一种惯性波浪能供电浮标制造技术

本发明专利技术公开了一种惯性波浪能供电浮标，包括浮标壳体以及发电装置，其特征在于，所述发电装置由位于所述浮标壳体内的一惯性摆构成，该惯性摆在所述浮标壳体内摆动；所述惯性摆包括：能量捕获机构，将波浪带动惯性摆的来回摆动转换为来回转动输出；变向机构，将初级能量捕获机构输出的来回转动转换为单一方向转动；发电机，通过所述变向机构输出的单一方向转动驱动发电机进行发电。与现有技术相比，本发明专利技术将波浪能转换机构集成在惯性摆中，提高了惯性体相对于浮标的质量占比，从而提高了能量捕获效率。

【技术实现步骤摘要】
一种惯性波浪能供电浮标
本专利技术属于海洋波浪能发电
，涉及一种惯性波浪能供电浮标。
技术介绍
监测海洋水文、气象等数据对于利用和开发海洋具有重要的意义，目前监测海洋数据的主要设备是浮标。海洋浮标需要长期在海上工作，如果采用蓄电池供电，则电池受限于本身的容量需要定期更换，而更换浮标电池极其不便；利用太阳能电池板供电存在着发电功率低和受制于气候条件等问题。伴随着海洋浮标功能的多样化，浮标需要搭载更多数量的监测设备，对浮标的电能供应也提出了更高的要求。波浪能具有较高的能量密度，就地捕能利用波浪能为浮标供电可以满足浮标的高容量电能供给需求。在深远海域，浮标的波浪能发电方案可以分为两种：分体式和惯性式。分体式方案采用两个位于不同位置浮体的相对运动产生电能；惯性式方案采用单个浮体与其内部惯性体的相对运动产生电能。惯性式波浪能发电方案将所有能量转换机构置于封闭的浮体壳体内部，避免受海水腐蚀，具有较高的可靠性，适用于为需要长期服役的海洋监测浮标供电。由于波浪的大力低速特性，波浪能转换机构需要通过多级增速机构、换向机构才能将浮标的不稳定低速双向运动转变为发电机输入轴相对较高速的稳定单向转动，从而驱动发电机稳定发电。尽管如此，发电机的工作转速仍远低于常规发电机的额定转速，因此需要采用类似于直驱发电机的多磁极结构，造成发电机具有较大的尺寸和质量。相应地，多极增速机构和换向机构也需要具有较大的尺寸和质量以传递较大的作用力。惯性式波浪能发电方案要求惯性体相对于浮标有较大的质量占比以达到高的能量转换效率。如果将波浪能转换机构置于惯性体外部，由于转换机构自身具有较大的质量，使得惯性体只能具有较小的质量占比，从而降低了波浪能捕获效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种具有更高能量捕获效率的惯性波浪能供电浮标。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种惯性波浪能供电浮标，包括浮标壳体以及发电装置，其特征在于，所述发电装置由位于所述浮标壳体内的一惯性摆构成，该惯性摆在所述浮标壳体内摆动；所述惯性摆包括：能量捕获机构，将波浪带动惯性摆的来回摆动转换为来回转动输出；变向机构，将初级能量捕获机构输出的来回转动转换为单一方向转动；发电机，通过所述变向机构输出的单一方向转动驱动发电机进行发电。所述能量捕获机构包括：箱体、固定轴、固定齿轮、双向输入齿轮和双向输入轴；所述固定轴固定在所述浮标壳体内；所述箱体转动安装在所述固定轴上；在所述固定轴上固定所述固定齿轮；所述双向输入轴转动安装在所述箱体上；所述双向输入齿轮固联于所述双向输入轴上。所述变向机构包括双向输入轴、左侧单向扭矩输入齿轮、右侧单向扭矩输入齿轮、左侧单向轴承、右侧单向轴承、左侧单向输出齿轮、换向齿轮、右侧单向输出齿轮和单向输出轴；在所述双向输入轴上固联所述左侧单向轴承和右侧单向轴承；所述左侧单向轴承外圈上固联所述左侧单向扭矩输入齿轮，所述左侧单向扭矩输入齿轮啮合所述左侧单向输出齿轮；所述左侧单向输出齿轮固联在所述单向输出轴上；所述右侧单向轴承外圈上固联所述右侧单向扭矩输入齿轮，所述右侧单向扭矩输入齿轮啮合所述换向齿轮；所述换向齿轮与所述中间固定轴转动连接，所述换向齿轮啮合所述右侧单向输出齿轮，所述右侧单向输出齿轮固联在所述单向输出轴上；所述的单向输出轴转动安装在所述箱体上。所述惯性摆还包括：增速机构，将所述变向机构输出的单一方向转动增速后输出。所述增速机构包括增速输入齿轮和增速输出齿轮；所述增速输入齿轮固联于所述单向输出轴上，所述增速输出齿轮固联于所述发电机的输入轴上。在所述发电机的输入轴上还固联有一个飞轮。所述浮标壳体的底部设有凹槽，所述惯性摆设置在所述凹槽内。所述固定齿轮和双向输入齿轮的模数相同；所述左侧单向扭矩输入齿轮和左侧单向输出齿轮的模数相同；所述右侧单向扭矩输入齿轮、换向齿轮和右侧单向输出齿轮的模数相同；所述增速输入齿轮和增速输出齿轮的模数相同。所述惯性摆通过普通轴承安装在固定轴上；所述箱体通过普通轴承与固定轴连接；所述双向输入轴两端通过普通轴承安装在箱体上；所述换向齿轮通过普通轴承与中间固定轴连接；所述单向输出轴两端通过普通轴承安装在箱体上。所述普通轴承皆为深沟球轴承。专利技术效果：与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.将波浪能转换机构集成在惯性摆中，将波浪能转换机构作为惯性体的一部分，提高了惯性体相对于浮标的质量占比，从而提高了能量捕获效率。2.采用大质量飞轮，提高了发电机转速的稳定性。3.惯性摆安装在浮标壳体底部的半圆槽内，降低了浮标的质心，提高了浮标的稳定性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术内部齿轮结构的三维示意图，视角为图1的右侧视角。图3是本专利技术内部齿轮结构的三维示意图，视角为图1的左侧视角。图4是本专利技术的装配图，17为安装固定在箱体1外部的发电机。图5是本专利技术安装在浮标壳体上的示意图。其中，1为箱体、2为固定轴、3为固定齿轮、4为双向输入齿轮、5为双向输入轴、6为左侧单向扭矩输入齿轮、7为右侧单向扭矩输入齿轮、8为左侧单向轴承、9为右侧单向轴承、10为左侧单向输出齿轮、11为换向齿轮、12为中间固定轴、13为右侧单向输出齿轮、14为单向输出轴、15为增速输入齿轮、16为增速输出齿轮、17为发电机、18为飞轮、19为发电机输入轴、20为支撑架、21为浮标壳体。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术一种惯性波浪能供电浮标，包括浮标壳体21、与浮标壳体固联的支撑架20、与支撑架固联的固定轴2和集成有波浪能转换机构的惯性摆。在浮标壳体21的底部设有凹槽，惯性摆安装在凹槽内，凹槽形状为半圆形，也可以是其他形状。惯性摆通过普通轴承安装在固定轴2上，可绕固定轴2在浮标壳体凹槽内部发生相对摆动。惯性摆可绕固定轴2在槽内做任意角度的旋转。惯性摆的安装位置降低了浮标的质心，加大惯性摆相对浮标的质量占比，提高浮标的稳定性并提升了发电装置的发电效率。惯性摆包括初级能量捕获机构、变向机构、增速机构、飞轮和发电机。惯性摆不与海水接触，且通过内部齿轮机构逐级传递，将惯性摆与浮标壳体的低速相对摆动转化为发电机轴的相对高速稳定转动，从而输出稳定的电能。惯性摆位于浮标壳体底部凹槽内，降低了浮标的质心，提高了能量转换效率和浮标稳定性。初级能量捕获机构包括箱体1、固定轴2、固定齿轮3、双向输入齿轮4和双向输入轴5。箱体1通过普通轴承与固定轴2连接，固定轴2上固联有固定齿轮3，固定齿轮3啮合有双向输入齿轮4。双向输入齿轮4固联于双向输入轴5上，双向输入轴5两端通过普通轴承安装在箱体1上。变向机构包括双向输入轴5、左侧单向扭矩输入齿轮6、右侧单向扭矩输入齿轮7、左侧单向轴承8、右侧单向轴承9、左侧单向输出齿轮10、换向齿轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种惯性波浪能供电浮标，包括浮标壳体以及发电装置，其特征在于，所述发电装置由位于所述浮标壳体内的一惯性摆构成，该惯性摆在所述浮标壳体内摆动；所述惯性摆包括：/n能量捕获机构，将波浪带动惯性摆的来回摆动转换为来回转动输出；/n变向机构，将初级能量捕获机构输出的来回转动转换为单一方向转动；/n发电机，通过所述变向机构输出的单一方向转动驱动发电机进行发电。/n

【技术特征摘要】
1.一种惯性波浪能供电浮标，包括浮标壳体以及发电装置，其特征在于，所述发电装置由位于所述浮标壳体内的一惯性摆构成，该惯性摆在所述浮标壳体内摆动；所述惯性摆包括：
能量捕获机构，将波浪带动惯性摆的来回摆动转换为来回转动输出；
变向机构，将初级能量捕获机构输出的来回转动转换为单一方向转动；
发电机，通过所述变向机构输出的单一方向转动驱动发电机进行发电。


2.根据权利要求1所述的惯性波浪能供电浮标，其特征在于，所述能量捕获机构包括：箱体、固定轴、固定齿轮、双向输入齿轮和双向输入轴；所述固定轴固定在所述浮标壳体内；所述箱体转动安装在所述固定轴上；在所述固定轴上固定所述固定齿轮；所述双向输入轴转动安装在所述箱体上；所述双向输入齿轮固联于所述双向输入轴上。


3.根据权利要求2所述的惯性波浪能供电浮标，其特征在于，所述变向机构包括双向输入轴、左侧单向扭矩输入齿轮、右侧单向扭矩输入齿轮、左侧单向轴承、右侧单向轴承、左侧单向输出齿轮、换向齿轮、右侧单向输出齿轮和单向输出轴；在所述双向输入轴上固联所述左侧单向轴承和右侧单向轴承；所述左侧单向轴承外圈上固联所述左侧单向扭矩输入齿轮，所述左侧单向扭矩输入齿轮啮合所述左侧单向输出齿轮；所述左侧单向输出齿轮固联在所述单向输出轴上；所述右侧单向轴承外圈上固联所述右侧单向扭矩输入齿轮，所述右侧单向扭矩输入齿轮啮合所述换向齿轮；所述换向齿轮与所述中间固定轴转动连接，所述换向齿轮啮合所述右侧单向输出齿轮，所述右侧单向输出齿轮固联在所述单向输出轴上...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金明，钱晨，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32