一种海上浮动平台浮子式波浪发电机

摘要

本发明涉及一种海上浮动平台浮子式波浪发电机，解决浮子发电装置缺乏对发电机转动惯性的利用，而且需要克服转动惯性，导致发电效率低问题。本装置包括设置在岸上的发电机和设置在海面上的浮子，其特征在于：所述发电机的转子同轴连接有齿轮，所述浮子和齿轮之间通过摆杆连接，摆杆中部铰接在岸边的支座上，摆杆靠岸的一端为与齿轮啮合的扇齿，摆杆的另一端转动连接在浮子上，所述齿轮的两侧分别通过棘轮连接有发电机，所述齿轮两侧的棘轮分别为驱动方向相反的正向棘轮和反向棘轮。本发明通过海面上多个浮子并列、平台上多个发电机串联的发电装置，实现了高效稳定的发电阵列；合理利用转动惯性，提高能量利用；利用摆杆和浮子的角度变化，在浮子上同步进行发电。

说明书

技术领域

本发明涉及一种波浪发电装置，特别涉及一种海上浮动平台浮子式波浪发电机。

背景技术

海洋中潮起潮落、洋流流动、波浪起伏都蕴含着巨大的能源，在能源日益紧张的今日，海洋能源是一个巨大的宝库，海洋潮汐能、波浪能清洁无污染，且潜能巨大，而目前人们对还能能源的开发还只是沧海一粟。而另一方面，一些搭建在海上的平台，只能从陆地远程送电，不仅送电成本高，而且送电风险也大，如果采用柴油发电机发电，发电成本更好。对于这些海上平台，平台周边的波浪和洋流都蕴含着巨大的能源，如果能进行开发利用来发电，能代替一部分的用电，能有效降低用电成本。

中国专利局2013年12月4日公开的CN103423072A号专利申请文件，名称为新型震荡浮子式海洋波浪能发电装置，该装置利用浮子升降，推动浮子上方的齿条升降，继而由齿条带动齿轮转动，齿轮经过增速后带动发电机转动记性发电。该装置虽然采用棘轮实现了升降双向传动，但是采用单套的增速器和发电机，当正反转转换时，需要强行克服电机和增速器的转动惯性，能量损失大，影响发电效率，而且该装置浮子驱动的连杆是上下竖直运动，而波浪存在横向的推动力，会对浮子的连杆产生较大的剪切力，容易卡死。

发明内容

本发明的目的在于解决上诉浮子发电装置在浮子沉浮过程中电机同步转向，不仅缺乏对发电机转动惯性的利用，而且需要克服转动惯性，导致发电效率低问题，提供一种高效的海上浮动平台浮子式波浪发电机。

同时，并发明还利用倾斜的摆杆连接浮子，利用摆杆和浮子的角度变化，驱动浮子一端同时进行发电。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海上浮动平台浮子式波浪发电机，包括设置在岸上的发电机和设置在海面上的浮子，所述发电机的转子同轴连接有齿轮，所述浮子和齿轮之间通过摆杆连接，摆杆中部铰接在岸边的支座上，摆杆靠岸的一端为与齿轮啮合的扇齿，摆杆的另一端转动连接在浮子上，所述齿轮的两侧分别通过棘轮连接有发电机，所述齿轮两侧的棘轮分别为驱动方向相反的正向棘轮和反向棘轮。浮子上浮时，通过摆杆带动齿轮正传，齿轮通过正向棘轮带动一侧的发电机转子正向转动发电；浮子下沉时，通过摆杆带动齿轮反传，齿轮通过反向棘轮带动另一侧的发电机转子反向转动发电，同时，正向转动的发电机利用本身的惯性持续转动发电；同样的浮子第二次上浮时，反向转动的发电机利用惯性持续转动。当波浪起伏幅度变小，后一次浮子沉浮带动齿轮转动的转速小于发电机转子惯性转速时，由于棘轮的作用，齿轮不会对发电机起到反拖阻碍。

作为优选，所述发电机转子转轴在发电机两端均伸出作为驱动端，多个发电机和多个齿轮在岸上间隔串联设置，海面上并列设置有多个与齿轮一一对应的浮子，相邻的发电机和齿轮之间设有棘轮，且同一发电机两端的棘轮驱动方向相同。海面上并列设置的浮子不同步地上下浮动，带动岸上的各个齿轮不同步正转或者反转，而同一个发电机转子转轴两端均伸出作为驱动端，分别受发电机两端的两个齿轮驱动。同一发电机两端棘轮方向一致，对于齿轮来说，相邻的两个齿轮的左右两侧棘轮方向布置的相反的。这样间隔串联式的布置，保证了发电量的稳定，又能给不同的浮子形成互补，充分利用每个浮子和电机。

作为优选，所述齿轮与齿轮一侧的发电机之间设有两个同向棘轮，两个棘轮之间设置有增速器。增速器为一个变速比大于一的变速器，可以采用行星齿轮组、或者普通齿轮组来实现。当齿轮转动时，先通过棘轮带动增速器，然后由增速器增加转速后，通过棘轮带动发电机转子。这样当浮子浮沉转换时，齿轮和原来一侧的增速器脱离接触，减少换向阻力，也避免增速器受到过大的冲击。而增速器本身阻尼大，在发电机转子依靠惯性转动、或者依靠发电机另一端动力输入时，能及时脱开，保证发电效率。

作为优选，所述摆杆靠岸的一端的扇齿以摆杆铰接支座为轴心。扇齿本身和齿轮之间具有较大的传动比。

作为优选，所述浮子一端的摆杆与浮子的侧壁铰接后伸入浮子内，浮子内的摆杆端部为扇齿，浮子内设有与扇齿啮合的齿轮，齿轮两侧分别通过驱动方向相反的正向棘轮和反向棘轮连接有发电机。摆杆倾斜设置连接浮子，当浮子浮沉时，摆杆和浮子的角度产生变化，利用这一角度变化，伸入浮子内的摆杆扇齿能相对转动，带动浮子内的齿轮转动，并转换为发电机发电的能源。

作为优选，浮子内的齿轮和齿轮一侧发电机之间设有两个同向的棘轮，两个棘轮之间设有增速器。

作为优选，所述浮子内的发电机转子转轴外端向外伸出，并在发电机转子转轴外端设有飞轮。在齿轮反向转动后，棘轮脱离时，发电机能利用飞轮的大转动惯性，保持较长的转动时间，进行发电。

作为优选，所述浮子内的摆杆扇齿以摆杆和浮子侧壁铰接点为轴心。

本发明适用于浮动码头等海上浮动平台的波浪能发电，本装置通过海面上多个浮子并列、平台上多个发电机串联的发电装置，实现了高效稳定的发电阵列；通过棘轮以及飞轮的利用，合理利用转动惯性，提高能量利用；利用摆杆和浮子的角度变化，在浮子上同步进行发电。

附图说明

图1是本发明一种结构示意图。

图2是本发明岸上发电的一种布置结构图。

图3是本发明岸上发电的第二种布置结构图，且以图2中A位置局部放大为例。

图4是本发明浮子发电结构示意图。

图5是本发明正向棘轮结构示意图。

图6是本发明反向棘轮结构示意图。

图中：1.浮子，2.摆杆，3.支座，4.扇齿，5.齿轮，6.发电机，7.防水罩，8.正向棘轮，9.反向棘轮，10.增速器，11.飞轮。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：一种海上浮动平台浮子式波浪发电机，如图1、图2所示。本装置在海上平台使用，岸上同轴间隔布置有多个齿轮5和发电机6，轴线与岸线平行。发电机转子转轴两端均伸出作为驱动端，分别与两端的齿轮连接，因此齿轮与发电机间隔串联布置。相邻的齿轮和发电机之间设有棘轮，同一齿轮的两侧分别为正向棘轮8和反向棘轮9，而同一发电机的两侧均为正向棘轮8或者反向棘轮9。

如图1所示，岸上的齿轮5通过摆杆2受漂浮在海面的浮子1驱动，摆杆2的中部摆动连接在岸边的支架3上。摆杆朝岸的一端为与岸上齿轮啮合的扇齿4，此端的扇齿以摆杆与支架连接点为转动轴心。

如图1、图4所示，摆杆2朝浮子的一端与浮子侧壁铰接后，伸入浮子内部，浮子内的摆杆端部也为扇齿4，扇齿4与浮子内的齿轮5啮合。浮子内的齿轮5一侧通过一正向棘轮8连接增速器10，增速器再通过第二个正向棘轮连接发电机6，发电机6转子转轴另一端向外伸出并挂设有飞轮11，增速器可以将齿轮的转动放大后传递给发电机，并通过飞轮的惯性，保证齿轮逆向旋转后，具有较大的转动惯量，保持稳定发电。浮子内的齿轮5另一侧通过一反向棘轮9连接增速器10，增速器再通过第二个反向棘轮连接发电机6，发电机6转子转轴另一端向外伸出并挂设有飞轮11。

正向棘轮和反向棘轮如图5，图6所示，两者驱动方向一个为正时针、一个为逆时针。

岸上发电机工作过程：摆杆将浮子沉浮通过岸端的扇齿传递给岸上的齿轮，上浮时，齿轮正向旋转，带动一侧的正向棘轮将转动传递给发电机；下沉时齿轮反向旋转，带动另一侧的反向棘轮将转动传递给另一侧的发电机。同一发电机可以两端均接受浮子传递的转动，保证发电机稳定运行。

浮子发电机工作过程：浮子沉浮过程中，浮子与摆杆的角度发生变化，体现为浮子内扇齿的摆动，浮子上浮时，扇齿带动齿轮正向转动，通过一侧的正向棘轮传递给增速器，增速器将齿轮转动放大后，通过第二个正向棘轮带动发电机发电，并带动发电机外端的飞轮转动，当浮子下沉时，正向棘轮脱离，飞轮的惯性使发电机转子能保持一定的转速持续发电；当浮子下沉时，扇齿带动齿轮反向转动，通过另一侧的反向棘轮传递给增速器，增速器将齿轮转动放大后，通过第二个反向棘轮带动发电机发电，并带动发电机外端的飞轮转动，当浮子上浮时，反向棘轮脱离，飞轮的惯性使发电机转子能保持一定的转速持续发电。

实施例2：一种海上浮动平台浮子式波浪发电机，如图3所示。本实施例中，岸上发电机组中，齿轮5一侧通过一正向棘轮8连接增速器10，增速器再通过第二个正向棘轮连接发电机6；齿轮另一侧通过一反向棘轮9连接增速器10，增速器再通过第二个反向棘轮连接发电机6。采用增速器对齿轮转动放大后带动发电机，提供更高效的发电模式，且采用棘轮传动，无论是齿轮换向时，还是发电机另一端驱动时，增速器均能脱开，不会形成负担。其他结构与实施例1相同。