專利名稱：一種漂浮直驅(qū)式海浪發(fā)電技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種海浪發(fā)電技術(shù)，屬于新能源開發(fā)領(lǐng)域，解決了隨機(jī)吸能轉(zhuǎn)換和電力處理的關(guān)鍵技術(shù)問題，使輸出的電能達(dá)到獨立成網(wǎng)或并入電網(wǎng)的要求。本技術(shù)以浮體為吸能機(jī)構(gòu)，利用連桿兩端的浮體的上下浮動和前后擺動，獲得隨機(jī)的往復(fù)動力輸入，在增速后，用調(diào)向齒輪箱(自命名)將雙向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為單向旋轉(zhuǎn)輸出至飛輪儲能，飛輪帶動硅整流發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)過逆變器等電能處理過程達(dá)到使用要求。
背景技術(shù)：
目前，利用海浪發(fā)電的技術(shù)和裝置多種多樣，但是滿足經(jīng)濟(jì)、耐久、高效和穩(wěn)定的海浪發(fā)電技術(shù)仍不成熟，因此，海洋海浪能仍未能大規(guī)模商業(yè)開發(fā)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多個國家均在試驗一些海浪發(fā)電裝置，比如海蛇等裝置。最近美國的研究機(jī)構(gòu)據(jù)稱研究出一種吸能效率達(dá)到99%的技術(shù)，正在開展室內(nèi)研究。我國也在加緊研究的步伐，廣州某公司提出的飄浮式海洋發(fā)電站也正在搞海況試驗，某機(jī)構(gòu)正在研究一種利用金屬磁流體發(fā)電機(jī)的海浪發(fā)電裝置。但至目前為止，受海浪隨機(jī)性、低頻、風(fēng)大浪大的影響，我國還沒有很好的海浪發(fā)電裝置投入商業(yè)開發(fā)，本技術(shù)的應(yīng)用，相信可以解決這個問題，滿足商業(yè)開發(fā)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的海浪能發(fā)電技術(shù),追求經(jīng)濟(jì)、耐久、高效和穩(wěn)定的目標(biāo),技術(shù)成熟,穩(wěn)定可靠，適用范圍廣，特別適應(yīng)海浪隨機(jī)特性和低頻特性。總體設(shè)計思路是隨機(jī)吸能，雙向轉(zhuǎn)換，飛輪儲能，小功率單機(jī)裝置輸出，然后通過多個裝置獲得較多的穩(wěn)定電能。裝置由吸能系統(tǒng)、發(fā)電單元和電力處理系統(tǒng)組成。裝置的吸能系統(tǒng)由浮體、連桿和錨系組成。浮體由兩部分組合，上部為浮箱，上置發(fā)電單元、保護(hù)罩、輸入軸和支撐座，箱體漂浮在水面；下部為V型水箱，內(nèi)部充海水，起配重和降低浮體重心的作用。連桿分別連接前后浮體上發(fā)電單元的輸入軸和支承座，使浮體在上下浮動和前后擺動時均能夠帶動發(fā)電單元的輸入軸往復(fù)轉(zhuǎn)動，獲得隨機(jī)動力輸入。為適應(yīng)海浪的復(fù)雜運動，連桿連接輸入軸和支承座采用具有方向限制的鉸接，使其橫向可以適當(dāng)變位，縱向約束，保證縱向動力輸入。發(fā)電單元由輸入軸、增速系、調(diào)向齒輪箱、飛輪箱和發(fā)電機(jī)組成。其功能是將輸入軸獲得的隨機(jī)往復(fù)轉(zhuǎn)動通過增速系增速和調(diào)向齒輪箱換向，得到高速運動的單向旋轉(zhuǎn)輸出至飛輪箱內(nèi)的飛輪，使飛輪高速旋轉(zhuǎn)獲得動能帶動硅整流交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，獲得電壓穩(wěn)定、電流基本穩(wěn)定的直流電。在組成發(fā)電單元的設(shè)備中，增速系可采用液壓系統(tǒng)或機(jī)械系統(tǒng)。調(diào)向齒輪箱是本技術(shù)的核心，是一個能夠雙向輸入、不限輸入行程、單向輸出且輸出獨立的剛體傳動裝置。箱體內(nèi)部是嚙合的圓柱齒輪，采用齒輪傳動，外設(shè)一根輸入軸和一根輸出軸。由于采用圓柱齒輪系傳動，使得調(diào)向齒輪箱的輸入行程不受限制，特別適應(yīng)海浪波高的隨機(jī)變化，同時使得海浪的往復(fù)動力均能夠得到吸收，保證了動力輸入的連續(xù)性。另夕卜，箱體采用了超越離合技術(shù)，使得輸出軸能夠超越輸入軸，保證輸出軸單向旋轉(zhuǎn)且動力輸出獨立，不受輸入軸的影響。飛輪箱內(nèi)置增速齒輪組和飛輪，連接調(diào)向齒輪箱的輸出軸，功能是短暫儲能，平滑能量輸入過程。電力處理系統(tǒng)包括電壓調(diào)節(jié)器和逆變器等，是配合交流發(fā)電機(jī)使用的電力設(shè)備。發(fā)電機(jī)得到的電壓穩(wěn)定、電流基本穩(wěn)定的直流電經(jīng)逆變器處理后得到電壓、頻率穩(wěn)定的交流電，滿足獨立成網(wǎng)和并入電網(wǎng)的要求。本技術(shù)具有較大的可擴(kuò)展性，可將多個浮體并、串聯(lián)起來，形成矩陣排列，發(fā)展大型的發(fā)電站。


圖I為雙體發(fā)電裝置平面布置圖；圖2為雙體發(fā)電裝置立視圖；圖3為雙體發(fā)電裝置側(cè)視圖；圖4為發(fā)電單元連接布置圖；圖5為電力處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖6為三個發(fā)電裝置連接布置圖；圖7為調(diào)向齒輪箱原理圖；圖8為飛輪箱原理圖。
具體實施例方式圖I、圖2、圖3分別是雙體發(fā)電裝置平面布置圖、立視圖和側(cè)視圖，裝置由浮體I、連桿2、發(fā)電單元3、保護(hù)罩4、輸入軸5、支承座6、錨鏈7和錨8組成。從圖中看出，浮體I由兩部分組合，上部為浮箱，上置發(fā)電單元3、保護(hù)罩4、輸入軸5和支承座6，箱體漂浮在水面；下部為V型水箱，內(nèi)部充海水，起配重和降低浮體重心的作用。連桿2分別連接前后浮體上發(fā)電單元的輸入軸5和支承座6，使浮體I在上下浮動和前后擺動時均能夠帶動發(fā)電單元3的輸入軸5往復(fù)轉(zhuǎn)動，獲得隨機(jī)動力輸入。連桿2連接輸入軸5和支承座6時采用限位鉸接，使其橫向可以適當(dāng)變位，縱向傳遞動力。圖4為發(fā)電單元3的結(jié)構(gòu)布置圖，發(fā)電單元由輸入軸5、增速系9、調(diào)箱齒輪箱10、飛輪箱11和發(fā)電機(jī)12組成。當(dāng)連桿前后的浮體在海浪作用下上下起伏和前后擺動時，連桿2縱向帶動輸入軸5形成往復(fù)的動力輸入，經(jīng)增速系9增速，調(diào)向齒輪箱10將高速往復(fù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為高速單向旋轉(zhuǎn)，輸入至飛輪箱11內(nèi)的飛輪，飛輪獲得轉(zhuǎn)速并儲存動能，帶動發(fā)電機(jī)12發(fā)電。各箱之間的軸采用聯(lián)軸器連接。圖5為電力處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。包括發(fā)電機(jī)12、電壓調(diào)節(jié)器13、逆變器14、電網(wǎng)15、獨立負(fù)載16。發(fā)電機(jī)12發(fā)出直流電，經(jīng)電壓調(diào)節(jié)器13調(diào)節(jié)得到電壓穩(wěn)定的直流電，經(jīng)逆變器14得到電壓穩(wěn)定、頻率恒定的交流電，可以直接供負(fù)載16使用或并入電網(wǎng)15。圖6為三個發(fā)電裝置布置圖。按此布置方式，表明了本發(fā)電裝置的可擴(kuò)展性，體現(xiàn)了單機(jī)小功率、多個裝置獲得較大穩(wěn)定電能的設(shè)計思路。通過這個集成方式，為實現(xiàn)大型發(fā)電站奠定了基礎(chǔ)。圖7為調(diào)向齒輪箱設(shè)計原理圖。包括輸入軸17、固定齒輪18、超越離合齒輪19、固定齒輪20和輸出軸21組成，其中兩個固定齒輪18相互嚙合，兩個超越離合齒輪19分別和 固定齒輪20相互嚙合。圖8為飛輪箱設(shè)計原理圖。包括輸入軸22、固定齒輪23、固定齒輪24、飛輪25和輸出軸26組成。固定齒輪23和固定齒輪24相互嚙合。
權(quán)利要求
1.一種基于隨機(jī)吸能思路開發(fā)海浪能發(fā)電的技術(shù)，具體裝置由吸能系統(tǒng)、發(fā)電単元和電カ處理系統(tǒng)組成。
2.裝置的吸能系統(tǒng)由浮體I、連桿2、發(fā)電單元3、保護(hù)罩4、輸入軸5、支承座6、錨鏈7和錨8組成。浮體I由兩部分組合，上部為浮箱，上置發(fā)電單元3、保護(hù)罩4、輸入軸5和支承座6，箱體漂浮在水面；下部為V型水箱，內(nèi)部充海水，起配重和降低浮體重心的作用。
3.吸能系統(tǒng)的連桿2連接輸入軸5和支承座6時采用限位鉸接，使其橫向可以適當(dāng)變位，縱向傳遞動力，以適應(yīng)海浪的復(fù)雜運動。
4.發(fā)電單元由輸入軸5、增速系9、調(diào)箱齒輪箱10、飛輪箱11和發(fā)電機(jī)12組成，各箱之間的軸采用聯(lián)軸器連接。
5.電カ處理系統(tǒng)由電壓調(diào)節(jié)器13、逆變器14組成。
6.調(diào)向齒輪箱由輸入軸17、固定齒輪18、超越離合齒輪19、固定齒輪20和輸出軸21組成，其中兩個固定齒輪18相互嚙合,兩個超越離合齒輪19分別和固定齒輪20相互嚙合。
7.飛輪箱由輸入軸22、固定齒輪23、固定齒輪24、飛輪25和輸出軸26組成。固定齒輪23和固定齒輪24相互嚙合。
全文摘要
本發(fā)明是一種海浪能發(fā)電技術(shù)，解決了隨機(jī)海浪的吸能轉(zhuǎn)換和電力處理的關(guān)鍵技術(shù)問題，裝置由吸能系統(tǒng)、發(fā)電單元和電力處理系統(tǒng)組成。吸能系統(tǒng)由V型浮體和連桿組成，利用連桿兩端的V型浮體的上下浮動和前后擺動，獲得隨機(jī)的往復(fù)動力輸入。發(fā)電單元由輸入軸、增速系、調(diào)向齒輪箱、飛輪箱和發(fā)電機(jī)組成，將輸入軸獲得的隨機(jī)往復(fù)轉(zhuǎn)動通過增速系增速和調(diào)向齒輪箱換向，得到高速單向旋轉(zhuǎn)輸出至飛輪，使飛輪獲得動能帶動硅整流交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，獲得電壓穩(wěn)定、電流基本穩(wěn)定的直流電。電力處理系統(tǒng)包括電壓調(diào)節(jié)器和逆變器等，將發(fā)電機(jī)輸出的直流電處理后得到電壓、頻率穩(wěn)定的交流電，供負(fù)載使用或并入電網(wǎng)。
文檔編號F16H35/00GK102678432SQ201210152840
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者劉衛(wèi)其 申請人:劉衛(wèi)其