自动陀波浪能发电机.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102943735 A(43)申请公布日 2013.02.27CN102943735A*CN102943735A*(21)申请号 201210505057.8(22)申请日 2012.12.02201220509264.6 2012.10.08 CNF03B 13/14(2006.01)F16H 1/04(2006.01)(71)申请人徐国元地址 010051 内蒙古自治区呼和浩特市新城区海拉尔大街甲30号(72)发明人徐国元(54) 发明名称自动陀波浪能发电机(57) 摘要本发明提供一种自动陀波浪能发电机，其特征在于，由自动陀装置、增速传动装置、发电机和控制器构成，

2、采用半圆式浮箱，全密封壳体，利用自动陀装置俘获波浪能储存波浪能，采用增速传动装置增速传输动力，采用半直驱永磁发电机的技术方案，具有波浪能转换效率高，能量储存能力强，动力输出稳定持续的特点，有效解决了现有的波浪能发电装置的波浪能俘获转换效率低、无储存能量环节，动力、电力输出不稳定的问题，而且结构简单、造价低、性能可靠、能量转换率高，发供电稳定，既可单独发电也可由多个组成浪能电厂，实现大规模发电，可为海岸、海岛、海上、海下生产生活、军事和科研提供稳定充足的清洁能源。(66)本国优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申

3、请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页1/1页21.一种自动陀波浪能发电机，其特征在于，采用半圆式浮箱，全密封壳体，由自动陀装置，增速传动装置，发电机和控制器构成。2.根据权利要求1所述的一种自动陀波浪能发电机，其特征在于，所述的自动陀装置由自动陀、发条箱、发条、发条轴、螺栓和发条齿轮构成，自动陀为偏心半圆轮，中间薄边缘厚，采用棘轮棘爪结构和双向上弦方式，自动陀通过螺栓固定在发条轴上，发条包括主发条、副发条和发条齿轮，发条设置在发条箱内与发条轴和发条齿轮连接。3.根据权利要求1所述的一种自动陀波浪能发电机，其特征在于，所述的增速传动装置由动力转换轴，动力转换轮，动力传动轴构成，动力

4、转换轴与发条齿轮齿合，动力转换轴与动力转换轮一体，动力转换轮与动力传动轴齿合，动力传动轴与发电机转子轴连接。权 利 要 求 书CN 102943735 A1/3页3自动陀波浪能发电机技术领域0001 本发明提供一种波浪能发电装置，具体涉及一种自动陀波浪能发电机，属于清洁能源领域。背景技术0002 波浪能是海洋能源的一种，是可再生的清洁能源。我国拥有漫长的海岸线和辽阔的海洋国土，沿海和近海的波浪能资源十分丰富，据初步估计大约有1.5亿千瓦，可开发利用的约有30004000万千瓦。在全球能源日趋紧张，特别是在环保意识不断增强和能源已关系到国家经济社会发展安全的形势下，如何有效利用蕴藏丰富可再生的波

5、浪能资源已得到世界各国的高度重视，竞相投入巨资进行研发。目前波浪能的发电方式有多种，按俘获波浪能技术分类主要有振荡水柱式、筏式、收缩波道式、点吸收式、鸭式、摆式等，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式，但上述的各种俘获方式和转换方式都存在波浪能的俘获转换效率低，转换装置复杂，系统自耗大，没有储能环节，故障率高，甚至遭到海水侵蚀波浪的损坏和输出不稳定等问题。发明内容0003 本发明提供一种自动陀波浪能发电机，采用自动陀装置俘获储存波浪能，实现高效率转换波浪能，稳定的输出动力，安全发电供电。0004 本发明解决技术问题所采用的技术方案是，自动陀波浪能发电机采用半圆式浮箱，全密封壳体，由

6、自动陀装置，增速传动装置，发电机和控制器构成。0005 自动陀装置包括自动陀、发条箱、发条、发条齿轮，自动陀采用棘轮棘爪结构和双向上弦方式，可高效率的同时俘获波浪的纵荡、升沉、纵摇所产生的能量，在波浪能和地心引力的作用下，高速做圆周运动，带动相关齿轮，为发条上弦，通过发条储存能量并稳定输出；增速传动装置将发条储存输出的动力增速后传送到发电机；发电机在增速传动装置的驱动下发电，通过电缆输送到集变电站向电网输送电力；控制器通过传感器监测自动陀装置，增速传动装置、发电机等运行情况和状态，实现对自动陀波浪能发电机的智能控制。0006 所述的自动陀装置由自动陀、发条箱、发条、发条齿轮构成，自动陀为偏心半

7、圆轮，中间薄边缘厚，选用质量重的金属制造，采用棘轮棘爪结构和双向上弦方式，自动陀在波浪能和地心引力的作用下，高速的做360圆周运动，可同时俘获波浪的纵荡、升沉、纵摇的三种运动能量，自动陀正转反转都能给发条上弦，当发条达到满弦力矩后，在发条打滑力矩的作用下，虽然自动陀仍在旋转但陀轮不再给发条上弦，上了弦的发条通过发条齿轮的转动释放动力，将发条储存的动力平稳匀速的传输到增速传动装置。发条由主发条、副发条、发条箱、发条轴、发条齿轮组成。自动陀将波浪能转换为机械能，发条储存能量并将储存的动力平稳均速的传输到增速传动系统。0007 所述的增速传动装置由动力转换轴、动力转换轮、动力传动轴构成，动力转换轴与

8、发条齿轮齿合，动力转换轮与动力转换轴一体，动力传动轴与动力转换轮齿合，动力传动轴说 明 书CN 102943735 A2/3页4与发电机转子轴连接。发条齿轮采用齿合的方式将发条释放的动力转送到动力转换轴，动力转换轴带动动力转换轮旋转，动力转换轮采用齿合的方式带动动力传动轴旋转，动力传动轴带动发电机运行发电。增速传动装置通过轮轴直径和齿轮级实现增速，把发条齿轮输出的动力调节为发电机所需的转速和动力。0008 所述的发电机采用半直驱永磁发电机，通过动力传动轴驱动，所发电力通过电缆输送到集变电站调节后送入电网或供电。0009 所述的控制器是通过在自动陀装置、增速传动装置、发电机、输电电缆、浮箱等设置

9、的传感器监测各装置和系统的运行情况，出现异常自动向集变电站报警，同时自动采取停机措施，接收集变电站的指令停机、开机或避台风，实现智能化运行。0010 所述的壳体为全密封金属材料，自动陀装置、增速传动装置、发电机、控制器设在壳体内，不与海水接触，在壳体上设有锚链，采用抛锚或海底固定方式，在壳体上部设有防护栏，便于维修保养。0011 本发明的特点是：0012 1、自动陀装置，可高效率的同时俘获波浪纵荡、升沉、纵摇三种运动方式所产生的能量，对波浪能的转换效率达到80左右。0013 2、采用发条储存能量，解决了现有波浪能发电机不能储能的难题，把不稳定、无规律、低速的波浪能转化为稳定均速的动力输出，能量

10、的转换率达到80以上。0014 3、增速传动装置实现了在动力转换过程中增速，无需单独设置变速装置。0015 4、采用半直驱永磁发电机，具有效率高、成本低的特点，能量的转换率达到90以上。0016 5、控制器通过传感器监测各装置的运行情况和状态，可自动指示故障，自动开机、停机，向集变电站传输信息、接收指令，实现了智能化运行。0017 6、采用抛锚或固定海底的方式投放，可适用于不同的海区、不受潮位影响，抗风浪能力强，可抗10级以上台风。0018 7、可进行组合，在规划海域内建设波浪能电厂，布置多个自动陀波浪能发电机形成大规模的发电能力，形成规模效益，形成稳定供电能力。0019 8、本发明具有低造价

11、、高可靠性、高效能的特点，便于生产、便于移动、维护方便，可为海岸、海岛、海上、海下生产生活，军事和科研提供稳定可靠的电力。0020 本发明的有益效果是，采用半圆式浮箱，利用自动陀装置俘获波浪能，利用发条储存能量，利用增速传动装置增速传输动力，采用半直驱永磁发电机发电的技术方案，具有波浪能转换效率高，能量储存能力强，动力输出稳定持续的特点，有效的解决了现有的波浪能发电装置波浪能俘获转换效率低，无储能环节，动力、电力输出不稳定的问题，而且结构简单、造价低、性能可靠、能量转换率高、发供电稳定，既可单独发电也可由多个组合成浪能电厂，实现大规模发电，可为海岸、海岛、海上、海下生产生活，军事和科研提供稳定

12、充足的清洁能源。附图说明0021 附图为自动陀波浪能发电机结构示意图。0022 图中，1壳体、2浮箱、3自动陀、4螺栓、5发条轴、6发条、7发条箱、8发条齿轮、9动说 明 书CN 102943735 A3/3页5力转换轴、10动力转换轮、11动力传动轴、12转子轴、13发电机、14控制器、15安全护栏、16锚链。具体实施方式0023 以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。0024 如附图所示，本发明自动陀波浪能发电机由壳体（1）、漂浮箱（2）、自动陀装置、增速传动装置，发电机（13）和控制器（14）等构成。0025 所述的壳体（1）为全封闭金属材料，自动陀装置、增速传动装置、发电机（13）

13、和控制器（14）均设置在密封的壳体（1）内，不与海水接触，避免了海水的腐蚀和风浪的破坏，在壳体（1）上设有锚链（16），自动陀波浪能发电机可采用抛锚方式固定，也可采用固定在海底方式。0026 所述的浮箱（2）外壳（1）下部设计为半圆形，自动陀装置设置在浮箱（2）中央，底部和四周为密封真空，浮箱（2)产生的浮力可使自动陀发电机漂浮在海面，浮箱（2）下部采用半圆形设计可以充分的俘获来自于波浪的纵荡、升沉、纵摇所产生的能量，使自动陀装置的波浪能转化率达到80左右。自动陀波浪能发电机的重心设置在浮箱（2）的下部，确保在较大的风浪下正常运行，提高抗台风的能力，可在10级以上台风中安全运行发电。0027

14、所述的自动陀装置由自动陀（3）、发条箱（7）、发条（6）、发条轴（5）、螺栓（4）和发条齿轮（8）构成，自动陀（3）为偏心半圆轮，中间薄边缘厚，选用质量重的金属制成，采用棘轮棘爪结构（图中未标出）和双向上弦方式，自动陀（3）通过螺栓（4）固定在发条轴（5）上。自动陀通过高速旋转把波浪能转换为机械能储存在发条（6）上，并通过发条齿轮（8）稳定均匀的输出，发条（6）由主发条、副发条和发条齿轮（8）构成，发条设置在发条箱（7）内，固定在发条轴（5）上，在自由状态下发条（6）呈“S”状，盘入发条箱（7）内与发条轴（5）和发条齿轮（8）连接。0028 所述的增速传动装置由动力转换轴（9）、动力转换轮（1

15、0）、动力传动轴（11）构成，动力转换轴（9）与发条齿轮（8）齿合，动力转换轴（9）与动力转换轮（10）一体，动力转换轮（10）与动力传动轴（11）齿合，动力传动轴（11）与发电机转子轴（12）连接，储存在发条（6）上的能量通过发条齿轮（8）利用齿合方式传输到动力转换轴（9），由动力转换轮（10）利用齿合方式传输到动力传动轴（11），再由动力传动轴（11）驱动发电机转子轴（12）旋转，发电机（13）运行发电，增速传动装置通过轮轴直径和齿轮级实现了增速和动力传输，把发条齿轮（8）输出的动力调节增速为发电机（13）所需的转速和动力。0029 所述的发电机（13）采用半直驱永磁直驱发电机，通过动力传

16、动轴（11）驱动发电机转子轴（12），所需的增速在动力传动过程中完成，半直驱发电机具有成本低、效率高、维护简单方便的特点，发电机（13）所发电力经电缆输送到集变电站。0030 所述的控制器（14）通过设置在自动陀装置，增速传动装置、发电机（13）、输电电缆、浮箱上的传感器、监控自动陀波浪能发电机的运行情况，出现异常自动向集变电中心报警，自动采取停机措施，接收集变电中心的指令停机、开机或避台风，实现智能化运行。0031 在自动陀波浪能发电机浮箱上的平台上还设有安全栏（15），保障维修人员安全，便于对设备维修和保养。说 明 书CN 102943735 A1/1页6说 明 书 附 图CN 102943735 A