[发明专利]一种利用自由摆子捕能的波浪能发电装置

说明书

本发明属于海洋资源开发利用技术领域，涉及一种波浪能发电装置。一种利用自由摆子捕能的波浪能发电装置，该装置安装在移动或固定式海洋平台上，包括依次连接的三部分：波浪能捕获系统、能量传动系统和能量输出转换系统，所述波浪能捕获系统捕获波浪能并将其转换为机械能；所述能量传动系统将往复的机械运动柔性且单向传动至能量输出转换系统；所述能量输出转换系统将传动过来的机械能转换为电能。本发明的利用自由摆子捕能的波浪能发电装置，不仅能够高效捕获不同波向的波浪能，并且能够将波浪能定值转换为电能输出。整个系统能量利用率高，易于维护，电能输出平稳，可用于各种海洋平台发电。

技术领域

本发明属于海洋资源开发利用技术领域，涉及一种波浪能发电装置。

背景技术

波浪能作为一种储量大、分布广的绿色可再生能源，成为当前新能源领域的研究热点之一。由于波浪具有稳定性差、频率低、破坏性强的特点，使得波浪能发电装置的发电效率低、可靠性差，制约了波浪能的广泛应用。波浪能向电能的转换通常包括两个阶段，第一阶段是借助波浪能转换装置将波浪能转换为机械能，第二阶段是利用各种形式的发电机将机械能转化为电能。波浪能转换装置效率的高低很大程度上决定了波浪能发电效率的高低，因此，研制高效的波浪能转换装置是波浪能发电技术的一个核心问题。

波浪能转换装置通过物体间的相对运动对波浪能进行捕获，即波浪能向机械能的转换。无约束条件下，物体具有六个方向的运动自由度，目前国内外已有的波浪能发电装置多数利用物体间一维方向的相对运动捕获波浪能，这是导致波浪能发电效率低的原因之一。为提高波浪能转换效率，专利CN 102297068A给出了一种二维方向上捕获波浪能并利用平面发电机发电的波浪能发电装置。专利CN 103790759A提出了一种多轴波浪能发电装置，利用浮体在海平面两个方向的转动和竖直方向的移动捕获波浪能，通过三组减速器和发电机完成波浪能向电能的转换。这些在多维方向上捕获波浪能的发电装置利用刚性构件将波浪能传递至发电机，使得系统结构复杂，维护困难。

发明内容

针对背景技术中提及的现有波浪能发电装置存在的问题，本发明的目的在于提供一种可以高效收集波浪能、柔性传递能量并且能够将波浪能稳定转化为电能的波浪能发电装置。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：一种利用自由摆子捕能的波浪能发电装置，该装置安装在移动或固定式海洋平台上，包括依次连接的三部分：波浪能捕获系统、能量传动系统和能量输出转换系统；所述波浪能捕获系统捕获波浪能并将其转换为机械能；所述能量传动系统将往复的机械运动柔性且单向传动至能量输出转换系统；所述能量输出转换系统将传动过来的机械能转换为电能。

作为优选方式，所述的波浪能捕获系统主要由球形摆子，摆杆，万向球，上球座和下球座组成；摆杆的下端与球形摆子固连，摆杆在靠近上端位置处与万向球固连；万向球与上球座和下球座组成一球铰，上球座和下球座通过螺钉连接并固定在海洋平台上。球形摆子可绕球铰在任意方向上摆动以高效捕获波浪能。

进一步的，上球座和下球座的外部为扁圆柱形，内部均为球形曲面，球形曲面的球面半径与万向球的半径相等；上球座上有光孔，下球座上有螺纹孔，上球座和下球座通过螺钉连接在一起并将万向球夹持在球形曲面内，上球座和下球座内部球形曲面的球心与万向球的球心重合。

作为优选方式，所述的能量传动系统主要由连接套、钢丝绳、导向装置、换向轮、驱动轮、张紧弹簧、两级传动装置组成；所述连接套上有两个通孔，分别用来固定摆杆的上端和钢丝绳的下端；钢丝绳依次穿过导向装置的中心孔，绕过换向轮和驱动轮后与张紧弹簧连接，在张紧弹簧作用下，钢丝绳始终处于张紧状态；波浪能捕获系统通过钢丝绳将能量柔性传递至能量传动系统；换向轮位于导向装置的正上方，其轴线与驱动轮轴线在同一水平面内；驱动轮通过传动轴与两级传动装置连接。