机械整流式海浪吸能发电装置的制作方法

本发明属于海浪发电领域，具体而言，涉及一种机械整流式海浪吸能发电装置。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

21世纪是海洋的世纪，大力开发利用海洋资源已经成为推动经济社会发展的重要力量，海上设施特别是远海上基础设施的持续用电问题，成为制约海洋开发利用活动的重要因素，现有技术中比较常见的是太阳能发电，太阳能发电虽然具有清洁环保等优点，但严重受制于气象条件，具体而言，受昼夜温差、光照影响比较大，不具有24小时发电能力。

据世界能源委员会的调查显示，全球可利用的波浪能达到20亿千瓦，相当于目前世界发电能量的2倍，我国拥有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量约为7000万千瓦，沿海波浪能能流密度大约为2-7kw/m，只要收集利用这些海浪能中的一小部分就可以有效满足紧张的能源缺口。目前，灯塔、渔船等小功率的海上设备所用的发电装置主要为气动涡轮机、水电电动机、直流电磁发电机等电力采集系统，以上传统的海浪发电装置通常体积笨重、结构复杂、不易搬运和携带、机动性差，并且还存在操作不便、实际运用时灵活性低、能量转换效率低、适用性差等缺点，现有技术中的海上发电装置由于存在上述缺点，因而不能给小型灯塔或远洋船只等海上基础设施提供持久稳定高效的电力供应，不能有效满足提高其工作时长或续航能力的海上工作要求。

技术实现要素：

本发明提供一种机械整流式海浪吸能发电装置，目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一，该目的是通过以下技术方案实现的：

一种机械整流式海浪吸能发电装置，所述机械整流式海浪吸能发电装置包括能量俘获机构和能量转化机构，所述能量俘获机构用于俘获海洋波浪能并将所述海洋波浪能转化为自身的动能，所述能量转化机构用于吸收所述能量俘获机构的动能并将所述动能转化为电能，其中，所述能量转化机构包括机械整流单元和发电单元，所述机械整流单元包括输出转轴，所述发电单元包括能够与所述输出转轴传动连接的输入转轴，所述机械整流单元用于将所述能量俘获机构的动能变换为所述输入转轴连续单向转动的机械能，所述发电单元用于将所述机械能转化为电能。

进一步地，所述机械整流单元包括沿竖直方向相对设置的第一导轨和第二导轨、能够在所述第一导轨中上下运动的第一齿条、能够在所述第二导轨中上下运动并与所述第一齿条平行设置的第二齿条、能够在所述第一齿条的作用下转动的第一齿轮、能够在所述第二齿条运动的作用下转动的第二齿轮、安装于所述第一齿轮中的第一单向轴承、安装于所述第二齿轮中的第二单向轴承、用于将所述第一齿条与所述第二齿条连接在一起的第一圆盘和第二圆盘、分别位于所述第一齿轮外侧和所述第二齿轮外侧的第一带座轴承和第二带座轴承、安装于所述第一带座轴承和所述发电单元之间的梅花联轴器和所述输出转轴，所述输出转轴依次穿过所述第二带座轴承、所述第二单向轴承、所述第一单向轴承和所述第一带座轴承后与所述发电单元的所述输入转轴在所述梅花联轴器中相连接，所述机械整流单元还包括底板，所述发电单元、所述第一导轨、所述第二导轨、所述第一带座轴承和所述第二带座轴承安装于所述底板上。

进一步地，所述机械整流式海浪吸能发电装置还包括锚定机构，所述锚定机构位于所述能量俘获机构的下方并与之固定连接，所述锚定机构包括导向筒、固定轴和防水活塞机构，所述导向筒的上端与所述能量俘获机构的板体的中心孔过盈配合以实现固定连接，下端与所述防水活塞机构进行固定连接，所述固定轴位于所述导向筒内，所述固定轴的上端与所述第二圆盘固定连接，下端与所述防水活塞机构固定连接。

进一步地，所述防水活塞机构包括活塞壳体、两个un型密封圈及线性轴承，所述两个un型密封圈和所述线性轴承位于所述活塞壳体内，所述两个un型密封圈位于所述线性轴承的上方并通过凹槽固定在所述固定轴上，所述线性轴承安装在所述固定轴上。

进一步地，所述能量转化机构外部设有防水罩，用于阻止海水侵入所述能量吸收机构，所述防水罩包括壳体和保护盖，所述壳体和所述保护盖密封连接，所述壳体下部分别与所述底板、所述能量俘获机构固定连接。

进一步地，所述能量俘获机构为浮漂，所述浮漂为圆柱形泡沫板，且采用密度为15g/l的eps板制作而成。

进一步地，所述发电单元为增速发电机。

进一步地，所述机械整流式海浪吸能发电装置还包括储能单元，所述储能单元用于存储所述发电单元产生的电能，所述储能单元安装于底板上相对于发电单元的另一侧。

进一步地，所述防水罩为拼装结构，并通过单组份的胶粘剂pe胶水进行拼装连接。

进一步地，所述防水罩与所述底板之间通过4个螺栓进行固定连接，所述防水罩的罩体材料为铝合金7075。

与现有技术相比，本发明的技术方案的优点在于：

1、在海浪发电领域，本发明首次采用内置单向轴承的双齿轮齿条运动转换机构，可实现在机械传动端对环境振动进行整流，将双向往复的振动输入转换为输出转轴的连续单向转动输出，连接发电机构后，可实现连续不断的直流电能输出，显著提高了能量利用率；

2、本发明可以为多种小功率海上设备提供电力，不受昼夜温差、光照影响、具有24小时发电潜力；

3、本发明总体零件数目少且便于拆卸与安装，方便携带与搬运、机动性强、占用空间小、方便操作、适用性广；

4、本发明利用机械整流单元可以将波浪的上下运动转化为电机的旋转运动，在保证可靠性、密封性的同时充分提高了能量转化效率；

5、本发明提供的发电装置刚度大、结构稳定、承载能力强、运动惯性小。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明中的机械整流式海浪吸能发电装置正视图；

图2为本发明中能量转化装置的轴测图；

图3为本发明中防水活塞机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请进行详细的介绍说明。需要指出的是，虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的一种实施方式，提出了一种机械整流式海浪吸能发电装置，参见图1，所述机械整流式海浪吸能发电装置包括能量俘获机构100和能量转化机构200，能量俘获机构100用于俘获海洋波浪能并将所述海洋波浪能转化为自身的动能，优选采用浮漂，所述浮漂优选为圆柱形泡沫板，并采用密度为15g/l的eps板制作而成；能量转化机构200用于吸收能量俘获机构100的动能并将所述动能转化为电能，其中，能量转化机构200包括机械整流单元210和发电单元220，其中，发电单元220优选为增速发电机，具体而言，发电单元220可由小型直流减速发电机及发电机固定座组成；所述机械整流式海浪吸能发电装置还包括储能单元(例如蓄电池)230，用于存储发电单元220所产生的电能，并且储能单元230安装于底板219上相对于发电单元的另一侧，用来平衡浮漂重心。

参见图2，本发明中的机械整流单元210包括沿竖直方向相对设置的第一导轨211a和第二导轨211b、能够在所述第一导轨中上下运动的第一齿条212a、能够在所述第二导轨中上下运动并与第一齿条212a平行设置的第二齿条212b、用于驱动第一齿条212a运动的第一齿轮213a、用于驱动第二齿条212b运动的第二齿轮213b、安装于第一齿轮213a中的第一单向轴承(图中未示出)、安装于第二齿轮213b中的第二单向轴承(图中未示出)、用于将第一齿条212a与第二齿条212b连接在一起的第一圆盘214a和第二圆盘214b、分别位于第一齿轮213a外侧和第二齿轮213b外侧的第一带座轴承215a和第二带座轴承215b、安装于第一带座轴承215a和发电单元220之间的梅花联轴器216和一根输出转轴(图中未示出)，所述输出转轴依次穿过第二带座轴承212b、第二单向轴承212b、第一单向轴承212a和第一带座轴承215a并与上述部件保持过盈配合，轴系间由轴套及止推轴承进行轴向定位，所述输出转轴与发电单元220的输入转轴在梅花联轴器216中相连接，此外，本发明中的机械整流单元210还包括底板217，发电单元220、第一导轨211a、第二导轨211b、第一带座轴承215a和第二带座轴承215b固定安装于底板217上，其中，第一带座轴承215a和第二带座轴承215b通过螺栓固定在底板217上，以保证与第一齿轮、第二齿轮及所述输出转轴同轴安装；所述第一齿条、第二齿条通过所述第一圆盘和所述第二圆盘连接在一起，实现了两根齿条在受到驱动力驱动时能够同步进行上下平行运动；所述第一单向轴承、所述第二单向轴承分别过盈嵌套在第一齿轮213a和第二齿轮213b的内部，两个齿轮通过两个单向轴承的单向传动作用，可以分别将向上、向下的运动转化为单向的旋转运动，从而实现了机械式整流。

机械整流单元210能够用于将能量俘获机构100双向的动能变换为输出转轴连续单向转动的机械能，发电单元220进一步将所述机械能转化为电能。

继续参见图1，为了便于使所述第一齿条、所述第二齿条分别与所述第一齿轮、所述第二齿轮产生相对运动，所述机械整流式海浪吸能发电装置还包括锚定机构300，锚定机构300位于能量俘获机构100的下方并与之固定连接，通过锚定机构300来固定能量转化机构中的所述第一齿条、所述第二齿条，锚定机构300的底端可以锚定在海底固定端，海上平台或者其它固定部件上，从而使得能量俘获机构带动所述底板上下运动，而与此同时，所述第一齿条、所述第二齿条分别受到锚定机构300的固定作用而与所述底板上的所述第一齿轮、所述第二齿轮产生相对运动。具体而言，参见图1、图3，锚定机构300包括导向筒301、固定轴302和防水活塞机构303，导向筒301的上端与能量俘获机构100的板体的中心孔过盈配合以实现固定连接，下端则与防水活塞机构303进行固定连接，固定轴302位于导向筒301内，固定轴302的上端与第二圆盘214b固定连接，可选地，固定轴302的上端与第二圆盘215b中心的小孔通过过盈配合实现固定连接，固定轴302的下端与所述防水活塞机构固定连接；参见图3，防水活塞机构303包括活塞壳体3031、两个un型密封圈3032及线性轴承3033，所述两个un型密封圈3032和所述线性轴承3033位于活塞壳体3031内，两个un型密封圈3032位于线性轴承3033的上方并通过凹槽固定在固定轴302上，线性轴承3033安装在固定轴302上，防水活塞机构303可以有效阻止海水进入内部。

此外，为了阻止海水侵入能量吸收机构200即实现顶部防水，参见图1，本发明中能量转化机构200的外部设有防水罩400，防水罩400采用拼装结构，并通过单组份的胶粘剂pe胶水进行拼装连接，防水罩400包括壳体和保护盖两部分组成，两部分之间通过防水胶密封连接，避免能量吸收装置受到海水的侵蚀和冲击，壳体的下部分别与底板217、能量俘获机构100的上表面固定连接，防水罩400通过4个m4螺栓与底板217固定连接，防水罩400的罩体材料优选为铝合金7075。

为了能够更好的在实际海浪测试过程中观察能量转化装置工作状态，顶部还设置有观察窗口以方便维修、检查，鉴于pvc板具有防水性能突出、抗风、抗震等特点，所述透明窗口采用透明的pvc板(聚氯乙烯板)制作而成。

本发明提供的机械整流式海浪吸能发电装置，采用浮漂等能量俘获装置捕获海洋波浪上下振动的能量，并将海浪能转换为所述能量俘获装置自身的动能，带动能量转化装置中的底板上下运动，而与此同时锚定机构中的固定轴下端与海底固连，上端连接能量转化机构中的第二底盘，从而限定齿条的运动，齿条与底板产生相对运动从而带动齿轮转动，由于两个齿轮中均安装有单向轴承，因此能量俘获机构的上下运动便转化为能量转化机构中输入转轴的单向旋转运动从而带动发电单元进行发电，发电单元产生的电能被存储在储能单元中，为海上用电设施提供电力支持。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的修改、等同替换或改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。