专利名称：摆式波浪能发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种波浪能发电装置，尤其是涉及一种摆式波浪能发电装置，属于海洋能利用技术领域。
背景技术：
随着现代工业的蓬勃发展，能源已成为人类活动的物质基础，由于煤炭、石油、天然气等一次性常规能源有限，且不可再生。人们正在着手开发各种新型能源，例如太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能等等。其中海洋能全世界理论上可再生的海洋能总量约为766亿千瓦，技术允许利用功率为64亿千瓦，约为目前全世界发电机容量的2倍，海洋已成为世界上最大的太阳能集热器和储能系统。理论上，60万平方公里的热带海洋每天吸收太阳辐射量，相当于250亿万桶石油所蕴含的能量。尽管海洋能有巨大的发展潜力，但人类对波浪能的利用还是比较少的，主要是由 于海洋能的技术及成本问题，因此，如何把海洋能能转化成可利用的能源是各国相关人员研究的课题。把海洋能中重要的波浪能转化为电能是一种应用方式，具体是将波浪所带的水动量转化为机械相对运动，进而带动发电机发电的一个过程。转化过程中要如何避免能量的损失是一个重要问题。目前，小型波浪能发电装置有多种结构，大致可分为固定式和漂浮式，固定式发电装置对于抵抗灾害性天气的能力比较差，而且安装地点也会受到限制，基建成本高，投入比较大。而漂浮式发电装置由于漂浮相对运动产生则较为困难，致使发电效率低。对于如何使波浪能发电装置产生相对运动的能力，并提高发电效率，是波浪能发电技术运用的关键。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种摆式波浪能发电装置，该摆式波浪能发电装置可以吸收全波浪作用在摆板上的波浪力，使转换效率大幅提高，也充分发挥了波浪能的发电效率。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的一种摆式波浪能发电装置，包括摆板、对摆板的摆动进行传递的机械传动机构、固定机械传动机构的底座、以及把机械传动机构中的机械能转化成电能的发电机，所述摆板通过摆板轴与机械传动机构相连，所述机械传动机构通过联轴器与发电机的电机轴相连。根据本实用新型的一个实施例，所述机械传动机构包括曲轴、同步带、两个同步带轮、两个曲轴连杆、两个齿条及两个转动方向相同的单向离合器，所述两个同步带轮通过同步带相连，所述一同步带轮安设在摆板轴上，另一同步带轮安设在曲轴上，所述两个曲轴连杆的一端均安设在曲轴上，且曲轴与两个曲轴连杆连接处的曲轴轴颈呈180°角，所述两个曲轴连杆的另一端分别与两个齿条相连，所述每个齿条分别通过与其配合的单向离合器相连，所述两个单向离合器同轴，并与联轴器连接，所述齿条安设在底座上。[0009]根据本实用新型的一个实施例，所述底座上设有支座，所述曲轴安设在支座上。根据本实用新型的一个实施例，所述底座上设有两个齿条滑槽，所述两个齿条分别安设在两个齿条滑槽上。根据本实用新型的一个实施例，所述每个单向离合器均包括星轮、外轭、滚柱、弹簧及顶柱，所述外轭置于星轮的外侧，其外周与齿条相啮合，所述星轮外周为楔形齿结构，且楔形齿两侧面的长度不同，分为长侧面和短侧面，所述滚柱设置在星轮的楔形齿间，并与外轭相配合，所述滚柱通过顶柱与弹簧相顶持，所述弹簧的一端安设在星轮楔形齿的短侧面上，所述星轮通过转轴与联轴器相连。根据本实用新型的一个实施例，所述底座上连接有一支架，所述摆板通过摆板轴安设在支架上。根据本实用新型的一个实施例，所述支架的一内侧面上设有水平滑槽及与水平滑槽相配合的水平滑块，所述摆板的一内侧面设有垂直滑槽及与垂直滑槽相配合的垂直滑 块，所述水平滑块与垂直滑块相互铰接，所述垂直滑槽的上端安设有弹簧，所述弹簧的另一端与凸起的碰撞头相顶持，所述碰撞头可移动的最下方位置与支架相对应。根据本实用新型的一个实施例，所述发电机与整流模块电连接。根据本实用新型的一个实施例，所述整流模块与蓄电池电连接。本实用新型的有益效果本实用新型通过作用在摆板上的波浪力，再经过机械传动机构可达到吸收全波浪的效果，转换效率从理论上提高了一倍，从而可以很好地实现波浪的全面吸收，提高发电效率。上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
图I为本实用新型摆式波浪能发电装置结构示意图。图2为本实用新型摆式波浪能发电装置侧面结构示意图。图3为本实用新型摆式波浪能发电装置另一角度结构示意图。图4为本实用新型单向离合器的结构示意图。图5为本实用新型摆板上垂直滑块及碰撞头的局部放大示意图。图示标号说明1、底座；11、齿条滑槽；12、支座；13、支座；2、摆板；21、摆板轴；22、垂直滑槽；23、垂直滑块；24、弹簧；25、碰撞头；3、机械传动机构；31、同步带；32、同步带轮、33、曲轴连杆；34、曲轴'K、曲轴轴颈；B、曲轴轴颈；6A、齿条；6B、齿条；7A、单向离合器；7B、单向离合器；4、发电机；5、支架；51、水平滑槽；52、水平滑块；71、外轭；72、星轮；73、滚柱；74、弹簧；75、顶柱；76、转轴；77、长侧面；78、短侧面；8、联轴器。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的摆式波浪能发电装置的体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。[0025]如图I所示，本实用新型摆式波浪能发电装置包括底座I、摆板2、机械传动机构3、发电机4及支架5。所述底座I可以固定在岸边，也可以放置在波浪中，用于固定机械传动机构3，从而使机械传动机构3不发生移动，进一步可以防止机械传动机构3随波浪而一起运动。所述摆板2置于波浪中，随着波浪运动而带动摆板2进行摆动，所述摆板2的摆动通过摆板轴21把能量传递给与之相连的机械传动机构3。即利用波浪能推动摆板2摆动，从而把波能装换成机械能。如图2及图3所示，所述支架5与底座I固定相连，所述摆板2通过摆板轴21安设在支架5上，所述支架5的一内侧面上设有水平滑槽51及与水平滑槽51相配合的水平滑块52。如图5所示，在摆板2的一内侧面设有垂直滑槽22及与垂直滑槽22相配合的垂直滑块23，所述垂直滑块23与水平滑块52相铰接。所述垂直滑槽22的上端安设有弹簧 24，所述弹簧24的另一端与凸起的碰撞头25相顶持，所述凸起的碰撞头25可移动的最下方位置与支架5相对应。当摆板2摆动时，垂直滑块23沿着摆板2上的垂直滑槽22内相对滑动，由于水平滑块52与垂直滑块23相铰接，水平滑块52在支架5上的水平滑槽51内进行水平滑移。当摆板2以一定速度摆动时,使与碰撞头25相顶持的弹簧24被压缩。同时,摆板2会以它的摆板轴21为回转中心开始往复运动，保证摆板2不会超过它的行程范围，使摆板2可以有效工作。如图I所示,所述机械传动机构3包括同步带31、通过同步带31相连的两个同步带轮32、两个曲轴连杆33、一个曲轴34、两个齿条及两个同向转动的单向离合器。所述其中一同步带轮32安设在摆板轴21上，另一同步带轮32安设在曲轴34上。所述两个曲轴连杆33的一端均安设在曲轴34上，曲轴34与两个曲轴连杆33连接处为曲轴轴颈A及曲轴轴颈B，两者呈180度角，所述两个曲轴连杆33的另一端分别与两个齿条相连，其中一个齿条6A与其配合的单向离合器7A相啮合，另一个齿条6B与其配合的单向离合器7B相啮合，所述单向离合器7A和单向离合器7B同轴连接，并通过联轴器8与电机轴相连，所述齿条6A及齿条6B均安设在底座I上。所述底座I上设有两个齿条滑槽11，所述两个齿条6A及6B分别安设在两个齿条滑槽11内，使齿条6A及齿条6B可以限定在轨道内。所述底座I上设有支座12，所述曲轴34安设在支座12上，使曲轴34可以顺利转动。当摆板2在波浪中摆动时，经摆动轴21带动与摆动轴21相连的同步带轮32转动，通过同步带31的传动,再带动与曲轴34相连的同步带轮32转动,进而使曲轴34转动，由于两个曲轴连杆33与曲轴34连接处的曲轴轴颈A及曲轴轴颈B呈180度角，使两个曲轴连杆34带动的齿条6A及齿条6B作反向等变速直线运动。将摆板2的周期性的往复运动的输出为单向直线运动。如图4所示，所述单向离合器7A及单向离合器7B，均包括外轭71、星轮72、滚柱73、弹簧74、顶柱75及转轴76。所述外轭71外周与齿条相啮合，并置于星轮72的外部，所述星轮72外侧为楔形齿结构，且楔形齿的两侧面的长度不同，分为长侧面77和短侧面78，所述滚柱73设置在星轮72的楔形齿间，并与外轭71相配合，所述滚柱73通过顶柱75与弹簧74相顶持，所述弹簧74的一端安设在星轮楔形齿的短侧面78上，弹簧74的一端可以安设在短侧面78的凹槽内，也可以安设在短侧面78的端面。所述星轮72通过其转轴76与联轴器8相连，所述底座I上设有支座13，所述转轴76安设在支座13上，从而使转轴76可以顺利转动。所述单向离合器中的滚柱73在弹簧74的弹簧力作用下，始终与外轭71和星轮72接触。当外轭71逆时针主动旋转，或星轮72顺时针主动旋转时，单向离合器均进入楔合状态，即工作状态；反之，单向离合器为脱开状态。当动力源驱动被动元件时只能单一方向传动，若动力源转变方向时，如顺时针变为逆时针方向，被动元件则会自动脱离不产生任何动力传送的功能。单向离合器的滚柱73在滚道内能自由转动，磨损后仍能保持圆形 ，而且滚柱73与星轮72及外轭71的接触点在楔紧和分离时并不相同，磨损均匀；当过载时，滚柱73滑动，单向离合器不会受到破坏，离合器仍能锁紧，恢复正常工作状态。当然，单向离合器工作状态的转动方向也可以是外轭71顺时针主动旋转，只要改变楔形齿的安装方向即可。如图I所示，当曲轴连杆33带动齿条6A从图中向右运动，单向离合器7A外轭的齿轮便会被带动作顺时针的转动，此时单向离合器7A空转不工作，同时曲轴轴颈B带动齿条6B向左运动，单向离合器7B外轭的齿轮便会被带动作逆时针的转动，此时单向离合器7B工作带动转轴76转动，通过联轴器从而使电机轴转动使得发电机发电；同理当齿条6A在图中向左运动，齿条6B向右运动时，此时单向离合器7B空转不工作，单向离合器7A工作带动转轴76转动使得发电机发电，转轴76转动的方向与第一种情况一样，这样不论齿条作往复运动时的方向如何，齿条带动相应的外轭做周期运动，使两个同轴同向的单向离合器中的一个工作，将往复直线运动转化为输出端相同、转动方向相同的旋转运动。利用单向离合器只能一个方向转动的特性，机械传动机构3吸收了全波浪作用在摆板2上的波浪力，因此转换效率从理论上提高了一倍，可以实现全波吸收。通过单向离合器输出单向转动，与发电机4相连，可以保证正常发电。所述发电机4发出的电先经过三相整流电路将交流电转换成直流电，再经过直流电压调节后给蓄电池充电，即把发动机4发出的交流电变为直流电并存储到蓄电池中。这样可以更有效地利用波能和稳定压力，也可以再经过DC/DC变化器把直流电转化为交流电供用户使用。DC/DC变化器的主要作用是用于调节卸荷负载回路的负载大小，从而实现对系统输出功率和蓄电池充放电的调节控制。发电机输出多余的电能由卸荷负载负责消耗，从而维持系统能量的平衡，保护波浪能装置中的发电机组。凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种摆式波浪能发电装置，其特征在于包括摆板、对摆板的摆动进行传递的机械传动机构、固定机械传动机构的底座、以及把机械传动机构中的机械能转化成电能的发电机，所述摆板通过摆板轴与机械传动机构相连，所述机械传动机构通过联轴器与发电机的电机轴相连。
2.根据权利要求I所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述机械传动机构包括曲轴、同步带、两个同步带轮、两个曲轴连杆、两个齿条及两个转动方向相同的单向离合器，所述两个同步带轮通过同步带相连，所述一同步带轮安设在摆板轴上，另一同步带轮安设在曲轴上，所述两个曲轴连杆的一端均安设在曲轴上，且曲轴与两个曲轴连杆连接处的曲轴轴颈呈180°角，所述两个曲轴连杆的另一端分别与两个齿条相连，所述每个齿条分别通过与其配合的单向离合器相连，所述两个单向离合同轴，并与联轴器连接，所述齿条安设在底座上。
3.根据权利要求2所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述底座上设有支座，所述曲轴安设在支座上。
4.根据权利要求2所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述底座上设有两个齿条滑槽，所述两个齿条分别安设在两个齿条滑槽上。
5.根据权利要求2所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述每个单向离合器均包括星轮、外轭、滚柱、弹簧及顶柱，所述外轭置于星轮的外侧，其外周与齿条相啮合，所述星轮外侧为楔形齿结构，且楔形齿两侧面的长度不同，分为长侧面和短侧面，所述滚柱设置在星轮的楔形齿间，并与外轭相配合，所述滚柱通过顶柱与弹簧相顶持，所述弹簧的一端安设在星轮楔形齿的短侧面上，所述星轮通过转轴与联轴器相连。
6.根据权利要求I所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述底座上连接有一支架，所述摆板通过摆板轴安设在支架上。
7.根据权利要求6所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述支架的一内侧面上设有水平滑槽及与水平滑槽相配合的水平滑块，所述摆板的一侧面设有垂直滑槽及与垂直滑槽相配合的垂直滑块，所述水平滑块与垂直滑块相互铰接，所述垂直滑槽的上端安设有弹簧，所述弹簧的另一端与凸起的碰撞头相顶持，所述碰撞头可移动的最下方位置与支架相对应。
8.根据权利要求I所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述发电机与整流模块电连接。
9.根据权利要求8所述的摆式波浪能发电装置，其特征在于所述整流模块与蓄电池电连接。
专利摘要本实用新型涉及一种波浪能发电装置，尤其是涉及一种摆式波浪能发电装置，属于海洋能利用技术领域。其结构包括摆板、对摆板的摆动进行传递的机械传动机构、固定机械传动机构的底座、以及把机械传动机构中的机械能转化成电能的发电机，所述摆板通过摆板轴与机械传动机构相连，所述机械传动机构通过联轴器与发电机的电机轴相连。本实用新型通过作用在摆板上的波浪力，再经过机械传动机构可达到吸收全波浪的效果，转换效率大幅提高，可以很好地实现波浪的全面吸收，提高发电效率。
文档编号F03B13/14GK202707354SQ20122040722
公开日2013年1月30日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者曹守启, 付淑漫, 韩彦岭, 赵洋, 吴子岳 申请人:上海海洋大学