[发明专利]一种可控功率双涡簧储能点头鸭式波浪能收集发电装置

说明书

本发明涉及一种可控功率双涡簧储能点头鸭式波浪能收集发电装置，包括鸭体、发电机、鸭体通过桩柱支撑平台支撑，在鸭体内安装发电机，发电机与双涡簧储能装置连接，所述的双涡簧储能装置包括正向涡簧储能机构、反向涡簧储能机构、换向及力矩控制器，在正、反向涡簧储能机构之间啮合连接换向及力矩控制器，其中一个正向或反向涡簧储能机构通过芯轴及联轴器连接发电机。本发明用简易可行的机械结构代替传统鸭式波浪能量收集装置中复杂的液压传动机构，实现双向捕能、纯机械结构控制储能与释能发电过程，功率可控，具有极高的可靠性和可行性。

技术领域

本发明属于新能源与机械领域，涉及点头鸭式波浪能收集发电装置，尤其是一种可控功率双涡簧储能点头鸭式波浪能收集发电装置。

背景技术

能源缺口越来越成为制约社会进一步发展的瓶颈。传统化石能源面临枯竭和环境污染问题；光伏、风电等新能源因其间歇性而对电网产生冲击使得其大规模应用面临挑战；而波浪能是一种藏量巨大，很大程度上尚未开发的不间断清洁能源资源，从海浪中提取能量的潜力相当可观，波浪能的利用将是下一个能源领域角逐的焦点之一。

然而与其他可再生能源技术相比，波浪能的开发利用相对不成熟。现有的振荡水柱式装置成本高，发电效率低；越浪式装置对地形要求高；摆式装置维护困难，能源转化率也较为低下；抛锚系泊式装置定位困难，捕能效率易受影响。而鸭式波浪能利用技术则具有较高的能量转化效率，其理想一级能量转化率可高达90％以上。但传统的鸭式波浪能装置采用液压传动方式，因其可靠性差、不易维护和漏油污染风险等，限制了这一技术的推广。

本发明研究过程中检索对比了如下相关文献：

[1]万占鸿,郑红浩.一种摆式波浪能收集装置[P].中国:CN204113524U，2015-01-21.

[2]冯子玲.一种波浪能发电装置[P].中国：CN106640508A，2017-05-10.

[3]李海龙.弹性储能鸭式波浪能采集转换器的研究[D].哈尔滨工业大学,2015.

其中文献[1]公开了一种只能单向捕能的摆式波浪能收集装置；文献[2]公开了一种采用液压传动的鸭式波浪能发电装置，其结构复杂，维护困难,有液压油泄漏破坏海域生态的风险；文献[3]研究的一种基于弹簧储能的鸭式波浪能收集装置，未充分利用涡簧的储能特性，没有实现芯轴的自动控制，使得每次输出的功率不可控，而且该结构对芯轴强度要求高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于克服鸭式装置液压系统的缺陷，提供一种基于弹性储能系统的双向捕能的机械结构方案，输出可控功率。该发明能在较高能量转化率前提下，极大程度简化波浪能收集装置，对提高系统可靠性和可行性具有重要的意义。

本发明所述的问题是由以下技术方案实现的：

一种可控功率双涡簧储能点头鸭式波浪能收集发电装置，包括鸭体、发电机、鸭体通过桩柱支撑平台支撑，在鸭体内安装发电机，发电机与双涡簧储能装置连接，所述的双涡簧储能装置包括正向涡簧储能机构、反向涡簧储能机构、换向及力矩控制器，在正、反向涡簧储能机构之间啮合连接换向及力矩控制器，其中一个正向或反向涡簧储能机构通过芯轴及联轴器连接发电机。

而且，所述的正、反向涡簧储能机构相同，涡簧的绕向相反，均包括芯轴及由内至外依次套装芯轴上的内棘轮、涡簧、外棘轮及固定套，涡簧的内端与内棘轮连接固定，涡簧的外端与外棘轮连接固定，在固定套的内环壁均匀间隔固装多个棘爪，固定套的外壁与鸭体内侧壁通过固定座连接固定，在芯轴与换向及力矩控制器连接的一端套装芯轴轴承及横向伞齿轮，芯轴通过横向伞齿轮与换向及力矩控制器的竖向伞齿轮啮合连接。