CN111878293B - 一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，包括筒身、电控柜、顶盘、电线套管、底盘、弹簧、发电机定子架、振子、发电机线圈、导柱和电缆线，所述发电装置还包括拉线机构，所述拉线机构由上同步带轮、双面同步带、齿条杆、导向杆、连接块、连接轮和下同步带轮组成。本发明提供了一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，设计了拉线机构，通过这种机械结构，可以有效地对电缆线进行折叠与展开，解决了该装置电缆线散乱及容易发生缠绕的问题，具有较强的实用性和较好的应用前景。

Description

一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置
技术领域
本发明涉及海上发电技术领域，具体涉及一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置。
背景技术
开发海洋资源和发展海洋经济，迫切需要解决海岛、海上平台的电力短缺问题。为了科学经济地解决好该问题，必须因地制宜，充分开发取之不尽用之不竭的海洋能。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源，但它作为一种清洁的可再生能源，其分布范围广且易于大规模开采利用。如果能高效可靠地利用波浪能进行发电，就能有效解决上述电力短缺问题。近年来，波浪能发电技术发展迅速，出现了各式各样的波浪能发电装置，波浪能发电装置是将波浪能转换为机械能，机械能转化为电能的电力设备，但是现有的部分发电装置采用直线电机进行电力转换，结构复杂，体积大，制造成本高，还会发生电缆线缠绕的问题，大大影响了整体的发电装置的发电效率。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，结构相对简单且紧凑，且大部分部件均密封在筒身内部，并且在外部增加了保护罩，不必担心长时间海上工作的腐蚀失效等问题，另外还设计了拉线机构，通过这种机械结构，可以有效地对电缆线进行折叠与展开，解决了该装置电缆线散乱及容易发生缠绕的问题，具有较强的实用性和较好的应用前景。
为达此目的，本发明提供的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，包括筒身、电控柜、顶盘、电线套管、底盘、弹簧、发电机定子架、振子、发电机线圈、导柱和电缆线，所述电控柜可拆卸式安装于所述顶盘的上方，所述顶盘和所述底盘通过所述导柱联接，所述振子呈圆盘状，平行设置于所述顶盘和所述底盘之间，并套设在所述导柱上，使其可沿导杆做周期性的上下移动，所述振子上固定有电缆线槽，所述发电机定子架位于所述顶盘和所述底盘之间，并于所述导柱平行设置，所述弹簧套设于所述导柱上，并位于所述振子与所述底盘之间，所述发电装置还包括拉线机构，所述拉线机构由上同步带轮、双面同步带、齿条杆、导向杆、连接块、连接轮和下同步带轮组成，其中，所述齿条杆上有轮齿部，所述连接轮有穿线孔、导向孔和齿部，所述连接块有带连接板、导向杆孔、线缆孔、振子连接板、振子安装孔和同步带安装孔，所述振子上固定有电缆线槽，上同步带轮固定在顶盘上，下同步带轮固定在底盘上，双面同步带与上同步带轮、下同步带轮上组成带传动，齿条杆固定在顶盘与底盘之间，连接轮上的齿部分别与双面同步带和齿条杆啮合，连接块一端固定在振子上，其另一端固定在双面同步带上，连接轮的导向孔穿过导向杆，并可在导向杆上自由移动，连接块的导向杆孔穿过导向杆并可在导向杆上自由移动，所述上同步带轮和所述下同步带轮的支架分别焊接于所述顶盘和所述底盘上，所述筒身将上述发电装置的零部件罩住后固结于所述底盘上，电缆线的安装走线过程是，电缆线一头连接在发电机线圈上，电缆线另一头依次穿过振子上的电缆线槽、连接块上的线缆孔、连接轮上的穿线孔、电线套管，最后穿过顶盘上的孔，接入电控柜中。
作为本发明的一种改进，所述筒身外部安装有保护罩，可以有效保护其内的发电机、控制器等元器件，免受雨水、海气的侵蚀，延长使用寿命。
作为本发明的一种改进，所述保护罩表面喷涂有起到警示识别作用的警示颜色。优选红色，可以起到警示识别作用。
作为本发明的一种改进，所述导柱数量为至少2个。2个导柱使得整个装置更加稳定。
本拉线机构的工作原理如下：由于连接块固定在振子和双面同步带上，当振子往上移动时，连接块带动双面同步带同速移动，由于连接轮同时与双面同步带和齿条杆啮合，因此连接轮在双面同步带和齿条杆的作用下也往上运动，根据几何关系，连接轮的移动速度为双面同步带速度的一半；即连接轮往上移动的距离是连接块往上移动距离的一半；由于电缆线穿过带连接板与连接轮，因此电缆线可在连接块及连接轮的作用下进行有序折叠， 防止电缆缠绕和散乱；随着振子不断向上移动，带连接板与连接轮之间的距离不断加大，电缆线折叠部分长度继续增加；当振子移动到最上方时，带连接板与连接轮之间的距离达到最大，电缆线折叠部分也达到最大；此时振子开始往下移动，带连接板带动双面同步带同速往下移动；连接轮在双面同步带和齿条杆的作用下也跟着往下运动且速度为双面同步带速度的一半，即带连接板和连接轮之间的距离不断缩小；此时电缆线在带连接板和连接轮的作用下折叠部分逐渐减少，电缆线逐渐展开；当振子运动到最下方时，带连接板和连接轮之间的距离达到最小，电缆线完全展开。此发电装置在波浪的作用下，振子不断地上下移动，在拉线机构的作用下，电缆线进行有序的折叠与展开。
本发明相对现有技术所具有的有益效果是：本发明的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，结构相对简单且紧凑，且大部分部件均密封在筒身内部，并且在外部增加了保护罩，不必担心长时间海上工作的腐蚀失效等问题，另外还设计了拉线机构，通过这种机械结构，可以有效地对电缆线进行折叠与展开，解决了该装置电缆线散乱及容易发生缠绕的问题，具有较强的实用性和较好的应用前景。
附图说明
图1 本发明的具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置的整体结构示意图;
图2 为图1中的拉线机构的具体结构示意图;
图3 为图1的平面示意图;
图4 为图1中的齿条杆的结构示意图;
图5 为图1中的连接轮的结构示意图;
图6 为图1中的连接块的结构示意图;
图7为图1中的振子的结构示意图;
图8 为电缆线完全折叠状态示意图;
图9 为电缆线部分折叠状态示意图;
图10 为电缆线完全展开状态示意图;
1、筒身;2、电控柜;3、顶盘;4、电线套管;5、拉线机构;6、底盘;7、弹簧;8、发电机定子架;
9、振子;9-1、电缆线槽;10、发电机线圈;11、导柱;12、电缆线;5-1、上同步带轮;5-2、双面同步带;5-3、齿条杆;5-3-1、轮齿部;5-4、导向杆;5-5、连接块;5-5-1、带连接板;5-5-2、导向杆孔;5-5-3、线缆孔;5-5-4、振子连接板;5-5-5、振子安装孔;5-5-6、同步带安装孔;5-6、连接轮;5-6-1、穿线孔;5-6-2、导向孔;5-6-3、齿部;5-7、下同步带轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图3所示，本发明提供的本发明提供的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，包括筒身1、电控柜2、顶盘3、电线套管4、拉线机构5、底盘6、弹簧7、发电机定子架8、振子9、发电机线圈10、导柱11和电缆线12，所述电控柜2可拆卸式安装于所述顶盘3的上方，所述顶盘3和所述底盘6通过所述导柱11联接，所述振子9呈圆盘状，平行设置于所述顶盘3和所述底盘6之间，并套设在所述导柱11上，使其可沿导杆做周期性的上下移动，所述振子9上固定有电缆线槽9-1，所述发电机定子架8位于所述顶盘3和所述底盘6之间，并于所述导柱11平行设置，所述弹簧7套设于所述导柱11上，并位于所述振子9与所述底盘6之间，所述拉线机构5由上同步带轮5-1、双面同步带5-2、齿条杆5-3、导向杆5-4、连接块5-5、连接轮5-6和下同步带轮5-7组成，如图4所示，所述齿条杆5-3上有轮齿部5-3-1，如图5所示，所述连接轮5-6有穿线孔5-6-1、导向孔5-6-2和齿部5-6-3，如图6所示，所述连接块5-5有带连接板5-5-1、导向杆孔5-5-2、线缆孔5-5-3、振子连接板5-5-4、振子安装孔5-5-5和同步带安装孔5-5-6，如图7所示，所述振子9上固定有电缆线槽9-1，上同步带轮5-1固定在顶盘3上，下同步带轮5-7固定在底盘6上，双面同步带5-2与上同步带轮5-1、下同步带轮5-7上组成带传动，齿条杆5-3固定在顶盘3与底盘6之间，连接轮5-6上的齿部分别与双面同步带5-2和齿条杆5-3啮合，连接块5-5一端固定在振子9上，其另一端固定在双面同步带5-2上，连接轮5-6的导向孔5-6-2穿过导向杆5-4，并可在导向杆5-4上自由移动，连接块5-5的导向杆孔5-5-2穿过导向杆5-4并可在导向杆5-4上自由移动，所述上同步带轮5-1和所述下同步带轮5-7的支架分别焊接于所述顶盘3和所述底盘6上，所述筒身1将上述发电装置的零部件罩住后固结于所述底盘6上，电缆线12的安装走线过程是，电缆线12一头连接在发电机线圈10上，电缆线12另一头依次穿过振子9上的电缆线槽9-1、连接块5-5上的线缆孔5-5-3、连接轮5-6上的穿线孔5-6-1、电线套管4，最后穿过顶盘3上的孔，接入电控柜2中。
所述电控柜2上安装有保护罩，可以有效保护其内的发电机、控制器等元器件，免受雨水、海气的侵蚀，延长使用寿命。保护罩的形状只要能遮挡住整个发电装置即可。
所述保护罩表面喷涂有起到警示识别作用的警示颜色。优选红色，可以起到警示识别作用。
所述导柱数量为至少2个。2个导柱使得整个装置更加稳定。
本拉线机构5的工作原理如下：由于连接块5-5固定在振子9和双面同步带5-2上，当振子9往上移动时，连接块5-5带动双面同步带5-2同速移动，由于连接轮5-6同时与双面同步带5-2和齿条杆5-3啮合，因此连接轮5-6在双面同步带5-2和齿条杆5-3的作用下也往上运动，根据几何关系，连接轮5-6的移动速度为双面同步带5-2速度的一半；即连接轮5-6往上移动的距离是连接块5-5往上移动距离的一半；由于电缆线12穿过带连接板5-5-1与连接轮5-6，因此电缆线12可在连接块5-5及连接轮5-6的作用下进行有序折叠， 防止电缆缠绕和散乱；随着振子9不断向上移动，带连接板5-5-1与连接轮5-6之间的距离不断加大，电缆线12折叠部分长度继续增加；当振子9移动到最上方时，带连接板5-5-1与连接轮5-6之间的距离达到最大，电缆线12折叠部分也达到最大，其示意图如图8所示;此时振子9开始往下移动，带连接板5-5-1带动双面同步带5-2同速往下移动；连接轮5-6在双面同步带5-2和齿条杆5-3的作用下也跟着往下运动且速度为双面同步带5-2速度的一半，即带连接板5-5-1和连接轮5-6之间的距离不断缩小；此时电缆线12在带连接板5-5-1和连接轮5-6的作用下折叠部分逐渐减少，电缆线12逐渐展开如图9所示;当振子9运动到最下方时，带连接板5-5-1和连接轮5-6之间的距离达到最小，电缆线12完全展开如图10所示。此发电装置在波浪的作用下，振子9不断地上下移动，在拉线机构5的作用下，电缆线12进行有序的折叠与展开。
本发明的发电装置中采用直线电机进行电力转换，直线发电机的发电机线圈10安装在振子9上，直线发电机的永磁体安装在发电机定子架8上，此发电装置漂浮在海里，并用锚链进行固定，在波浪的作用下，筒身内的振子9上下振动，振子9上的发电机线圈10切割磁力线使直线发电机产生电流，进行发电，此发电装置的电缆线一头接在线圈上，跟着线圈上下运动，另一头穿过顶盘3连接在电控柜2里，由于振子9不停地沿导杆11做周期性的上下移动，从发电机线圈10引出的电缆线12也跟着做上下运动，由于此发电装置的振子9的运动行程较长，通常都在一米以上，电缆线12的长度也都在一米以上，在工作中极容易出现电缆线的缠绕散乱的现象，从而影响了振子的正常运动，目前解决电缆线缠绕问题的方法主要是运用拖链，但是由于发电装置在波浪的作用下，筒身1会发生相应的倾斜，在重力的影响下拖链会悬垂，且悬垂方向随筒身倾斜角度而变化，拖链极易与发电装置发生碰撞引起干涉，大大影响整个装置的发电效果，而本发明的发电装置中的拉线机构5正好解决了电缆线12缠绕的问题。
本发明相对现有技术所具有的有益效果是：本发明的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，结构相对简单且紧凑，且大部分部件均密封在筒身内部，并且在外部增加了保护罩，不必担心长时间海上工作的腐蚀失效等问题，另外还设计了拉线机构，通过这种机械结构，可以有效地对电缆线进行折叠与展开，解决了该装置电缆线散乱及容易发生缠绕的问题，具有较强的实用性和较好的应用前景。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，包括筒身(1)、电控柜(2)、顶盘(3)、电线套管(4)、底盘(6)、弹簧(7)、发电机定子架(8)、振子(9)、发电机线圈(10)、导柱(11)和电缆线(12)，其特征在于，所述电控柜(2)可拆卸式安装于所述顶盘(3)的上方，所述顶盘(3)和所述底盘(6)通过所述导柱(11)联接，所述振子(9)呈圆盘状，平行设置于所述顶盘(3)和所述底盘(6)之间，并套设在所述导柱(11)上，使其可沿导杆做周期性的上下移动，所述发电机定子架(8)位于所述顶盘(3)和所述底盘(6)之间，并与所述导柱(11)平行设置，所述弹簧(7)套设于所述导柱(11)上，并位于所述振子(9)与所述底盘(6)之间，所述发电装置还包括拉线机构(5)，所述拉线机构(5)由上同步带轮(5-1)、双面同步带(5-2)、齿条杆(5-3)、导向杆(5-4)、连接块(5-5)、连接轮(5-6)和下同步带轮(5-7)组成，其中，所述齿条杆(5-3)上有轮齿部(5-3-1)，所述连接轮(5-6)有穿线孔(5-6-1)、导向孔(5-6-2)和齿部(5-6-3)，所述连接块(5-5)有带连接板(5-5-1)、导向杆孔(5-5-2)、线缆孔(5-5-3)、振子连接板(5-5-4)、振子安装孔(5-5-5)和同步带安装孔(5-5-6)，所述振子(9)上固定有电缆线槽(9-1)，上同步带轮(5-1)固定在顶盘(3)上，下同步带轮(5-7)固定在底盘(6)上，双面同步带(5-2)与上同步带轮(5-1)、下同步带轮(5-7)上组成带传动，齿条杆(5-3)固定在顶盘(3)与底盘(6)之间，连接轮(5-6)上的齿部分别与双面同步带(5-2)和齿条杆(5-3)啮合，连接块(5-5)一端固定在振子(9)上，其另一端固定在双面同步带(5-2)上，连接轮(5-6)的导向孔(5-6-2)穿过导向杆(5-4)，并可在导向杆(5-4)上自由移动，连接块(5-5)的导向杆孔(5-5-2)穿过导向杆(5-4)并可在导向杆(5-4)上自由移动，所述上同步带轮(5-1)和所述下同步带轮(5-7)的支架分别焊接于所述顶盘(3)和所述底盘(6)上，所述筒身(1)将上述发电装置的零部件罩住后固结于所述底盘(6)上，电缆线(12)的安装走线过程是，电缆线(12)一头连接在发电机线圈(10)上，电缆线(12)另一头依次穿过振子(9)上的电缆线槽(9-1)、连接块(5-5)上的线缆孔(5-5-3)、连接轮(5-6)上的穿线孔(5-6-1)、电线套管(4)，最后穿过顶盘(3)上的孔，接入电控柜(2)中。
2.根据权利要求1所述的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，其特征在于，所述筒身(1)外部安装有保护罩。
3.根据权利要求2所述的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，其特征在于，所述保护罩表面喷涂有起警示识别作用的警示颜色。
4.根据权利要求3所述的一种具有防绕线机构的振荡式波浪能发电装置，其特征在于，所述导柱(11)数量为至少2个。
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