一种重力摆浮筒式波浪能发电装置的制作方法

本发明属于海洋可再生能源利用技术领域，尤其涉及一种利用波浪能发电的重力摆浮筒式发电装置。

背景技术：

目前，现有的波浪能发电装置主要有无人水下航行器波浪能发电系统、重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置等。

无人水下航行器波浪能发电系统是应用重力摆发电装置为其内部电子运行装置供电。无人水下航行器波浪能发电系统在水下运作，通过波浪的起伏使重力摆摆动，带动与重力摆相连的旋转电机旋转切割磁力线实现发电。该装置在水下作业仅为内部电子设备供电，发电量较小，发电成本高，主要用于探测。

重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置是利用重力摆的摆动带动液压发电装置发电。重力摆-滑块式浮子波浪能发电装置在水面工作，通过波浪的运动使滑块脱离平衡位置，从而使得重力摆摆动，驱动液压缸等装置实现发电。装置结构复杂，内部有两个液压式能量转化系统，发电效率提高的同时成本增加，并且内部复位弹簧由于承受重物在极端情况下易损坏，须经常维护，增加了维护成本。

综上，目前现有的波浪能发电装置具有发电成本高、维护费用高、装置结构复杂、密闭性差等缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、全封闭、使用年限长、维护费用低的波浪能发电装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种重力摆浮筒式波浪能发电装置，其特征在于：包括浮筒，浮筒中心设有主轴，主轴上部伸出浮筒上盖，主轴下端嵌入浮筒底部并固定，主轴中部套有一主动齿轮；重力摆设于浮筒上盖上部且与主轴上部相连；

旋转发电机固定于浮筒底部，从动齿轮固定在旋转发电机的电机轴上，从动齿轮与主动齿轮啮合；电力电子能量转换系统通过导线与旋转发电机连接，浮筒外部设有静态外部接口，静态外部接口通过导线连接电力电子能量转换系统的输出端。

优选地，所述浮筒底部设有固定底板，所述主轴下端嵌入固定底板并固定，所述旋转发电机和电力电子能量转换系统均固定于固定底板上。

优选地，所述主动齿轮与主轴中部固定，主动齿轮能够随着主轴旋转而旋转。

优选地，所述从动齿轮与主动齿轮的高度、厚度均一致。

优选地，所述主动齿轮的外径大于从动齿轮。

优选地，所述浮筒为圆柱形密闭结构，采用轻型铝合金材料制作。

优选地，所述重力摆为扇形。

优选地，所述重力摆尾端与主轴上部一体成型；或所述重力摆尾部形成圈状结构套入主轴上部，并与主轴固定。

优选地，所述旋转发电机为永磁旋转电机。

优选地，当浮筒漂浮在海面时，随着波浪的起伏，重力摆在重力和惯性作用下做摆动，带动与主轴相连的主动齿轮旋转，驱使从动齿轮旋转，带动旋转发电机的转子旋转切割磁力线，使其产生感应电动势，实现发电；电力电子能量转换系统通过导线将旋转发电机发出的不规律的交流电转换为可利用的工频交流电，然后通过静态外部接口将电导出来。

本发明第一次将重力摆和旋转发电机结合应用于波浪发电领域，装置工作于水面，随着波浪的运动，装置受到的重力方向在变化，致使重力摆摆动，通过齿轮将这种状态传送给旋转发电机，使得旋转发电机旋转切割磁力线，实现发电。

相比现有技术，本发明提供的重力摆浮筒式波浪能发电装置具有如下有益效果：

1、本发明结构简单，稳定性好，成本低，克服了现有技术机械结构复杂、生产成本高的缺点；没有多余模块损耗电能，能够有效提高发电机的发电效率；

2、本发明密闭性好，只需要做好静态外部接口和主轴顶部的三防处理，不易造成损坏，可靠性强，使得维护费用低，克服了现有技术维护成本高的问题；

3、采用永磁旋转发电机，使得该装置可以长时间海面作业，可降低其运行成本；本装置可通过锁链漂浮于水面工作，可长时间生产作业，能够克服地域限制；

4、本装置的设计原理简单，可操作性强，可实现性强，能够大量的投入生产，易于回收，克服了现有技术产品一次消耗的缺陷。

附图说明

图1为本实施例提供的重力摆浮筒式波浪能发电装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1为本实施例提供的重力摆浮筒式波浪能发电装置结构示意图，所述的重力摆浮筒式波浪能发电装置由浮筒1、重力摆2、主动齿轮3、主轴4、从动齿轮5、电机轴6、旋转发电机7、固定底板8、电力电子变化装置9及静态外部接口10等组成。

浮筒1底部装有固定底板8。浮筒1中心有一根主轴4贯穿，主轴4上部伸出浮筒1上盖，主轴4下端嵌入浮筒1底部的固定底板8并固定，主轴4中部套有一主动齿轮3。重力摆2位于浮筒1上盖上部且与主轴4上部相连。旋转发电机7固定于固定底板8上，从动齿轮5固定在旋转发电机7的电机轴6上部。从动齿轮5与主动齿轮3啮合，二者的高度、厚度均一致。

电力电子能量转换系统9也固定于固定底板8上，电力电子能量转换系统9通过导线与旋转发电机7连接。浮筒1外部设有静态外部接口10，静态外部接口10通过导线连接电力电子能量转换系统9的输出端。

浮筒1为圆柱形，采用轻型铝合金材料制作，并做三防(防水、防腐蚀、防漏电)处理。

重力摆2为扇形，重力摆2与主轴4上部相连；或重力摆2尾部做成圈状套入主轴4上部，这可以通过专门的机械结构形成。

主动齿轮3的外径远大于从动齿轮5，从动齿轮5随着主动齿轮3的转动而转动。

旋转发电机7为永磁旋转电机。

静态外部接口10采用三防(防水、防腐蚀、防漏电)技术，防止海水通过该接口进入浮筒1内部，同时该接口易于更换，易于维护修理。

本实施例提供的重力摆浮筒式波浪能发电装置的工作方法如下：当浮筒1漂浮在海面时，随着波浪的起伏，重力摆2在重力和惯性作用下做摆动，甚至做旋转运动。利用重力摆2的摆动带动与主轴4相连的主动齿轮3旋转，驱使从动齿轮5旋转，带动旋转发电机7的转子旋转切割磁力线，使其产生感应电动势，实现发电。电力电子能量转换系统9通过导线将旋转发电机7发出的不规律的交流电转换为可利用的工频交流电，然后通过静态外部接口10将电导出来。

本实施例提供的重力摆浮筒式波浪能发电装置无须考虑重力摆2的旋转，哪怕只是摆动也可以带动旋转发电机7发电；无须考虑平衡问题，但凡浮筒1漂浮于水面，或正着，或斜着，或躺着，随着波浪的运动，只要重力方向发生变化，重力摆2都会因为重力变化和惯性作用发生摆动；无须考虑重力摆2是正转还是反转，都会使得旋转发电机7旋转发电，都可通过电力电子能量转换系统9变成工频电。

由于主动齿轮3的外径远大于从动齿轮5，从而主动齿轮3小幅度的转动都可以使得从动齿轮5大幅度的转动。整个装置模型简单，稳定性好，没有多余模块损耗电能，能够有效提高发电机的发电效率。

本重力摆浮筒式波浪能发电装置的密闭性好，使其内部与海水隔开，免受腐蚀、密封、生物附着等影响。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。