一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，包括第一齿轮、中心齿轮、齿条固定环、第一齿条、第二齿条、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮；所述第一齿轮、中心齿轮和齿条固定环三者同轴且中心重合，所述第一齿条和第二齿条呈中心对称地安装在齿条固定环；所述第二齿轮与中心齿轮、齿条固定环和第一齿轮同轴于固定轴；所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述第四齿轮同时与第一齿轮和第三齿轮啮合。该传动机构通过改变自身的传动比来调整波浪发电的转换效率，并使发电机的输出电压为稳定的直流电压。
【专利说明】
一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构
技术领域
[0001]本发明属于机械工程技术领域，尤其涉及一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构。
【背景技术】
[0002]目前，振荡浮子式波浪能利用技术的应用较为广泛，能量转换效率较高。这类装置的主要结构大致由三部分组成:波浪能捕获系统、能量转换系统、发电系统。其工作的基本原理:通过波浪能捕获系统，实现浮子在波浪表面的线性周期运动，再通过能量转换系统，将浮子的线性周期运动转换为单向旋转运动，并驱动发电系统进行发电。其中能量转换系统非常重要，需要保证输出电压为稳定的直流电压，而且在很大程度上影响最终发电效率。为了将浮子的线性周期运动转换为单向旋转运动，目前工程界常用的措施是在能量转换系统上设置超越离合器或者在发电装置输出端安装变压器。尽管该类措施能够保证输出电压为直流电压，但变压器装置的成本相对比较昂贵，而超越离合器多为滚珠式离合器，对构件尺寸精度要求较高，内部滚珠的大小与滚槽的配合度要求高，滚珠尺寸过大会使分离时间太短，滚珠尺寸过小会使分离时间过长，这样都会使离合效果不够协调，且弹簧需满足灵敏度高、持久度高的要求，这样就会进一步加大成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构。
[0004]为实现上述目的，本发明采用下述技术方案:
[0005]一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，包括第一齿轮、中心齿轮、齿条固定环、第一齿条、第二齿条、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮;其中，所述第一齿轮、中心齿轮和齿条固定环三者同轴且中心重合，所述第一齿条和第二齿条呈中心对称地安装在所述齿条固定环;所述第二齿轮与中心齿轮、齿条固定环和第一齿轮同轴于固定轴，且所述固定轴通过轴承座支撑;所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述第四齿轮同时与第一齿轮和第三齿轮啮合。
[0006]优选地，所述第一齿条和第二齿条结构相同，均包括第一板和第二板，所述第一板和第二板呈“L”型设置，所述第一板上设置有一个拨动支架，所述拨动支架包括一个可穿过所述第一板上的定位孔的圆杆件和垂直设置于所述圆杆件端头的条块以及位于所述条块端部的凸起，所述第二板上位于中间位置设置有齿部;所述齿条固定环上设置有两组圆孔、第一方孔和第二方孔;所述第一齿轮的内环上设置有内环孔;所述第二齿轮同轴向外突出的圆柱端上设置有凹部。
[0007]优选地，所述第一齿条和第二齿条的第二板依次穿过所述齿条固定环上的第一方孔和第二方孔进而套在所述齿条固定环上，所述拨动支架上的圆杆件依次穿过所述齿条固定环上的圆孔和所述第一板上的定位孔进而被固定，所述第二板上的齿部与所述中心齿轮啮合，所述圆杆件的端头对应与所述第一齿轮的内环孔，所述条块端部的凸起对应与第二齿轮圆柱端上的凹部。
[0008]优选地，所述第三齿轮通过传动轴直接固定连接第三发电机，所述第四齿轮通过传动轴直接固定连接第四发电机，所述第一齿轮与固定在第一发电机上通过传动轴固定连接的第一发电机齿轮啮合，所述第二齿轮与固定在第二发电机上通过传动轴固定连接的第二发电机齿轮嗤合。
[0009]优选地，当所述中心齿轮顺时针或逆时针转动时，所述第一齿轮均是逆时针转动，所述第二齿轮均是顺时针转动，所述第三齿轮均是逆时针转动，所述第四齿轮均是顺时针转动。
[0010]优选地，连接于所述第一、二、三、四发电机的各个传动轴输出的均是单向运动，所述第一、二、三、四发电机均输出直流电压。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]1.本发明可以将双向转动转换为单向转动，因此可用在波浪发电装置的能量转换装置中，将浮子的上下运动转化为发电机的单向转动，区别于传统装置输出交流电压，本发明不需要安装变压器就可实现发电装置输出直流电压，而且多个齿轮可连接多个发电机，提高了波能利用效率。
[0013]2.本发明的结构多为齿轮传动，构件多但工作原理简单，对制作材料要求不高，组装方便，根据不同的水深波况，只需将装置的各部分模块进行调整，扩大或者缩小相应的比例即可，可在工厂进行量产，生产成本低廉。
【附图说明】
[0014]图1是本发明振荡浮子式波浪发电装置的简化示意图；
[0015]图2是本发明链齿轮与传动构件的传动示意图；
[0016]图3是本发明传动机构整体等轴视图；
[0017]图4是本发明传动机构的整体双面剖视图；
[0018]图5是本发明传动机构中齿条的等轴视图；
[0019]图6是本发明传动机构中齿条固定环的等轴视图及剖面图；
[0020]图7是本发明传动机构中第一齿轮的等轴视图及剖面图；
[0021 ]图8是本发明传动机构中第二齿轮的等轴视图及剖面图；
[0022 ]图9、1是本发明传动机构中连接发电机的整体布局图。
[0023]其中:100.振荡浮子式波浪发电装置，101.支撑架，102.定滑轮，103.传动绳，104.链条，105.链齿轮，106.浮子，107.固定轴，200.传动机构，201.第一齿轮，9.内环孔，202.中心齿轮，203.齿条固定环，6.第一方孔，7.圆孔，8.第二方孔，204.第一齿条，205.第二齿条，
3.第一板，31.定位孔，1.圆杆件，11.端头，5.条块，2.凸起，4.第二板，41.齿部，206.第二齿轮，10.凹部，207.第三齿轮，208.第四齿轮，60.第一发电机，61.第一发电机齿轮，70.第二发电机，71.第二发电机齿轮，80.第三发电机，90.第四发电机。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0025]图1是本发明振荡浮子式波浪发电装置的简化示意图。如图1所示，振荡浮子式波浪发电装置100包括支撑架101和设置在支撑架101上的3个定滑轮102和一个链齿轮105，其中3个定滑轮102和一个链齿轮105分别位于方形空间的四个角上，传动绳103和链条104围成一个传动链套在3个定滑轮102和一个链齿轮105上，其中传动绳103上栓有浮子106，而链条104与链齿轮105接触啮合，且连接于链齿轮105的固定轴107—端向外突出连接于传动机构 200。
[0026]图2是本发明链齿轮与传动构件的传动示意图；图3是本发明传动机构整体等轴视图；图4是本发明传动机构的整体双面剖视图。如图2-4所示，一种用于振荡浮子波浪能发电装置100中的传动机构200，包括第一齿轮201、中心齿轮202、齿条固定环203、第一齿条204、第二齿条205、第二齿轮206、第三齿轮207和第四齿轮208;其中，第一齿轮201、中心齿轮202和齿条固定环203三者同轴且中心重合，而第一齿条204和第二齿条205呈中心对称地安装在齿条固定环203上；另外，第二齿轮206与中心齿轮202、齿条固定环203和第一齿轮201同轴于固定轴107，且固定轴107通过轴承座支撑;再者，第三齿轮207与第二齿轮206啮合，且第四齿轮208同时与第一齿轮201和第三齿轮207啮合。
[0027]图5是本发明传动机构中齿条的等轴视图；图6是本发明传动机构中齿条固定环的等轴视图及剖面图；图7是本发明传动机构中第一齿轮的等轴视图及剖面图；图8是本发明传动机构中第二齿轮的等轴视图及剖面图。如图5所示，第一齿条204和第二齿条205结构相同，均包括第一板3和第二板4，且第一板3和第二板4呈“L”型设置，其中第一板3上设置有一个拨动支架，该拨动支架包括一个可穿过第一板3上的定位孔31的圆杆件I和垂直设置于圆杆件I端头的条块5以及位于条块5端部的凸起2，而第二板4上位于中间位置设置有齿部41;如图6所示，齿条固定环203上设置有两组圆孔7、第一方孔6和第二方孔8;如图7所示，第一齿轮201的内环上设置有内环孔9;如图8所示，第二齿轮206同轴向外突出的圆柱端上设置有凹部10。
[0028]结合图5-8，组装时，首先，第一齿条204的第二板4依次穿过齿条固定环203上第一方孔6和第二方孔8;然后，再将拨动支架上的圆杆件I依次穿过齿条固定环203上的圆孔7和第一板3上的定位孔31，进而使得第二板4上的齿部41与中心齿轮202啮合；同样的方法步骤安装第二齿条205，其中，第二齿条205与第一齿条204呈中心对称地安装在齿条固定环203上;组装好以后，圆杆件I的端头11对应与第一齿轮201的内环孔9中，条块5端部的凸起2对应与第二齿轮206圆柱端上的凹部10中。
[0029]图9、10是本发明传动机构中连接发电机的整体布局图。如图9-10所示，第三齿轮207和第四齿轮208分别通过传动轴直接固定连接第三发电机80和第四发电机90;而第一齿轮201和第二齿轮206分别与固定在第一发电机60上通过传动轴固定连接的第一发电机齿轮61和第二发电机70上通过传动轴固定连接的第二发电机齿轮71啮合。
[0030]结合图1-10，浮子106上下运动带动链齿轮105顺时针或逆时针转动，链齿轮105通过固定轴107与中心齿轮202相连接，链齿轮105与中心齿轮202保持运动状态一致。第一齿条204、第二齿条205与中心齿轮202之间为齿轮齿条传动，中心齿轮202将自身的旋转运动转换为第一齿条204和第二齿条205的向内或向外伸缩运动。在振荡浮子式波浪发电装置不工作的初始状态，第一齿条204和第二齿条205上的圆杆件I的端头11与第一齿轮201的内环孔9啮合，或条块5端部的凸起2与第二齿轮206圆柱端上的凹部10啮合。
[0031]具体地，当浮子106向上运动时，链齿轮105顺时针转动，带动中心齿轮202顺时针转动，第一齿条204和第二齿条205会向内运动，此时，条块5端部的凸起2与第二齿轮206圆柱端上的凹部10啮合，当条块5端部的凸起2到达第二齿轮206圆柱端上的凹部10的底部时，第一齿条204和第二齿条205无法继续向内运动，进而会带动第二齿轮206随着中心齿轮202一起顺时针转动，此时第一齿条204和第二齿条205的作用相当于杆件将中心齿轮202和第二齿轮206连接起来。此过程中，圆杆件I的端头11与第一齿轮201的内环孔9是分离的。当中心齿轮202顺时针转动时，第二齿轮206也顺时针转动，而第三齿轮207逆时针转动，第四齿轮208顺时针转动，第一齿轮201逆时针转动。
[0032]当浮子106向下运动时，链齿轮105逆时针转动，带动中心齿轮202逆时针转动，第一齿条204和第二齿条205会向外运动，此时，圆杆件I的端头11与第一齿轮201的内环孔9啮合，当圆杆件I的端头11到达第一齿轮201的内环孔9的底部时，第一齿条204和第二齿条205无法继续向外运动，进而会带动第一齿轮201随着中心齿轮202—起逆时针转动，此时第一齿条204和第二齿条205的作用相当于杆件将第一齿轮201和中心齿轮202连接起来。此过程中，条块5端部的凸起2与第二齿轮206圆柱端上的凹部10是分离的。当中心齿轮202逆时针转动时，第一齿轮201也逆时针转动，而第四齿轮208顺时针转动，第三齿轮207逆时针转动，第二齿轮206顺时针转动。
[0033]因此，不管中心齿轮202是顺时针还是逆时针转动，最终第一齿轮201都是逆时针转动，第二齿轮206都是顺时针转动，第三齿轮207都是逆时针转动，第四齿轮208都是顺时针转动，进而连接第一、二、三、四发电机60、70、80、90的各个传动轴输出的都是单向运动，即第一、二、三、四发电机60、70、80、90均输出直流电压。
[0034]本发明为振荡浮子式波浪发电装置中的能量转换系统提供一种优化的传动机构，该传动机构不仅能通过改变自身的传动比来调整波浪发电的转换效率，而且能使发电机的输出电压为稳定的直流电压。特别地，该传动机构形式简单，便于量产，成本较低，而且多个齿轮可连接多个发电机，提高了波能利用效率。
[0035]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0036]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1.一种用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，其特征是，包括第一齿轮、中心齿轮、齿条固定环、第一齿条、第二齿条、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮;其中，所述第一齿轮、中心齿轮和齿条固定环三者同轴且中心重合，所述第一齿条和第二齿条呈中心对称地安装在所述齿条固定环;所述第二齿轮与中心齿轮、齿条固定环和第一齿轮同轴于固定轴，且所述固定轴通过轴承座支撑;所述第三齿轮与第二齿轮啮合，所述第四齿轮同时与第一齿轮和第三齿轮啮合。2.如权利要求1所述的用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，其特征是，所述第一齿条和第二齿条结构相同，均包括第一板和第二板，所述第一板和第二板呈“L”型设置，所述第一板上设置有一个拨动支架，所述拨动支架包括一个可穿过所述第一板上的定位孔的圆杆件和垂直设置于所述圆杆件端头的条块以及位于所述条块端部的凸起，所述第二板上位于中间位置设置有齿部;所述齿条固定环上设置有两组圆孔、第一方孔和第二方孔;所述第一齿轮的内环上设置有内环孔;所述第二齿轮同轴向外突出的圆柱端上设置有凹部。3.如权利要求2所述的用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，其特征是，所述第一齿条和第二齿条的第二板依次穿过所述齿条固定环上的第一方孔和第二方孔进而套在所述齿条固定环上，所述拨动支架上的圆杆件依次穿过所述齿条固定环上的圆孔和所述第一板上的定位孔进而被固定，所述第二板上的齿部与所述中心齿轮啮合，所述圆杆件的端头对应与所述第一齿轮的内环孔，所述条块端部的凸起对应与第二齿轮圆柱端上的凹部。4.如权利要求1-3任一项所述的用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，其特征是，所述第三齿轮通过传动轴直接固定连接第三发电机，所述第四齿轮通过传动轴直接固定连接第四发电机，所述第一齿轮与固定在第一发电机上通过传动轴固定连接的第一发电机齿轮啮合，所述第二齿轮与固定在第二发电机上通过传动轴固定连接的第二发电机齿轮啮入口 ο5.如权利要求4所述的用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，其特征是，当所述中心齿轮顺时针或逆时针转动时，所述第一齿轮均是逆时针转动，所述第二齿轮均是顺时针转动，所述第三齿轮均是逆时针转动，所述第四齿轮均是顺时针转动。6.如权利要求5所述的用于振荡浮子波浪能发电装置的传动机构，其特征是，连接于所述第一、二、三、四发电机的各个传动轴输出的均是单向运动，所述第一、二、三、四发电机均输出直流电压。
【文档编号】F03B13/16GK106050542SQ201610579154
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月21日 公开号201610579154.X, CN 106050542 A, CN 106050542A, CN 201610579154, CN-A-106050542, CN106050542 A, CN106050542A, CN201610579154, CN201610579154.X
【发明人】包兴先, 汪聪, 曹爱霞
【申请人】中国石油大学(华东)