CN113236477B - 一种非接触式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种波浪能发电装置，特别是一种非接触式波浪能发电装置，包括一个芯轴，一个多台阶轴、一个第一摆体，一个第二摆体，一个第一支架，一个第一传动带机构，一个第二传动带机构，一个第三传动带机构，一个第一换向机构，一个第二换向机构，一个第三换向机构，一个第一差速器，一个第二差速器，一个第一传动齿轮机构，一个第二传动齿轮机构，一个发电机，一个箱体以及一个第二支架。本发明解决了“提升非接触式波浪能发电装置的发电效率”的技术问题。同时，本发明具备了结构简单且稳定性好，使用故障率低等优点。

Description

一种非接触式波浪能发电装置

技术领域

本发明涉及一种波浪能发电装置，特别是一种非接触式波浪能发电装置。

背景技术

波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。

传统的波浪能发电装置是将浮子置于水中，通过浮子受波浪作用产生机械运动，再将机械能转化为电能，这种方式需要有特定的浮子安装平台，不适合船舶上安装应用，同时会影响船舶航行，而且在风浪较大的海况下，极易出现浮子支撑架破损问题。

针对上述情况，专利号CN201410041601.7的中国发明专利文献中提供了一种利用船身摆动的钟摆发电装置；专利申请号CN202011021944.9的中国发明申请文件中提供了一种船载冲击式摇摆驱动波浪发电机。两者均采用非接触式波浪能发电原理，在波浪冲击船身的整个过程中，通过捕获摆锤（摆钟）摇摆产生的机械能，再通过能量转换装置（发电机）进行发电。

但是，上述现有的非接触式波浪能发电装置因结构设计问题，其发电效率相对较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种发电效率相对较高的非接触式波浪能发电装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种非接触式波浪能发电装置，其包括：

一个芯轴，一个多台阶轴、一个第一摆体，一个第二摆体，一个第一支架，一个第一传动带机构，一个第二传动带机构，一个第三传动带机构，一个第一换向机构，一个第二换向机构，一个第三换向机构，一个第一差速器，一个第二差速器，一个第一传动齿轮机构，一个第二传动齿轮机构，一个发电机，一个箱体以及一个第二支架；

其中，所述多台阶轴上设有沿其轴线方向的中心通孔，所述多台阶轴包括一个第一段，位于第一段两侧的两个第二段，位于每个第二段外侧的一个第三段，以及位于每个第三段外侧的一个第四段，且第一段至第四段的直径递减；所述第一段上设有一个径向开孔，在径向开孔内设有一对伞型齿轮副，一个铰接轴贯穿主动伞型齿轮，且两个轴端径向贯穿第一段后延伸至第一段外，铰接轴与主动伞型齿轮相联动；芯轴的一个端部穿入多台阶轴的中心通孔后延伸至径向开孔内，并与从动伞型齿轮相联动；

所述第一摆体包括一个摆球，一个摆杆以及一个U形铰接件；其中，U形铰接件的两个端部位于第一段的径向两侧，其逐一对应铰接轴的两个端部，并相固定，摆杆的一个端部固定至U形铰接件上，其另一个端部则与摆球相固定；

所述第二摆体呈U形结构，其两个端部分别固定至多台阶轴的第三段上；

在多台阶轴的两个第二段上分别设有一个第一轴承，每个第一轴承的内圈与多台阶轴相固定，其外圈与第一支架上的第一轴承座相固定；

箱体固定在第二支架上，一个第一换向机构，一个第二换向机构，一个第三换向机构，一个第一差速器，一个第二差速器，一个第一传动齿轮机构，一个第二传动齿轮机构和一个发电机均置于箱体内，其中第一换向机构与第二换向机构分别位于第一差速器的两侧，第三换向机构位于第二差速器的单侧，第一齿轮传动机构位于第一差速器与第二差速器之间，第二齿轮传动机构位于第二差速器与发电机之间；

第一换向机构、第二换向机构和第三换向机构均包括一个主动齿轮，两个从动齿轮，一个换向齿轮，一个滑块以及一个第三支架；所述第三支架上形成一个导向滑槽，一个滑块位于导向滑槽内，且沿导向滑槽往复运动，一个换向齿轮铰接至滑块上，一个主动齿轮和两个从动齿轮分别铰接至第三支架上，且一个主动齿轮与两个从动齿轮分别位于导向滑槽的两侧，且一个主动齿轮始终通过换向齿轮与任意一个从动齿轮相啮合；

所述第一传动齿轮机构包括一个第一传动齿轮组件和一个第四带传动机构；其中，第一传动齿轮组件的第一传动齿轮轴铰接至箱体上；

所述第二传动齿轮机构包括一个第二传动齿轮组件和一个联轴器；其中，第二传动齿轮组件的第二传动齿轮轴铰接至箱体上；

第一差速器和第二差速器的两个输入轴上分别设有一个第二轴承，每个第二轴承的内圈与其对应的输入轴相固定，其外圈与箱体上的第二轴承座相固定；

所述第一差速器的两个输入轴同方向自转，其中一个输入轴与第一换向机构的一个从动齿轮连接，并相联动，另一个输入轴则与第二换向机构的一个从动齿轮连接，并相联动，所述第一差速器的行星轮架与第一传动齿轮组件的第一传动齿轮相啮合，第一传动齿轮组件的第一传动齿轮轴通过第四带传动机构与第二差速器的一个输入轴相联动，第二差速器的另一个输入轴与第三换向机构的一个从动齿轮相啮合，且第二差速器的两个输入轴同方向自转，第二差速器的行星轮架与第二传动齿轮组件的第二传动齿轮相啮合，第二传动齿轮组件的第二传动齿轮轴通过联轴器与发电机的电机轴相联动；

多台阶轴通过第一传动带机构与第一换向机构的主动齿轮相联动，其通过第二传动带机构与第二换向机构的主动齿轮相联动；芯轴则通过第三传动带机构与第三换向机构的主动齿轮相联动。

本发明中所采用的差速器，即汽车差速器的逆向使用，在本发明中将汽车差速器的两个输出轴作为两个输入轴，而将原本作为输入端的行星轮架作为输出端，同时再结合上三个换向机构，最终得以将一对摆体同时工作时产生的不同转速、不同转向的扭力整合为同转速且同转向的扭力进行收集，并通过一些列的传动关系最终带动发电机高效工作。

与现有技术相比较，本发明得到的一种非接触式波浪能发电装置，其具备以下的优点：1、首先，本发明所提供一种非接触式波浪能发电装置，因其结构中一对摆体的摆动轨迹相互垂直，当其结合至船体上实际使用时，无论是船体航行方向上的波浪冲击亦或是垂直于船体航行方向上的波浪冲击，均能够有效的带动对应的摆体作往复回摆动作，并通过一些列的传动关系最终带动发电机高效工作；

2、其次，本发明所提供一种非接触式波浪能发电装置，因其结构中的第一摆体不仅能够绕多台阶轴来回往复摆动，同时也能够在多台阶轴的轴向上前后往复摆动，当其结合至船体上实际使用时，无论是船体航行方向上的波浪冲击亦或是垂直于船体航行方向上的波浪冲击，均能够有效的带动第一摆体作往复回摆动作，以带动发电机高效工作；

3、最后，本发明所提供一种非接触式波浪能发电装置，其结构简单且稳定性好，使用故障率低，结合至船体上使用后能够有效的为船体提供正常用电。

附图说明

图1是一种非接触式波浪能发电装置的结构示意图；

图2是一种多台阶轴的结构示意图；

图3是一种换向机构的分解结构示意图；

图4是一种非接触式波浪能发电装置的部分结构示意图一；

图5是图4中A处的局部放大示意图；

图6是一种非接触式波浪能发电装置的部分结构示意图二。

图中：芯轴1、多台阶轴2、第一摆体3、第二摆体4、第一支架5、第一传动带机构6、第二传动带机构7、第三传动带机构8、第一换向机构9、第二换向机构10、第三换向机构11、第一差速器12、第二差速器13、第一传动齿轮机构14、第二传动齿轮机构15、发电机16、箱体17、第二支架18、中心通孔19、第一段20、第二段21、第三段22、第四段23、径向开孔24、铰接轴25、主动伞型齿轮26、从动伞型齿轮27、摆球28、摆杆29、U形铰接件30、第一轴承31、第一轴承座32、主动齿轮33、从动齿轮34、换向齿轮35、滑块36、第三支架37、导向滑槽38、第四带传动机构39、第一传动齿轮轴40、联轴器41、第二传动齿轮轴42、输入轴43、第二轴承44、第二轴承座45、行星轮架46、第一传动齿轮47、第二传动齿轮48、电机轴49。

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所获得的所有其他实施例，都应该属于本发明保护的范围。

如图1-6所示，作为本发明的一种实施方式，本实施例中提供的一种非接触式波浪能发电装置，其包括：

一个芯轴1，一个多台阶轴2、一个第一摆体3，一个第二摆体4，一个第一支架5，一个第一传动带机构6，一个第二传动带机构7，一个第三传动带机构8，一个第一换向机构9，一个第二换向机构10，一个第三换向机构11，一个第一差速器12，一个第二差速器13，一个第一传动齿轮机构14，一个第二传动齿轮机构15，一个发电机16，一个箱体17以及一个第二支架18；

其中，如图2所示，所述多台阶轴2上设有沿其轴线方向的中心通孔19，所述多台阶轴2包括一个第一段20，位于第一段20两侧的两个第二段21，位于每个第二段21外侧的一个第三段22，以及位于每个第三段22外侧的一个第四段23，且第一段20至第四段23的直径递减；所述第一段20上设有一个径向开孔24，在径向开孔24内设有一对伞型齿轮副，一个铰接轴25贯穿主动伞型齿轮26，且两个轴端径向贯穿第一段20后延伸至第一段20外，铰接轴25与主动伞型齿轮26相联动；芯轴1的一个端部穿入多台阶轴2的中心通孔19后延伸至径向开孔24内，并与从动伞型齿轮27相联动；

所述第一摆体3包括一个摆球28，一个摆杆29以及一个U形铰接件30；其中，U形铰接件30的两个端部位于第一段20的径向两侧，其逐一对应铰接轴25的两个端部，并相固定，摆杆29的一个端部固定至U形铰接件30上，其另一个端部则与摆球28相固定；

所述第二摆体4呈U形结构，其两个端部分别固定至多台阶轴2的第三段22上；

在多台阶轴2的两个第二段21上分别设有一个第一轴承31，每个第一轴承31的内圈与多台阶轴2相固定，其外圈与第一支架5上的第一轴承座32相固定；

箱体17固定在第二支架18上，一个第一换向机构9，一个第二换向机构10，一个第三换向机构11，一个第一差速器12，一个第二差速器13，一个第一传动齿轮机构14，一个第二传动齿轮机构15和一个发电机16均置于箱体17内，其中第一换向机构9与第二换向机构10分别位于第一差速器12的两侧，第三换向机构11位于第二差速器13的单侧，第一齿轮传动机构位于第一差速器12与第二差速器13之间，第二齿轮传动机构位于第二差速器13与发电机16之间；

如图3所示，第一换向机构9、第二换向机构10和第三换向机构11均包括一个主动齿轮33，两个从动齿轮34，一个换向齿轮35，一个滑块36以及一个第三支架37；所述第三支架37上形成一个导向滑槽38，一个滑块36位于导向滑槽38内，且沿导向滑槽38往复运动，一个换向齿轮35铰接至滑块36上，一个主动齿轮33和两个从动齿轮34分别铰接至第三支架37上，且一个主动齿轮33与两个从动齿轮34分别位于导向滑槽38的两侧，且一个主动齿轮33始终通过换向齿轮35与任意一个从动齿轮34相啮合；

所述第一传动齿轮机构14包括一个第一传动齿轮组件和一个第四带传动机构39；其中，第一传动齿轮组件的第一传动齿轮轴40铰接至箱体17上；

所述第二传动齿轮机构15包括一个第二传动齿轮组件和一个联轴器41；其中，第二传动齿轮组件的第二传动齿轮轴42铰接至箱体17上；

第一差速器12和第二差速器13的两个输入轴43上分别设有一个第二轴承44，每个第二轴承44的内圈与其对应的输入轴43相固定，其外圈与箱体17上的第二轴承座45相固定；

所述第一差速器12的两个输入轴43同方向自转，其中一个输入轴43与第一换向机构9的一个从动齿轮34连接，并相联动，另一个输入轴43则与第二换向机构10的一个从动齿轮34连接，并相联动，所述第一差速器12的行星轮架46与第一传动齿轮组件的第一传动齿轮47相啮合，第一传动齿轮组件的第一传动齿轮轴40通过第四带传动机构39与第二差速器13的一个输入轴43相联动，第二差速器13的另一个输入轴43与第三换向机构11的一个从动齿轮34相啮合，且第二差速器13的两个输入轴43同方向自转，第二差速器13的行星轮架46与第二传动齿轮组件的第二传动齿轮48相啮合，第二传动齿轮组件的第二传动齿轮轴42通过联轴器41与发电机16的电机轴49相联动；

多台阶轴2通过第一传动带机构6与第一换向机构9的主动齿轮33相联动，其通过第二传动带机构7与第二换向机构10的主动齿轮33相联动；芯轴1则通过第三传动带机构8与第三换向机构11的主动齿轮33相联动。

上述一种非接触式波浪能发电装置的具体工作方式如下：

本发电装置结合至船体上使用，在船体的整个航行过程中无论是船体航行方向上的波浪冲击亦或是垂直于船体航行方向上的波浪冲击，均会带动对应的摆体（第一摆体3与第二摆体4）作往复回摆动作，进而带动多台阶轴2和/或芯轴1做回转运动，再进而通过传动带结构，同时结合换向机构与差速器最终带动发电机16高效工作。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均应该落在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种非接触式波浪能发电装置，其特征是包括：

一个芯轴，一个多台阶轴、一个第一摆体，一个第二摆体，一个第一支架，一个第一传动带机构，一个第二传动带机构，一个第三传动带机构，一个第一换向机构，一个第二换向机构，一个第三换向机构，一个第一差速器，一个第二差速器，一个第一传动齿轮机构，一个第二传动齿轮机构，一个发电机，一个箱体以及一个第二支架；

其中，所述多台阶轴上设有沿其轴线方向的中心通孔，所述多台阶轴包括一个第一段，位于第一段两侧的两个第二段，位于每个第二段外侧的一个第三段，以及位于每个第三段外侧的一个第四段，且第一段至第四段的直径递减；所述第一段上设有一个径向开孔，在径向开孔内设有一对伞型齿轮副，一个铰接轴贯穿主动伞型齿轮，且两个轴端径向贯穿第一段后延伸至第一段外，铰接轴与主动伞型齿轮相联动；芯轴的一个端部穿入多台阶轴的中心通孔后延伸至径向开孔内，并与从动伞型齿轮相联动；

所述第一摆体包括一个摆球，一个摆杆以及一个U形铰接件；其中，U形铰接件的两个端部位于第一段的径向两侧，其逐一对应铰接轴的两个端部，并相固定，摆杆的一个端部固定至U形铰接件上，其另一个端部则与摆球相固定；

所述第二摆体呈U形结构，其两个端部分别固定至多台阶轴的第三段上；

在多台阶轴的两个第二段上分别设有一个第一轴承，每个第一轴承的内圈与多台阶轴相固定，其外圈与第一支架上的第一轴承座相固定；

箱体固定在第二支架上，一个第一换向机构，一个第二换向机构，一个第三换向机构，一个第一差速器，一个第二差速器，一个第一传动齿轮机构，一个第二传动齿轮机构和一个发电机均置于箱体内，其中第一换向机构与第二换向机构分别位于第一差速器的两侧，第三换向机构位于第二差速器的单侧，第一齿轮传动机构位于第一差速器与第二差速器之间，第二齿轮传动机构位于第二差速器与发电机之间；

第一换向机构、第二换向机构和第三换向机构均包括一个主动齿轮，两个从动齿轮，一个换向齿轮，一个滑块以及一个第三支架；所述第三支架上形成一个导向滑槽，一个滑块位于导向滑槽内，且沿导向滑槽往复运动，一个换向齿轮铰接至滑块上，一个主动齿轮和两个从动齿轮分别铰接至第三支架上，且一个主动齿轮与两个从动齿轮分别位于导向滑槽的两侧，且一个主动齿轮始终通过换向齿轮与任意一个从动齿轮相啮合；

所述第一传动齿轮机构包括一个第一传动齿轮组件和一个第四带传动机构；其中，第一传动齿轮组件的第一传动齿轮轴铰接至箱体上；

所述第二传动齿轮机构包括一个第二传动齿轮组件和一个联轴器；其中，第二传动齿轮组件的第二传动齿轮轴铰接至箱体上；

第一差速器和第二差速器的两个输入轴上分别设有一个第二轴承，每个第二轴承的内圈与其对应的输入轴相固定，其外圈与箱体上的第二轴承座相固定；

所述第一差速器的两个输入轴同方向自转，其中一个输入轴与第一换向机构的一个从动齿轮连接，并相联动，另一个输入轴则与第二换向机构的一个从动齿轮连接，并相联动，所述第一差速器的行星轮架与第一传动齿轮组件的第一传动齿轮相啮合，第一传动齿轮组件的第一传动齿轮轴通过第四带传动机构与第二差速器的一个输入轴相联动，第二差速器的另一个输入轴与第三换向机构的一个从动齿轮相啮合，且第二差速器的两个输入轴同方向自转，第二差速器的行星轮架与第二传动齿轮组件的第二传动齿轮相啮合，第二传动齿轮组件的第二传动齿轮轴通过联轴器与发电机的电机轴相联动；

多台阶轴通过第一传动带机构与第一换向机构的主动齿轮相联动，其通过第二传动带机构与第二换向机构的主动齿轮相联动；芯轴则通过第三传动带机构与第三换向机构的主动齿轮相联动。

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