一种自调节双稳态波能转换器制造技术

本发明专利技术涉及海洋工程可再生能源领域，具体涉及一种自调节双稳态波能转换器，包括浮子主体、水下阻尼装置、稳定机构、传动机构、增速机构和发电机构，所述传动机构包括可调惯量飞轮、双齿单向输出器和自调节双稳态结构。本发明专利技术的自调节双稳态波能转换器具有时变势垒，其自调节双稳态机构可以自动调节势垒，在激励力较小时也能实现井间振荡从而具有较高的能量捕获效率，同时以纯齿轮结构进行能量传输，配合飞轮的转动惯性，增加其能量传输效率、可靠性和稳定性。性和稳定性。性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种自调节双稳态波能转换器


[0001]本专利技术属于海洋工程可再生能源领域，具体涉及一种自调节双稳态波能转换器。

技术介绍

[0002]波浪能是一种很大程度上尚开发、潜能巨大的可再生能源，其对环境影响小并具有能量储量大、密度高、分布广等优点。然而，波浪能发电技术与其他成熟的可再生能源技术相比在经济上不具备竞争优势，其发展的一个关键问题是波能转换器的能量捕获效率较低。同时，能量传输环节采用液压形式的波能转换器，其效率和可靠性也难以满足需求。
[0003]应用非线性机构是提高点吸收式波能转换器的能量捕获效率的方法之一，而在不同的非线性机构中，双稳态机构已经在振动能量收集领域进行了广泛的研究。双稳态系统有两个稳定平衡点和一个不稳定平衡点，其形成了被势垒隔开的两个势井，在不同波激励下会发生井内振荡和井间振荡，许多研究人员已经证明，能够克服势垒做井间振荡的双稳态系统比线性系统具有更好的能量捕获效率。然而，常规的双稳态系统势垒固定，在激励力较小时，很难跨过势垒从而做井内运动，导致其功率捕获效率较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于设计具有时变势垒的自调节双稳态波能转换器，自调节双稳态机构可以自动调节势垒，在激励力较小时也能实现井间振荡从而具有较高的能量捕获效率，同时以纯齿轮结构进行能量传输，配合飞轮的转动惯性，增加其能量传输效率、可靠性和稳定性。
[0005]本专利技术提供的一种自调节双稳态波能转换器，包括浮子主体1、水下阻尼装置2、稳定机构3、传动机构6、增速机构5和发电机构4；所述传动机构6包括可调惯量飞轮61、双齿单向输出器62和自调节双稳态结构63。
[0006]进一步地，所述浮子主体1由锥形顶、大径空心圆柱、空心倒圆锥以及小径空心圆柱依次连接而成，大径空心圆柱漂浮在波面，小径空心圆柱置于海水中与所述水下阻尼装置2配合，所述空心倒圆锥的内壁上部设有横向支架110，用于安装所述增速机构5和所述发电机构4，所述大径空心圆柱的内壁上部设有第一纵向支架11，所述大径空心圆柱的内壁下部设有第二纵向支架113，所述第一纵向支架11用于支承所述自调节双稳态结构63，所述第二纵向支架113用于支承所述可调惯量飞轮61和所述双齿单向输出器62，所述锥形顶内部顶端设有第一端止部件15，所述小径空心圆柱内设置有所述稳定机构3。
[0007]进一步地，所述双齿单向输出器62包括左齿条6210、右齿条621、左单向齿轮629、右单向齿轮622、左齿轮628、右齿轮623、中间齿轮626、左连接轴627、右连接轴624和中间轴625，所述左齿条6210和所述右齿条621均竖直设置，所述左齿条6210的有齿一侧朝左，所述右齿条621的有齿一侧朝右，所述左齿条6210和所述右齿条621之间设有缝隙，所述左单向齿轮629和所述左齿轮同轴安装于所述左连接轴627上，所述右单向齿轮622和所述右齿轮623同轴安装于所述右连接轴624上，所述中间齿轮626安装于所述中间轴625上，所述中间
轴625穿过所述缝隙，所述左单向齿轮629与所述左齿条621完全啮合，所述左齿轮628不与所述左齿条621啮合，所述右单向齿轮622与所述右齿条621完全啮合，所述右齿轮623不与所述右齿条621啮合，所述中间齿轮626处于所述左齿轮628及所述右齿轮623之间，并且同时与所述左齿轮628及所述右齿轮623啮合；所述左齿条6210和所述右齿条621的底端通过第一连接件12与所述中心柱21连接，所述左齿条6210和所述右齿条621的顶端通过第二连接件13与所述自调节双稳态机构63连接；所述左连接轴627和右连接轴624的两端均通过轴承平行设置在所述第二纵向支架113上。
[0008]进一步地，所述自调节双稳态机构63包括调整齿条631、调整齿轮632、调整轴633、调整杆634、斜向拉伸弹簧635、滑块636、滑道637、水平拉伸弹簧638和固定件639，所述调整齿条631和所述调整齿轮632啮合，所述调整齿轮632安装于所述调整轴633上，所述调整轴633安装于所述第一纵向支架11上，所述调整杆634与所述调整轴633为垂直关系，所述调整杆634的一端与所述调整轴633共轴设置，所述调整杆634的另一端与所述斜向拉伸弹簧635的一端固定连接，所述斜向拉伸弹簧635的另一端通过所述滑块636与所述水平拉伸弹簧638的一端连接，所述滑块636设置在所述滑道637内，所述滑道637设置在所述第一纵向支架11上，所述水平拉伸弹簧638的另一端固定设置在所述固定件639上，所述固定件639固定设置在所述第一纵向支架11上，所述调整齿条631没有齿的一侧设为齿条滑道，所述齿条滑道与所述第一纵向支架11上设置的齿条滑槽滑动配合，所述调整齿条631的下端与所述左齿条6210和所述右齿条621的顶端通过第二连接件13连接，所述调整齿条631的上端设有第二端止部件112。
[0009]进一步地，所述可调惯量飞轮61包括飞轮主体611、若干质量块613、若干压缩弹簧612和若干支撑滑杆614，所述飞轮主体611包括大圆环和从圆心径向分布到所述大圆环的若干个辐射杆，相邻辐射杆之间设置一个所述支撑滑杆614，每个所述支撑滑杆614上滑动设置有一个所述压缩弹簧612，所述压缩弹簧612的一端固定在所述支撑滑杆614的靠近所述大圆环的一端，所述压缩弹簧612的另一端固定连接有所述质量块613，所述质量块613跟随所述压缩弹簧612一起在所述支撑滑杆614上滑动，所述中间轴625穿过所述缝隙后与所述可调惯量飞轮61连接，所述中间轴625的一端通过轴承安装在所述第二纵向支架113上。
[0010]进一步地，所述水下阻尼装置2包括浮动板，所述浮动板的正中央设有中心柱21，所述中心柱21的顶端通过第一连接件12与所述双齿单向输出器62连接，所述浮子主体1相对于所述水下阻尼装置2上下浮动。
[0011]进一步地，所述稳定机构3由若干个注水空心筒组成，若干个所述注水空心筒紧密围绕所述中心柱21呈环形排列，若干个所述注水空心筒的内侧与所述中心柱21接触，若干个所述注水空心筒的外侧与所述小径空心圆柱的内壁接触。
[0012]进一步地，所述中间轴625的另一端通过第一联轴器17与所述增速机构5连接，所述增速机构5通过第二联轴器19与所述发电机构4连接，所述增速机构5安装于第一垫板18上，所述发电机构4安装在第二垫板16上，所述第一垫板18和所述第二垫板16均固定安装于所述横向支架110上。
[0013]进一步地，所述左单向齿轮629、右单向齿轮622、左齿轮628、右齿轮623和中间齿轮626的半径均相等。
[0014]进一步地，所述调整齿轮632的半径大于等于所述中间齿轮626的半径。或者所述
调整齿轮632的半径与所述中间齿轮626的半径之比为3：1。
[0015]本专利技术的有益效果在于：
[0016](1)自调节双稳态机构不同于传统的双稳态结构，本申请的调整齿轮632与调整杆634同步转动的设置，带动斜向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自调节双稳态波能转换器，其特征在于：包括浮子主体(1)、水下阻尼装置(2)、稳定机构(3)、传动机构(6)、增速机构(5)和发电机构(4)；所述传动机构(6)包括可调惯量飞轮(61)、双齿单向输出器(62)和自调节双稳态结构(63)；所述浮子主体(1)由锥形顶、大径空心圆柱、空心倒圆锥以及小径空心圆柱依次连接而成，大径空心圆柱漂浮在波面，小径空心圆柱置于海水中与所述水下阻尼装置(2)配合，所述空心倒圆锥的内壁上部设有横向支架(110)，用于安装所述增速机构(5)和所述发电机构(4)，所述大径空心圆柱的内壁上部设有第一纵向支架(11)，所述大径空心圆柱的内壁下部设有第二纵向支架(113)，所述第一纵向支架(11)用于支承所述自调节双稳态结构(63)，所述第二纵向支架(113)用于支承所述可调惯量飞轮(61)和所述双齿单向输出器(62)，所述锥形顶内部顶端设有第一端止部件(15)，所述小径空心圆柱内设置有所述稳定机构(3)；所述双齿单向输出器(62)包括左齿条(6210)、右齿条(621)、左单向齿轮(629)、右单向齿轮(622)、左齿轮(628)、右齿轮(623)、中间齿轮(626)、左连接轴(627)、右连接轴(624)和中间轴(625)，所述左齿条(6210)和所述右齿条(621)均竖直设置，所述左齿条(6210)的有齿一侧朝左，所述右齿条(621)的有齿一侧朝右，所述左齿条(6210)和所述右齿条(621)之间设有缝隙，所述左单向齿轮(629)和所述左齿轮同轴安装于所述左连接轴(627)上，所述右单向齿轮(622)和所述右齿轮(623)同轴安装于所述右连接轴(624)上，所述中间齿轮(626)安装于所述中间轴(625)上，所述中间轴(625)穿过所述缝隙，所述左单向齿轮(629)与所述左齿条(6210)完全啮合，所述左齿轮(628)不与所述左齿条(6210)啮合，所述右单向齿轮(622)与所述右齿条(621)完全啮合，所述右齿轮(623)不与所述右齿条(621)啮合，所述中间齿轮(626)处于所述左齿轮(628)及所述右齿轮(623)之间，并且同时与所述左齿轮(628)及所述右齿轮(623)啮合；所述左齿条(6210)和所述右齿条(621)的底端通过第一连接件(12)与所述中心柱(21)连接，所述左齿条(6210)和所述右齿条(621)的顶端通过第二连接件(13)与所述自调节双稳态机构(63)连接；所述左连接轴(627)和右连接轴(624)的两端均通过轴承平行设置在所述第二纵向支架(113)上。2.根据权利要求1所述的一种自调节双稳态波能转换器，其特征在于：所述自调节双稳态机构(63)包括调整齿条(631)、调整齿轮(632)、调整轴(633)、调整杆(634)、斜向拉伸弹簧(635)、滑块(636)、滑道(637)、水平拉伸弹簧(638)和固定件(639)，所述调整齿条(631)和所述调整齿轮(632)啮合，所述调整齿轮(632)安装于所述调整轴(633)上，所述调整轴(633)安装于所述第一纵向支架(11)上，所述调整杆(634)与所述调整轴(633)为垂直关系，所述调整杆(634)的一端与所述调整轴(633)共轴设置，所述调整杆(634)的另一端与所述斜向拉伸弹簧(635)的一端固定连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海成，李鹏程，周佳欣，卢一铭，徐道临，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：