一种波浪发电机构及发电装置的制作方法

本实用新型涉及发电技术领域，尤其涉及一种波浪发电机构及发电装置。

背景技术：

目前，随着现代工业的蓬勃发展，能源已成为人类生产生活不可缺少的物质基础，由于煤炭、石油、天然气等一次性常规能源不可再生，人们正在着手开发各种新型能源，例如太阳能、风能、地热能、生物能等。波浪能是指液体表面波动所具有的能量，波浪能的能量受波高、周期以及迎波面的宽度的影响，能量收集比较困难，因此，对波浪能的收集方面的研发工作成为波浪能利用过程中十分重要的一环。

现有技术中，例如专利号为zl2016105160650的中国发明专利公开了一种摆力波浪能发电装置及其发电机构，该发电机构包括漂浮体，以及相对海床固定设置的机架，漂浮体通过连接结构铰接在机架上，漂浮体连接在牵引体的一端，牵引体的另一端连接有带动漂浮体复位的配重体，牵引体上还连接有单向机构。由于现有技术中的发电装置中设置有机架，导致该发电机构整体结构复杂，并且发电装置在使用时，需要将机架稳定的固定在海底，该操作难度系数较大，需要花费大量的人力物力来保证，导致成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、成本低廉的波浪发电机构；本实用新型还提供了一种结构简单、成本低廉的发电装置。

为实现上述目的，本实用新型的波浪发电机构的技术方案为：

波浪发电机构，其特征是，包括：

一个或两个以上发电驱动单元；

其中，发电驱动单元包括：

漂浮体；

第一牵引件；及

第一换向结构，固定在海底或者海坡；

第一牵引件的一端连接所述漂浮体且从第一换向结构绕过；

驱动机构，包括驱动主轴、单向传动结构，第一牵引件与驱动主轴传动连接，驱动主轴与单向传动结构传动连接，在漂浮体随波浪和潮汐上升时，第一牵引件带动驱动主轴旋转；

发电驱动单元还包括：

配重固定结构，用于固定配重体；

第二换向结构；及

第二牵引件；

第二牵引件的一端连接配重固定结构，另一端绕过第二换向结构并与驱动主轴传动连接，在配重固定结构内安装有配重、且波浪和潮汐退离时，第二牵引件可在配重的重力作用下带动驱动主轴转动；

第二牵引件带动驱动主轴转动的转向与第一牵引件带动驱动主轴的转向相反。

有益效果：相比于现有技术，省去与漂浮体铰接的机架结构，只需在海底固定第一换向结构实现对第一牵引件的系留，不仅因省去机架结构使整个波浪发电机构的结构简单，而且无需再将机架稳定的固定在海底，节省了人力物力，降低了成本。

进一步的，所述单向传动结构包括止转装配在驱动主轴上的单向离合器。

有益效果：将单向离合器止转装配在驱动主轴上，能够使驱动机构的结构设置更加简单。

单向传动结构还可以设置为包括传动轴以及止转安装在传动轴上的单向离合器，驱动主轴与单向离合器传动连接。

有益效果：将单向传动结构设置为包括传动轴以及止转安装在传动轴上的单向离合器，能够将单向离合器所在轴与驱动机构的驱动主轴分开，从而使驱动主轴上的传动关系相对简单。

进一步的，所述驱动机构包括相互啮合的轮齿轮齿条传动结构或者链轮链条传动结构或者带轮齿形带传动结构，齿轮或者链轮或者带轮与驱动主轴连接，第一牵引件、第二牵引件分别对应连接在齿条或者链条或者齿形带的两端。

有益效果：在驱动机构的驱动主轴上仅设置齿轮或者链轮或者带轮即可，第一牵引件与第二牵引件分别对应连接在齿条或者链条或者齿形带的两端，从而使第一牵引件与驱动主轴之间的传动以及第二牵引件与驱动主轴之间的传动连接设置更加简单。

所述驱动机构包括与驱动主轴止转配合的第一卷筒和与驱动主轴止转配合的第二卷筒，第一牵引件与第一卷筒固定连接且缠绕在第一卷筒上，第二牵引件与第二卷筒固定连接且缠绕在第二卷筒上。

有益效果：第一牵引件固定在第一卷筒上，第二牵引件固定在第二卷筒上，且第一卷筒与第二卷筒均与驱动主轴止转配合，从而使第一牵引件与驱动主轴之间的传动更加可靠，第二牵引件与驱动主轴之间的传动更加可靠。

进一步的，第一卷筒和第二卷筒的至少一个为槽形，与其相对应的牵引件中用于与卷筒缠绕的部分为与槽宽适配的带体结构。

有益效果：使牵引件在相应的卷筒上收放更加稳定，避免因牵引件较细导致交缠在一起而影响牵引件的收放。

波浪发电机构还包括增速齿轮机构，增速齿轮机构的输入端与单向传动结构传动连接，增速齿轮机构的输出端用于与发电机传动连接。

有益效果：使驱动机构中的单向传动结构上的输出转速与电动机输入轴的额定转速相匹配，从而将波浪或者潮汐的能量转化为电能的过程更加顺利。

在单向传动结构的输出端通过曲柄连接有柱塞泵，曲柄与柱塞泵的柱塞构成曲柄滑块机构，柱塞泵的出口方向连接有气压马达或者液压马达，气压马达或液压马达的转轴用于连接发电机，当柱塞泵出口方向连接的为液压马达时，波浪发电机构还包括油箱，柱塞泵及液压马达置于油箱内。

有益效果：通过在单向传动结构与发电机的传动路径上连接有柱塞泵和气压马达或液压马达，能够缓冲从单向传动结构传递的动力，从而使单向传动结构与发电机之间的动力传递更加平稳。

在增速齿轮机构的输出端通过曲柄连接有柱塞泵，曲柄与柱塞泵的柱塞构成曲柄滑块机构，柱塞泵的出口方向连接有气压马达或者液压马达，气压马达或液压马达的转轴用于连接发电机，当柱塞泵出口方向连接的为液压马达时，波浪发电机构还包括油箱，柱塞泵及液压马达置于油箱内。

有益效果：通过在增速齿轮机构与发电机的传动路径上连接有柱塞泵和气压马达或液压马达，能够缓冲从增速齿轮机构传递的动力，从而使增速齿轮机构与发电机之间的动力传递更加平稳。

为实现上述目的，本实用新型的发电装置的技术方案为：

发电装置，包括发电机以及波浪发电机构，其中，波浪发电机构包括：

一个或两个以上发电驱动单元；

其中，发电驱动单元包括：

漂浮体；

第一牵引件；及

第一换向结构，固定在海底或者海坡；

第一牵引件的一端连接所述漂浮体且从第一换向结构绕过；

驱动机构，包括驱动主轴、单向传动结构，第一牵引件与驱动主轴传动连接，驱动主轴与单向传动结构传动连接，在漂浮体随波浪和潮汐上升时，第一牵引件带动驱动主轴旋转；

发电驱动单元还包括：

配重固定结构，用于固定配重体；

第二换向结构；及

第二牵引件；

第二牵引件的一端连接配重固定结构，另一端绕过第二换向结构并与驱动主轴传动连接，在配重固定结构内安装有配重、且波浪和潮汐退离时，第二牵引件可在配重的重力作用下带动驱动主轴转动；

第二牵引件带动驱动主轴转动的转向与第一牵引件带动驱动主轴的转向相反。

有益效果：相比于现有技术，省去与漂浮体铰接的机架结构，只需在海底固定第一换向结构实现对第一牵引件的系留，不仅因省去机架结构使整个波浪发电机构的结构简单，而且无需再将机架稳定的固定在海底，节省了人力物力，降低了成本。

进一步的，所述单向传动结构包括止转装配在驱动主轴上的单向离合器。

有益效果：将单向离合器止转装配在驱动主轴上，能够使驱动机构的结构设置更加简单。

单向传动结构还可以设置为包括传动轴以及止转安装在传动轴上的单向离合器，驱动主轴与单向离合器传动连接。

有益效果：将单向传动结构设置为包括传动轴以及止转安装在传动轴上的单向离合器，能够将单向离合器所在轴与驱动机构的驱动主轴分开，从而使驱动主轴上的传动关系相对简单。

进一步的，所述驱动机构包括相互啮合的轮齿轮齿条传动结构或者链轮链条传动结构或者带轮齿形带传动结构，齿轮或者链轮或者带轮与驱动主轴连接，第一牵引件、第二牵引件分别对应连接在齿条或者链条或者齿形带的两端。

有益效果：在驱动机构的驱动主轴上仅设置齿轮或者链轮或者带轮即可，第一牵引件与第二牵引件分别对应连接在齿条或者链条或者齿形带的两端，从而使第一牵引件与驱动主轴之间的传动以及第二牵引件与驱动主轴之间的传动连接设置更加简单。

所述驱动机构包括与驱动主轴止转配合的第一卷筒和与驱动主轴止转配合的第二卷筒，第一牵引件与第一卷筒固定连接且缠绕在第一卷筒上，第二牵引件与第二卷筒固定连接且缠绕在第二卷筒上。

有益效果：第一牵引件固定在第一卷筒上，第二牵引件固定在第二卷筒上，且第一卷筒与第二卷筒均与驱动主轴止转配合，从而使第一牵引件与驱动主轴之间的传动更加可靠，第二牵引件与驱动主轴之间的传动更加可靠。

进一步的，第一卷筒和第二卷筒的至少一个为槽形，与其相对应的牵引件中用于与卷筒缠绕的部分为与槽宽适配的带体结构。

有益效果：使牵引件在相应的卷筒上收放更加稳定，避免因牵引件较细导致交缠在一起而影响牵引件的收放。

波浪发电机构还包括增速齿轮机构，增速齿轮机构的输入端与单向传动结构传动连接，增速齿轮机构的输出端用于与发电机传动连接。

有益效果：使驱动机构中的单向传动结构上的输出转速与电动机输入轴的额定转速相匹配，从而将波浪或者潮汐的能量转化为电能的过程更加顺利。

在单向传动结构的输出端通过曲柄连接有柱塞泵，曲柄与柱塞泵的柱塞构成曲柄滑块机构，柱塞泵的出口方向连接有气压马达或者液压马达，气压马达或液压马达的转轴用于连接发电机，当柱塞泵出口方向连接的为液压马达时，波浪发电机构还包括油箱，柱塞泵及液压马达置于油箱内。

有益效果：通过在单向传动结构与发电机的传动路径上连接有柱塞泵和气压马达或液压马达，能够缓冲从单向传动结构传递的动力，从而使单向传动结构与发电机之间的动力传递更加平稳。

在增速齿轮机构的输出端通过曲柄连接有柱塞泵，曲柄与柱塞泵的柱塞构成曲柄滑块机构，柱塞泵的出口方向连接有气压马达或者液压马达，气压马达或液压马达的转轴用于连接发电机，当柱塞泵出口方向连接的为液压马达时，波浪发电机构还包括油箱，柱塞泵及液压马达置于油箱内。

有益效果：通过在增速齿轮机构与发电机的传动路径上连接有柱塞泵和气压马达或液压马达，能够缓冲从增速齿轮机构传递的动力，从而使增速齿轮机构与发电机之间的动力传递更加平稳。

附图说明

图1为本实用新型中发电装置的实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型中发电装置的实施例一的驱动机构与发电机连接示意图；

图3为本实用新型中发电装置的实施例二的增速齿轮组与发电机传动连接示意图；

图4为本实用新型中发电装置的实施例三的结构示意图；

图5为本实用新型中发电装置的实施例四的结构示意图。

图中：1-漂浮体；2-第一换向轮；3-第一牵引件；4-驱动机构；5-第二牵引件；6-支架；7-配重固定结构；8-第二换向轮；9-发电机；10-第一增速齿轮，11-第一转轴；12-第二增速齿轮；13-第二转轴；14-第三增速齿轮；15-第一传动齿轮；17-第三转轴；18-超越离合器；19-第三传动齿轮；20-驱动主轴；21-第一卷筒；22-第二卷筒；23-轴承座；24-曲轴段；25-柱塞杆；26-套筒；27-柱塞缸；28-马达；30-第二牵引件；31-齿条；32-驱动齿轮；33-第一牵引件；34-第二牵引件；35-支架；36-第二换向轮；37-配重固定结构。

具体实施方式

下面结合附图1至图5对本实用新型的发电装置作进一步说明。

发电装置的具体实施例一，如图1和图2所示，该发电装置包括发电机9、波浪发电机构和增速齿轮机构，并且，增速齿轮机构布置在波浪发电机构和发电机9之间。发电机9为普通发电机，且发电机9布置在海岸上。波浪发电机构包括两个发电驱动单元，其中，每个发电驱动单元均包括漂浮体1、第一牵引件3、第一换向轮2、驱动机构4；其中，第一换向轮2固定在海底或海坡，第一牵引件3的一端与漂浮体1连接且绕过第一换向轮2，第一牵引件3的另一端与驱动机构4传动连接；发电驱动单元还包括配重固定结构7、第二换向轮8、第二牵引件5，配重固定结构7中固定有配重体，第二换向轮8通过支架6固定在陆地上，第二牵引件5的一端与配重固定结构7固定连接，第二牵引件5的另一端绕过第二换向轮8并与驱动机构4传动连接。第一换向结构为第一换向轮2，第二换向结构为第二换向轮8，第一换向轮2与第二换向轮8均为滑轮；为了避免第一牵引件3和第二牵引件5发生磨损，在第一牵引件3和第二牵引件5的引导路径上设置有一个以上引导换向轮，从而使第一牵引件3和第二牵引件5的收放能够更加顺利。漂浮体1为中空的圆形硬质壳体，壳体中充有氮气。

驱动机构4包括驱动主轴20和单向传动结构，驱动主轴20上止转装配有第一卷筒21和第二卷筒22，第一牵引件3与第一卷筒21固定连接且缠绕在第一卷筒21上，第二牵引件5与第二卷筒22固定连接且缠绕在第二卷筒22上，第一卷筒21与第二卷筒22的截面形状均为槽形，本实施例中，第一牵引件3的与第一卷筒21缠绕的部分为与槽宽适配的带形，第一牵引件3的伸入海水中的部分为耐腐蚀的攀山绳，第二牵引件5也为攀山绳，攀山绳比较轻且不会发生伸缩。驱动主轴20上还安装有第三传动齿轮19，驱动主轴20通过第三传动齿轮19与单向传动结构传动连接，具体的，单向传动结构包括第三转轴17以及止转安装在第三转轴17上的超越离合器18，单向传动结构通过超越离合器18与驱动主轴20传动连接，第三转轴17上还安装有第一传动齿轮15，第一传动齿轮15与增速齿轮机构传动连接，通过增速齿轮机构实现单向传动结构与发电机9的传动连接。本实施例中，单向传动结构的传动轴为第三转轴17。

本实施例中，两个发电驱动单元的单向传动结构共用第三转轴17，并且共用第三转轴17上的第一传动齿轮15，其他实施例中，两个发电驱动单元的单向传动结构还可以分别止转装配在两个转轴上，两个转轴上均装配有传动齿轮，从而使两个发电机驱动单元的单向传动结构分别与增速齿轮机构传动连接。

当漂浮体1随波浪或者潮汐上升时，漂浮体1就会拉动缠绕在第一卷筒21上的第一牵引件3从卷筒上放卷，通过第一牵引件3带动驱动机构4的驱动主轴20正向转动，并将转矩传递给单向传动结构，通过单向传动结构以及增速齿轮机构传递给发电机9的转子进行发电，与此同时，驱动主轴20上的第二卷筒22会对第二牵引件5进行收卷，从而使第二牵引件5另一端的配重固定结构7以及配重固定结构7中的配重体上升；当波浪或者潮汐退离时，漂浮体1下降，第一牵引件3处于松弛状态，在配重固定结构7以及配重固定结构7中的配重体的重力作用下，第二牵引件5会带动驱动主轴20反向转动，此时驱动主轴20上的第一卷筒21会对松弛状态的第一牵引件3进行绕卷，此时，由于单向传动结构的作用，反向转动的驱动主轴20的转矩将不会通过单向传动结构传递至发电机9，此时，发电机9不工作。

增速齿轮机构包括第二转轴13和第一转轴11，第二转轴13上安装有第二增速齿轮12和第三增速齿轮14，第一转轴11上安装有第一增速齿轮10，其中，第三增速齿轮14与单向传动结构的中的第一传动齿轮15传动连接，第二增速齿轮12与第一转轴11上的第一增速齿轮10传动连接，并且，增速齿轮机构通过第一转轴11与发电机9转子通过联轴器传动连接。第一转轴11、第二转轴13、第三转轴17、驱动主轴20的两端均通过轴承座23进行支撑。

本实用新型的具体实施例二，如图3所示，与实施例一不同的是，单向传动结构的第三转轴17上设置有曲轴段24，曲轴段24上转动套装有套筒26，套筒26上固定连接有柱塞杆25，从而使曲轴段24、套筒26、柱塞杆25构成曲柄滑块机构，从而将曲轴段24的转动转化为柱塞杆25的的直线移动，本实施例中，柱塞缸27的出口方向连接有马达28，马达28为气压马达，气压马达的转轴与发电机9的转子连接。当曲轴段24发生转动时，柱塞杆27就会实现直线往复移动，当柱塞杆25从有杆腔向无杆腔移动时，有杆腔中的空气从气压缸出口输送给气压马达，实现气压马达的旋转，此时外界空气从有杆腔腔壁上的单向阀进入有杆腔，当柱塞杆25从无杆腔向有杆腔移动时，无杆腔形成负压，此时有杆腔中的空气通过活塞上的单向阀进入无杆腔。

本实用新型的具体实施例三，如图4所示，与实施例一不同的是，驱动主轴上止转装配有驱动齿轮32，驱动齿轮32与齿条31啮合，齿条31导向滑动安装在导轨上，第一牵引件33和第二牵引件30分别与齿条31的两端固定连接，这时，当漂浮体随波浪或者潮汐上升时，第一牵引件33将会拉动齿条31移动，从而实现驱动驱动齿轮32转动，从而带动驱动主轴旋转，与此同时，第二牵引件30也随齿条31发生移动，从而使第二牵引件30另一端的配重体上升，当波浪或者潮汐退离时，漂浮体下降，第一牵引件33处于松弛状态，此时，在配重体的重力作用下，第二牵引件30将拉动齿条31反向移动，从而使驱动齿轮32反向旋转，驱动主轴也发生反向旋转，此时第一牵引件33被再次拉紧。

本实用新型的具体实施例四，如图5所示，与实施例一不同的是，支架35设置在靠近海边的位置，这样，配重固定结构37以及固定在配重固定结构37中的配重体在第二牵引件34绕过支架35上的第二换向轮36后，就能够垂向大海，从而借助于大海的高度差能够适当降低支架35的高度，避免海风将支架35刮倒。

本实用新型的具体实施例五，与实施例一不同的是，驱动主轴上止转装配有带轮，带轮与齿形带啮合，此时波浪发电机构设置有引导轮，引导轮将齿形带压紧在带轮上，从而保证齿形带与带轮的稳定啮合，第一牵引件与第二牵引件分别与齿形带的两端固定连接，这时，当漂浮体随波浪或者潮汐上升时，第一牵引件将会拉动齿形带移动，从而实现驱动带轮转动，从而带动驱动主轴旋转，与此同时，第二牵引件也随齿形带发生移动，从而使第二牵引件另一端的配重体上升，当波浪或者潮汐退离时，漂浮体下降，第一牵引件处于松弛状态，此时，在配重体的重力作用下，第二牵引件将拉动齿形带反向移动，从而使带轮反向旋转，驱动主轴也发生反向旋转，此时第一牵引件被再次拉紧。

与实施例一不同的是，漂浮体还可以为圆柱形、月牙形、蛋壳形、三菱形等，也可以为实心硬质体，也可以为实心软质体，也可以为空心软质体，也可以为空心硬质体；漂浮体中还可以充氢气等气体；第一换向结构也可以为固定在海底的换向杆，第二换向结构也可以为固定在支架上的换向杆。

实施例一中，第一牵引件的与第一卷筒缠绕的部分为与槽宽适配的带形，第一牵引件的伸入海水中的部分为耐腐蚀的攀山绳，第二牵引件也为攀山绳，其他实施例中，第一牵引件和第二牵引件均为尼龙绳或者是涂覆有耐腐蚀材料的钢丝绳。

与实施例二不同的是，柱塞缸的出口方向连接的为液压马达，此时，还设置有油缸，液压马达与柱塞缸均浸在油缸中。

与实施例四不同的是，还可以不设置支架，将第二换向轮直接安装在高出的岩石上，借助于大海的高度差实现对第二牵引件的换向。

实施例一中，第一卷筒和第二卷筒的至少一个的截面形状为槽形，其他实施例中，第一卷筒和第二卷筒还可以为直筒结构。

实施例一中，波浪发电机构还包括增速齿轮机构，增速齿轮机构的输入端与单向传动结构传动连接，增速齿轮机构的输出端用于与发电机传动连接，其他实施例中，增速齿轮机构也可以不设置，单向传动结构的输出轴直接与发电机传动连接。

实施例二中，在单向传动结构的输出端通过曲柄连接有柱塞泵，柱塞泵的出口连接有气压马达或者液压马达，气压马达或液压马达的转轴用于连接发电机，其他实施例中，也可以不设置柱塞泵，此时，单向传动结构的输出轴直接与发电机传动连接。

实施例一中，第一牵引件绕过第一换向轮，第二牵引件绕过第二换向轮，且第一换向轮与第二换向轮均为滑轮，其他实施例中，第一换向轮和第二换向轮上均安装有阻挡体，阻挡体能够避免第一牵引件脱离第一换向轮，也能够避免第二牵引件脱离第二换向轮。

实施例一中，柱塞缸的出口方向连接有气压马达，其他实施例中，柱塞缸与气压马达之间安装有储能罐，进行气压储能或液压储能，以达到持续稳定发电。

其他实施例中，发电系统配合“电解水制氢”现成技术，以达到持续稳定发电。

本实用新型的波浪发电机构的具体实施例，波浪发电机构的具体结构与发电装置中的波浪发电机构的具体结构相同，不再赘述。