均向力波浪能发电装置技术领域
本发明涉及新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种均向力波浪能发
电装置。
背景技术
波浪能是海洋里的一种优质的新能源，对波浪能所进行得研究、开发和利用，有利
于实现能源的可持续发展，拥有巨大的经济效益和社会效益。研究波浪能发电装置是多学
科交叉的世界前沿科学领域，是数学分析与计算机模拟、机械与电气以及海洋环境科学与
流体力学等领域的综合应用。
目前世界上应用频率较高的波流浪发电技术对于整个海洋波浪能的利用是微乎
甚微的。目前海洋仍然存在极大的波浪资源积蓄人类的开发，需要各式各样的高效率、结构
简单的发电装置对海洋能量进行转化。目前波浪发电技术在海洋深水区应用不广泛且存在
诸多缺陷，发电效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种均向力波浪能发电装置，利用海面水位随
波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为电能，适用于深水区域，为海上航标灯、观测
站等离岸设施提供电力。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种均向力波浪能发电装置，其特
征在于：所述均向力波浪能发电装置包括一个漂浮于海面的浮体，浮体底部有重物作为配
重，浮体分为三个部分，包括上端浮体、下端浮体，固定浮体，固定浮体与上端浮体、下端浮
体通过若干内固定螺栓和外固定螺栓固定连接，整个发电装置通过球形固定浮体固定在装
置的内部，发电装置包括配重盘、齿轮系、发电机、稳压电路、储能装置，海面平静时，波浪吸
收装置-配重盘处于水平状态；当波浪来袭时，波浪冲击使球形浮体倾斜，内部装置固定在
球形浮体内壁，配重盘伴随浮体同时倾斜，配重盘的三个配重球处在不同的高度，配重球各
自具有的重力势能不同，配重球的平衡被打破，带动配重盘转动，在重力的作用下持续朝着
一个方向转动，齿轮系实现转动，带动电机转动，最终实现波浪能的吸收，波浪能转化为配
重盘的机械能后通过转轴转动和大小齿轮初步增速后通过发电机输入轴输入至发电机发
电，实现机械能转化为电能，为小型设施或仪器供电也可以将电能储存起来，利用配重盘上
三个配重球在波浪作用下寻求重心稳定点，产生相对运动产生重力势能差，势能带动齿轮
转动，转化为电能，该装置可以单体存在于海洋中，也可以将多个装置相互连接，万向发电
系统主要包括波浪能吸收装置、动力输出装置以及发电机三部分，波浪能吸收装置的作用
是捕获波浪能，实现波浪能到机械能的转化，动力输出装置实现将所获得的能量输入至发
电机，发电机将能量转化为电能，该装置在优化结构后在惯性的作用下保持一个方向的旋
转，在海水中受力均匀，能够吸收来自于各个方向的波浪能，转化为电能。
该均向力波浪能发电装置整个内部装置固定于球形浮体内部。海面平静时，波浪
吸收装置-配重盘处于水平状态；当波浪冲击球体时，会使球形浮体倾斜。因内部装置固定
在球形浮体内，配重盘会随浮体同时倾斜，配重盘的三个配重球处在不同的高度，三个配重
球各自所具有的重力势能不同，配重球系统的平衡被打破，三个球在重力作用下转动，并且
在惯性力的作用下持续朝着一个方向转动，实现波浪能的吸收。波浪能转化为配重盘的机
械能后通过转轴转动和大小齿轮初步增速后通过发电机输入轴输入到发电机里进行发电，
实现机械能转化为电能，为小型设施或仪器供电也可以将电能储存起来。
优选的，所述波浪能吸收装置中的配重盘上的三个配重球成120°分布，与中空的
圆环和圆球联通在一起。
优选的，所述配重盘发生倾斜时，三个配重球位置不一致，发电系统寻求平衡位
置，装置转动，吸收波浪能。
优选的，所述动力输出系统是由齿轮系组成，齿轮系将所产生的双向转动转化为
单向输出。
优选的，所述波浪能发电系统所有结构完全密封固定在球形浮体内部，不与海水
直接接触，动力输出装置包括转轴、齿轮系、以及发电机自带的加速装置。
采用以上技术方案的有益效果是：该均向力波浪能发电装置能利用海面水位随波
浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为电能，适用于远海区域，为海上航标灯、观测站
等离岸设施提供电力，同时具有较高的可靠性，易于安装和移动。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
图1是本发明一种均向力波浪能发电装置的内部结构示意图；
图2是本发明一种均向力波浪能发电装置的底部结构示意图；
图3是本发明一种均向力波浪能发电装置的能量转换框图。
其中，1-轴承、2-内固定螺栓、3-上端浮体、4-齿轮一、5-发电机输入轴、6-发电机
固定板、7-发电机、8-齿轮二、9-齿轮三、10-配重、11-外固定螺栓、12-固定浮体、13-下端浮
体、14-底部配重、15-配重架、16-配重盘、17-配重球。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明一种均向力波浪能发电装置的优选实施方式。
结合图1、图2和图3出示本发明一种均向力波浪能发电装置的具体实施方式：该均
向力波浪能发电装置包括一个漂浮于海面的浮体，浮体底部有重物作为配重10，浮体分为
三个部分，包括上端浮体3、下端浮体13、固定浮体12，固定浮体12与上端浮体3、下端浮体13
通过若干内固定螺栓2和外固定螺栓11固定连接，下端浮体13内底部安装有底部配重14。整
个发电装置通过球形固定浮体12固定在装置的内部，发电装置包括配重盘16、齿轮系、发电
机7、稳压电路、储能装置。发电机7固定安装在发电机固定板6上。
海面平静时，波浪吸收装置-配重盘16处于水平状态。当波浪来袭时，波浪冲击使
球形浮体倾斜，内部装置固定在球形浮体内壁，配重盘16伴随浮体同时倾斜，配重盘16的三
个配重球17处在不同的高度，配重球17安装在配重架15上，配重球17各自具有的重力势能
不同，配重球17的平衡被打破，带动配重盘16转动，在重力的作用下持续朝着一个方向转
动，齿轮系实现转动，带动发电机7转动，最终实现波浪能的吸收。如图1所示，齿轮系包括内
部安装轴承1的齿轮一4、齿轮二8、齿轮三9。
波浪能转化为配重盘的机械能后通过转轴转动和大小齿轮初步增速后通过发电
机输入轴5输入至发电机7发电，实现机械能转化为电能，为小型设施或仪器供电也可以将
电能储存起来，利用配重盘16上三个配重球17在波浪作用下寻求重心稳定点，产生相对运
动产生重力势能差，势能带动齿轮转动，转化为电能，该装置可以单体存在于海洋中，也可
以将多个装置相互连接，万向发电系统主要包括波浪能吸收装置、动力输出装置以及发电
机7三部分，波浪能吸收装置的作用是捕获波浪能，实现波浪能到机械能的转化，动力输出
装置实现将所获得的能量输入至发电机7，发电机7将能量转化为电能，该装置在优化结构
后在惯性的作用下保持一个方向的旋转，在海水中受力均匀，能够吸收来自于各个方向的
波浪能，转化为电能。
结合图1、图2和图3，波浪能吸收装置中的配重盘16上的三个配重球17成120°分
布，与中空的圆环和圆球联通在一起。配重盘16发生倾斜时，三个配重球17位置不一致，发
电系统寻求平衡位置，装置转动，吸收波浪能。动力输出系统是由齿轮系组成，齿轮系将所
产生的双向转动转化为单向输出，齿轮系结构关系到整个装置性能的好坏。波浪能发电系
统所有结构完全密封固定在球形浮体内部，不与海水直接接触，不用考虑海水腐蚀的问题，
其可靠性、安全性和稳定性都得到了提高，使用寿命大大增加。动力输出装置包括转轴、齿
轮系、以及发电机7自带的加速装置。
该均向力波浪能发电装置的大小尺寸以直径2m，高度2.5m为例，装置在发电过程
中，所受力为均向力，整个内部装置固定于球形浮体内部。
海面平静时，波浪吸收装置-配重盘处于水平状态；当波浪冲击球体时，会使球形
浮体倾斜。因内部装置固定在球形浮体内，配重盘16会随浮体同时倾斜，配重盘16的三个配
重球17处在不同的高度，三个配重球17各自所具有的重力势能不同，配重球17系统的平衡
被打破，三个配重球17在重力作用下转动，并且在惯性力的作用下持续朝着一个方向转动，
实现波浪能的吸收。波浪能转化为配重盘16的机械能后通过转轴转动和齿轮系初步增速后
通过发电机输入轴5输入到发电机7里进行发电，实现机械能转化为电能，为小型设施或仪
器供电也可以将电能储存起来。
该装置发电能范围为40V-50V，能够提供3-4只15V电灯照明。
该均向力波浪能发电装置设计能利用海面水位随波浪传递产生的变化，高效地将
波浪能转化为电能，适用于远海区域，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，同时具
有较高的可靠性，易于安装和移动。
以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，
在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。