本发明专利技术公开了一种机械传动波浪能发电装置及方法，涉及新能源发电技术领域，包括多个间隔设置的波浪能捕获浮子，每个波浪能捕获浮子连接一个竖向设置的齿条，所述齿条与齿轮啮合，各齿轮安装于同一输入轴；所述输入轴一端连接减振元件，另一端依次安装扭矩限位器、单向离合器和锥齿轮组；所述锥齿轮组通过输出轴连接发电机，且输出轴安装有增速机构。本发明专利技术采用多点输入的方式，实现合流输出，可以提高输入效率；通过设置增速机构提高发电效率；减振元件可以有效缓解极端工况对设备的破坏，扭矩限制器可以限制传动系统中最大扭矩，起到过载保护，提高系统可靠性。提高系统可靠性。提高系统可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种机械传动波浪能发电装置及方法
[0001]本专利技术涉及新能源发电
，尤其涉及一种机械传动波浪能发电装置及方法。
技术介绍
[0002]波浪能发电装置形式多样，但通常要经过三级转换波浪能才可以转换成电能，捕获装置与波浪相互作用产生运动实现波浪能吸收为第一级转换；通过一定的传动机构对上一获取的能量转换并优化，产生较为稳定的机械能等为第二级转换；第三级转换通常由发电装置把机械能转化成电能；其中第二级转换是波浪能发电系统转换效率和可靠性的关键环节。目前，波浪能第二级转换装置中主要传动类型有气压传动、液压传动，这两种传动效率较低，现有传动装置在复杂工况和极端情况下易受冲击和破坏。例如：
[0003]CN110374785B公开了一种基于运动整流的波浪能发电装置，包括浮子、滚珠丝杠传动元件、机械运动整流器和发电机组，机械运动整流器包括机械运动整流器输入轴和对称设置于输入轴两侧的从动轴，浮子通过推杆与滚珠丝杠传动元件的螺母固连；螺杆通过联轴器与机械运动整流器输入轴的输入端连接，输入轴上设置有第一上齿轮和第一下齿轮，第一上齿轮和第一下齿轮中均安装有单向离合器轴承，发电机组输入轴与机械运动整流器输入轴和从动轴的输出端通过联轴器连接。
[0004]上述方案的机械运动整流系统为齿轮配合，齿轮配合虽然可以实现机械整流，但是传动系统过于复杂，并且齿轮传动中振动和噪声比较明显，制造和安装的精度较高，在实际应用的过程中，应用价值不高。而且，其虽然在一定程度上能够实现波浪能发电，但装置没有相应的保护和减振装置，容易受到破坏和冲击，系统可靠性低。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种机械传动波浪能发电装置及方法，采用多点输入的方式，实现合流输出，可以提高输入效率；通过设置增速机构提高发电效率；减振元件可以有效缓解极端工况对设备的破坏，扭矩限制器可以限制传动系统中最大扭矩，起到过载保护，提高系统可靠性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种机械传动波浪能发电装置，包括多个间隔设置的波浪能捕获浮子，每个波浪能捕获浮子连接一个竖向设置的齿条，所述齿条与齿轮啮合，各齿轮安装于同一输入轴；
[0008]所述输入轴一端连接减振元件，另一端依次安装扭矩限位器、单向离合器和锥齿轮组；所述锥齿轮组通过输出轴连接发电机，且输出轴安装有增速机构。
[0009]作为进一步的实现方式，所述减振元件包括主动盘、设于主动盘一侧的多组减振元件，所述减振元件一端与输入轴连接，并沿输入轴周向均匀分布。
[0010]作为进一步的实现方式，所述减振元件包括阻尼器、弹簧和从动元件，阻尼器和弹
簧并列设置，二者一端与输入轴相连，另一端连接从动盘。
[0011]作为进一步的实现方式，所述增速机构包括从靠近锥齿轮组一端至另一端依次设置的3S离合器、飞轮和增速器。
[0012]作为进一步的实现方式，所述齿条与导轨配合，在波浪能捕获浮子运动状态下齿条沿导轨上下移动。
[0013]作为进一步的实现方式，所述导轨固定于机架一侧，且导轨外有壳体所覆盖。
[0014]作为进一步的实现方式，所述波浪能捕获浮子顶面开设有安装槽，齿条一端与安装槽配合并通过连接件与波浪能捕获浮子连接。
[0015]作为进一步的实现方式，所述波浪能捕获浮子底面为圆弧面。
[0016]作为进一步的实现方式，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三锥齿轮，第二锥齿轮安装于输出轴，第一锥齿轮和第三锥齿轮分别安装于输入轴，且第二锥齿轮啮合于第一锥齿轮和第三锥齿轮之间。
[0017]第二方面，本专利技术的实施例还提供了一种机械传动波浪能发电装置的工作方法，多个波浪能捕获浮子形成多点输入结构，随着波浪的起伏，齿条进行相同的运动进而带动与之相配合的齿轮转动，实现直线——回转运动的转换；回转运动的能量经锥齿轮组和增速机构传递至发电机。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019](1)本专利技术通过波浪能捕获浮子、齿条作为波浪能的输入结构，随着波浪的起伏，齿条也进行相同的运动进而带动与之相配合的齿轮转动，实现直线—回转运动的转换，波浪能捕获浮子由多组组成，采用多点输入的方式进行载荷分配，实现合流输出，可以提高波浪能输入效率。
[0020](2)本专利技术输入轴上安装扭矩限制器，可以有效防止过载，避免因波浪的起伏过大而导致输入轴的扭矩过大，导致超负荷，可以有效保护输入轴；安装扭矩限制器可以限制工作载荷。
[0021](3)本专利技术的机械整流装置通过单向离合器来实现，单向离合器能够保证齿轮转动方向保持单一，防止齿轮上的载荷突变而导致机构过载，当输入轴的旋转方向发生变化时，离合器内部使轴分离，反向时连接，从而达到锥齿轮组的单向旋转，进而实现机械整流，机械整流装置结构简单，既可以实现机械整流也可以减小机构故障的发生，从而提高系统整体的可靠性。
[0022](4)本专利技术的3S离合器和飞轮可以使输出轴的输出速度保持平稳，当输出轴的转速较高时，3S离合器结合，输入的波浪能分为两部分作用，一部分作用在输出发电上，另一部分作用在飞轮上，当输入功率较小时，3S离合器断开，利用飞轮的能量带动带动电机旋转，从而保持相对稳定的输入转速；增速器能够避免因输出轴的转速过低而导致发电机功率较低，增速齿轮箱可以使输入转速与输出转速相匹配，使系统具有较高的发电效率和较低的成本。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的减振元件结构示意图；
[0026]其中，1、波浪能捕获浮子，2、导轨，3、减振元件，4、齿条，5、齿轮，6、输入轴，7、扭矩限制器，8、单向离合器，9、第一锥齿轮，10、第三锥齿轮，11、第二锥齿轮，12、3S离合器，13、飞轮，14、增速器，15、输出轴，16、发电机，17、主动盘，18、阻尼器，19、弹簧，20、从动盘，21、胶泥缓冲器，22、机架。
具体实施方式
[0027]实施例一：
[0028]本实施例提供了一种机械传动波浪能发电装置，如图1所示，包括多个波浪能捕获浮子1，波浪能捕获浮子1沿同一方向间隔布置，采用多点输入的方式，实现合流输出，可以提高输入效率。
[0029]每个波浪能捕获浮子1连接一个竖向设置的齿条4，齿条4与齿轮5啮合，且齿轮5与齿条4一一对应；各齿轮5安装于同一输入轴6，波浪能捕获浮子1随波浪浮动使齿条4上下运动，齿条4带动齿轮5转动，从而实现将直线运动转换为旋转运动。波浪能捕获浮子1、齿轮5和齿条4构成能量捕获装置，用于捕获波浪能，在齿轮5和齿条4的运动下将波浪能转化为机械能。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种机械传动波浪能发电装置，其特征在于，包括多个间隔设置的波浪能捕获浮子，每个波浪能捕获浮子连接一个竖向设置的齿条，所述齿条与齿轮啮合，各齿轮安装于同一输入轴；所述输入轴一端连接减振元件，另一端依次安装扭矩限位器、单向离合器和锥齿轮组；所述锥齿轮组通过输出轴连接发电机，且输出轴安装有增速机构。2.根据权利要求1所述的一种机械传动波浪能发电装置，其特征在于，所述减振元件包括主动盘、设于主动盘一侧的多组减振元件，所述减振元件一端与输入轴连接，并沿输入轴周向均匀分布。3.根据权利要求2所述的一种机械传动波浪能发电装置，其特征在于，所述减振元件包括阻尼器、弹簧和从动元件，阻尼器和弹簧并列设置，二者一端与输入轴相连，另一端连接从动盘。4.根据权利要求1所述的一种机械传动波浪能发电装置，其特征在于，所述增速机构包括从靠近锥齿轮组一端至另一端依次设置的3S离合器、飞轮和增速器。5.根据权利要求1所述的一种机械传动波浪能发电装置，其特征在于，所述齿条与导轨配合，在波浪能捕获浮子运动状态下齿条沿导轨...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨富春，徐壮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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