[发明专利]摆板式波浪发电装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种将波浪能转换为电能的转换装置，属于工程机械设计领域。

背景技术：

能源是人类社会发展的重要基础资源，而不可再生能源的蕴藏量也是有限的。波 浪能是海洋中分布最广的可再生能源，利用波浪能发电的有关研究得到了广泛的重 视。在现有的海浪发电装置中，以摆式发电装置的结构最为简单。但现有的摆式发电 装置是利用波浪的上下起伏驱动浮体上下运动从而获得结构往复运动的机械能，再利 用液压装置将结构的往复运动机械能转换为液压能，然后通过液压泵将液压能转换为 结构旋转运动的旋转机械能，最后由发电机将旋转机械能转换为电能。由此可见，现 有摆式发电装置能量转换过程是机械能→液压能→机械能→电能，其转换过程多，损 耗大，转换效率低。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种摆板式波浪发电装置，将波能通过机械能 直接转化为电能，不用液压能作为中间转换环节，提高波能转换效率。

本发明为解决其技术问题所采取的总体思路是利用摆板在海浪作用下呈周期性 摆动，通过机械传动机构将周期性摆动转换为变速箱轴的连续旋转运动，变速箱轴的 连续旋转运动又驱动发电机发电。本发明所提出的发电装置包括摆板、工作平台、支 撑立柱、旋转轴、单向离合器、换向装置、变速箱、控制器、速度传感器、励磁发电 机、永磁电机、控制器和调向板。支撑立柱的下端固定于海底，旋转轴插入支撑立柱 中，旋转轴与支撑立柱之间安装滚珠轴承，旋转轴可在支撑立柱中自由旋转。旋转轴 上端与工作平台固定连接，工作平台在海面以上的一定高度上。调向板为一垂直安装 的平板，其上面的一个边与工作平台固定连接。换向机构、变速箱和发电机安装在工 作平台上。换向机构由换向轴和换向轴伞齿轮组组成。换向轴通过轴承座被固定安装 在工作平台上，换向轴可以自由旋转。换向轴上再安装两块摆板和两个单向离合器， 每个单向离合器上都安装一个伞齿轮。这样，两个单向离合器的两个伞齿轮与变速箱 上的一个伞齿轮组成伞齿轮组，负责把换向轴的往复摆动转换成变速箱上的伞齿轮的 单方向的旋转运动。变速箱与励磁发电机和永磁发电机同轴线安装，该轴线与换向轴 的轴线垂直。变速箱的输入端的伞齿轮与换向轴上的两个伞齿轮啮合，输出端与励磁 发电机连接，励磁发电机的另一端与永磁发电机连接，在励磁发电机与永磁发电机之 间安装速度传感器，测量永磁发电机的转速。永磁发电机发出的电给控制器供电，来 自速度传感器的速度信号送入控制器，控制器分析来自速度传感器的信号，根据分析 并结果调整供给励磁发电机的励磁电压，控制器安装在工作平台上。下面分别描述单 向离合器、换向装置和发电装置的结构。

(1)单向离合器的结构

单向离合器由外圈、内圈和8个滚柱组成，8个滚柱均匀安装在外圈和内圈之间。 内圈上放置滚柱处的两小平面的倾角不对称，其作用是使滚柱只能向一个方向转动。 这样，当外圈顺时针旋转时，滚柱在外圈和内圈滚动，内圈不跟随外圈旋转。当外圈 逆时针旋转时，滚柱把外圈和内圈锁死，内圈随外圈旋转，这样就达到了单向离合的 作用。

(2)换向装置的结构

换向装置由摆轴、单向离合器、齿轮、滚珠轴承、滚珠轴承座组成。滚珠轴承安 装在滚珠轴承座中，滚珠轴承座安装在平台上。摆轴安装在滚珠轴承中。在两个滚珠 轴承之间轴上安装左单向离合器和右单向离合器，每个单向离合器上都安装一个伞齿 轮。左单向离合器上的伞齿轮和右单向离合器上的伞齿轮都与变速箱上的伞齿轮啮 合，组成伞齿轮组。当摆轴在摆板的驱动下顺时针(从轴的右端看)转动时，带动两 个单向离合器内圈转动，右单向离合器的内圈通过滚柱驱动外圈转动，右单向离合器 的外圈驱动右伞齿轮转动，右伞齿轮驱动变速箱上的伞齿轮顺时针旋转，变速箱上的 伞齿轮驱动变速箱的输入轴顺时针旋转，此时单左向离合器内圈空转不传递扭矩。当 摆轴在摆板的驱动下逆时针(从轴的右端看)转动时，带动两单向离合器的内圈逆时 针转动，左单向离合器的内圈通过滚柱驱动外圈转动，左单向离合器的外圈转动驱动 左伞齿轮转动，左伞齿轮驱动变速箱上的伞齿轮顺时针旋转，变速箱上的伞齿轮驱动 变速箱的输入轴顺时针旋转，此时右单向离合器内圈空转不传递扭矩。这样一来，不 论摆板向哪个方向摆动，变速箱上的伞齿轮都顺时针旋转，换向装置达到了换向的目 的。

(3)发电装置的结构