漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及利用太阳能和波浪复合式发电，尤其是一种漂浮式太阳能波浪复合发电装置。包括外壳、获能装置、太阳能光伏板和发电机，外壳包括上壳体和下壳体，太阳能光伏板设置在在上壳体的内表面，获能装置装置包括摆动转动转换机构、支撑板和摆子，摆动转动转换机构包括齿轮传动机构、转动轴和转动块，齿轮传动机构包括齿轮、惰轮和齿圈，齿圈的内圈与惰轮相啮合，惰轮和齿轮相啮合，齿轮套在转动轴上，同时齿轮与转动轴之间设有单向轴承II，转动块与齿圈固定连接，转动块套在转动轴上，转动块和转动轴之间设有单向轴承I，转动块的底端与摆子固定连接。其结构简单，使用方便，使用寿命长，波浪和装置在接近共振时钟摆摆动加强，提高了发电效率。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用太阳能和波浪复合式发电，尤其是一种利用波浪和装置产生共振 激励钟摆摆动的漂浮式太阳能波浪复合发电装置。 漂淳式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的迅猛发展，能源需求及能源紧缺已成为共同关注的课题，由于被 人们广泛使用的煤炭、石油、天然气、水能、木材等常规传统能源随着消耗而日益减少，人们 急需新的能源来替代这些常规能源。而海洋中蕴藏着十分丰富的能源，这些能源主要包括 波浪能、潮汐能、盐浓度、温度差等。其中波浪能是海洋中取之不尽、用之不竭的一种可再生 能源，而且波浪能具有可再生、储量大、分布广等特点，因此波浪发电一直倍受人们重视和 关注。一般的波浪发电装置都是固定式的。现有的波浪发电装置存在以下缺陷：第一，在远 海的地方，固定机架需要较高的成本并且机架的稳定性会随着时间的推移而降低；第二，现 有的波浪发电装置大多是利用波浪能直接推动与发电主轴连接的部件，由于波浪长时间无 间歇的冲击，该部件在波浪中容易腐蚀；第三，在推动的过程中，波浪和该部件的直接接触 使得该部件的运动"拖泥带水"，能量损失较大。第四，没有对波浪发电装置放置区域的太阳 能进行利用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有波浪发电装置存在的上述缺陷，提出了一种漂浮式太 阳能钟摆波浪复合发电装置，其结构简单，使用方便，使用寿命长，波浪和装置在接近共振 时钟摆摆动加强，获能发电效率高，同时利用安装在装置内的太阳能光伏板将照射在浮体 上的太阳能转换为电能，提高了发电效率。
[0004] 本发明是采用以下的技术方案实现的：一种漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发 电装置，包括外壳、获能装置、太阳能光伏板以及发电机，其中，所述外壳包括上壳体和下壳 体，太阳能光伏板设置在在上壳体的内表面，获能装置装置包括摆动转动转换机构、支撑板 和摆子，上壳体固定于支撑板的上表面，下壳体固定于支撑板的下表面，摆动转动转换机构 和发电机设置在上壳体与支撑板的上表面形成的封闭空间内，发电机固定在支撑板上，摆 子和配重块设置在下壳体与支撑板的下表面形成的封闭空间内，配重块设置在下壳体的底 部；
[0005] 摆动转动转换机构包括齿轮传动机构、转动轴和转动块，齿轮传动机构包括齿轮、 惰轮和齿圈，齿圈的内圈与惰轮相啮合，惰轮和齿轮相啮合，齿轮套在转动轴上，同时齿轮 与转动轴之间设有单向轴承II，转动块与齿圈固定连接，转动块套在转动轴上，转动块和 转动轴之间设有单向轴承I，转动块的底端通过连接板与摆子固定连接，转动轴与发电机连 接。
[0006] 本发明中，所述发电机及太阳能光伏板皆是直流发电机。
[0007] 所述摆子是具有一定重量的质量块，且摆子质量可变，可以通过改变摆子的质量 实现获能装置的固有频率和波浪的频率的接近，从而在波浪的激振下实现摆子的大幅度摆 动，提高获能效率。
[0008] 配重块是质量可改变的质量块组合，改变的标准是当摆子摆动和受到波浪作用时 该装置能顺利复位。
[0009] 该装置还包括降压稳压模块和蓄电池。降压稳压模块的输入端与发电机和太阳能 发电的输出端连接，降压稳压模块的输出端与蓄电池连接。
[0010] 所述摆子产生的往复摆动在摆动转动转换机构的作用下实现向单向转动的转变： 在波浪冲击整体装置的时候，壳体发生摆动，内部的摆子不与波浪直接接触，而与壳体发生 相对运动，当摆子顺时针摆动时，单向轴承I不旋转，从而带动转动轴顺时针旋转，此时转 动轴和齿轮之间的单向轴承II处于转动状态，齿轮空挂在转动轴上，当摆子逆时针摆动 时，单向轴承I旋转，摆子空挂在转动轴上，单向轴承II不旋转，摆子的摆动通过内齿圈和 惰轮将运动传递到转动轴上，使得转动轴顺时针旋转，转动轴与发电机连接，实现单方向的 转动，从而实现发电。
[0011] 本发明的有益效果是：当该装置整体随着波浪的起伏摆动时，内部的摆子与整体 产生相对运动，在摆动转动转换机构的作用下，实现往复摆动向单向运动的转换，最终带动 发电机旋转，产生电能，与现有的波浪发电装置相比，
[0012] (1)该装置内部的摆子、摆动转动转换机构、发电机等部分不直接与波浪接触，通 过上壳体和下壳体密封，始终处于干态环境中，延长了装置的工作寿命；
[0013] (2)下壳体的设置使该装置可以自动识别主波浪的方向，从而使装置可以自动转 到工作位置，波浪和装置在接近共振时钟摆摆动加强，获能发电效率高，摆子摆动效率，从 而提高了该装置的发电效率；
[0014] (3)该装置结构简单，无需安装其他辅助设备，放入指定海域即可发电，安装成本 低；
[0015] (4)通过上壳体内表面的光伏板，实现太阳能和波浪的复合发电。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的主视图；
[0017] 图2是本发明中摆动转动转换机构的左视图；
[0018] 图3是本发明中摆动转动转换机构的右视图。
[0019] 图中：1上壳体；2摆动转动转换机构；3发电机；4下壳体；5配重块；6摆子；7支 撑板；21齿轮；8连接板；22转动轴；23单向轴承I ;24惰轮；25内齿圈；26单向轴承II ;27 转动块；28太阳能光伏板。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0021] 图1至图3是本发明所述的漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置，该装置 包括外壳、获能装置、太阳能光伏板28和发电机3,所述外壳包括上壳体1和下壳体4,获能 装置包括摆子6、摆动转动转换机构2和支撑板7。上壳体1固定于支撑板7的上表面，下 壳体4固定于支撑板7的下表面，上壳体1与支撑板7的上表面之间形成封闭空间，摆动转 动转换机构2和发电机3设置在该封闭空间内，发电机3固定在支撑板7上，太阳能光伏板 28紧贴在上壳体的内表面；下壳体4与支撑板7的下表面之间形成封闭空间，摆子6和配 重块5设置在封闭空间内，配重块5设置在下壳体4的底部。所述的摆动转动转换机构2 包括齿轮传动机构和转动轴22,齿轮传动机构包括齿轮21、惰轮24和齿圈25,其中齿圈25 的内圈设有内齿，并与惰轮24相啮合；同时惰轮24和齿轮21之间相啮合。齿轮21套在转 动轴22上，同时齿轮21与转动轴22之间设有单向轴承II 26。转动轴22通过联轴器与发 电机3连接。
[0022] 本实施例中，发电机是直流发电机；配重块5是质量可改变的质量块组合。当摆子 与整体产生相对运动时，配重箱提供的重力与装置的浮力产生扭矩，使得装置整体被复位 到平衡位置，让整体装置不会因为摆子位置的变化而发生倾覆；摆子6的质量可以根据波 浪的频率进行调整，使得获能装置的的固有频率接近波浪的频率，波浪微小的激振实现摆 子的大幅度摆动，提高获能效率，共振后发电效率和发电量就会大幅度提升。
[0023] 所述摆动转动转换机构2还包括转动块27,转动块27与齿圈25固定连接，也可 以与齿圈25呈一体式结构。转动块27套在转动轴22上，转动块27和转动轴22之间设有 单向轴承I 23。转动块27的底端通过连接板8与摆子6固定连接。连接板8可以与转动 块27呈一体式结构。所述摆子6是具有一定重量的质量块，在波浪冲击整体装置的时候， 整体发生摆动，内部的摆子不与波浪直接接触，而与装置发生相对运动。
[0024] 该装置还包括降压稳压模块和蓄电池。降压稳压模块的输入端与发电机以及太阳 能光伏板的输出端连接，降压稳压模块的输出端与蓄电池连接。所述降压稳压模块作用是 将发电机和光伏板发出的不稳定电压稳定到蓄电池的充电电压；蓄电池用于储存发电机发 出的电能。通过降压稳压模块，把发电机发出的直流电稳压到蓄电池的充电电压，给蓄电池 充电。
[0025] 利用本装置发电的工作过程如下所述：一方面，该装置是利用海中的波浪能进行 钟摆式发电，将该装置放置在波浪中，装置整体跟随波浪的起伏开始摆动，根据牛顿第一定 律，在刚开始摆动时，装置内部的摆子维持原来的运动状态保持不变。随着时间的推移，摆 子受力后开始摆动。通过调整摆子的质量，改变摆子的惯性，从而使得装置整体和摆子6之 间产生最大程度的相对运动。当摆子6顺时针摆动时，单向轴承123不旋转，从而带动转动 轴22顺时针旋转，此时转动轴22和齿轮21之间的单向轴承1126处于转动状态，齿轮21 空挂在转动轴22上；当摆子6逆时针摆动时，单向轴承123旋转，摆子6空挂在转动轴22 上，单向轴承1126不旋转，摆子的摆动26通过内齿圈25和惰轮24将运动传递到转动轴22 上，使得转动轴22顺时针旋转。转动轴22与发电机3连接，带动发电机3发出直流电发电 机3发出的直流电通过降压稳压模块后，给蓄电池充电。根据不同海域中波浪的大小和发 电量的要求，可以改变本装置的大小，以适应不同海域和发电量大小的要求。根据不同海域 波浪频率的大小，可以调整配重块5的质量，进而改变装置整体的质量，使得装置的固有频 率接近波浪的频率，使得摆动更加剧烈，提高发电效率。另一方面，太阳能光伏板在太阳的 照射下产生电流，实现太阳能发电，利用降压稳压模块将波浪发电和太阳能发电储存在蓄 电池中。
【权利要求】
1. 一种漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置，包括外壳、获能装置、太阳能光伏 板（28)和发电机（3)，其特征在于：所述外壳包括透明的上壳体（1)和下壳体（4)，太阳能 光伏板（28)设置在上壳体的内表面，获能装置包括换摆子￠)、摆动转动转换机构（2)和 支撑板（7)，上壳体（1)固定于支撑板（7)的上表面，下壳体（4)固定于支撑板（7)的下表 面，摆动转动转换机构（2)和发电机（3)设置在上壳体（1)与支撑板（7)的上表面形成的 封闭空间内，发电机（3)固定在支撑板（7)上，摆子（6)和配重块（5)设置在下壳体（4)与 支撑板（7)的下表面形成的封闭空间内，配重块（5)设置在下壳体（4)的底部； 摆动转动转换机构（2)包括齿轮传动机构、转动轴（22)和转动块（27)，齿轮传动机构 包括齿轮（21)、惰轮（24)和齿圈（25)，齿圈（25)的内圈与惰轮（24)相啮合，惰轮（24)和 齿轮（21)相啮合，齿轮（21)套在转动轴（22)上，齿轮（21)与转动轴（22)之间设有单向 轴承II (26)，转动块（27)与齿圈（25)固定连接，转动块（27)套在转动轴（22)上，转动块 (27)和转动轴（22)之间设有单向轴承I (23)，转动块（27)的底端通过连接板（8)与摆子 (6)固定连接，转动轴（22)与发电机（3)连接。
2. 根据权利要求1所述的漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置，其特征在于： 所述发电机及太阳能光伏板是直流发电机。
3. 根据权利要求1所述的漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置，其特征在于： 配重块（5)是质量可改变的质量块组合。
4. 根据权利要求1所述的漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置，其特征在于： 摆子（6)是质量可改变的质量块。
5. 根据权利要求1所述的漂浮式太阳能共振钟摆复合式波浪发电装置，其特征在于： 该装置还包括降压稳压模块和蓄电池，降压稳压模块的输入端与发电机输出端连接，降压 稳压模块的输出端与蓄电池连接。
【文档编号】F03B13/14GK104110347SQ201410302081
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】张庆力, 刘福顺, 刘贵杰, 王新宝 申请人:中国海洋大学