

1974年工程师Salter发明了一种横摇式波能转换装置，该装置的设计严谨，横截面轮廓呈非对称型式，其前端(迎浪面)较小，后部(背浪面)较大，水下部分为圆弧形，装置在波浪作用下绕转动轴发生横摇运动，并且可以将几乎所有的短波拦截下来，此波能转换装置在短波时的一级转换效率可以接近于100％。

虽然波浪发电研究经过几十年的发展，先后出现过几十种不同的发电装置的设计，以提高发电效率。但是现有的波浪发电机依然存在以下缺点：结构复杂，摩擦过多，制造成本高昂，易发生故障，使用寿命低，波浪能损耗大，并且当波浪较小时，极易停止工作导致其有效工作时间较短。此外，一些消波设备在消波过程中，具有横摇运动，此横摇动能源自波浪能，但是通常被浪费。通过安装本发明中的发电装置，即可将波浪能转化为电能，进而加以利用。

正是基于这种具有极高的波浪能与机械能转换效率横摇装置，本发明在该横摇设备中设计安装了结构简单，造价低廉，可靠性强，能效比高，有效工作时间长，经济效益好的发电装置，有效的解决了现有横摇波浪发电装置所存在的结构复杂，造价昂贵，故障率高，能量转换率低，有效工作时间较短的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的诸多不足，本发明提供一种横摇式发电装置，该发电装置应结构简单、造价低廉、可靠性高、能效比高的发电装置。

本发明采用的技术方案是：一种基于横摇运动的发电装置，它包括第一转轴、大齿轮、小齿轮、第二转轴、发电机和轴承，它还包括第一单向轴承、第二单向轴承和横摇设备，发电机和多个轴承固定连接在横摇设备上，所述第一转轴通过两个轴承与横摇设备固定连接，第一单向轴承固定嵌套在第一转轴上，大齿轮又固定嵌套在第一单向轴承上；所述第二转轴连接发电机和轴承，第二单向轴承固定嵌套在第二转轴上，小齿轮又固定嵌套在第二单向轴承上，并位于发电机和轴承之间，小齿轮与大齿轮紧密啮合在一起；第一转轴是横摇设备的旋转中心，横摇设备以第一转轴为中心并带动第一转轴一起做横摇运动，第一转轴带动第一单向轴承随之转动；当第一转轴随横摇设备顺时针转动的速度大于大齿轮的速度时，第一单向轴承带动大齿轮加速转动，当第一转轴随横摇设备逆时针方向转动的速度小于大齿轮时，第一单向轴承不再带动大齿轮转动，大齿轮在第一单向轴承带动下只沿一个方向转动；在上述过程中，大齿轮带动与其啮合的小齿轮转动，当小齿轮逆时针方向转动的速度大于第二转轴时，第二单向轴承带动第二转轴加速转动；当小齿轮顺时针方向转动的速度小于第二转轴时，第二单向轴承不再带动第二转轴转动；小齿轮的转动将动力传递给第二转轴，带动发电机工作发电。

采用上述的技术方案，该装置的能量输入是基于横摇设备的横摇运动，横摇设备的横摇运动是发电装置的主要动力来源。发电装置将横摇设备横摇的机械能转化为电能。在上述机构中，第一转轴与横摇设备固定连接，当横摇设备横摇时可以带动第一转轴与其一起转动。当第一转轴随横摇设备转动时，通过第一单向轴承带动大齿轮随之转动，大齿轮再通过小齿轮将转速传递给第二转轴，进而带动发电机工作而发出充裕的电能。大齿轮自身的惯性矩较大，大齿轮在第一单向轴承带动下只沿一个方向转动。

为确保当横摇设备转动时，大齿轮持续通过小齿轮将转速传递给第二转轴，进而带动发电机工作，则需要在第一转轴与大齿轮之间安装第一单向轴承，第二转轴与小齿轮之间安装第二单向轴承。

第一单向轴承、第二单向轴承的作用有共同点也有不同点，共同点是：无论横摇设备遭遇何种风浪，以何种频率、幅度作横摇运动，第一单向轴承、第二单向轴承都可以将其转化为持续的单向转动，以便于发电机将机械能转化为电能。不同点是：

1、所述第一单向轴承作用是：当第一转轴随横摇设备顺时针方向转动的速度大于大齿轮的速度时，第一单向轴承带动大齿轮加速转动，当第一转轴随横摇设备逆时针方向转动的速度小于大齿轮时，第一单向轴承不再带动大齿轮转动。

2、所述第二单向轴承作用是：当小齿轮逆时针方向转动的速度大于第二转轴时，第二单向轴承带动第二转轴加速转动，当小齿轮顺时针方向转动的速度小于第二转轴时，第二单向轴承不再带动第二转轴转动。

所述发电装置的动力主要源于横摇设备的横摇，其可以安装在固定式横摇设备内，也可安装在浮式横摇设备内，这两种型式的横摇设备都可以在水面上随波浪的运动而发生横摇。

当转轴速度小于大齿轮速度时，大齿轮还可以继续保持正向转动向发电机输送能量的原因是，大齿轮的转动惯量较大，其所储存的能量也较多，不会被发电机快速消耗掉。

常规上，所述发电装置需要通过稳压装置连接蓄电设备或是用户设备。

本发明的有益效果是：

1、该发电装置是基于横摇设备，横摇设备在波浪能转化机械能方面有巨大的优势。其可以拦截住几乎所有的短波，并且在短波时的一级波能转换效率可以接近于100％。

2、该发电装置能够感知较小的波浪，灵敏度高，通过大小齿轮的配合实现转速加速的效果，然后将转动传递给发电机，实现源源不断的发电。

3、该发电装置的第一单向轴承、第二单向轴承机构可以实现将横摇设备的机械能通过大小齿轮源源不断的输送给发电机。这是因为，无论横摇设备遭遇何种风浪，以何种频率、幅度作横摇运动，第一单向轴承、第二单向轴承都可以将其转化为持续的单向转动，以便于发电机将机械能转化为电能，大大延长发电装置的有效工作时间，增加发电量，提高其经济效益。

4、该发电装置结构简单，一方面可以使其建造成本降低，实现大面积推广应用，另一方面其可靠性强，维修率低，维护成本低，最重要的是其有效工作时间长，发电量大，可以实现极好的经济效益。

附图说明

图1是一种横摇式发电装置的正视结构图。

图2是一种横摇式发电装置的侧视结构图。

图3是图1的剖面图。

图中：1、第一转轴，2、第一单向轴承，3、大齿轮，4、小齿轮，5、第二转轴，6、发电机，7、轴承，8、第二单向轴承，9、横摇设备。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

图1、2、3示出了一种横摇式发电装置的结构图。图中，这种基于横摇运动的发电装置包括第一转轴1、大齿轮3、小齿轮4、第二转轴5、发电机6、轴承7、第一单向轴承2、第二单向轴承8和横摇设备9，发电机6和多个轴承7固定连接在横摇设备9上。第一转轴1通过两个轴承7与横摇设备9固定连接，第一单向轴承2固定嵌套在第一转轴1上，大齿轮3又固定嵌套在第一单向轴承2上。第二转轴5连接发电机6和轴承7，第二单向轴承8固定嵌套在第二转轴5上，小齿轮4又固定嵌套在第二单向轴承8上，并位于发电机6和轴承7之间，小齿轮4与大齿轮3紧密啮合在一起。第一转轴1是横摇设备9的旋转中心，横摇设备9以第一转轴1为中心并带动第一转轴1一起做横摇运动，第一转轴1带动第一单向轴承2随之转动。当第一转轴1随横摇设备9顺时针转动的速度大于大齿轮3的速度时，第一单向轴承2带动大齿轮3加速转动，当第一转轴1随横摇设备9逆时针方向转动的速度小于大齿轮3时，第一单向轴承2不再带动大齿轮3转动，大齿轮3在第一单向轴承2带动下只沿一个方向转动。在上述过程中，大齿轮3带动与其啮合的小齿轮4转动，当小齿轮4逆时针方向转动的速度大于第二转轴5时，第二单向轴承8带动第二转轴5加速转动。当小齿轮4顺时针方向转动的速度小于第二转轴5时，第二单向轴承8不再带动第二转轴5转动；小齿轮4的转动将动力传递给第二转轴5，带动发电机6工作发电。

采用上述的技术方案，当第一转轴1速度小于大齿轮3速度时，大齿轮3还可以继续保持正向转动向发电机6输送能量的原因是，大齿轮3的转动惯量较大，其所储存的能量也较多，不会被发电机6快速消耗掉。大齿轮3、小齿轮4的直径比很大，大齿轮3、小齿轮4的配合转动起到了加速的作用，使转速达到发电机6的发电要求。

当第一转轴1随横摇设备顺时针方向转动的速度大于大齿轮3的速度时，第一单向轴承2带动大齿轮3加速转动，当第一转轴1随横摇设备9逆时针方向转动的速度小于大齿轮3时，第一单向轴承2不再带动大齿轮3转动。第一单向轴承只能带动大齿轮顺时针单向转动3。

当小齿轮4逆时针方向转动的速度大于第二转轴5时，第二单向轴承8带动第二转轴5加速转动，当小齿轮4顺时针方向转动的速度小于第二转轴5时，第二单向轴承8不再带动第二转轴5转动。第二单向轴承只能带动第二转轴逆时针单向转动。

这种基于横摇运动的发电装置的运行方式：横摇设备9以第一转轴1为中心的横摇运动带动第一转轴1往复转动，第一转轴1通过第一单向轴承2将往复转动转化为大齿轮3的顺时针方向的单向转动，经过与小齿轮4的啮合获得足够转速，转动方向也被传递成小齿轮的逆时针方向的单向转动，然后经过第二单向轴承8传递到第二转轴5上带动发电机6转动并发电，发出的电通过稳压装置连接蓄电设备或是用户设备。