[实用新型]倒立摆棘轮复合式波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用倒立摆发电的装置，特别是一种应用于海上浮标发电的倒立摆棘轮符合装置，属于水面波浪能发电研究领域。 

背景技术

海上浮标为国家的海上交通、渔业、科研以及军事等领域提供重要数据，是国家重要的战略物资。由于传统电池供电成本高、周期短、难维护，使浮标的使用受到很大限制。因此对一种浮标能够携带的可持续发电装置的需求非常迫切。 

目前，业界对浮标供电的其他取代方案有光伏、风能以及海洋波浪能发电系统等，其中波浪能发电系统因受天气因素影响低、发电稳定且易于维护，是较为理想的方案。目前国内外设计的波浪能发电装置大致可分为气动式、液动式和水库式三类，基本上都要用到结构复杂、价格昂贵的涡轮机组，增加了整机造价。 

目前绝大多数此类发明，其能量收集部件及传动部件，如叶轮、浮子系统等，都与海水直接接触，将海浪的动能传化成机械能带动发动机发电。海水的腐蚀、海水表面的汽蚀以及大风大浪的作用，对这些关键部件的寿命影响非常大，设备经常因腐蚀或过度疲劳提前损坏，实际应用效果并不理想。另外，这些发明所设计的应用环境，多为海浪较大的情况下，对于小波浪情况等地品质波浪动能的捕捉能力不足或无法捕捉，因此应用面相对狭窄。 

因此，设计一种不与海水直接接触又具有捕捉小波浪等低品质波浪能能力的发电装置是十分必要的，它将填补目前业界在此方面的空白。本专利所设计的倒立摆棘轮复合式发电装置，完全填补了上述的技术空白。并且其结构简单合理，制造容易，成本低廉，其改型也十分方便，对低品质波浪能的捕捉能力强，发电效率高，应用领域不仅限于海上也适用于各种淡水水面。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种倒立摆棘轮复合式波浪能发电装置，装置为封闭结构不易损坏，且可有效收集低品质微小波浪动能。 

本发明的技术方案如下，一种倒立摆棘轮复合式波浪能发电装置，包括波浪动能收集系统、传动系统和发电系统，这三个系统的各个部件都定位在机架上。 

动能收集系统由单级倒立摆构成，倒立摆摆头在上摆杆在下，摆杆末端开有轴孔，通过轴连接将倒立摆转矩传递给传动系统。 

传动系统由连接倒立摆摆杆的转轴、棘轮系统、摆动约束外壳组成。棘轮系统实现对倒立摆摆动的单向传动，分别带动两组发电系统，以实现发电系统单向连续工作。 

发电系统为两组不相干涉的发电机，其转轴分别与传动系统的两组棘轮系统转轴相连接，在倒立摆往复摆动下实现发电机的单向连续工作，此设计避免发电机在往复转动时，因其自身惯性造成的能量消耗、阻碍倒立摆摆动以及轴因交变应力引起的损坏，提高发电效率以及对低品质波浪能的捕捉能力。 

本实用新型与现有技术相比具有以下优点： 

(1)本实用新型设计了一种封闭式的、不与海水直接接触的波浪能发电系统，降低了汽蚀、海水电蚀等对设备的侵蚀作用，提高了设备寿命。 

(2)本实用新型所设计使用的倒立摆式动能捕捉机构，对水面波动非常敏感，具有捕捉小波浪等低品质波浪能的能力，填补了目前业界在此方面的空白。 

(3)本实用新型设计使用棘轮传动机构，在倒立摆往复摆动下实现发电机的单向连续工作，此设计避免发电机在往复转动时，因其自身惯性造成的能量消耗、阻碍倒立摆摆动以及轴因交变应力引起的损坏，进一步提高发电效率以及对低品质波浪能的捕捉能力。 

(4)其结构简单合理，体积小，便于多组叠加使用，制造容易，成本低廉，其改型也十分方便，应用领域不仅限于海上也适用于各种淡水水面，大大节省了为离岸浮标更换蓄电池的成本，具有广阔的应用前景。 

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖面示意图； 

图2为本实用新型的发电结构单体示意图； 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。 

一种倒立摆棘轮复合式波浪能发电装置，分为波浪动能收集系统(1)、传动系统(2)和发电系统(3)，这三个系统的各个部件都定位在整套装置的整体机架(21)上；其中波浪动能收集系统(1)包括单级倒立摆(11)，摆锤(111)，摆杆(112)，轴孔(1121)；所述摆杆(112) 末端设有轴孔(1121)；传动系统(2)分包机架(21)，棘轮机构(22)，转轴(2121)，其特征在于：摆杆(112)末端的转轴由机架(21)上的轴孔(2122)支撑，转轴(2121)两端各与一套棘轮机构(22)相连接，两套棘轮机构(22)的转向相反；当倒立摆(11)正向运动时，转轴(2121)带动正向棘齿(2211)转动，正向棘齿(2211)进而带动正向棘轮(221)转动，反向棘轮(222)不做动作；当倒立摆(11)反向运动时，带动反向棘齿(2221)进而带动反向棘轮(222)转动，正向棘轮(221)不做动作；所述尾转轴(2121)连接摆杆(112)的轴孔(1121)与机架(21)的轴孔(2122)；发电系统(3)由直流发电机(31)转轴(311)组成；两套棘轮装置(22)分别与两套直流发电机(31)转轴(311)相连接。