[发明专利]一种多自由度俘能的浮子式波浪能发电装置

说明书

本发明涉及一种多自由度俘能的浮子式波浪能发电装置，包括波浪能俘获模块、机械传动模块、电能转换模块和支撑平台，波浪能俘获模块包括浮子，电能转换模块包括主发电机、第一副发电机和第二副发电机；机械传动模块包括从下至上依次布置的推杆、丝杠传动装置、机械整流齿轮箱、横摇框架和纵摇框架；通过丝杠传动装置将浮子的直线运动转换为丝杠的旋转运动，通过机械整流齿轮箱将丝杠的往复旋转运动转换为单向旋转运动，进而将机械能转换为电能；通过横摇转轴和纵摇转轴释放横摇和纵摇两个自由度，同时配备两个副发电机，以俘获不同方向的波浪能。本发明能实现多自由度俘能，提高波浪能转换效率，同时减少波浪对导向系统的冲击，提高装置的可靠性。

技术领域

本发明涉及海洋波浪能发电技术领域，具体涉及一种搭载在海上平台上能够多自由度俘能的浮子式波浪能发电装置。

背景技术

中国近海每年可以利用的波浪能资源有249.7TWh。我国岛屿众多，在海岛开发利用的过程中，充足的电力供应必不可少。由于大部分的海岛都是远离大陆，通过电缆远距离传输电力成本过高，如果能够利用海岛周边的波浪能资源进行发电，将大大减少海岛的开发成本。

目前波浪能发电装置的主要类型有浮子式、点头鸭式、振荡水柱式、筏式和摆式等，许多国家也相应建成一些示范装置并投入使用。现有的浮子式发电装置主要是利用单自由度运动发电，并且在极端海况下其自身的稳定性和结构可靠性都存在诸多问题。在实际工程应用中大多数装置使用液压系统进行能量传递，其传递效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有浮子式波浪能发电装置只能将浮子的单自由度运动转换为电能且受到侧向冲击易损坏的问题，提供一种多自由度俘能的浮子式波浪能发电装置，该装置通过齿轮箱整流使浮子的往复垂荡运动驱动主发电机发电，同时释放浮子的纵摇和横摇两个自由度，减少了发电装置受到的侧向冲击，进一步利用纵摇和横摇方向上的运动分别驱动两个副发电机发电，实现多自由度俘能。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种多自由度俘能的浮子式波浪能发电装置，包括波浪能俘获模块、机械传动模块、电能转换模块和支撑平台，所述波浪能俘获模块包括浮子，所述电能转换模块包括主发电机、第一副发电机和第二副发电机；

所述机械传动模块包括从下至上依次布置的推杆、丝杠传动装置、机械整流齿轮箱；所述丝杠传动装置包括下密封套筒和布置于所述下密封套筒内部的丝杠和丝杠螺母，所述丝杠螺母套装于丝杠上；所述推杆下端与所述浮子固定连接，推杆上端伸入所述下密封套筒内部与所述丝杠螺母固定连接；所述丝杠的上端与所述机械整流齿轮箱的输入轴连接，机械整流齿轮箱的输出轴与所述电能转换模块的主发电机输入轴连接；所述机械整流齿轮箱与主发电机集成安装于上密封套筒内部；所述机械传动模块还包括设置于机械整流齿轮箱上方的横摇框架和纵摇框架，横摇框架位于纵摇框架的下部或上部，当横摇框架位于纵摇框架的下部时：所述上密封套筒的上端通过横摇转轴与所述横摇框架连接，横摇转轴及其下部装置能够整体相对横摇框架转动，横摇转轴端部与所述电能转换模块的第一副发电机输入轴连接，所述横摇框架的上端通过纵摇转轴与所述纵摇框架连接，纵摇转轴及其下部装置能够整体相对纵摇框架转动，纵摇转轴端部与所述电能转换模块的第二副发电机输入轴连接，所述纵摇框架固定安装于所述支撑平台上；当横摇框架位于纵摇框架的上部时：所述上密封套筒的上端通过纵摇转轴与所述纵摇框架连接，纵摇转轴及其下部装置能够整体相对纵摇框架转动，纵摇转轴端部与所述电能转换模块的第一副发电机输入轴连接，所述纵摇框架的上端通过横摇转轴与所述横摇框架连接，横摇转轴及其下部装置能够整体相对横摇框架转动，横摇转轴端部与所述电能转换模块的第二副发电机输入轴连接，所述横摇框架固定安装于所述支撑平台上；所述横摇转轴与纵摇转轴在水平面内垂直布置。