[发明专利]一种利用波浪发电的方法和装置

说明书

本发明属于利用海洋能发电的技术领域

浩瀚的海洋蕴藏着巨大的能量，取之不尽，用之不竭，曾有过许多利用海洋能的设想和具体应用，如潮汐发电、海水温差发电等。而贮量最大的能是海洋的波浪能。这就启发人们思索如何经济地把波浪能转化为更有用的能源形式如电能。

在本发明之前，利用波浪能发电的装置已得到应用，如用于海上的浮标灯及已获得专利的发明如：世界发明杂志87年第11期第17页的介绍，6/1985第6期（总第43期第27页）所介绍的世界专利WO    84    01603号、WO    84    02162号等。其发明的原理是利用周期性的波浪推动类似活塞的气泵装置，随着波浪的冲击，气泵上下移动产生高压气体，推动透平机实现发电的目的。

现有利用波浪能发电的技术，存有下列不足之处：

1.对波浪能的采集效率低，对波浪的方向有选择性;

2.发电装置复杂，造价高;

3.发电量少，至今仅是千瓦级。

本发明的目的是提供一种高效采集波浪的方法和结构简单的发电装置，获得更大的发电量。

本发明高效采集波浪能的方法：其特征是以水面浮体的摆动惯量为发电的动力，通过本发明中的发电装置，有效地将水面浮体的摆动惯量转化为扭矩，并耦合到发电机。高效采集波浪能的方法，是指利用水面浮体在波浪作用下的摆动为发电的动力。浮体的形状及吃水深度，应满足其在波浪作用下易摆动，又不翻倒。浮体摆动的能是来自波浪的作用，且浮体处于波浪之中，可以吸收来自各个方向的波浪能。它于现有的技术相比具有下列优点：

1.对波浪的方向无选择性;

2.采集波浪能的效率高，因波浪的作用点并不是一个局部的特定装置，而是浮体的整体;

3.水面浮体是封闭型的，且发电装置设在浮体之内，适应海上的恶劣环境。

本发明的发电装置是将在波浪作用下的浮体摆动惯量有效地转化为扭矩并耦合到发电机主轴。是在如下方式下完成的：

发电机主体置于发电装置中的万向节结构的十字轴之中，发电装置与水面浮体中的水平墙板刚性连接。在发电机的下端配有与其刚性连接的配重杆及重砣，并且重砣在配重杆上的位置可调，配重砣受地心引力的作用，发电机可自由地垂吊于墙板下方。把浮体无规则的摆动变为发电机作360度的回转运动，这是由控摆连杆实现的，控摆连杆一端连接发电机上端部的动力输入轴，另一端于球型支点相连接。故发电机的上端部受控摆连杆的限制，只能以球型支点为中心为圆心，以万向节的十字轴中心为支点作回转运动。同时在控摆连杆的作用下的动力输入轴发生自转，是相对于球型支点的行星运动系。即有回转运动的公转，又有自身的自转运动，公转一周，自转一周。又因动力输入轴是变速及换向机构的动力输入轴，该轴的转动力矩必然通过变速及换向机构耦合到发电机主轴，达到发电的目的。因浮体摆动无规则，至使发电机的回转也无规则，为使发电机主轴方向一致性，通过机构中的换向功能实现。发电机的额定转速由机构中的变速比决定，发电量的大小，取决于浮体的摆动惯量及发电机下端配重杆的长短和重砣的质量大小。

附图1是发电装置的示意图

发电装置由变速及换向机构（11）摇摆圈（14）环型支柱（4）发电机（5）控摆连杆（9）配重杆（6）配重砣（7）等组成。

变速及换向机构（11）与发电机（5）是一体装配的。配重杆（6）与发电机（5）刚性连接。配重砣（7）与配重杆（6）连接且位置可调。座架（3）与上墙板（2）固定为一体。发电机（5）的外壳两侧用肖轴（13）与摇摆圈（14）相连接;使其能绕XX′轴线在摇摆圈内前摆动。在与XX′轴成正交的YY′轴线上另有两根肖轴（12）将摇摆圈（14）与环型支柱连接起来，使摇摆圈（14）能绕YY′轴左右摆动。控摆连杆（9）一端与变速及换向机构的动力输入轴（10）铰接，另一端与球型支点（8）连接。控摆连杆（9）的长短取决于发电机的轴线与座架（3）的垂直中心线的夹角α及有关尺寸。此结构决定了发电机（5）上端部在控摆连杆（9）的作用下，只能作以球型支点（8）的中心为圆心，以控摆连杆的长度为半径作360度的回转运动。同时控摆连杆（9）迫使动力输入轴（10）做自身的运动。相对球型支点（8）作行星运动，既有回转运动（公转），又有自身的旋转运动（自转）。动力输入轴（10）的转动力矩通过变速及换向机构耦合到发电机（5）的主轴。

选择球型支点（8）的座标时应满足：1.如动力输入轴轴线与发电机轴线重合，则球型支点的中心线应位于座架的中心线上;2.如动力输入轴轴线与发电机轴线偏离一个距离α，则球型支点的中心线应向同一方向从座架的垂直中心线偏离同等距离α。