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1、(10)申请公布号 CN 103590967 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103590967 A (21)申请号 201310573109.X (22)申请日 2013.11.13 F03B 13/14(2006.01) (71)申请人 上海海洋大学 地址 201306 上海市浦东新区临港新城沪城 环路 999 号 (72)发明人 曹守启 邵娇云 张舜 代猛 (74)专利代理机构 上海波拓知识产权代理有限 公司 31264 代理人 刘丽梅 (54) 发明名称 摆式波浪能发电装置 (57) 摘要 本发明涉及一种摆式波浪能发电装置， 其结 构包括底座、 摆板及传动装置， 所。
2、述摆板置于海水 中， 并通过摆板轴与传动装置相连， 所述传动装置 包括第一锥齿轮、 第二锥齿轮及第三锥齿轮， 所述 第一锥齿轮固定在摆板轴上， 所述第二锥齿轮和 第三锥齿轮同轴， 且对称设置在第一锥齿轮两侧， 并分别与第一锥齿轮相啮合， 所述第二锥齿轮和 第三锥齿轮分别通过棘轮离合器与输出轴相连， 所述输出轴通过联轴器与发电机相连。本发明采 用传动装置及棘轮离合器， 将摆板的往复运动转 化为单向输出， 使摆板无论朝哪个方向运动， 输出 都是朝一个方向， 实现了全波浪吸收， 能量输出稳 定， 传递效率高， 且具有结构简单紧凑， 装置小巧， 成本低等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 。
3、页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103590967 A CN 103590967 A 1/1 页 2 1. 一种摆式波浪能发电装置， 包括底座、 与底座相连的摆板及安装在底座上的传动装 置， 其特征在于 ： 所述摆板置于海水中， 所述摆板通过摆板轴与传动装置相连， 所述传动装 置包括第一锥齿轮、 第二锥齿轮及第三锥齿轮， 所述第一锥齿轮固定在摆板轴上， 所述第二 锥齿轮和第三锥齿轮同轴， 且对称设置在第一锥齿轮两侧， 并分别与第一锥齿轮相啮合， 所 述第二锥齿轮和第三锥。
4、齿轮分别通过其上棘轮离合器与输出轴相连， 所述输出轴通过联轴 器与发电机相连。 2. 根据权利要求 1 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述棘轮离合器包括两 个棘轮及分别两个棘轮相配合的棘爪， 所述两个棘轮固定在输出轴上， 所述输出轴与第二 锥齿轮和第三锥齿轮同轴， 并分别安设在第二锥齿轮和第三锥齿轮的内部， 并与第二锥齿 轮和第三锥齿轮相脱离， 所述两个棘轮方向相同， 所述棘爪一端对称固定在第二锥齿轮和 第三锥齿轮的转盘上， 所述棘爪另一端插接在棘轮的各齿之间， 并可与棘轮齿相脱离。 3. 根据权利要求 2 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述棘爪两个一组， 对称 设。
5、置在每个棘轮两侧， 并通过滚轴相连， 且滚轴插接在棘轮的各齿之间。 4. 根据权利要求 2 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述第二锥齿轮与第三 锥齿轮上的棘爪在转动时方向正好相反。 5. 根据权利要求 3 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述滚轴两端通过轴承 与棘爪相连。 6. 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述摆板 轴一端设有发条阻尼器。 7. 根据权利要求 6 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述摆板轴转动将发条 阻尼器压紧收缩， 当摆板轴转动到一定位置时， 发条阻尼器达到压紧收缩的极限值， 所述摆 板开。
6、始反向向初始位置开始摆动。 8. 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述底座 为两个， 设置在摆板的两侧。 9. 根据权利要求 8 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 所述两个底座上分别设 有摆板轴轴承座， 所述摆板轴安设在摆板轴轴承座上， 且可转动。 10. 根据权利要求 8 所述的摆式波浪能发电装置， 其特征在于 ： 其中一底座上还设有两 个输出轴轴承座， 所述输出轴安设在输出轴轴承座上， 且可转动。 权 利 要 求 书 CN 103590967 A 2 1/4 页 3 摆式波浪能发电装置 技术领域 0001 本发明涉及一种摆式海洋波浪能。
7、发电装置， 具体地说， 本发明涉及一种摆式波浪 能的吸收、 传递， 以及将机械能转化成电能的装置， 属于波浪能利用技术领域。 背景技术 0002 随着科学技术的迅猛发展， 能源需求及能源紧缺已成为大家共同关注的课题， 由 于被人们广泛使用的煤炭、 石油、 天然气、 水能、 木材等常规传统能源随着消耗而日益减少， 人们急需新的能源来替代这些常规能源。而海洋中蕴藏着十分丰富的能源， 这些能源主要 包括波浪能、 潮汐能、 盐浓度、 温度差等。 其中波浪能是海洋中取之不尽、 用之不竭的一种可 再生能源， 如果进行有效地开发， 就能造福于人类， 但是由于波浪能的不稳定和不确定性， 人们对其利用率还不高。。
8、 0003 目前， 我国已投入了大量的人力、 物力和财力对其深入研究并且开发出了几种典 型的波浪能发电类型， 例如 ： 摆式、 点头鸭式、 振荡水柱式、 振荡浮子式等。但是这些波浪能 发电机构， 无论在成本、 结构技术和实用价值上都未能满足使用要求。 现有技术对于波浪能 发电领域存在着如下问题 ： 0004 首先， 波浪能的能量传递效率低以及输出不稳定。由于波浪无时无刻都发生着不 稳定变化， 难以通过固定的设备对其控制。如果采用先进的自动控制系统技术， 结构复杂， 在成本价值上都远远高出所得到的价值。 0005 其次， 波浪能发电成本比较高。 据有关专家的计算， 现阶段海洋波浪能的发电成本 比。
9、常规的热发电高出 10 倍左右， 因此成本问题已经成为普及和大规模利用波浪能发电的 最大障碍。 只有改进波浪能发电的技术， 减小发电成本， 才能使波浪能发电真正达到实用水 平， 从而为人们所利用。 0006 最后， 现有波浪能工程性能差， 波浪能发电装置大多是直接放置在海水中的， 由于 海洋环境下台风天气是时常出现的， 台风又具有巨大的破坏能力， 会损坏波浪能装置， 从而 造成装置失效。 而且海水具有腐蚀性， 装置容易被海水被腐蚀， 极大缩短了波浪能发电装置 的使用寿命。 发明内容 0007 针对上述现有技术存在的问题， 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存 在的缺陷， 而提供一种摆式波。
10、浪能发电装置， 该摆式波浪能发电装置结构紧凑， 成本低， 能 量输出稳定， 传输效率高， 而且可以有效提高装置的使用寿命。 0008 为解决上述技术问题， 本发明技术方案是这样实现的 ： 摆式波浪能发电装置， 包括 底座、 与底座相连的摆板及安装在底座上的传动装置， 所述摆板置于海水中， 所述摆板通过 摆板轴与传动装置相连， 所述传动装置包括第一锥齿轮、 第二锥齿轮及第三锥齿轮， 所述第 一锥齿轮固定在摆板轴上， 所述第二锥齿轮和第三锥齿轮同轴， 且对称设置在第一锥齿轮 两侧， 并分别与第一锥齿轮相啮合， 所述第二锥齿轮和第三锥齿轮分别通过其上棘轮离合 说 明 书 CN 103590967 A。
11、 3 2/4 页 4 器与输出轴相连， 所述输出轴通过联轴器与发电机相连。 0009 进一步地， 所述棘轮离合器包括两个棘轮及分别两个棘轮相配合的棘爪， 所述两 个棘轮固定在输出轴上， 并分别设在第二锥齿轮和第三锥齿轮的内部， 并与第二锥齿轮和 第三锥齿轮相脱离， 所述两个棘轮方向相同， 所述棘爪一端对称固定在第二锥齿轮和第三 锥齿轮的转盘上， 所述棘爪另一端插接在棘轮的各齿之间， 并可与棘轮的各齿相脱离。 0010 进一步地， 所述棘爪两个一组， 对称设置在每个棘轮两侧， 并通过滚轴相连， 且滚 轴插接在棘轮的各齿之间。 0011 进一步地， 所述第二锥齿轮与第三锥齿轮上的棘爪在转动时方向正。
12、好相反。 0012 进一步地， 所述滚轴两端通过轴承与棘爪相连。 0013 进一步地， 所述摆板轴一端设有发条阻尼器。 0014 进一步地， 所述摆板轴转动将发条阻尼器压紧收缩， 当摆板轴转动到一定位置时， 发条阻尼器达到压紧收缩的极限值， 所述摆板开始反向向初始位置开始摆动。 0015 进一步地， 所述底座为两个， 设置在摆板的两侧。 0016 进一步地， 所述两个底座上分别设有摆板轴轴承座， 所述摆板轴安设在摆板轴轴 承座上， 且可转动。 0017 进一步地， 其中一底座上还设有两个输出轴轴承座， 所述输出轴安设在输出轴轴 承座上， 且可转动。 0018 本发明的有益效果， 本发明采用简单。
13、的锥齿轮传动装置， 以及棘轮离合器， 将摆板 的往复运动转化为单向输出， 即将摆板的双向输入转化为单向输出， 使摆板无论朝哪个方 向运动， 输出都是朝一个方向， 实现了全波浪吸收， 能量输出稳定， 传递效率高， 且成本低。 0019 本发明采用锥齿轮来传递两个相交轴之间的运动和动力， 具有传动稳定， 结构简 单且紧凑， 装置小巧的优点。 0020 而且由于本发明设置了底座， 将底座固定于海面上或岸边， 除摆板外的其他装置 都至于海面以上， 减少了海水对装置的腐蚀， 极大地提高了本发明波浪能发电装置的使用 寿命。 0021 本发明通过发条阻尼器， 能够防止摆板的转动角度超过界限， 也能使摆板向初。
14、始 位置转动， 实现往复摆动， 且发条成本较低， 结构简单， 维修方便。 0022 本发明将滚轴插接在棘轮的各齿之间， 当棘爪在棘轮上滑动时， 滚轴在棘轮上滚 动代替滑动， 能够减小棘爪与棘轮之间的摩擦， 从而减小棘爪的损耗。 0023 上述说明仅是本发明技术方案的概述， 为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施， 并且为了让本发明的上述和其他目的、 特征和优点能够 更明显易懂， 以下特举较佳实施例， 并配合附图， 详细说明如下。 附图说明 0024 图 1 为本发明摆式波浪能发电装置的结构示意图。 0025 图 2 为本发明摆式波浪能发电装置另一角度的结构示意图。 。
15、0026 图 3 为本发明摆式波浪能发电装置俯视结构示意图。 0027 图 4 为本发明棘轮离合器的结构示意图。 0028 图 5 为本发明棘爪的结构示意图。 说 明 书 CN 103590967 A 4 3/4 页 5 0029 图中标号说明 ： 1、 底座 ； 2、 摆板 ； 3、 传动装置 ； 4、 棘轮离合器 ； 5、 摆板轴 ； 6、 发条 阻尼器 ； 7、 输出轴 ； 11、 第一底座 ； 12、 第二底座 ； 13 摆板轴轴承座 ； 14、 摆板轴轴承座 ； 15、 输出轴轴承座 ； 16、 输出轴轴承座 ； 31、 第一锥齿轮 ； 32、 第二锥齿轮 ； 33、 第三锥齿轮 ；。
16、 41、 棘 爪 ； 42、 棘轮 ； 43、 滚轴 ； 44、 棘轮齿 ； 45、 轴承。 具体实施方式 0030 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效， 以下结合 附图及较佳实施例， 对依据本发明提出的摆式波浪能发电装置的具体实施方式、 结构、 特征 及其功效， 详细说明如后。 0031 如图 1、 图 2 及图 3 所示， 本发明一种摆式波浪能发电装置， 包括底座 1、 摆板 2、 传 动装置 3、 棘轮离合器 4、 摆板轴 5、 发条阻尼器 6 及输出轴 7。 0032 所述底座 1 由第一底座 11 和第二底座 12 组成， 固定于海面或海边以支撑整个装 置。。
17、在第一底座 11 上设有摆板轴轴承座 13， 该摆板轴轴承座 13 通过螺钉固定在底座 11 上， 在第二底座 12 上设有一个摆板轴轴承座 14 及两个输出轴轴承座 （15、 16） ， 所述摆板轴 轴承座 14 及两个输出轴轴承座 （15、 16） 通过螺钉固定在第二底座 12 上。 0033 所述摆板 2 设置在第一底座 11 和第二底座 12 之间， 并固定在摆板轴 5 上， 其下端 置于海水中并随波浪摆动， 当摆板 2 在波浪的推动下进行摆动时， 进而带动摆板轴 5 转动。 所述摆板轴 5 两端分别安设于第一底座 11 的摆板轴轴承座 13 上和第二底座 12 的摆板轴 轴承座 14。
18、 上， 且可转动。 0034 所述摆板轴 5 一端设有发条阻尼器 6， 其另一端与传动装置 3 相连接， 所述发条阻 尼器 6 置于阻尼器箱内， 摆板轴 5 相当于输入轴， 与阻尼箱内的发条阻尼器 6 相连接， 在波 浪作用下摆板 2 发生摆动时， 摆板轴 5 转动将阻尼箱中的发条阻尼器 6 压紧收紧， 当摆板轴 5转动到一定位置时发条阻尼器6达到压紧收缩的极限值， 从而将摆板2反向向初始位置开 始摆动。 具体地说， 通过发条阻尼器6， 一方面能够防止摆板2的转动角度超过界限， 另一方 面也能使摆板向初始位置返回， 实现摆板的往复运动， 且发条结构简单， 成本较低。图 1 中 为将阻尼箱顶盖去。
19、除的结构， 在实际生产过程中要加顶盖密封。 0035 所述传动装置 3 安设于第二底座 12 上， 其结构包括第一锥齿轮 31、 第二锥齿轮 32 及第三锥齿轮33， 所述第一锥齿轮31固定在摆板轴5另一端上， 所述第二锥齿轮32和第三 锥齿轮33同轴安设， 且对称设置在第一锥齿轮31两侧， 并分别与第一锥齿轮31相啮合 ； 所 述第二锥齿轮 32 和第三锥齿轮 33 分别通过其上棘轮离合器 4 与输出轴 7 相连， 所述输出 轴 7 安设在两个输出轴轴承座 （15、 16) 上， 且可转动， 摆板轴 2 与输出轴 7 呈 90 度角。 0036 如图 4 及图 5 所示， 所述棘轮离合器 4。
20、 由两个棘轮 42 和与每个棘轮 42 相配合的 棘爪 41 组成。所述输出轴 7 与第二锥齿轮 32 及第三锥齿轮 33 同轴， 所述两个棘轮 42 固 定在输出轴 7 上， 且两个棘轮 42 分别置于第二锥齿轮 32 及第三锥齿轮 33 内部的空腔， 所 述棘轮 42 的方向相同， 所述棘爪 41 一端分别固定在第二锥齿轮 32 和第三锥齿轮 33 的转 盘上， 且所述第二锥齿轮 32 与第三锥齿轮 33 上的棘爪在转动时方向正好相反， 棘爪 41 在 转盘上四组对称分布， 所述棘爪 41 两个一组， 并通过滚轴 43 相连， 对称设置在每个棘轮 42 两侧， 所述棘爪 41 另一端通过滚。
21、轴 43 插接在棘轮 42 的棘轮齿 44 之间， 即棘爪 41 插接在 棘轮 42 的各齿之间， 并可与各齿相脱离。所述滚轴 43 两端通过轴承 45 与棘爪 41 相连， 并 说 明 书 CN 103590967 A 5 4/4 页 6 且使棘轮 42 转动， 带动输出轴 7 转动。 0037 本发明摆式波浪能发电装置工作时， 摆板 2 在波浪能作用下， 摆板轴 5 发生转动， 从而带动第一锥齿轮 31 转动， 由于第一锥齿轮 31 两端分别与第二锥齿轮 32 和第三锥齿轮 33相啮合， 当第一锥齿轮31向一个方向转动时， 与其相啮合的第二锥齿轮32和第三锥齿轮 33 的转向是相反的。由于。
22、第二锥齿轮 32 和第三锥齿轮 33 上均固定多个对称的棘爪 41， 图 中以四个为例， 在第一锥齿轮 31 带动下， 使第二锥齿轮 32 和第三锥齿轮 33 中的棘爪 41 推 动方向也是相反的。 0038 当摆板轴 5 带动第一锥齿轮 31 顺时针转动时， 即视角从第一锥齿轮 31 向摆板轴 5 方向上看， 第一锥齿轮 31 带动第三锥齿轮 33 逆时针转动， 从而带动第三锥齿轮 33 上的 棘爪 41 顺时针运动， 进而使第三锥齿轮 33 上的棘爪 41 带动与其相配合的棘轮 42 逆时针 转动， 通过棘轮 42 带动输出轴 7 逆时针转动。同时， 第一锥齿轮 31 带动第二锥齿轮 32。
23、 顺 时针转动， 从而带动第二锥齿轮 32 上的棘爪 41 顺时针转动， 第二锥齿轮 32 上的棘爪 41 在 与其相配合的棘轮42上滑过， 即安设在第二锥齿轮内部的棘轮42不发生转动， 不会产生影 响。反之， 当摆板轴 5 带动第一锥齿轮 31 逆时针转动时， 原理同上， 此时第一锥齿轮 31 带 动第二锥齿轮 32 逆时针转动， 从而带动第二锥齿轮 32 上的棘爪 41 逆时针运动， 进而使第 二锥齿轮 32 上的棘爪 41 带动棘轮 42 逆时针转动， 通过棘轮 42 带动输出轴 7 逆时针转动。 同时， 第一锥齿轮 31 带动第三锥齿轮 33 顺时针转动， 从而带动第三锥齿轮 33 上。
24、的棘爪 41 顺时针转动， 第三锥齿轮 33 上的棘爪 41 在棘轮 42 上滑过， 即安设在第三锥齿轮内部的棘 轮 42 不发生转动， 不会产生影响。滚轴 43 与棘爪 41 通过轴承 45 相连， 当棘爪 41 在棘轮 42 上滑动时， 滚轴 43 在棘轮 42 上滚动代替滑动， 能够减小棘爪 41 与棘轮 42 之间的摩擦， 从而减小棘爪 41 的损耗。通过这种棘轮离合器， 使波浪能在两个方向输入时均可吸收， 使 输出轴 7 都能以同一方向输出， 达到了全波浪吸收的效果， 大大提高了波浪能的吸收效率。 0039 输出轴 7 通过联轴器与发电机相连接， 图中未示， 将机械能转化成电能。从而实现 了波浪能转化成机械能， 在转化成电能的全波浪能吸收发电装置。 0040 上述实施方式的描述， 是本发明较佳的实施例， 但不能以此限定本发明的保护范 围， 凡是未脱离本发明技术方案内容， 依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简 单修改、 等同变化与修饰， 均仍属于本发明技术方案的范围内。 说 明 书 CN 103590967 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103590967 A 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103590967 A 8 3/3 页 9 图 5 说 明 书 附 图 CN 103590967 A 9 。